CN108494004A - 并联型风电变流器系统、控制方法、风电机组 - Google Patents
并联型风电变流器系统、控制方法、风电机组 Download PDFInfo
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Abstract
本发明揭露了一种并联型风电变流器系统、控制方法、风电机组，所述并联型风电变流器系统包括并联的N台风电变流器，每一台均包括机侧变流器和网侧变流器,所述控制方法包括：第一步、设置X1台风电变流器为在线模式，X2台风电变流器为半离线模式，且X1+X2≦N；第二步、根据实时发电功率需求，确定需要增加投入的台数Y或需要被切出的台数Z；第三步、启动Y台处于待机状态的机侧变流器，从而实现投入；或，控制需要切出的Z台在线运行的风电变流器的机侧变流器停机，并保持该Z台风电变流器的网侧变流器在线运行，从而实现切出；该控制方法使得无需停机即能进行投切。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种并联型风电变流器系统、控制方法、风电机组。
背景技术
随着能源危机的加剧，新能源的开发利用成为人们研究的热点，特别是风力发电，而变流器是风力发电的重要组成部分。近年来，直驱发电变流器机组因其不含齿轮箱、可靠性高、维护成本低等特点，越来越受到业主的青睐，其高可靠性正好契合了目前海上风电的需求，促使直驱机组在海上风电项目中成为绝对的主流。但海上风电机组的工程造价较高，为了降低单位功率的成本，机组大型化成为海上风电的趋势，因此配套的电机、全功率变流器容量也随之越来越大。电机作为可定制化的单体，容量的增大只需增大设计尺寸即可，但由于电力电子器件型号的固定性，全功率变流器容量的提升必须依靠并联技术来实现，即依靠并联型风电变流器系统来实现。
并联型风电变流器系统包括N台并联的风电变流器，且该N台并联风电变流器均包括串行连接的机侧变流器与网侧变流器，N台并联风电变流器的机侧变流器的另一侧均连接于电机，网侧变流器的另一侧均连接于电网(如图1所示为一双绕组、双风电变流器并联系统)。发电运行时，风电变流器的机侧变流器运行在整流状态，将发电机的机械能转化为直流电能；风电变流器的网侧变流器运行在逆变状态，将直流电能转化为工频电能，并入电网。
对于并联型风电变流器而言，并联的各风电变流器可同时工作，也可部分工作，由此可实现冗余运行及提高效率。以如图1所示的双绕组、双风电变流器并联系统为例，当其中一台风电变流器故障时，可将其通过网侧开关及机侧开关断开而切出，另一台风电变流器正常运行；另外，当电机功率需求较小时，为提高效率也可主动切出其中一台风电变流器；当只有一台风电变流器工作时，若电机功率需求较大时，也可主动投入另一台风电变流器。但现有的方案均是在停机状态下对风电变流器进行切出或投入，而对于某些运行工况存在实时变化的场合，停机切换显然会打断运行，影响效率；并且对于某些有高、低压穿越无功支持要求的场合，完全切除某台机器可能导致整个系统不满足高、低压穿越的无功支持要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种并联型风电变流器系统的控制方法、系统、风电机组，无需停机即能进行投切操作，而且还能满足高、低电压穿越的无功支持要求。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种并联型风电变流器系统的控制方法，所述并联型风电变流器系统包括并联的N台风电变流器，每一台所述风电变流器均包括串行连接的机侧变流器和网侧变流器，所述N台风电变流器的机侧变流器的另一侧均连接于电机，网侧变流器的另一侧均连接于电网，
所述并联型变流器的控制方法包括：
第一步、设置X1台风电变流器为在线模式，X2台风电变流器为半离线模式，且X1+X2≦N；其中，在线模式为风电变流器的网侧变流器和机侧变流器均在线运行，半离线模式为风电变流器的网侧变流器在线运行，机侧变流器则停机处于离线运行状态；
