CN107546768A - 一种风机变流器控制方法和控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种风机变流器控制方法和控制装置，该方法包括：将电网线电压峰值和定子线电压峰值中的较大值作为直流母线电压的初始给定值V_{dc_given0}；将网侧变流器与机侧变流器的调制度中的较大值作为反馈量，网侧变流器的目标调制度作为给定量，输入到网侧变流器的调制度闭环调节器，调节器输出量ΔU为直流母线电压给定补偿值ΔV_{dc_given}，直流母线电压给定值V_{dc_given}＝V_{dc_given0}+ΔV_{dc_given}；当V_{dc_given}>直流支撑电容的额定电压V_{dc_ed}时，先将ΔU的值存储到寄存器中，再将ΔU切换为正序感性无功电流给定补偿值并将0作为ΔU的初始值，直至检测到V_{dc_given0}≤V_{dc_ed}时，才将ΔU切换回ΔV_{dc_given}并将寄存器中存储的ΔV_{dc_given}作为ΔU的初始值。本申请能够使变流器自适应地工作在最优直流母线电压。

Description

一种风机变流器控制方法和控制装置

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及一种风机变流器控制方法和控制装置。

背景技术

兆瓦级全功率风力发电背靠背双PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)变流器，简称风机变流器，用于将同步发电机输出的电压、频率不断变化的能量转化为电压、频率恒定的交流电并馈入电网，同时还可实现馈电能量的低谐波、功率因数任意可调控制。其拓扑结构如图1所示，包括：机侧变流器和网侧变流器，其中机侧变流器和网侧变流器共直流母线。

风机变流器的直流母线电压过高会增大功率器件的电压应力，降低功率器件的使用寿命。因此，如何使风机变流器自适应地工作在最优直流母线电压(即最小直流母线电压)，从而减小功率器件的电压应力，是风力发电技术领域的热门研究课题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种风机变流器控制方法和控制装置，以使得风机变流器自适应地工作在最优直流母线电压，方案如下：

一种风机变流器控制方法，包括：

确定电网线电压峰值和定子线电压峰值中的较大值，作为直流母线电压的初始给定值V_{dc_given0}；

确定网侧变流器的调制度和机侧变流器的调制度中的较大值m_max；

将m_max作为反馈量，网侧变流器的目标调制度m_set作为给定量，输入到网侧变流器中的调制度闭环调节器，所述调制度闭环调节器的输出量ΔU为直流母线电压的给定补偿值ΔV_{dc_given}；

计算得到直流母线电压给定值V_{dc_given}＝V_{dc_given0}+ΔV_{dc_given}；

比较V_{dc_given}和直流支撑电容的额定电压V_{dc_ed}的大小，当检测到V_{dc_given}>V_{dc_ed}时，先将ΔU的值存储到寄存器中，再将ΔU切换为正序感性无功电流给定补偿值并将0作为ΔU的初始值；

在将ΔU切换为的情况下，直至检测到V_{dc_given0}≤V_{dc_ed}时，才将ΔU切换回ΔV_{dc_given}，并将所述寄存器中存储的ΔV_{dc_given}作为ΔU的初始值。

其中，所述确定电网线电压峰值和定子线电压峰值中的较大值，作为直流母线电压的初始给定值V_{dc_given0}，包括：

获取网侧变流器中采用的解耦双同步参考坐标系锁相环DDSRF-SPLL实时检测到的电网线电压正序矢量的d、q轴分量和

根据和计算得到电网线电压正序矢量的有效值V_grid，计算公式为

获取机侧变流器中采用的DDSRF-SPLL实时检测的定子线电压正序矢量的d、q轴分量u_sd和u_sq；

根据u_sd和u_sq计算得到定子线电压正序矢量的有效值V_motor，计算公式为

比较V_grid和V_motor的大小；如果V_grid≥V_motor，确定直流母线电压的初始给定值如果V_grid＜V_motor，确定直流母线电压的初始给定值

