CN110661431B - 风电变流器及其控制方法、控制装置 - Google Patents

风电变流器及其控制方法、控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种风电变流器及其控制方法、控制装置，所述控制方法包括：产生与风力发电机组中的N套电机绕组一一对应的N个机侧驱动信号；根据每个机侧驱动信号控制所述风电变流器中相应的机侧功率模块，以将相应的电机绕组的三相输出电流转换成直流电流；产生网侧驱动信号；根据所述网侧驱动信号控制所述风电变流器中的网侧功率模块对所述直流电流进行转换，以使所述风电变流器输出与电网对应的三相输出电流，其中，N为大于或者等于1的整数。本发明的风电变流器及其控制方法、控制装置，通过主从控制的方式利用驱动信号对独立的功率模块进行控制，可以简化风电变流器的设计和制造，且有效提高运行可靠性。

Description

风电变流器及其控制方法、控制装置
技术领域
本发明总体说来涉及风电技术领域，更具体地讲，涉及一种风电变流器及其控制方法、控制装置。
背景技术
随着大规模风电场并网容量的爆发式增长，风力发电机组的单机容量也在不断增加。风电变流器是风力发电系统的核心部件之一，可以优化风力发电系统的运行，提高风能的利用率。
目前，低压风电变流器的电力电子有源器件的单管容量有限，通常采用多柜、多个变流模块串并联的方式来进行扩容，以满足大容量的需要。对于采用并联的多个变流模块进行扩容的风电变流器，通常以集中的控制器对多个变流模块进行控制，这种集中式控制方式在并联的变流模块数量较多时，控制器十分复杂，运行可靠性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风电变流器及其控制方法、控制装置，通过主从控制的方式利用驱动信号对独立的功率模块进行控制，可以简化风电变流器的设计和制造，且有效提高运行可靠性。
本发明的一方面提供一种风电变流器的控制方法，所述控制方法包括：产生与风力发电机组中的N套电机绕组一一对应的N个机侧驱动信号；根据每个机侧驱动信号控制所述风电变流器中相应的机侧功率模块，以将相应的电机绕组的三相输出电流转换成直流电流；产生网侧驱动信号；根据所述网侧驱动信号控制所述风电变流器中的网侧功率模块对所述直流电流进行转换，以使所述风电变流器输出与电网对应的三相输出电流，其中，N为大于或者等于1的整数。
可选地，产生与电机绕组对应的机侧驱动信号的步骤包括：基于所述电机绕组的三相输出电流和所述电机绕组的转矩指令产生第一调制电压给定；对所述第一调制电压给定和直流母线电压执行SPWM处理，以产生所述机侧驱动信号。
可选地，产生所述第一调制电压给定的步骤包括：采集所述电机绕组的三相输出电流和所述直流母线电压，确定三相输出电流的第一有功分量和第一无功分量；基于电机绕组的转矩指令、电机绕组的转矩的计算值和所述第一有功分量执行第一比例积分调节；基于电机绕组的三相输出电流的第一无功分量给定和所述第一无功分量执行第二比例积分调节；使第一比例积分调节的结果、第二比例积分调节的结果和电机位置角经过前馈解耦处理，以得到所述第一调制电压给定。
可选地，产生网侧驱动信号的步骤包括：基于所述风电变流器的三相输出电流、电网线电压、直流母线电压、直流母线电压给定和无功功率指令产生第二调制电压给定；对所述第二调制电压给定和所述直流母线电压执行SPWM处理，以产生所述网侧驱动信号。
可选地，产生所述第二调制电压给定的步骤包括：基于风电变流器的三相输出电流得到第二有功分量和第二无功分量；获得风电变流器的三相输出电流的第二有功分量给定，将所述第二有功分量给定与所述第二有功分量相减，并对相减的结果执行第一比例积分谐振调节器处理；获得风电变流器的三相输出电流的第二无功分量给定，将所述第二无功分量给定与所述第二无功分量相减，并对相减的结果执行第二比例积分谐振调节器处理；对第一比例积分谐振调节器处理的结果、第二比例积分谐振调节器处理的结果和电网电压相位角执行前馈解耦处理，以得到所述第二调制电压给定。
可选地，所述控制方法还包括：根据电机实时输出功率和电网电压d轴分量，计算预定前馈量。