第二步、根据实时发电功率或发电电流需求，计算需投入运行的风电变流器的台数，并判断该台数与当前在线模式的风电变流器的台数是否一致，若不一致，确定需要增加投入的半离线模式的风电变流器的台数Y或需要被切出的在线模式的风电变流器的台数Z；
第三步、增加投入Y台半离线模式的风电变流器，或切出Z台在线运行的风电变流器；
启动Y台半离线模式的风电变流器的机侧变流器，投入到并联型风电变流器系统，该Y台半离线模式的风电变流器即被切换成在线模式，从而实现该Y台半离线模式的风电变流器的新增投入；
或，控制需要切出的Z台在线模式的风电变流器的机侧变流器停机，并保持该Z台风电变流器的网侧变流器在线运行，该Z台在线模式的风电变流器即被切换成半离线模式，从而实现该Z台在线模式的风电变流器的切出。
在计算需投入运行的风电变流器的台数时，同时按照投入逻辑与切出逻辑分别计算，其中，
按照投入逻辑计算需投入运行的风电变流器台数的公式为：
N1＝[(当前实时发电功率+ΔP1)/单机额定功率]取整+1
按照切出逻辑计算需投入运行的风电变流器台数的公式为：
N2＝[(当前实时发电功率+ΔP2)/单机额定功率]取整+1
式中：ΔP1、ΔP2均是指固定补偿，且ΔP2＞ΔP1＞0，“单机额定功率”是指单台风电变流器的额定功率；
其中，按照投入逻辑计算的结果只作为增加投入的参考，按照切出逻辑计算的结果只作为切出的参考。
实现所述Y台半离线模式的风电变流器的新增投入的步骤具体包括：
启动Y台半离线模式的风电变流器的机侧变流器，使Y台中的每一台的机侧变流器的转矩给定逐渐增加；原本处于在线模式的X1台风电变流器的机侧变流器的转矩给定逐渐变小，直至所述X1+Y台风电变流器中每一台的机侧变流器的转矩给定均等于总转矩给定的1/(X1+Y)；
在投入过程中，该X1+Y台风电变流器的机侧变流器的转矩给定之和始终等于总转矩给定。
在所述新增投入过程中，所述X1台风电变流器中每一台的机侧变流器的转矩给定在减少的过程中始终保持相等，均等于(总转矩给定-Y台被增加投入的风电变流器的机侧变流器的转矩给定)/X1；所述Y台风电变流器中每一台的机侧变流器的转矩给定在增加过程中也始终保持相等。
实现所述Z台在线模式的风电变流器的切出的步骤具体包括：
原本处于在线模式的Z台风电变流器在切出过程中，每一台的机侧变流器的转矩给定由总转矩给定的1/X1逐渐减少，而剩下的X1-Z台仍处于在线模式的风电变流器的机侧变流器的转矩给定逐渐增加，直至所述X1-Z台处于在线模式的风电变流器的机侧变流器的转矩给定总和等于总转矩给定，且每一台的机侧变流器的转矩给定均等于总转矩给定的1/(X1-Z)；在切出过程中，该Z台被切出的风电变流器的机侧变流器的转矩给定与剩下的X1-Z台仍处于在线模式的风电变流器的机侧变流器的转矩给定之和始终等于总转矩给定。
在切出过程中，所述X1-Z台仍处于在线模式的风电变流器每一台的机侧变流器的转矩给定在增加的过程中始终保持相等，均等于(总转矩给定-Z台被切出的风电变流器的机侧变流器的转矩给定)/(X1-Z)；所述Z台被切出的风电变流器每一台的机侧变流器的转矩给定在减少过程中也始终保持相等。
所述控制方法还包括故障冗余的控制方法，所述方法包括以下步骤：
在所述并联型风电变流器系统发生故障时，所有风电变流器全部停机；
将发生故障的风电变流器设置为禁止启机状态；
重新启动非故障风电变流器。
所述并联型风电变流器系统的控制方法，还包括
在风速突增的情况下，通过变桨或偏航措施限制所述并联型风电变流器系统功率上升的速度。
一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有用于控制并联型风电变流器系统的控制程序，所述并联型风电变流器系统的控制程序被一处理器执行时实现所述并联型风电变流器系统的控制方法的步骤。
