CN103390901B - 风电机组综合串联补偿电压穿越装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风电机组综合串联补偿电压穿越装置，该风电机组综合串联补偿电压穿越装置安装于风力发电机及其控制装置与电网公共连接PCC点之间的三相电路上，包括三相标准变换器、串联耦合变压器、双向充放电电路、直流母线电容和旁路开关。利用电力电子技术中动态电压恢复器、斩波电路以及具备大容量能量存储的超级电容器的思想，在电网故障期间引起机端电压跌落、电网由于无功过剩引起机端电压升高情况下以及在电网谐波含量过大的情况下，分别实现低电压穿越、高电压穿越和谐波补偿，避免了风力发电机组的脱网和谐波的不良影响；不需要对已有的风电机组进行任何改造，可以作为独立的控制模块，加装在风电机定子输出端口，安装方便。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电电压穿越技术领域，具体的是风力发电机组高/低电压穿越(Low/Highvoltageridethrough，LVRT/HVRT)以及在电网电压谐波畸变情况下平缓转矩波动控制技术。
背景技术
风电场一般地处偏僻，远离负荷中心，过去为了保护风电机组，风电场一般通过频繁切机来躲避电网故障对风电机组的影响。随着风电机组的装机容量越来越大，传统的风电机组自我保护将对电网的安全稳定运行造成重大的影响，特别是在电力系统出现扰动和故障的情况下，其对电力系统的影响越发突出，严重故障将导致电网电压奔溃。出于电力系统安全运行的角度考虑，各国对风电机组制造商提出了更多新的要求，先后出台了风电并网标准，概括起来主要涉及有功功率控制、无功功率控制、电压控制、频率控制、低电压穿越(lowvoltageridethrough，LVRT)等方面。
分析2011年中国西北电网以及张北风电场风机大规模脱网事故机理，可以发现，首先电网故障造成电压跌落，在故障期间，风电机组因不具备低压穿越能力而发生脱网。事故前各风电场出力较大，投入了大量无功补偿以支撑风电有功功率的输送；但是所投入的无功补偿装置主要是固定电容补偿器组(FC)和机械投切电容器组(MSC),缺乏电压快速调整能力。事故期间，大量风电机组因不满足低电压穿越要求而脱网，故障切除后，系统电压回升，而各风电场升压站的电容器组扔挂网运行，造成大量无功功率过剩，引起系统电压升高。由于系统电压升高，电网内部分风电机组由于过电压保护(超过1.1pu)而切机脱网。
另外，对于双馈异步发电机组(doublyfedinductiongenerator，DFIG)由于定子绕组直接挂网，且小容量励磁变换器控制能力有限，在电网电压谐波畸变情况下，容易造成其输出功率波动，电流谐波，转矩持续脉动等负面效应。其中造成的转矩脉动对风电机组昂贵的齿轮箱传轴系统危害极大，是DFIG运行机械故障的主要源头之一，对于笼型异步风电机组(squirrelcageinductiongenerator，SCIG)其转矩在电网电压谐波畸变情况下也存在同样转矩波动问题。因此，广义的电压穿越还需要考虑电网电压不平衡且畸变等复杂情况下对风电机组的危害影响最小。
发明内容
要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明的风电机组综合串联补偿电压穿越装置及控制方法解决现有技术中存在的以下3个技术问题：(1)电网故障造成电压跌落时，风电机组因不具备低压穿越能力而发生脱网；(2)电网故障切除后无功功率过剩引起系统电压升高，风电机组由于过电保护而切机脱网，即高压穿越能力差；(3)电网电压谐波畸变情况下，输出功率波动，电流谐波，转矩持续脉动等负面效应对风电机组齿轮箱传轴系统造成极大危害。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