可选地，所述控制方法还包括：检测直流母线电压；当检测到的直流母线电压超过预定动作阈值时，发送动作信号；基于接收的所述动作信号对所述风电变流器中的直流母线进行降压；或者，当检测到的直流母线电压低于预定切除阈值时，发送切除信号；基于接收的所述切除信号不对所述风电变流器中的直流母线进行降压。
本发明的另一方面还提供一种风电变流器的控制装置，所述控制装置包括：第一信号产生单元，被配置为产生与风力发电机组中的N套电机绕组一一对应的N个机侧驱动信号；第一控制单元，被配置为根据每个机侧驱动信号控制所述风电变流器中相应的机侧功率模块，以将相应的电机绕组的三相输出电流转换成直流电流；第二信号产生单元，被配置为产生网侧驱动信号；第二控制单元，被配置为根据所述网侧驱动信号控制所述风电变流器中的网侧功率模块对所述直流电流进行转换，以使所述风电变流器输出与电网对应的三相输出电流，其中，N为大于或者等于1的整数。
可选地，第一信号产生单元被配置为通过以下处理产生与任意一套电机绕组对应的机侧驱动信号：基于所述任意一套电机绕组的三相输出电流和所述任意一套电机绕组的转矩指令产生第一调制电压给定；对所述第一调制电压给定和直流母线电压执行SPWM处理，以产生所述机侧驱动信号。
可选地，第一信号产生单元被配置为通过以下处理产生所述第一调制电压给定：采集所述电机绕组的三相输出电流和所述直流母线电压，确定三相输出电流的第一有功分量和第一无功分量；基于电机绕组的转矩指令、电机绕组的转矩的计算值和所述第一有功分量执行第一比例积分调节；基于电机绕组的三相输出电流的第一无功分量给定和所述第一无功分量执行第二比例积分调节；使第一比例积分调节的结果、第二比例积分调节的结果和电机位置角经过前馈解耦处理，以得到所述第一调制电压给定。
可选地，第二信号产生单元被配置为通过以下处理产生所述网侧驱动信号：基于所述风电变流器的三相输出电流、电网线电压、直流母线电压、直流母线电压给定和无功功率指令产生第二调制电压给定；对所述第二调制电压给定和所述直流母线电压执行SPWM处理，以产生所述网侧驱动信号。
可选地，第二信号产生单元被配置为通过以下处理产生所述第二调制电压给定：基于风电变流器的三相输出电流得到第二有功分量和第二无功分量；获得风电变流器的三相输出电流的第二有功分量给定，将所述第二有功分量给定与所述第二有功分量相减，并对相减的结果执行第一比例积分谐振调节器处理；获得风电变流器的三相输出电流的第二无功分量给定，将所述第二无功分量给定与所述第二无功分量相减，并对相减的结果执行第二比例积分谐振调节器处理；对第一比例积分谐振调节器处理的结果、第二比例积分谐振调节器处理的结果和电网电压相位角执行前馈解耦处理，以得到所述第二调制电压给定。
可选地，第二信号产生单元还被配置为：根据电机实时输出功率和电网电压d轴分量，计算预定前馈量。
可选地，第二信号产生单元还被配置为：检测直流母线电压，并当检测到的直流母线电压超过预定动作阈值时，发送动作信号；其中，第二控制单元还被配置为：基于接收的所述动作信号对所述风电变流器中的直流母线进行降压；或者，第二信号产生单元还被配置为：当检测到的直流母线电压低于预定切除阈值时，发送切除信号；其中，第二控制单元还被配置为：基于接收的所述切除信号不对所述风电变流器中的直流母线进行降压。
本发明的另一方面还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的风电变流器的控制方法。
本发明的另一方面还提供一种计算装置，所述计算装置包括：处理器；存储器，用于存储当被处理器执行使得处理器执行如上所述的风电变流器的控制方法的计算机程序。
本发明的另一方面还提供一种风电变流器，包括：主控柜和与风力发电机组中的N套电机绕组对应的M个从控柜；所述主控柜包括：机侧主控制器和网侧主控制器；每个从控柜包括：机侧从控制器、网侧从控制器、机侧功率模块、网侧功率模块，其中，所述机侧主控制器被配置为产生与所述N套电机绕组一一对应的N个机侧驱动信号，并将每个机侧驱动信号发送给对应的机侧从控制器，每个机侧从控制器被配置为根据接收的机侧驱动信号控制同一从控柜中相应的机侧功率模块，以将相应的电机绕组的三相输出电流转换成直流电流，其中，所述网侧主控制器被配置为产生网侧驱动信号，并将产生的网侧驱动信号发送给每个网侧从控制器，每个网侧从控制器被配置为根据接收的网侧驱动信号控制同一从控柜中的网侧功率模块对所述直流电流进行转换，以使所述风电变流器输出与电网对应的三相输出电流，其中，N为大于等于1的整数，M为大于等于N且小于等于8N的整数。