一种并联型风电变流器系统，包括并联的N台风电变流器，每一台所述风电变流器均包括串行连接的机侧变流器和网侧变流器，所述N台风电变流器的机侧变流器的另一侧均连接于电机，网侧变流器的另一侧均连接于电网，所述并联型风电变流器系统还包括总调度模块以及上述的可读存储介质；每一台所述风电变流器均内置有控制器，所述总调度模块与所有风电变流器的控制器连接，所述总调度模块运行时实现所述的并联型风电变流器系统的控制方法的步骤。
一种并联型风电变流器系统，包括并联的N台风电变流器，每一台所述风电变流器均包括串行连接的机侧变流器和网侧变流器，所述N台风电变流器的机侧变流器的另一侧均连接于电机，网侧变流器的另一侧均连接于电网，其特征在于：所述并联型风电变流器系统还包括一总调度模块，每一台所述台风电变流器均内置有控制器，每一台风电变流器的控制器均与所述主调度模块通讯，每一台所述风电变流器的控制器将信息传给所述总调度模块，所述总调度模块根据当前实时发电功率的需求或发电电流需求，计算需投入运行的风电变流器的台数。
一种风电机组，包括一主控制器，所述风电机组还包括上述的并联型风电变流器系统，所述并联型风电变流器系统的总调度模块还与所述主控制器通讯。
本发明的有益效果为：无需停机即能进行投切操作，不但实现了在线快速投切，使得运行效率最优化，而且还能满足不同场合需要，包括运行工况存在实时变化而不能被打断的场合；此外，这种控制方法下，即使一部分风电变流器的机侧变流器停止运行，但其网侧变流器扔保持在线运行，从而当出现高、低电压穿越时，半离线的风电变流器仍然具备无功支持功能，所以这种控制方法还能满足高、低电压穿越等电网的适用性要求。
附图说明
图1为公知双绕组、双风电变流器并联系统的示意图；
图2为本发明双绕组、双风电变流器并联系统处于半离线模式的示意图；
图3为本发明多绕组、多风电变流器并联系统处于半离线模式的示意图；
图4为本发明风电变流器并联系统的在线投切的控制方法；
图5为本发明风电变流器并联系统的故障冗余的控制方法；
图6为本发明风电机组主控制器、总调度模块、各风电变流器控制器的通讯示意图。
具体实施方式
如图2、3、4所示，本发明揭露了一种并联型风电变流器系统的控制方法，所述并联型风电变流器系统包括并联的N台风电变流器，每一台所述风电变流器均包括串行连接的机侧变流器和网侧变流器，所述N台风电变流器的机侧变流器的另一侧均连接于电机，网侧变流器的另一侧均连接于电网，所述并联型风电变流器的控制方法为：
第一步、设置X1台风电变流器为在线模式，X2台风电变流器为半离线模式，且X1+X2≦N；其中，在线模式为风电变流器的网侧变流器和机侧变流器均在线运行，半离线模式为风电变流器的网侧变流器在线运行，机侧变流器停机；
第二步、根据实时发电功率或发电电流需求，计算需投入运行的风电变流器的台数，并判断该台数与当前在线模式的风电变流器的台数是否一致，若不一致，确定需要增加投入的半离线模式的风电变流器的台数Y或需要被切出的在线模式的风电变流器的台数Z；
第三步、增加投入Y台半离线模式的风电变流器，或切出Z台在线运行的风电变流器；
启动Y台半离线模式的风电变流器的机侧变流器，投入到并联型风电变流器系统，该Y台半离线模式的风电变流器即被切换成在线模式，从而实现该Y台半离线模式的风电变流器的新增投入；
或，控制需要切出的Z台在线模式的风电变流器的机侧变流器停机，并保持该Z台风电变流器的网侧变流器在线运行，该Z台在线模式的风电变流器即被切换成半离线模式，从而实现该Z台在线模式的风电变流器的切出。
如上所述，将X1台风电变流器为在线模式，X2台风电变流器为半离线模式，从而该并联型风电变流器整体形成为半离线模式。在这种模式下，只需启动半离线模式的风电变流器的机侧变流器即可完成投入的操作，只需控制在线模式的风电变流器的机侧变流器停机即可完成切出的操作，即是说，无需停机即能进行投入切出的操作，从而实现了快速在线投切功能，保证了运行的连续，使得运行效率最优化，而且满足了不同场合需要，包括运行工况存在实时变化而不能被打断的场合；此外，这种模式下，即使一部分风电变流器的机侧变流器停止运行，但其网侧变流器扔保持在线运行，从而当出现高、低电压穿越时，半离线的风电变流器仍然具备无功支持功能，所以还能满足高、低电压穿越等电网的适用性要求。