风电机组综合串联补偿电压穿越装置，该风电机组综合串联补偿电压穿越装置安装于风力发电机及其控制装置与电网公共连接PCC点之间的三相电路上，包括三相标准变换器、串联耦合变压器、双向充放电电路、直流母线电容和旁路开关；
所述三相电路的每相电路上均串接有串联耦合变压器的副边，串联耦合变压器的副边上均并联有旁路开关，串联耦合变压器的原边与三相标准变换器的相应相进行连接；
所述三相标准变换器与直流母线电容并联；直流母线电容存储能量，作为提供补偿电压的装置，经三相标准变化器将直流电压逆变成交流电压后叠加在电网公共连接PCC点。
所述双向充放电电路包括双向充放电控制电路与双向DC/DC变换器，双向充放电控制电路与双向DC/DC变换器连接，其中双向充放电控制电路由超级电容与DC/DC充/放电电感串联组成，双向充放电电路与所述直流母线电容并联。
进一步的，在本发明中，所述串联耦合变压器的原边经过滤波回路三相标准变换器相连接。滤波回路可滤除高频分量。
进一步的，在本发明中，所述旁路开关6为1个标准IGBT开关和4个相同的二极管组成的H型桥式电路结构，所述4个二极管构成2个桥臂，所述标准IGBT开关并接在两个桥臂中间，其中IGBT的集电极C与桥臂中的二极管共阴极相连，而IGBT的发射极E与桥臂中的二极管共阳极相连；所述H型桥式电路结构中将两路桥臂中二极管串接的两个中间连接点分别接在串联耦合变压器的副边两端。只要断开IGBT的触发信号即可实现旁路开关6的断开。旁路开关6可以减少因风电机组综合串联补偿电压穿越装置的接入而引起的损耗。
进一步的，在本发明中，所述滤波回路为LC滤波回路。LC滤波回路不仅滤波效果好，且成本低廉。
本发明还包括以下3种不同情况对应的控制方法：
(1)、低电压穿越控制方法：实时采集电网公共连接PCC点的电压，一旦检测到PCC点的电压低于低压门槛，关断旁路开关中IGBT的触发信号，进入低压串联补偿模式，直流母线电容提供补偿电压叠加在PCC点，直流母线电容电压上升，此时双向DC/DC变换器工作在降压Buck模式，直流母线电容对超级电容进行充电，直流母线电容电压回落，风力发电机机端电压升高至正常值，实现低电压穿越；
(2)、高电压穿越控制方法：实时采集电网公共连接PCC点的电压，一旦检测到PCC点的电压高于高压门槛，关断旁路开关中IGBT的触发信号，进入高压串联补偿模式，直流母线电容提供补偿电压叠加在PCC点，直流母线电容电压下降，此时双向DC/DC变换器工作在升压Boost模式，超级电容对直流母线电容放电，直流母线电容电压回升，风力发电机机端电压降低至正常值，实现高电压穿越；
(3)、谐波电压平缓转矩穿越控制方法：实时采集电网公共连接PCC点的电压，并对PCC点的电压进行5次和7次谐波提取，一旦检测到PCC点5次或者7次谐波电压高于设定的相应次数的谐波补偿门槛，关断旁路开关中IGBT的触发信号，进入谐波串联补偿模式，风电机组综合串联补偿电压穿越装置产生相应的反相谐波电压补偿PCC点谐波电压，消除电网谐波。
针对低电压穿越控制方法和高电压穿越控制方法这两种情况下对PCC点的电压的测量和PCC点电压高低的判断方法包括顺序执行的以下步骤：
(1)将电网PCC点三相电压Upcc,a、Upcc,b、Upcc,c基于两相静止αβ坐标进行PARK变换，转换为Uα和Uβ；
(2)求取Uα和Uβ在αβ坐标下的正序电压分量和
(3)再将进行2s/2r变换得到和
(4)将和分别进行平方再求和，求和的结果再开方，然后除以Upcc点正序电压正常值得到标幺值；