其中，所述确定网侧变流器的调制度和机侧变流器的调制度中的较大值m_max，包括：

对网侧变流器的电流内环调节器的输出量进行Park反变换，得到网侧变流器调制算法的输入α、β轴分量V_{α_grid}和V_{β_grid}；

根据V_{α_grid}和V_{β_grid}计算得到网侧变流器的调制度m_grid，计算公式为

对机侧变流器的电流内环调节器的输出量进行Park反变换，得到机侧变流器调制算法的输入α、β轴分量V_{α_motor}和V_{β_motor}；

根据V_{α_motor}和V_{β_motor}计算得到机侧变流器的调制度m_motor，计算公式为

比较m_grid和m_motor的大小，确定出m_grid和m_motor中的较大值。

可选的，所述计算得到直流母线电压给定值V_{dc_given}＝V_{dc_given0}+ΔV_{dc_given}之后，还包括：

判断机侧变流器是否加载运行；

若判断得到机侧变流器未加载运行，在检测到时，先赋值再执行所述比较V_{dc_given}和直流支撑电容的额定电压V_{dc_ed}的大小的步骤；在检测到时，直接执行所述步骤；

若判断得到机侧变流器加载运行，直接执行所述步骤。

其中，所述判断机侧变流器是否加载运行，包括：

判断机侧变流器的调制度m_motor是否大于0，如果m_motor大于0，判定机侧变流器加载运行；如果m_motor＝0，判定机侧变流器未加载运行。

一种风机变流器控制装置，包括：

初始给定值确定单元，用于确定电网线电压峰值和定子线电压峰值中的较大值，作为直流母线电压的初始给定值V_{dc_given0}；

最大调制度确定单元，用于确定网侧变流器的调制度和机侧变流器的调制度中的较大值m_max；

调制度闭环调节单元，用于将m_max作为反馈量，网侧变流器的目标调制度m_set作为给定量，输入到网侧变流器中的调制度闭环调节器，所述调制度闭环调节器的输出量ΔU为直流母线电压的给定补偿值ΔV_{dc_given}；

给定值计算单元，用于计算得到直流母线电压给定值V_{dc_given}＝V_{dc_given0}+ΔV_{dc_given}；

切换单元，用于比较所述给定值计算单元计算得到的V_{dc_given}和直流支撑电容的额定电压V_{dc_ed}的大小，当检测到V_{dc_given}>V_{dc_ed}时，先将ΔU的值存储到寄存器中，再将ΔU切换为正序感性无功电流给定补偿值并将0作为ΔU的初始值；在将ΔU切换为的情况下，直至检测到V_{dc_given0}≤V_{dc_ed}时，才将ΔU切换回ΔV_{dc_given}，并将所述寄存器中存储的ΔV_{dc_given}作为ΔU的初始值。

其中，所述初始给定值确定单元，包括：

电网线电压正序矢量有效值计算单元，用于获取网侧变流器中采用的解耦双同步参考坐标系锁相环DDSRF-SPLL实时检测到的电网线电压正序矢量的d、q轴分量和根据和计算得到电网线电压正序矢量的有效值V_grid，计算公式为

定子线电压正序矢量有效值计算单元，用于获取机侧变流器中采用的DDSRF-SPLL实时检测的定子线电压正序矢量的d、q轴分量u_sd和u_sq；根据u_sd和u_sq计算得到定子线电压正序矢量的有效值V_motor，计算公式为

初始给定值计算单元，用于比较V_grid和V_motor的大小；如果V_grid≥V_motor，确定直流母线电压的初始给定值如果V_grid＜V_motor，确定直流母线电压的初始给定值

其中，所述最大调制度确定单元，包括：

网侧调制度计算单元，用于对网侧变流器的电流内环调节器的输出量进行Park反变换，得到网侧变流器调制算法的输入α、β轴分量V_{α_grid}和V_{β_grid}；根据V_{α_grid}和V_{β_grid}计算得到网侧变流器的调制度m_grid，计算公式为

机侧调制度计算单元，用于对机侧变流器的电流内环调节器的输出量进行Park反变换，得到机侧变流器调制算法的输入α、β轴分量V_{α_motor}和V_{β_motor}；根据V_{α_motor}和V_{β_motor}计算得到机侧变流器的调制度m_motor，计算公式为

最大调制度计算单元，用于比较m_grid和m_motor的大小，确定出m_grid和m_motor中的较大值。

可选的，所述风机变流器控制装置还包括：

机侧判断单元，用于在所述给定值计算单元被触发后，判断机侧变流器是否加载运行；若判断得到机侧变流器未加载运行，在检测到时，先赋值再触发所述切换单元，在检测到时， 直接触发所述切换单元；若判断得到机侧变流器加载运行，直接触发所述切换单元。