较佳的，在初始开机时，可只启动一台风电变流器的机侧变流器与网侧变流器，其他所有风电变流器只启动网侧变流器，而其机侧变流器均不启动，在后续的运行过程中再根据需要进行投入、切出的操作。这样操作，可以节省能源。
如图2所示为双绕组、双风电变流器并联的并联型风电变流器系统处于半离线状态时的示意图，其中一台风电变流器的机侧变流器与网侧变流器均开启而处于在线模式，另外一台风电变流器的机侧变流器关闭而处于离线状态，其网侧变流器保持开启而处于在线模式。
如图3所示为多绕组、多风电变流器并联的并联型风电变流器系统处于半离线状态时的示意图，其设置有N台并联的风电变流器，分别命名为单机1、单机2,一直到单机N。其中一台风电变流器的机侧变流器与网侧变流器均开启而处于在线模式，其他所有风电变流器的机侧变流器均关闭而处于离线状态，而其网侧变流器均保持开启而处于在线模式。
在本实施例中，根据实时发电功率需求来控制投入运行的变流器台数，当功率需求下降时，切出部分风电变流器；当功率需求上升时，增加投入部分风电变流器。
按照风力发电的实时功率或电流需求来计算需要投入运行的风电变流器台数，以实时功率为例(电流需求同理)：
理论上，需要投入运行的单机台数N
＝(当前实时发电功率/单机额定功率)取整+1
其中“当前实时发电功率”也即检测到的当前实时发电功率，“单机额定功率”表示单台风电变流器的额定功率。
实际上，较佳的，在计算需投入运行的风电变流器的台数时，同时按照投入逻辑与切出逻辑分别计算，其中，
按照投入逻辑计算需投入运行的风电变流器台数的公式为：
N1＝[(当前实时发电功率+ΔP1)/单机额定功率]取整+1
按照切出逻辑计算需投入运行的风电变流器台数的公式为：
N2＝[(当前实时发电功率+ΔP2)/单机额定功率]取整+1
式中：ΔP1、ΔP2均是指固定补偿，且ΔP2＞ΔP1＞0，单机额定功率是指单台背靠背变流器的额定功率；
其中，按照投入逻辑计算的结果只作为增加投入的参考，按照切出逻辑计算的结果只作为切出的参考。即是说，投入逻辑只管投入，不管切出；切出逻辑只管切出，不管投入，如此，能避免投入与切出的反复，保证回差。
具体地说，根据上述两公式计算，因为ΔP2＞ΔP1＞0，所以N2≥N1，也就是说按照切出逻辑计算所需投入的台数一定比按照投入逻辑计算的台数多。为避免投切频繁，必须制造回差，只有在X＞N2时，才进行切出动作。举例说明，如果在线运行的为3台风电变流器，根据投入逻辑算，只需要投入运行2台，而按照切出逻辑算，要投入3台，此时，则按照切出逻辑算，不切出；或者说，如果在线运行的为4台风电变流器，根据投入逻辑算，只需要投入运行2台，而按照切出逻辑算，要投入3台，此时，则按照切出逻辑算，只切出1台；如果在线运行的为3台风电变流器，根据投入逻辑算，只需要投入运行4台，而按照切出逻辑算，要投入5台，此时，则按照投入逻辑算，只增加投入1台。
在投入逻辑中，计算“需要投入运行的风电变流器台数”时，对“当前实时发电功率”加一个固定补偿ΔP1，以保证提前投入，避免功率快速上升时，造成在线单机过载运行；在切出逻辑中，计算“需要投入运行的风电变流器台数”时，对“当前实时发电功率需求”加一个更大的固定补偿ΔP2，可进一步保证回差。
在本实施例中，原本处于待机状态的Y台风电变流器在被增加投入运行的过程中，每一台的机侧变流器的转矩给定逐渐增加；原本处于在线模式的X1台风电变流器的机侧变流器的转矩给定逐渐变小，直至所述X1+Y台风电变流器每一台的机侧变流器的转矩给定均等于总转矩给定的1/(X1+Y)；在投入过程中，该X1+Y台风电变流器的机侧变流器的转矩给定之和始终等于总转矩给定。如此设置，可使得在投入过程中无冲击。