(5)将标幺值与设定的低压门槛0.9pu和高压门槛1.1pu进行比较，一旦检测到标么值低于0.9pu时，立即关闭旁路开关中IGBT的触发信号，启动低压串联补偿模式；一旦检测到标么值高于1.1pu时，立即关闭旁路开关中IGBT的触发信号，启动高压串联补偿模式。
针对谐波电压平缓转矩穿越控制方法中对PCC点的电压谐波提取及判断方法包括顺序执行的以下步骤：
(1)将电网PCC点三相电压Upcc,a、Upcc,b、Upcc,c基于两相静止αβ坐标进行PARK变换，转换为Uα和Uβ；
(2)对Uα和Uβ进行5次和7次的低次谐波检测，分别将相对应次数的谐波检测幅值与谐波补偿门槛进行比较，一旦检测到谐波检测幅值高于谐波补偿门槛，立即关闭旁路开关中IGBT的触发信号，启动谐波串联补偿模式。
有益效果：
本发明采用在风力发电机及其控制装置与电网公共连接PCC点之间的三相电路上安装风电机组综合串联补偿电压穿越装置，利用电力电子技术中动态电压恢复器、斩波电路以及具备大容量能量存储的超级电容器的思想：
在电网故障期间，直流母线电容对超级电容进行充电，直流母线电容电压吸收的能量回馈到超级电容上，同时使得风力发电机机端电压升高，保持风力发电机机端电压不降低，维持在故障前的水平，将其与故障电网隔离，使机组实现低电压穿越(LVRT)，使风电机组免受电网故障的影响；
在电网由于无功过剩引起机端电压升高情况下，超级电容对直流母线电容放电，直流母线电容电压回升，使得风力发电机机端电压降低，辅助风电机组实现高压穿越(HVRT)，防止电网内部分风电机组由于过电压保护(超过1.1pu)而切机脱网；
在电网谐波含量过大，主要是5次谐波和7次谐波含量过大的情况下，可以对PCC点进行谐波补偿，消除电网谐波对风电机组带来转矩波动等负面影响。
本发明不需要对已有的风电机组进行任何改造，可以作为独立的控制模块，加装在风电机定子输出端口，安装方便。
附图说明
图1为本发明的风电机组综合串联补偿电压穿越装置的连接结构示意图；
图2为对PCC点电压启动串联补偿检测算法原理图；
图3为PCC点电压低于低压门槛时的低压串联补偿示意相量图；
图4为PCC点电压高于高压门槛时的高压串联补偿示意相量图；
图5为电网电压畸变时的谐波串联补偿示意相量图；
图6为PCC点电压低于低压门槛时的低压串联补偿前后的仿真结果示意图；
图7为PCC点电压高于高压门槛时的高压串联补偿前后的仿真结果示意图；
图8为在电网电压畸变时谐波串联补偿前后的仿真结果示意图；
图9为低压穿越时超级电容充电的电压仿真结果示意图；
图10为高压穿越时超级电容放电的电压仿真结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，将该风电机组综合串联补偿电压穿越装置安装于风力发电机及其控制装置9与电网公共连接PCC点之间的三相电路上，经PCC点后的升压变压器10后将风电输入至电网中。
风电机组综合串联补偿电压穿越装置，包括三相标准变换器1、串联耦合变压器4、双向充放电电路、直流母线电容2和旁路开关6。
所述三相电路的每相电路上均串接有串联耦合变压器4的副边，串联耦合变压器4的副边上均并联有旁路开关6；具体地，所述旁路开关6为1个标准IGBT开关和4个相同的二极管组成的H型桥式电路结构，所述4个二极管构成2个桥臂，所述标准IGBT开关并接在两个桥臂中间，其中IGBT的集电极C与桥臂中的二极管共阴极相连，而IGBT的发射极E与桥臂中的二极管共阳极相连；所述H型桥式电路结构中将两路桥臂中二极管串接的两个中间连接点分别接在串联耦合变压器4的副边两端。只要断开IGBT的触发信号即可实现旁路开关6的断开。旁路开关6可以减少因风电机组综合串联补偿电压穿越装置的接入而引起的损耗，正常情况下电流都从旁路开关6直接流向电网中，串联耦合变压器4上几乎没有电流，这样串联耦合变压器4的阻抗引起的损耗也相当小。所述串联耦合变压器4的原边经过滤波回路5与三相标准变换器1的相应相进行连接，此处该滤波回路5为LC滤波回路，滤波效果佳且成本低廉。