其中，所述机侧判断单元通过判断机侧变流器的调制度m_motor是否大于0来判断机侧变流器是否加载运行。

从上述的技术方案可以看出，本发明在对风机变流器的直流母线电压进行控制时，采用了一种基于电压检测和调制度计算的复合型直流母线电压给定值控制策略，该控制策略通过调制度闭环调节器输出直流母线电压给定补偿值，然后采用根据电网或定子线电压峰值确定的直流母线电压初始给定值作为调制度闭环调节器的前馈量，既可以实现直流母线电压给定值根据网侧与机侧调制度的自适应最优化调节，又具备对电网电压骤升时交流输入电压变化的快速响应，从而能够完全兼顾系统的动态和稳态性能要求。

而且，当发生直流母线电压高于直流支撑电容额定电压时，本发明还可以将调制度闭环调节器的控制目标由直流电压给定补偿值切换为正序感性无功电流补偿值，从而实现了直流母线电压的降额以及无功电流的最优控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术公开的一种风机变流器结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种风机变流器控制方法流程图；

图3为本发明实施例公开的一种确定直流母线电压的初始给定值的方法流程图；

图4为本发明实施例公开的一种确定网侧变流器的调制度和机侧变流器的调制度中的较大值的方法流程图；

图5为本发明实施例公开的又一种风机变流器控制方法流程图；

图6为本发明实施例公开的一种风机变流器控制装置结构示意图；

图7为本发明实施例公开的一种初始给定值确定单元结构示意图；

图8为本发明实施例公开的一种最大调制度确定单元结构示意图；

图9为本发明实施例公开的又一种风机变流器控制装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图2，本发明实施例公开了一种风机变流器控制方法，包括：

步骤S10：确定电网线电压峰值和定子线电压峰值中的较大值V_max，作为直流母线电压的初始给定值V_{dc_given0}。

具体的，直流母线电压不小于电网线电压峰值和定子线电压峰值，是风机变流器能够稳定运行的必要条件。在电网三相电压平衡的情况下，直流母线电压的最优值等于电网线电压峰值和定子线电压峰值中的较大值V_max，而在电网三相电压不平衡的情况下，直流母线电压的最优值会偏离V_max。为了使风机变流器自适应地工作在最优直流母线电压，本发明实施例以V_max作为直流母线电压的初始给定值V_{dc_given0}，并对直流母线电压进行动态补偿(补偿值与V_{dc_given0}之和等于直流母线电压的给定值)，从而使得直流母线电压的给定值能够动态跟踪最优值。

其中，上述步骤S10的具体实现方法如图3所示，包括：

步骤S101：获取网侧变流器中采用的DDSRF-SPLL(Decoupled DoubleSynchronous Reference Rrame-Software PLL，解耦双同步参考坐标系锁相环)实时检测到的电网线电压正序矢量的d、q轴分量和

步骤S102：根据和计算得到电网线电压正序矢量的有效值V_grid，计算公式为

步骤S103：获取机侧变流器中采用的DDSRF-SPLL实时检测的定子线电压正序矢量的d、q轴分量u_sd和u_sq。

步骤S104：根据u_sd和u_sq计算得到定子线电压正序矢量的有效值V_motor，计算公式为

步骤S105：比较V_grid和V_motor的大小；如果V_grid≥V_motor，说明 (为电网线电压峰值，为定子线电压峰值)，此时进入步骤S106；如果V_grid＜V_motor，说明此时进入步骤S107。

步骤S106：确定直流母线电压的初始给定值

步骤S107：确定直流母线电压的初始给定值

由上述步骤S101～步骤S107可知，本发明实施例在计算出V_grid和V_motor后，通过比较V_grid和V_motor的大小，确定出电网线电压峰值和定子线电压峰值的大小关系，然后取电网线电压峰值和定子线电压峰值中的较大值，作为直流母线电压的初始给定值V_{dc_given0}。

步骤S20：确定网侧变流器的调制度和机侧变流器的调制度中的较大值m_max。

具体的，由于直流母线电压的变化，会导致网侧变流器和机侧变流器的调制度发生改变，所以为了能够同时满足网侧变流器和机侧变流器的调制需求，需要根据网侧变流器的调制度和机侧变流器的调制度中的较大值对直流母线电压进行动态补偿。