较佳的，在投入过程中，所述X1台风电变流器每一台的机侧变流器的转矩给定在减少的过程中始终保持相等，均等于(总转矩给定-Y台被增加投入的风电变流器的机侧变流器的转矩给定)/X1；所述Y台风电变流器每一台的机侧变流器的转矩给定在增加过程中也始终保持相等。
较佳的，所述Y台风电变流器每一台的机侧变流器的转矩给定按照设定的斜率由0逐渐增加到总转矩给定的1/(X1+Y)。原本处于在线模式的Z台风电变流器在切出过程中，每一台的机侧变流器的转矩给定由总转矩给定的1/X1逐渐减少到0，而剩下的X1-Z台仍处于在线模式的风电变流器的机侧变流器的转矩给定逐渐增加，直至所述X1-Z台处于在线模式的风电变流器的机侧变流器的转矩给定总和等于总转矩给定，且每一台的机侧变流器均等于总转矩给定的1/(X1-Z)；在切出过程中，该Z台被切出的风电变流器的机侧变流器的转矩给定与剩下的X1-Z台仍处于在线模式的风电变流器的机侧变流器的转矩给定之和始终等于总转矩给定。如此设置，可使得在投入过程中无冲击。当转矩给定减少到0时，该Z台被切出的风电变流器的机侧变流器停止运行，但是其网侧变流器保持在线运行，从而当出现高、低电压穿越时，半离线的风电变流器仍然具备无功支持功能。
本发明其他实施例中，转矩给定的起始点并不限定为0，也可以为1％或其它值。
较佳的，在切出过程中，所述X1-Z台仍处于在线模式的风电变流器每一台的机侧变流器的转矩给定在增加的过程中始终保持相等，均等于(总转矩给定-Z台被切出的风电变流器的机侧变流器的转矩给定)/(X1-Z)；所述Z台被切出的风电变流器每一台的机侧变流器的转矩给定在减少过程中也始终保持相等。
较佳的，所述Z台风电变流器每一台的机侧变流器的转矩给定按照设定的斜率由总转机给定的1/X逐渐减少到0。以下以两个不同的实施例来说明投切的具体控制方法。
实施例一
以一台5.0MW的海上风力发电机组为例，其设置为双绕组2风电变流器，即两台风电变流器并联，其控制组方法如下：
机组启机运行时，先开启2台风电变流器的网侧变流器；当风速较小时只开启其中一台风电变流器的机侧变流器，另一台风电变流器的机侧变流器处于待机状态(如图2所示)，以减小变流器损耗。
当风速增大、发电功率升高时，若通过投入逻辑计算需要增加投入运行的单机(风电变流器)台数时，原本处于待机状态的另1台风电变流器的机侧变流器投入运行，且转矩给定按照设定的斜率由0逐渐增加到总转矩给定的一半；原本在线运行的1台风电变流器的机侧变流器转矩给定则逐渐减少，且等于总转矩给定减掉新投入运行机组机侧变流器的转矩给定，即整个投入过程中转矩一加一减但保持两台风电变流器的转矩给定之和不变。当新投入运行机组的转矩给定增加到等于总给定的一半时，转矩给定不再按照斜率变化，原本在线运行的1台机的转矩给定也不再减少，双机给定均保持等于总给定的一半，至此2台单机均投入了运行。
当风速减小、发电功率降低时，若根据切除逻辑计算需减少运行的单机台数，则需切出一台风电变流器，即需关闭一台风电变流器的机侧变流器。待切出风电变流器的机侧变流器的转矩给定由总转矩的一半按照设定的斜率逐渐减小到0；保持在线的风电变流器的机侧变流器的转矩给定则逐渐增加，且等于总转矩给定减掉待切出风电变流器的机侧变流器的转矩给定，即整个切出过程中同样保持两台风电变流器的总转矩不变。当待切出风电变流器的机侧变流器的转矩给定降到0后，待切出风电变流器的机侧变流器停止运行，但网侧变流器仍保持在线运行，当出现高、低电压穿越时，此台半离线的风电变流器仍然具备无功支持功能；仍在线运行的风电变流器保持转矩给定等于总给定运行。
实施例二
以一台4绕组4变流器6MW风力发电机组为例，即4台风电变流器并联，每台风电变流器功率为1.5MW(注：4台风电变流器是完全一致的)，其运行模式如下：
机组启机运行时，先开启4台风电变流器的网侧变流器；当风速较小时只开启1台风电变流器的机侧变流器，另3台风电变流器的机侧变流器处于待机状态，以减小变流器损耗。
