[发明专利]一种直流并网风电机组变流器及其控制方法

说明书

一种直流并网风电机组变流器及其控制方法，所述直流并网风电机组变流器包括直流断路器、直流母线支撑电容、正母线卸荷模块、负母线卸荷模块、三电平功率模块、du/dt滤波器、辅助逆变电源、接地电阻、核心控制器。所述变流器控制方法具备电磁转矩控制和母线电压控制两种模式，两种控制模式可以在线切换，在电磁转矩控制模式下变流器接收风电机组主控系统电磁转矩指令，做电磁转矩闭环控制；在电压控制模式下，变流器将母线电压作为控制目标。本发明专利提出的直流并网风电机组变流及其控制方法，较现有常规变流器提高了效率，可以直接为直流负载供电，并具备稳定直流电网的能力。

技术领域

本发明专利涉及一种直流并网风电机组变流器及其控制方法，特别涉及直流微电网领域。

背景技术

近年来，风力发电事业迅速发展，风电在电网中的比例越来越大，而风电功率的间歇性、随机性和波动性对电网稳定性造成一定影响。在偏远地区、海岛等地采用微电网就地消纳风能成为开发风能的一种重要模式。

早期微电网多采用交流微电网形式，风电机组采用交流组网方式，发电机发出来的电经过AC/DC/AC变流器并网。微网中光伏、储能系统均为直流电源，需要经过DC/AC变流器组网。若采用直流微电网可以省掉风电变流器中的DC/AC部分，提高系统的效率，降低成本。但目前缺乏中压AC/DC风电变流器产品，这种风电机组直接并网直流微电网的模式尚未得到推广应用。

发明内容

本发明目的在于解决上述风电机组直接并入直流电网的问题，通过本发明提出的一种直流并网风电机组变流器及其控制方法，可以实现风电机组直接接入直流电网。

本发明专利所述一种直流并网风电机组变流器及其控制方法，所示直流并网风电机组变流器包括直流断路器、正母线支撑电容、负母线支撑电容、卸荷模块、第一功率模块、第二功率模块、第三功率模块、du/dt滤波器、辅助逆变电源、接地电阻和核心控制器。

本发明专利所述变流器控制方法具备电磁转矩控制和母线电压控制两种模式，两种控制模式可以在线无缝切换，在电磁转矩控制模式下，变流器接收风电机组主控系统电磁转矩指令，做电磁转矩闭环控制；在电压控制模式下，变流器以母线电压作为控制目标。

本发明专利所述一种直流并网风电机组变流器及其控制方法，所述直流断路器输入端与直流电网的正/负母线相连接，输出端与所述直流并网风电机组变流器正/负母线相连接。

本发明专利所述一种直流并网风电机组变流器及其控制方法，所述正母线支撑电容正极与正母线相连接，负极与中性线相连接；所述负母线支撑电容正极与中性线相连接，负极与负母线相连接。

本发明专利所述一种直流并网风电机组变流器及其控制方法，所述正母线卸荷模块包含1个IGBT、一个卸荷电阻和一个二极管，卸荷电阻与二极管并联，卸荷电阻一端接中性线，另一端与所述IGBT的发射极相连接，IGBT集电极与正母线相连接；负母线卸荷模块包含1个IGBT、一个卸荷电阻和一个二极管，卸荷电阻与二极管并联，卸荷电阻一端接中性线，另一端与所述IGBT集电极相连接，IGBT发射极与负母线相连接。

本发明专利所述一种直流并网风电机组变流器及其控制方法，所述第一功率模块、第二功率模块、第三功率模块均为二极管钳位三电平拓扑结构，每个功率模块的正极与正母线相连接，负极与负母线相连接，中点与中性线相连接。每个功率模块都有IGBT驱动控制电路，IGBT驱动控制电路具有单片机用于控制每个IGBT开通和关断延时时间。

本发明专利所述一种直流并网风电机组变流器及其控制方法，所述的接地电阻一端与中性点相连接，另一端接大地，所述接地电阻可选小阻值电阻、大阻值电阻和零欧电阻。

本发明专利所述一种直流并网风电机组变流器及其控制方法，所述辅助逆变电源其内部为DC/AC电源，内含工频隔离变压器，辅助逆变电源输入与直流母线相连接，输出为3相400V交流电，为变流器内部控制电源、散热风机、加热器供电，同时为变流器外部提供400V交流电。