其中，上述步骤S20的具体实现方法如图4所示，包括：

步骤S201：对网侧变流器的电流内环调节器(通常为比例-积分调节器)的输出量进行Park反变换，得到网侧变流器调制算法的输入α、β轴分量V_{α_grid}和V_{β_grid}；

步骤S202：根据V_{α_grid}和V_{β_grid}计算得到网侧变流器的调制度m_grid，计算公式为

步骤S203：对机侧变流器的电流内环调节器的输出量进行Park反变换，得到机侧变流器调制算法的输入α、β轴分量V_{α_motor}和V_{β_motor}；

步骤S204：根据V_{α_motor}和V_{β_motor}计算得到机侧变流器的调制度m_motor，计算公式为

步骤S205：比较m_grid和m_motor的大小，确定出m_grid和m_motor中的较大值。

其中需要说明的是，由于SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)技术相较于传统的正弦脉宽调制技术具有直流母线电压利用率高、谐波畸变率小、易于实现等优点，所以本发明实施例推荐所述网侧变流器调制算法和所述网侧变流器调制算法都采用SVPWM。

步骤S30：将m_max作为反馈量，网侧变流器的目标调制度m_set作为给定量，输入到网侧变流器中的调制度闭环调节器，所述调制度闭环调节器的输出量ΔU为直流母线电压的给定补偿值ΔV_dc__given。

具体的，SVPWM的调制度m为：

其中，|V^*|是网侧变流器输出交流电压矢量的幅值，实现线性调制的条件是交流电压矢量的幅值因此网侧变流器的目标调制度m_set需要满足m≤0.577的约束条件，目标调制度m_set取值越大，补偿后的直流母线电压给定值将越贴近严格意义上的最优直流母线电压。考虑到实际应用时各种运行工况下的控制裕度，目标调制度m_set通常在0.54～0.56范围内取值。

步骤S40：计算得到直流母线电压给定值V_{dc_given}＝V_{dc_given0}+ΔV_{dc_given}。

具体的，本发明实施例将直流母线电压的给定补偿值ΔV_{dc_given}叠加到直流母线电压的初始给定值V_{dc_given0}上，得到当前直流母线电压给定值V_{dc_given}，由于V_{dc_given0}是根据网侧与机侧调制度进行动态调节，因而实现了直流母线电压的给定值根据网侧与机侧调制度控制的自适应最优化调节，其中ΔV_{dc_given}的初始值可以设为0。V_{dc_given0}是基于电网或定子线电压峰值计算得到的直流母线电压 的初始给定值，V_{dc_given0}可以看作是所述调制度闭环调节器的前馈量，有效提高对电网电压骤升时交流输入电压变化的跟踪与响应速度。

步骤S50：判断是否满足V_{dc_given}>直流支撑电容的额定电压V_{dc_ed}，若是，进入步骤S60，若否，返回步骤S50。

具体的，在电网和定子线电压额定值为690VAC的情况下，直流支撑电容(即图1中的电容C₁)的额定电压V_{dc_ed}一般设计为1100VDC。在对直流母线电压的给定值V_{dc_given}进行调节的过程中，直流母线电压的给定值V_{dc_given}由初始给定值V_{dc_given0}逐渐升高，当电网电压较高时，V_{dc_given}有可能会超出直流支撑电容的额定电压V_{dc_ed}，但V_{dc_given}超出V_{dc_ed}是不允许的，因为这会增大功率器件的电压应力，影响功率器件的使用寿命。

步骤S60：先将ΔU的值存储到寄存器中，再将所述调制度闭环调节器的输出量ΔU切换为正序感性无功电流给定补偿值并将0作为ΔU的初始值。

具体的，当直流母线电压的给定值V_{dc_given}升高到超过直流支撑电容的额定电压V_{dc_ed}时，如果V_{dc_given}再继续升高下去会增大功率器件的电压应力，影响功率器件的使用寿命，为避免出现这一问题，本发明实施例在检测到V_{dc_given}>V_{dc_ed}时，将调制度闭环调节器的控制目标由直流母线电压的给定值V_{dc_given}切换为正序感性无功电流给定补偿值