所述三相标准变换器1与直流母线电容2并联。三相标准变换器1实现了直流-交流之间的转换。
所述双向充放电电路包括双向充放电控制电路与双向DC/DC变换器3，双向充放电控制电路与双向DC/DC变换器3连接，其中双向充放电控制电路由超级电容与DC/DC充/放电电感串联组成，双向充放电电路与所述直流母线电容并联。
在本装置投入运行前，利用不控整流等方法对直流母线电容2以及超级电容8进行充电储能，当直流母线电容2充电到正常值1500V后开启旁路开关6将其旁路。使得直流母线电容2的电压漏电减少，维持时间更长，直流母线电容2上的电压一直维持在正常逆变所需数值。在电网处于正常情况时，提供旁路开关6中的IGBT触发信号，使电流通过旁路开关6直接输入电网中，串联耦合变压器4上几乎没有电流，这样串联耦合变压器4的阻抗引起的损耗也相当小；同时关闭三相标准变换器1中的6个IGBT触发信号，使得三相标准变换器中IGBT的驱动电路也处于冷备用状态，可减少损耗。
风电机组综合串联补偿电压穿越的控制方法，如图2所示，主要利用超级电容8通过双向DC/DC变换器3和DC/DC充/放电电感7构成的斩波电路与直流母线电容2相连接，双向DC-DC变换器3控制超级电容8的充放电来实现对直流侧的电压的控制，其中充/放电电感7实现电流的续流。
本发明包括以下3种不同情况对应的控制方法：
(1)、低电压穿越控制方法：如图3、图6和图9所示，风电机组综合串联补偿电压穿越装置实时采集电网公共连接PCC点的电压，故障发生前PCC点电压为正常值Upcc,pre，故障发生后电压降低为Upcc，其中Upcc由正序电压Upcc+和负序电压Upcc-组成。一般的，具体按不同的电网故障又可分为：当电网发生对称故障时，使得PCC点正序电压降低，出现正序电压跌落△Upcc+；发生不对称故障时，在PCC点产生正序电压跌落△Upcc+和出现负序电压Upcc-。电网PCC点电压较低，风电机组综合串联补偿电压穿越装置需要输出一正向电压作为补偿电压来维持风力发电机的机端电压恒定使其不再下降。
具体方法是，一旦检测到PCC点的电压低于低压门槛，此时直流母线电容2的电压超过相应设定的参考值，为避免补偿系统频繁启动，设定0.9pu的额定电压为低压门槛，关断旁路开关6中IGBT的触发信号，进入低压串联补偿模式，直流母线电容2上的直流电压经过三相标准变换器1逆变成交流电压，再通过滤波回路5滤除高频分量，最后经过串联耦合变压器4给三相电路上输出一个正向电压叠加在PCC点以升高PCC点的电压。发生对称故障时，风电机组综合串联补偿电压穿越装置输出一正序电压跌落△Upcc+，即为△Upcc叠加在PCC点；发生不对称故障时，风电机组综合串联补偿电压穿越装置输出一正序电压跌落△Upcc+和一反相的负序电压-Upcc-，将两者的矢量合成后构成△Upcc叠加在PCC点。
由于风力发电机及其控制装置9到PCC点之间的电流流向与补偿电压方向相反，风力发电机机组输出的功率只有部分输入电网，导致直流母线电容2吸收多余的功率，直流母线电容2电压上升。当直流母线电容2的电压超过相应设定的参考值，触发双向DC/DC变换器3工作在降压Buck模式，直流母线电容2对超级电容8进行充电，能量从直流母线电容2流向超级电容8，抑制了直流母线电容2电压泵升。
即风电机组综合串联补偿电压穿越装置将产生相应的电压补偿PCC点系统电压的变化，使得原本下降的风力发电机机端电压得以升高至正常值，从而在电网低压过程中保证了风电机组端电压的正常，实现低电压穿越；同时双向充放电电路又保证了直流母线电容2的电压恒定。