当风速增大、发电功率升高时，若通过投入逻辑计算需要增加投入运行的单机(风电变流器)台数时，原本处于待机状态的其中1台风电变流器的机侧变流器投入运行，且转矩给定按照设定的斜率由0逐渐增加到总转矩给定的一半；原本在线运行的1台风电变流器的机侧变流器转矩给定则逐渐减少，且等于总转矩给定减掉新投入运行机组机侧变流器的转矩给定，即整个投入过程中转矩一加一减但保持两台风电变流器的转矩给定之和不变。当新投入运行机组的转矩给定增加到等于总给定的一半时，转矩给定不再按照斜率变化，原本在线运行的1台机的转矩给定也不再减少，双机给定均保持等于总给定的一半，至此2台单机投入了运行。
当风速继续增大时，若根据投入逻辑计算的单机台数增加时，原本处于待机状态的另1台风电变流器的机侧变流器投入运行，且转矩给定按照设定的斜率逐渐增加到总转矩给定的1/3；另2台原本在线的风电变流器的转矩给定则逐渐减少，且均等于总转矩减掉新投入运行变流器的转矩给定的一半，即整个投入过程中转矩一加两减但保持三台风电变流器的转矩给定之和不变。当新投入的机组的转矩给定等于总给定的1/3时，3台风电变流器的转矩给定不再按照斜率变化，均保持为总给定的1/3，至此3台单机投入运行。(要说明的是：在线变流器理论上也可给定不一致的转矩，例如，动态投入时正在投入的变流器转矩给定就与其它在线变流器不一致，但稳态下长期运行，为保证所有在线运行变流器的器件应力一致，最好保持在线机组运行状态对称，因此，转矩给定也保持一致)
假设4台在线运行，当风速减小，发电功率降低时，若根据切除逻辑计算的单机台数减少时，需切出1台风电变流器。待切出变流器的转矩给定由总转矩的1/4按照设定的斜率逐渐减小；保持在线的变流器转矩给定等于总转矩给定减掉待切出变流器转矩给定的1/3，即同样保持总转矩不变。待切出变流器转矩给定降到0后，其机侧变流器停止运行，但网侧变流器仍保持并网运行。当出现高、低电压穿越时，此台半离线的变流器仍然具备无功支持功能；仍在线运行的3台风电变流器保持转矩给定等于总给定的1/3运行。
所述并联型风电变流器系统是多绕组、多变流器并联系统的一种运行模式，从而也能实现传统的故障冗余功能，所述控制方法还包括故障冗余的控制方法，所述方法包括以下步骤：
在所述并联型风电变流器系统发生故障时，所有风电变流器全部停机；
将发生故障的风电变流器设置为禁止启机状态；
重新启动非故障风电变流器。
具体的说，冗余开始，若单机或多机故障时，即某台或几台风电变流器发生故障时，所有风电变流器全部停机，所有风电变流器(包括故障及非故障风电变流器)的网侧变流器与机侧变流器均停机，并脱开网侧、机侧开关，然后将发生故障的一台或多台风电变流器设置为禁止启机状态，即切出故障单机或多机，然后重新启动非故障风电变流器，故障冗余结束(故障冗余控制方法步骤如图5所示)。
所述并联型风电变流器系统的控制方法还包括：
在风速突增的情况下，通过变桨或偏航措施限制所述并联型风电变流器系统功率上升的速度。
本发明可读存储介质，所述可读存储介质上存储有用于控制并联型风电变流器系统的控制程序，所述并联型风电变流器系统的控制程序被一处理器执行时实现上述并联型风电变流器系统的控制方法的步骤。所述处理器可以是PC机的处理器，也可以为FPGA、CPLD等部件。
一种并联型风电变流器系统，包括并联的N台风电变流器，每一台所述风电变流器均包括串行连接的机侧变流器和网侧变流器，所述N台风电变流器的机侧变流器的另一侧均连接于电机，网侧变流器的另一侧均连接于电网，所述并联型风电变流器系统还包括总调度模块以及可读存储介质；每一台所述台风电变流器均内置有控制器，所述总调度模块与所有风电变流器的控制器连接，所述总调度模块运行时实现所述的并联型风电变流器系统的控制方法的步骤。