与当前正序感性无功电流给定值叠加后，作为正序感性无功电流内环调节器的给定值输入，当电网电压较高时，正序感性无功电流补偿在滤波电感回路上建立负向压降，从而降低IGBT桥臂侧交流输入电压，实现网侧变流器的调制度m_grid对目标调制度m_set的闭环跟踪。

步骤S70：判断是否满足V_{dc_given}≤V_{dc_ed}，若是，进入步骤S80，若否，返回步骤S70。

步骤S80：将ΔU切换回直流母线电压的给定补偿值ΔV_{dc_given}，并将所述寄存器中存储的ΔV_{dc_given}作为ΔU的初始值，之后，返回步骤S50。

也就是说，在无功调节的过程中，如果检测到V_{dc_given}≤V_{dc_ed}，需要切换回直流母线电压给定值控制。而直接以上一次退出直流母线电压给定值控制时的ΔV_{dc_given}值作为ΔU的初始值，能够更快速的调节到控制目标。

由上述描述可知，本发明实施例在对风机变流器的直流母线电压进行控制时，采用了一种基于电压检测和调制度计算的复合型直流母线电压给定值控制策略，该控制策略通过调制度闭环调节器输出直流母线电压给定补偿值，然后采用根据电网或定子线电压峰值确定的直流母线电压初始给定值作为调制度闭环调节器的前馈量，既可以实现直流母线电压给定值根据网侧与机侧调制度的自适应最优化调节，又具备对电网电压骤升时交流输入电压变化的快速响应，从而能够完全兼顾系统的动态和稳态性能要求。

而且，当实际风场电网电压较高，导致所要求的直流母线电压高于直流支撑电容额定电压时，本发明实施例将调制度闭环调节器的控制目标由直流电压给定补偿值切换为正序感性无功电流补偿值，即从通过提高直流母线电压来控制调制度切换为通过补偿无功电流来控制调制度，从而实现了直流母线电压的降额以及无功电流的最优控制。同时，调制度闭环调节器在无需改变控制参数的情况下，可以实现输出量在直流电压给定补偿值和正序感性无功电流给定补偿值之间的无缝切换，不会对系统造成任何冲击。

此外需要说明的是，上述发明实施例是在网侧变流器和机侧变流器都加载运行的情况下提出的。但考虑到当实际风电场风力较小时，风机变流器中可能只有网侧变流器加载运行，而机侧变流器不加载运行，因此本发明实施例还提出如图5所示技术方案。

如图5所示的风机变流器控制方法，包括：

步骤S10：确定电网线电压峰值和定子线电压峰值中的较大值V_max，作为直流母线电压的初始给定值V_{dc_given0}。

步骤S20：确定网侧变流器的调制度和机侧变流器的调制度中的较大值m_max。

步骤S30：将m_max作为反馈量，网侧变流器的目标调制度m_set作为给定量，输入到网侧变流器中的调制度闭环调节器，所述调制度闭环调节器的输出量ΔU为直流母线电压的给定补偿值ΔV_{dc_given}。

步骤S40：计算得到直流母线电压给定值V_{dc_given}＝V_{dc_given0}+ΔV_{dc_given}。

步骤S41：判断机侧变流器是否加载运行，若否，进入步骤S42；若是，进入步骤S50。

其中，判断机侧变流器是否加载运行，也就是判断机侧变流器的调制度m_motor是否大于0，如果m_motor大于0，说明机侧变流器加载运行；如果m_motor＝0，说明机侧变流器未加载运行。

步骤S42：当检测到时，赋值如果则V_{dc_given}保持当前值。之后，进入步骤S50。

具体的，当m_motor＝0时，步骤S20中确定出的网侧变流器的调制度和机侧变流器的调制度中的较大值m_max，一定是网侧变流器的调制度m_grid，那么此时只能根据网侧变流器的调制度m_grid进行直流母线电压给定值ΔV_{dc_given}的调节，此时得到的直流母线电压给定值ΔV_{dc_given}不一定能满足机侧变流器的调制需求，因此需要通过对ΔV_{dc_given}进行直接赋值来确保ΔV_{dc_given}的下限满足从而有效规避由于定子线电压峰值高于电网电压而导致的机侧变流器加载运行前可能出现的调制度饱和问题。