如图6所示，仿真时间总共为0.7s，故障开始时刻为0.3s，故障持续时间为0.2s，结束时刻为0.5s，对公共连接PCC点进行不对称故障时低压串联补偿验证。从图6的仿真中可以看出，在PCC点不对称跌落故障情况下，综合串联补偿装置能对风力发电机的机端低电压进行有效补偿，使其维持在正常情况。
从图9可以看出，风电机组综合串联补偿电压穿越装置在进行不对称故障时低压串联补偿情况下，直流母线电容2吸收风力发电机机组多余的功率，由于该功率存在倍频分量，使得直流母线电容2存在波动，同时通过双向DC/DC变换器3，最终将过剩的功率存储在超级电容8中，导致超级电容器8电压上升。
(2)、高电压穿越控制方法：如图4、图7和图10所示，风电机组综合串联补偿电压穿越装置实时采集电网公共连接PCC点的电压，一般的，电网由于无功过剩会引起风力发电机的机端电压升高，风电机组综合串联补偿电压穿越装置需要输出一反向电压来维持风力发电机的机端电压恒定使其不再上升。
具体方法是，一旦检测到PCC点的电压高于高压门槛，为避免补偿系统频繁启动，设定1.1pu额定电压为高压门槛，关断旁路开关6中IGBT的触发信号，进入高压串联补偿模式，直流母线电容2上的直流电压通过三相标准变换器1逆变成交流电压，再经滤波回路5滤除高频分量，最后经过串联耦合变压器4给三相电路上输出一个反相正序电压-△Upcc+作为补偿电压叠加在PCC点以降低PCC点的电压。
由于风力发电机及其控制装置9到PCC点之间的电流流向与该补偿电压方向一致，直流母线电容2输出有功功率，导致直流母线电容2的电压降低。当直流母线电容2的电压降低到一定值时，无法达到正常逆变补偿时所需的电压值，此时触发双向DC/DC变换器3工作在升压Boost模式，超级电容8对直流母线电容2放电，能量从超级电容8流向直流母线电容2，直流母线电容2电压回升，一般的，电网故障很短不到1s，故超级电容8上存储的能量满足对直流母线电容2能量的供给，从而维持直流母线电容2正常逆变补偿所需的电压。
即风电机组综合串联补偿电压穿越装置将产生相应的电压补偿PCC点系统电压的变化，使得原本升高的风力发电机机端电压得以降低至正常值，从而在电网高压过程中保证了风电机组端电压的正常，实现高电压穿越；同时双向充放电电路又保证了直流母线电容2的电压恒定。
如图7所示，仿真时间总共为0.7s，故障开始时刻为0.3s，故障持续时间为0.2s，结束时刻为0.5s，对公共连接PCC点进行过压串联补偿验证(过压值为额定的1.3pu)。从图7的仿真中可以看出，在无功过剩引起PCC点过电压情况下，风电机组综合串联补偿电压穿越也能对风力发电机的机端高电压进行有效补偿，使其维持在正常情况。
从图10可以看出，风电机组综合串联补偿电压穿越在进行对称过压串联补偿情况下，由于补偿的电压方向与电流方向一致，所以，风电机组综合串联补偿电压穿越需要释放有功功率，引起直流母线电压2电压的下降，要保证三相标准变换器正常逆变，需要维持所需的直流母线电容2的电压，因此超级电容器8中存储的能量最终通过双向DC/DC变换器3对直流母线电容2进行放电，维持直流母线电容2的电压在正常逆变范围数值内。
(3)、谐波电压平缓转矩穿越控制方法：如图5和图8所示，实时采集电网公共连接PCC点的电压，并对PCC点的电压进行5次和7次谐波提取，依据GB14549-93电能质量公用谐波相关规定设定电网谐波门槛为0.05pu，一旦检测到PCC点5次或者7次谐波电压高于设定的谐波补偿门槛0.05pu，关断旁路开关6中IGBT的触发信号，进入谐波串联补偿模式。如图5所示，当出现5次谐波U5和7次谐波U7时，使得PCC点电压由谐波出现前的Upcc,pre变为Upcc。此时，风电机组综合串联补偿电压穿越装置产生相应的反向5次谐波电压-U5和反向7次谐波电压-U7进行补偿PCC点5次和7次谐波电压，综合补偿电压-U5和-U7合成为△Upcc，将△Upcc补偿信号驱动三相标准变换器开关动作，使其逆变产生谐波补偿电压△Upcc叠加在PCC点，使得PCC点电压维持正常，从而能够消除电网谐波给风电机组带来的转矩波动、电流畸变等负面影响。
