[发明专利]基于DPWM策略的风电变流器并联系统及其零序环流抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于DPWM策略的风电变流器并联系统及其零序环流抑制方法，该零序环流抑制方法针对第一变流器采用第一DPWM调制策略和第二DPWM调制策略的混合调制策略，两种DPWM调制策略互补，且采用滞环控制方式进行切换；针对第二变流器采用第一DPWM调制策略。本发明以一台变流器的零序环流为控制对象，采用滞环控制切换其互补的混合DPWM调制策略，能够在降低开关损耗的同时有效抑制零序环流；从而解决现有环流抑制方法在中压大功率风电变流场所要求的较低开关频率下电流谐波性能和对环流的抑制效果明显变差的问题。

技术领域

本发明涉及一种风电变流器，特别是指一种基于DPWM策略的风电变流器并联系统及其零序环流抑制方法。

背景技术

风力发电机组单机容量不断增大是其重要发展趋势，风电变流器作为风力发电机和电网的能量转换接口，其容量也相应地需要提升。在大功率风电变流器场所，通常选用三电平NPC变流器拓扑，并将其并联使用以提升变流器的容量。在实际应用中由于并联变流器的硬件参数不一致或是变流器输出电压的不一致，并联系统之间会产生零序环流，零序环流会增大变流器运行损耗，降低变流器工作效率，产生电流畸变，影响开关器件的使用寿命，严重时甚至会损害系统安全运行和操作人员的人身安全，因此研究并联系统的环流抑制方法是必要的。在中压大功率场所，开关器件的损耗是系统损耗的重要部分，为提升系统效率，通常需要降低开关频率以降低系统的开关损耗，但是简单地降低开关频率会使得输出电流谐波性能过差，甚至会导致系统难以运行，因此需要研究低开关损耗的调制策略，并据此提出相应的环流抑制策略。

当前并联系统的环流抑制方法主要分为基于SPWM调制和基于 SVPWM调制策略两大类。基于SPWM调制策略的环流抑制方法是通过PIR控制器调整注入调制波的零序电压从而改变变流器的零序占空比以达到控制零序环流的目的。而基于SVPWM调制策略的环流抑制方法是通过调整冗余小矢量的作用时间，在不改变输出电压的前提下通过PI控制器或无差拍控制器实现并联系统的环流抑制。

上述两种基于SPWM和SVPWM调制策略的风电变流器并联系统的零序环流的抑制方法本质上是相同的，为了保证并网电流的谐波性能往往都需要较高的开关频率。而对于中压大功率风电变流场所，开关损耗占据系统损耗的主要部分，受限于器件的开关损耗，通常开关频率比较低，一般小于1KHz。直接降低现有调制策略的开关频率会导致输出电流波形谐波含量过大，对零序环流的抑制效果也会大大减弱，甚至会导致变流器难以正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低开关损耗的同时有效抑制零序环流的基于DPWM策略的风电变流器并联系统及其零序环流抑制方法。

为实现上述目的，本发明首先提供了一种基于DPWM策略的风电变流器并联系统的零序环流抑制方法，所述风电变流器并联系统包括并联的两台NPC变流器，分别为第一变流器和第二变流器；所述第一变流器采用第一DPWM调制策略和第二DPWM调制策略的混合调制策略，两种DPWM调制策略互补，且采用滞环控制方式进行切换；所述第二变流器采用第一DPWM调制策略。

优选地，所述滞环控制的具体步骤为：根据变流器的三相电流采样得到第一变流器的零序环流i_z1；以第一变流器的零序环流i_z1为控制对象，采用滞环控制器实现零序环流的抑制。对于两台并联的变流器，零序环流大小相等方向相反，只需抑制第一变流器的零序环流，第二变流器的零序环流自然也就得到了抑制，即只需对第一变流器实行环流控制。

进一步地，当零序环流i_z1到达阈值上限i_zth时，将第一变流器的调制策略由第一DPWM调制策略切换为第二DPWM调制策略；当零序环流i_z1到达阈值下限-i_zth时，将第一变流器的调制策略由第二DPWM调制策略切换至第一DPWM调制策略，据此可将零序环流的大小限制在一定范围之内。