步骤S50：判断是否满足V_{dc_given}>V_{dc_ed}，若是，进入步骤S60，若否，返回步骤S50。

步骤S60：先将ΔU的值存储到寄存器中，再将所述调制度闭环调节器的输出量ΔU切换为正序感性无功电流给定补偿值并将0作为ΔU的初始值。

步骤S70：判断是否满足V_{dc_given}≤V_{dc_ed}，若是，进入步骤S80，若否，返回步骤S70。

步骤S80：将ΔU切换回直流母线电压的给定补偿值ΔV_{dc_given}，并将所述寄存器中存储的ΔV_{dc_given}作为ΔU的初始值，之后，返回步骤S50。

图5所示技术方案相较于图2所示技术方案的改进点在于增加了步骤S41～步骤S42，实现了在机侧变流器调制度等于0时，将当前直流母线电压给定值的下限设定为定子线电压峰值，从而有效规避由于定子线电压峰值高于电网电压而导致的机侧变流器加载运行前可能出现的调制度饱和问题。

此外，参见图6，本发明实施例还公开了一种风机变流器控制装置，包括：

初始给定值确定单元100，用于确定电网线电压峰值和定子线电压峰值中的较大值，作为直流母线电压的初始给定值V_{dc_given0}；

最大调制度确定单元200，用于确定网侧变流器的调制度和机侧变流器的调制度中的较大值m_max；

调制度闭环调节单元300，用于将m_max作为反馈量，网侧变流器的目标调制度m_set作为给定量，输入到网侧变流器中的调制度闭环调节器，所述调制度闭环调节器的输出量ΔU为直流母线电压的给定补偿值ΔV_{dc_given}；

给定值计算单元400，用于计算得到直流母线电压给定值V_{dc_given}＝V_{dc_given0}+ΔV_{dc_given}；

切换单元500，用于比较给定值计算单元400计算得到的V_{dc_given}和直流支撑电容的额定电压V_{dc_ed}的大小，当检测到V_{dc_given}>V_{dc_ed}时，先将ΔU的值存储到寄存器中，再将ΔU切换为正序感性无功电流给定补偿值并将0作为ΔU的初始值；在将ΔU切换为的情况下，直至检测到V_{dc_given0}≤V_{dc_ed}时，才将ΔU切换回ΔV_{dc_given}，并将所述寄存器中存储的ΔV_{dc_given}作为ΔU的初始值。

其中，如图7所示，初始给定值确定单元100，包括：

电网线电压正序矢量有效值计算单元101，用于获取网侧变流器中采用的解耦双同步参考坐标系锁相环DDSRF-SPLL实时检测到的电网线电压正序矢量的d、q轴分量和根据和计算得到电网线电压正序矢量的有效值V_grid，计算公式为

定子线电压正序矢量有效值计算单元102，用于获取机侧变流器中采用的DDSRF-SPLL实时检测的定子线电压正序矢量的d、q轴分量u_sd和u_sq；根据u_sd和u_sq计算得到定子线电压正序矢量的有效值V_motor，计算公式为

初始给定值计算单元103，用于比较V_grid和V_motor的大小；如果V_grid≥V_motor，确定直流母线电压的初始给定值如果V_grid＜V_motor，确定直流母线电压的初始给定值

其中，如图8所示，最大调制度确定单元200包括：

网侧调制度计算单元201，用于对网侧变流器的电流内环调节器的输出量进行Park反变换，得到网侧变流器调制算法的输入α、β轴分量V_{α_grid}和V_{β_grid}；根据V_{α_grid}和V_{β_grid}计算得到网侧变流器的调制度m_grid，计算公式为

机侧调制度计算单元202，用于对机侧变流器的电流内环调节器的输出量进行Park反变换，得到机侧变流器调制算法的输入α、β轴分量V_{α_motor}和V_{β_motor}；根据V_{α_motor}和V_{β_motor}计算得到机侧变流器的调制度m_motor，计算公式为

最大调制度计算单元203，用于比较m_grid和m_motor的大小，确定出m_grid和m_motor中的较大值。

可选的，如图9所示，所述风机变流器控制装置还包括：

机侧判断单元600，用于在给定值计算单元400被触发后，判断机侧变流器是否加载运行；若判断得到机侧变流器未加载运行，在检测到时，先赋值再触发切换单元500，在检测到时，直接触发切换单元500；若判断得到机侧变流器加载运行，直接触发切换单元500。