如图8所示，仿真时间总共为0.5s，故障开始时刻为0.3s，故障持续时间为0.1s，结束时刻为0.4s，在0.3s时，PCC点存在20％含量的5次谐波和15％含量的7次谐波。从图中仿真波形可以看出，在0.3s至0.4s时间段，风电机组综合串联补偿电压穿越装置输出5次和7次补偿谐波，叠加在PCC点，使得风力发电机的机端电压维持在正常情况，从而隔离了谐波可能对风电机组带来的影响。
如图2所示，针对低电压穿越控制方法和高电压穿越控制方法这两种情况下对PCC点的电压的测量和PCC点电压高低的判断方法包括顺序执行的以下步骤：
(1)将电网PCC点三相电压Upcc,a、Upcc,b、Upcc,c基于两相静止αβ坐标进行PARK变换，转换为Uα和Uβ；
(2)求取Uα和Uβ在αβ坐标下的正序电压分量和
(3)再将进行2s/2r变换得到和
(4)将和分别进行平方再求和，求和的结果再开方，然后除以Upcc点正序电压正常值得到标幺值；
(5)将标幺值与设定的低压门槛0.9pu和高压门槛1.1pu进行比较，一旦检测到标么值低于0.9pu时，立即关闭旁路开关6，启动低压串联补偿模式；一旦检测到标么值高于1.1pu时，立即关闭旁路开关6中IGBT的触发信号，启动高压串联补偿模式。
针对谐波电压平缓转矩穿越控制方法中对PCC点的电压谐波提取及判断方法包括顺序执行的以下步骤：
(1)将电网PCC点三相电压Upcc,a、Upcc,b、Upcc,c基于两相静止αβ坐标进行PARK变换，转换为Uα和Uβ；
(2)对Uα和Uβ进行5次和7次的低次谐波检测，分别将相对应次数的谐波检测幅值与谐波补偿门槛进行比较，一旦检测到谐波检测幅值高于谐波补偿门槛，立即关闭旁路开关6中IGBT的触发信号，启动谐波串联补偿模式。
当上述3种情况消除即电网电压PCC点恢复后，重新提供旁路开关6中IGBT的触发信号，旁路开关6导通，并将三相标准变换器1中的6个IGBT触发信号关闭，使整个风电机组串联补偿电压穿越装置处于旁路闭锁模式。当再次出现机端电压降低、机端电压升高以及出现较多谐波时，根据相应的控制模式，IGBT驱动电路给出三相标准变换器1中6个IGBT相应的触发信号，并关断旁路开关6中的IGBT触发信号，重复之前的对应补偿方法对出现问题的电路进行补偿。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.风电机组综合串联补偿电压穿越的控制方法，该风电机组综合串联补偿电压穿越装置安装于风力发电机及其控制装置(9)与电网公共连接PCC点之间的三相电路上，包括三相标准变换器(1)、串联耦合变压器(4)、双向充放电电路、直流母线电容(2)和旁路开关(6)；
所述三相电路的每相电路上均串接有串联耦合变压器(4)的副边，串联耦合变压器(4)的副边上均并联有旁路开关(6)，串联耦合变压器(4)的原边与三相标准变换器(1)的相应相进行连接；
所述三相标准变换器(1)与直流母线电容(2)并联；
所述双向充放电电路包括双向充放电控制电路与双向DC/DC变换器(3)，双向充放电控制电路与双向DC/DC变换器(3)连接，其中双向充放电控制电路由超级电容(8)与DC/DC充/放电电感(7)串联组成，双向充放电电路与所述直流母线电容(2)并联，其特征在于：包括以下3种不同情况对应的控制方法：