一种并联型风电变流器系统，包括并联的N台风电变流器，每一台所述风电变流器均包括串行连接的机侧变流器和网侧变流器，所述N台风电变流器的机侧变流器的另一侧均连接于电机，网侧变流器的另一侧均连接于电网，所述并联型风电变流器系统还包括一总调度模块，每一台所述风电变流器均内置有控制器，每一台风电变流器的控制器均与所述总调度模块通讯，每一台所述风电变流器将信息传给所述总调度模块，所述总调度模块根据当前实时发电功率的需求或发电电流需求，计算需投入运行的风电变流器的台数。
如图6所示，本发明一种风电机组，包括一主控制器，所述风电机组还包括所述并联型风电变流器系统，所述并联型风电变流器系统的总调度模块还与所述主控制器通讯。
在风速突增的情况下，所述主控制器通过变桨或偏航措施限制所述并联型风电变流器系统功率上升的速度。
较佳的，在投入过程中，风电变流器内置的控制器控制机侧变流器发波，然后由总调度模块给每一台投入的机侧变流器转矩给定逐步增大的指令，同时给在原先处于线模式的风电变流器的机侧变流器转矩减小的指令；各风电变流器的控制器会反馈信息给总调度模块，总调度模块不停发送含转矩给定的指令，总转矩是由所述风电机组的主控制器给定。
较佳的，在切出过程中，先通过总调度模块逐步降低待切出风电变流器的转矩给定到预设值后，再控制风电变流器内置的控制器停止发波，从而使得被切出的风电变流器的转矩为0。
当遇到风速突增的情况时，为避免在线运行的风电变流器过载，风电机组的主控制器通过变桨或偏航等措施限制其功率上升速度。所述变桨或偏航措施为公知技术，故不在此赘述。
Claims (12)
1.一种并联型风电变流器系统的控制方法，所述并联型风电变流器系统包括并联的N台风电变流器，每一台所述风电变流器均包括串行连接的机侧变流器和网侧变流器，所述N台风电变流器的机侧变流器的另一侧均连接于电机，网侧变流器的另一侧均连接于电网，其特征在于：
所述并联型变流器的控制方法包括：
第一步、设置X1台风电变流器为在线模式，X2台风电变流器为半离线模式，且X1+X2≦N；其中，在线模式为风电变流器的网侧变流器和机侧变流器均在线运行，半离线模式为风电变流器的网侧变流器在线运行，机侧变流器则停机处于离线运行状态；
第二步、根据实时发电功率或发电电流需求，计算需投入运行的风电变流器的台数，并判断该台数与当前在线模式的风电变流器的台数是否一致，若不一致，确定需要增加投入的半离线模式的风电变流器的台数Y或需要被切出的在线模式的风电变流器的台数Z；
第三步、增加投入Y台半离线模式的风电变流器，或切出Z台在线运行的风电变流器；
启动Y台半离线模式的风电变流器的机侧变流器，投入到并联型风电变流器系统，该Y台半离线模式的风电变流器即被切换成在线模式，从而实现该Y台半离线模式的风电变流器的新增投入；
或，控制需要切出的Z台在线模式的风电变流器的机侧变流器停机，并保持该Z台风电变流器的网侧变流器在线运行，该Z台在线模式的风电变流器即被切换成半离线模式，从而实现该Z台在线模式的风电变流器的切出。
2.根据权利要求1所述的并联型风电变流器系统的控制方法，其特征在于：在计算需投入运行的风电变流器的台数时，同时按照投入逻辑与切出逻辑分别计算，其中，
按照投入逻辑计算需投入运行的风电变流器台数的公式为：
N1＝[(当前实时发电功率+ΔP1)/单机额定功率]取整+1
按照切出逻辑计算需投入运行的风电变流器台数的公式为：
N2＝[(当前实时发电功率+ΔP2)/单机额定功率]取整+1
式中：ΔP1、ΔP2均是指固定补偿，且ΔP2＞ΔP1＞0，“单机额定功率”是指单台风电变流器的额定功率；
其中，按照投入逻辑计算的结果只作为增加投入的参考，按照切出逻辑计算的结果只作为切出的参考。
3.根据权利要求1或2所述的并联型风电变流器系统的控制方法，其特征在于：实现所述Y台半离线模式的风电变流器的新增投入的步骤具体包括：
启动Y台半离线模式的风电变流器的机侧变流器，使Y台中的每一台的机侧变流器的转矩给定逐渐增加；原本处于在线模式的X1台风电变流器的机侧变流器的转矩给定逐渐变小，直至所述X1+Y台风电变流器中每一台的机侧变流器的转矩给定均等于总转矩给定的1/(X1+Y)；
在投入过程中，该X1+Y台风电变流器的机侧变流器的转矩给定之和始终等于总转矩给定。