其中，机侧判断单元600通过判断机侧变流器的调制度m_motor是否大于0来判断机侧变流器是否加载运行。

综上所述，本发明在对风机变流器的直流母线电压进行控制时，采用了一种基于电压检测和调制度计算的复合型直流母线电压给定值控制策略，该控制策略通过调制度闭环调节器输出直流母线电压给定补偿值，然后采用根据电网或定子线电压峰值确定的直流母线电压初始给定值作为调制度闭环调节器的前馈量，既可以实现直流母线电压给定值根据网侧与机侧调制度的自适应最优化调节，又具备对电网电压骤升时交流输入电压变化的快速响应，从而能够完全兼顾系统的动态和稳态性能要求。

而且，当发生直流母线电压高于直流支撑电容额定电压时，本发明还可以将调制度闭环调节器的控制目标由直流电压给定补偿值切换为正序感性无功电流补偿值，从而实现了直流母线电压的降额以及无功电流的最优控制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种风机变流器控制方法，其特征在于，包括：

确定电网线电压峰值和定子线电压峰值中的较大值，作为直流母线电压的初始给定值V_{dc_given0}；

确定网侧变流器的调制度和机侧变流器的调制度中的较大值m_max；

将m_max作为反馈量，网侧变流器的目标调制度m_set作为给定量，输入到网侧变流器中的调制度闭环调节器，所述调制度闭环调节器的输出量ΔU为直流母线电压的给定补偿值ΔV_{dc_given}；

计算得到直流母线电压给定值V_{dc_given}＝V_{dc_given0}+ΔV_{dc_given}；

比较V_{dc_given}和直流支撑电容的额定电压V_{dc_ed}的大小，当检测到V_{dc_given}>V_{dc_ed}时，先将ΔU的值存储到寄存器中，再将ΔU切换为正序感性无功电流给定补偿值并将0作为ΔU的初始值；

在将ΔU切换为的情况下，直至检测到V_{dc_given0}≤V_{dc_ed}时，才将ΔU切换回ΔV_{dc_given}，并将所述寄存器中存储的ΔV_{dc_given}作为ΔU的初始值。

2.根据权利要求1所述的风机变流器控制方法，其特征在于，所述确定电网线电压峰值和定子线电压峰值中的较大值，作为直流母线电压的初始给定值V_{dc_given0}，包括：

获取网侧变流器中采用的解耦双同步参考坐标系锁相环DDSRF-SPLL实时检测到的电网线电压正序矢量的d、q轴分量和

根据和计算得到电网线电压正序矢量的有效值V_grid，计算公式为

获取机侧变流器中采用的DDSRF-SPLL实时检测的定子线电压正序矢量的d、q轴分量u_sd和u_sq；

根据u_sd和u_sq计算得到定子线电压正序矢量的有效值V_motor，计算公式为

比较V_grid和V_motor的大小；如果V_grid≥V_motor，确定直流母线电压的初始给定值如果V_grid<V_motor，确定直流母线电压的初始给定值

3.根据权利要求1所述的风机变流器控制方法，其特征在于，所述确定网侧变流器的调制度和机侧变流器的调制度中的较大值m_max，包括：

对网侧变流器的电流内环调节器的输出量进行Park反变换，得到网侧变流器调制算法的输入α、β轴分量V_{α_grid}和V_{β_grid}；

根据V_{α_grid}和V_{β_grid}计算得到网侧变流器的调制度m_grid，计算公式为

对机侧变流器的电流内环调节器的输出量进行Park反变换，得到机侧变流器调制算法的输入α、β轴分量V_{α_motor}和V_{β_motor}；

根据V_{α_motor}和V_{β_motor}计算得到机侧变流器的调制度m_motor，计算公式为

比较m_grid和m_motor的大小，确定出m_grid和m_motor中的较大值。

4.根据权利要求1所述的风机变流器控制方法，其特征在于，所述计算得到直流母线电压给定值V_{dc_given}＝V_{dc_given0}+ΔV_{dc_given}之后，还包括：