(1)、低电压穿越控制方法：实时采集电网公共连接PCC点的电压，一旦检测到PCC点的电压低于低压门槛，关断旁路开关(6)中IGBT的触发信号，进入低压串联补偿模式，直流母线电容(2)提供补偿电压叠加在PCC点，直流母线电容(2)电压上升，此时双向DC/DC变换器(3)工作在降压Buck模式，直流母线电容(2)对超级电容(8)进行充电，直流母线电容(2)电压回落，风力发电机机端电压升高至正常值，实现低电压穿越；
(2)、高电压穿越控制方法：实时采集电网公共连接PCC点的电压，一旦检测到PCC点的电压高于高压门槛，关断旁路开关(6)中IGBT的触发信号，进入高压串联补偿模式，直流母线电容(2)提供补偿电压叠加在PCC，直流母线电容(2)电压下降，此时双向DC/DC变换器(3)工作在升压Boost模式，超级电容(8)对直流母线电容(2)放电，直流母线电容(2)电压回升，风力发电机机端电压降低至正常值，实现高电压穿越；
(3)、谐波电压平缓转矩穿越控制方法：实时采集电网公共连接PCC点的电压，并对PCC点的电压进行5次和7次谐波提取，一旦检测到PCC点5次或者7次谐波电压高于设定的相应次数的谐波补偿门槛，关断旁路开关(6)中IGBT的触发信号，进入谐波串联补偿模式，风电机组综合串联补偿电压穿越装置产生相应的反相谐波电压补偿PCC点谐波电压，消除电网谐波。
2.根据权利要求1所述的风电机组综合串联补偿电压穿越的控制方法，其特征在于：所述串联耦合变压器(4)的原边经过滤波回路(5)与三相标准变换器(1)相连接。
3.根据权利要求1所述的风电机组综合串联补偿电压穿越的控制方法，其特征在于：所述旁路开关(6)为1个标准IGBT开关和4个相同的二极管组成的H型桥式电路结构，所述4个二极管构成2个桥臂，所述标准IGBT开关并接在两个桥臂中间，其中IGBT的集电极C与桥臂中的二极管共阴极相连，IGBT的发射极E与桥臂中的二极管共阳极相连；所述H型桥式电路结构中将两路桥臂中二极管串接的两个中间连接点分别接在串联耦合变压器(4)的副边两端。
4.根据权利要求2所述的风电机组综合串联补偿电压穿越的控制方法，其特征在于：所述滤波回路(5)为LC滤波回路。
5.如权利要求1所述的风电机组综合串联补偿电压穿越的控制方法，其特征在于：针对低电压穿越控制方法和高电压穿越控制方法这两种情况下对PCC点的电压的测量和PCC点电压高低的判断方法包括顺序执行的以下步骤：
(1)将电网PCC点三相电压Upcc,a、Upcc,b、Upcc,c基于两相静止αβ坐标进行PARK变换，转换为Uα和Uβ；
(2)求取Uα和Uβ在αβ坐标下的正序电压分量和
(3)再将进行2s/2r变换得到和
(4)将和分别进行平方再求和，求和的结果再开方，然后除以Upcc点正序电压正常值得到标幺值；
(5)将标幺值与设定的低压门槛0.9pu和高压门槛1.1pu进行比较，一旦检测到标么值低于0.9pu时，立即关闭旁路开关(6)中IGBT的触发信号，启动低压串联补偿模式；一旦检测到标么值高于1.1pu时，立即关闭旁路开关(6)中IGBT的触发信号，启动高压串联补偿模式。
6.如权利要求1所述的风电机组综合串联补偿电压穿越的控制方法，其特征在于：针对谐波电压平缓转矩穿越控制方法中对PCC点的电压谐波提取及判断方法包括顺序执行的以下步骤：
(1)将电网PCC点三相电压Upcc,a、Upcc,b、Upcc,c基于两相静止αβ坐标进行PARK变换，转换为Uα和Uβ；
(2)对Uα和Uβ进行5次和7次的低次谐波检测，分别将相对应次数的谐波检测幅值与谐波补偿门槛进行比较，一旦检测到谐波检测幅值高于谐波补偿门槛，立即关闭旁路开关(6)中IGBT的触发信号，启动谐波串联补偿模式。
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