4.根据权利要求3所述的并联型风电变流器系统的控制方法，其特征在于：
在所述新增投入过程中，所述X1台风电变流器中每一台的机侧变流器的转矩给定在减少的过程中始终保持相等，均等于(总转矩给定-Y台被增加投入的风电变流器的机侧变流器的转矩给定)/X1；所述Y台风电变流器中每一台的机侧变流器的转矩给定在增加过程中也始终保持相等。
5.根据权利要求1或2或4所述的并联型风电变流器系统的控制方法，其特征在于：实现所述Z台在线模式的风电变流器的切出的步骤具体包括：
原本处于在线模式的Z台风电变流器在切出过程中，每一台的机侧变流器的转矩给定由总转矩给定的1/X1逐渐减少，而剩下的X1-Z台仍处于在线模式的风电变流器的机侧变流器的转矩给定逐渐增加，直至所述X1-Z台处于在线模式的风电变流器的机侧变流器的转矩给定总和等于总转矩给定，且每一台的机侧变流器的转矩给定均等于总转矩给定的1/(X1-Z)；在切出过程中，该Z台被切出的风电变流器的机侧变流器的转矩给定与剩下的X1-Z台仍处于在线模式的风电变流器的机侧变流器的转矩给定之和始终等于总转矩给定。
6.根据权利要求5所述的并联型风电变流器系统的控制方法，其特征在于：
在切出过程中，所述X1-Z台仍处于在线模式的风电变流器每一台的机侧变流器的转矩给定在增加的过程中始终保持相等，均等于(总转矩给定-Z台被切出的风电变流器的机侧变流器的转矩给定)/(X1-Z)；所述Z台被切出的风电变流器每一台的机侧变流器的转矩给定在减少过程中也始终保持相等。
7.根据权利要求1所述的并联型风电变流器系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括故障冗余的控制方法，所述方法包括以下步骤：
在所述并联型风电变流器系统发生故障时，所有风电变流器全部停机；
将发生故障的风电变流器设置为禁止启机状态；
重新启动非故障风电变流器。
8.根据权利要求1或2或4或6或7所述的并联型风电变流器系统的控制方法，其特征在于：还包括
在风速突增的情况下，通过变桨或偏航措施限制所述并联型风电变流器系统功率上升的速度。
9.一种可读存储介质，其特征在于：所述可读存储介质上存储有用于控制并联型风电变流器系统的控制程序，所述并联型风电变流器系统的控制程序被一处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的并联型风电变流器系统的控制方法的步骤。
10.一种并联型风电变流器系统，包括并联的N台风电变流器，每一台所述风电变流器均包括串行连接的机侧变流器和网侧变流器，所述N台风电变流器的机侧变流器的另一侧均连接于电机，网侧变流器的另一侧均连接于电网，其特征在于：所述并联型风电变流器系统还包括总调度模块以及如权利要求9所述的可读存储介质；每一台所述风电变流器均内置有控制器，所述总调度模块与所有风电变流器的控制器连接，所述总调度模块运行时实现如权利要求1至8中任一项所述的并联型风电变流器系统的控制方法的步骤。
11.一种并联型风电变流器系统，包括并联的N台风电变流器，每一台所述风电变流器均包括串行连接的机侧变流器和网侧变流器，所述N台风电变流器的机侧变流器的另一侧均连接于电机，网侧变流器的另一侧均连接于电网，其特征在于：所述并联型风电变流器系统还包括一总调度模块，每一台所述台风电变流器均内置有控制器，每一台风电变流器的控制器均与所述主调度模块通讯，每一台所述风电变流器的控制器将信息传给所述总调度模块，所述总调度模块根据当前实时发电功率或发电电流的需求，计算需投入运行的风电变流器的台数。
12.一种风电机组，包括一主控制器，其特征在于：所述风电机组还包括如权利要求10或权利要求11所述的并联型风电变流器系统，所述并联型风电变流器系统的总调度模块还与所述主控制器通讯。
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