判断机侧变流器是否加载运行；

若判断得到机侧变流器未加载运行，在检测到时，先赋值再执行所述比较V_{dc_given}和直流支撑电容的额定电压V_{dc_ed}的大小的步骤；在检测到时，直接执行所述步骤；

若判断得到机侧变流器加载运行，直接执行所述步骤。

5.根据权利要求4所述的风机变流器控制方法，其特征在于，所述判断机侧变流器是否加载运行，包括：

判断机侧变流器的调制度m_motor是否大于0，如果m_motor大于0，判定机侧变流器加载运行；如果m_motor＝0，判定机侧变流器未加载运行。

6.一种风机变流器控制装置，其特征在于，包括：

初始给定值确定单元，用于确定电网线电压峰值和定子线电压峰值中的较大值，作为直流母线电压的初始给定值V_{dc_given0}；

最大调制度确定单元，用于确定网侧变流器的调制度和机侧变流器的调制度中的较大值m_max；

调制度闭环调节单元，用于将m_max作为反馈量，网侧变流器的目标调制度m_set作为给定量，输入到网侧变流器中的调制度闭环调节器，所述调制度闭环调节器的输出量ΔU为直流母线电压的给定补偿值ΔV_{dc_given}；

给定值计算单元，用于计算得到直流母线电压给定值V_{dc_given}＝V_{dc_given0}+ΔV_{dc_given}；

切换单元，用于比较所述给定值计算单元计算得到的V_{dc_given}和直流支撑电容的额定电压V_{dc_ed}的大小，当检测到V_{dc_given}>V_{dc_ed}时，先将ΔU的值存储到寄存器中，再将ΔU切换为正序感性无功电流给定补偿值并将0作为ΔU的初始值；在将ΔU切换为的情况下，直至检测到V_{dc_given0}≤V_{dc_ed}时，才将ΔU切换回ΔV_{dc_given}，并将所述寄存器中存储的ΔV_{dc_given}作为ΔU的初始值。

7.根据权利要求6所述的风机变流器控制装置，其特征在于，所述初始给定值确定单元，包括：

电网线电压正序矢量有效值计算单元，用于获取网侧变流器中采用的解耦双同步参考坐标系锁相环DDSRF-SPLL实时检测到的电网线电压正序矢量的d、q轴分量和根据和计算得到电网线电压正序矢量的有效值V_grid，计算公式为

定子线电压正序矢量有效值计算单元，用于获取机侧变流器中采用的DDSRF-SPLL实时检测的定子线电压正序矢量的d、q轴分量u_sd和u_sq；根据u_sd和u_sq计算得到定子线电压正序矢量的有效值V_motor，计算公式为

初始给定值计算单元，用于比较V_grid和V_motor的大小；如果V_grid≥V_motor，确定直流母线电压的初始给定值如果V_grid<V_motor，确定直流母线电压的初始给定值

8.根据权利要求6所述的风机变流器控制装置，其特征在于，所述最大调制度确定单元，包括：

网侧调制度计算单元，用于对网侧变流器的电流内环调节器的输出量进行Park反变换，得到网侧变流器调制算法的输入α、β轴分量V_{α_grid}和V_{β_grid}；根据V_{α_grid}和V_{β_grid}计算得到网侧变流器的调制度m_grid，计算公式为

机侧调制度计算单元，用于对机侧变流器的电流内环调节器的输出量进行Park反变换，得到机侧变流器调制算法的输入α、β轴分量V_{α_motor}和V_{β_motor}；根据V_{α_motor}和V_{β_motor}计算得到机侧变流器的调制度m_motor，计算公式为

最大调制度计算单元，用于比较m_grid和m_motor的大小，确定出m_grid和m_motor中的较大值。

9.根据权利要求6所述的风机变流器控制装置，其特征在于，所述风机变流器控制装置还包括：

机侧判断单元，用于在所述给定值计算单元被触发后，判断机侧变流器是否加载运行；若判断得到机侧变流器未加载运行，在检测到时，先赋值再触发所述切换单元，在检测到时，直接触发所述切换单元；若判断得到机侧变流器加载运行，直接触发所述切换单元。

10.根据权利要求6所述的风机变流器控制装置，其特征在于，所述机侧判断单元通过判断机侧变流器的调制度m_motor是否大于0来判断机侧变流器是否加载运行。