可选地，所述机侧主控制器被配置为通过以下处理产生与电机绕组对应的机侧驱动信号：基于所述电机绕组的三相输出电流和所述电机绕组的转矩指令，产生第一调制电压给定；对所述第一调制电压给定和直流母线电压执行SPWM处理，以产生所述机侧驱动信号。
可选地，所述机侧主控制器被配置为通过以下处理产生所述第一调制电压给定：采集所述电机绕组的三相输出电流和所述直流母线电压，确定三相输出电流的第一有功分量和第一无功分量；基于电机绕组的转矩指令、电机绕组的转矩的计算值和所述第一有功分量执行第一比例积分调节；基于电机绕组的三相输出电流的第一无功分量给定和所述第一无功分量执行第二比例积分调节；使第一比例积分调节的结果、第二比例积分调节的结果和电机位置角经过前馈解耦处理，以得到所述第一调制电压给定。
可选地，所述网侧主控制器被配置为通过以下处理产生所述网侧驱动信号：基于所述风电变流器的三相输出电流、电网线电压、直流母线电压、直流母线电压给定和无功功率指令产生第二调制电压给定；对所述第二调制电压给定和所述直流母线电压执行SPWM处理，以产生所述网侧驱动信号。
可选地，所述网侧主控制器被配置为通过以下处理产生所述第二调制电压给定：基于风电变流器的三相输出电流得到第二有功分量和第二无功分量；获得风电变流器的三相输出电流的第二有功分量给定，将所述第二有功分量给定与所述第二有功分量相减，并对相减的结果执行第一比例积分谐振调节器处理；获得风电变流器的三相输出电流的第二无功分量给定，将所述第二无功分量给定与所述第二无功分量相减，并对相减的结果执行第二比例积分谐振调节器处理；对第一比例积分谐振调节器处理的结果、第二比例积分谐振调节器处理的结果和电网电压相位角执行前馈解耦处理，以得到所述第二调制电压给定。
可选地，所述网侧主控制器还被配置为：根据电机实时输出功率和电网电压d轴分量，计算预定前馈量。
可选地，所述每个从控柜还包括：制动单元；其中，所述网侧主控制器还被配置为：检测直流母线电压；当检测到的直流母线电压超过预定动作阈值时，将动作信号发送给每个网侧从控制器；或者，当检测到的直流母线电压低于预定切除阈值时，将切除信号发送给每个网侧从控制器，其中，所述网侧从控制器还被配置为：基于接收的所述动作信号启用所述制动单元，从而对所述风电变流器中的直流母线进行降压；或者，基于接收的所述切除信号停用所述制动单元，从而不对所述风电变流器中的直流母线进行降压。
本发明的风电变流器及其控制方法、控制装置，通过主从控制的方式利用驱动信号对独立的功率模块进行控制，可以简化风电变流器的设计和制造，且有效提高运行可靠性。此外，机侧通过产生的多个驱动信号进行控制、网侧通过产生的单个驱动信号进行控制，有效简化了与多绕组电机对应的风电变流器的控制过程。此外，通过在网侧对制动单元进行控制，来消耗直流母线上多余的功率，从而防止直流母线过压。此外，通过有功前馈控制方式使直流母线电压迅速趋于稳定。此外，通过以浮动母线电压控制方式自适应地调整直流母线电压给定，可以在电网电压升高或者高低压穿越过程中，显著提升风电变流器的运行稳定性和可控性。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据本发明的实施例的风电变流器的控制方法的流程图；
图2示出根据本发明的实施例的产生与任意一套电机绕组对应的机侧驱动信号的示意图；
图3示出根据本发明的实施例的产生网侧驱动信号的示意图；
图4示出根据本发明的实施例的风电变流器的控制装置的框图；
图5示出根据本发明的实施例的风电变流器的框图；
图6示出根据本发明的实施例的每个从控柜的示意图。
具体实施方式
现在，将参照附图更充分地描述不同的示例实施例，其中，一些示例性实施例在附图中示出。
下面参照图1至图6描述根据本发明的实施例的风电变流器的控制方法、控制装置和风电变流器。
图1示出根据本发明的实施例的风电变流器的控制方法的流程图。
在步骤S10，产生与风力发电机组中的N套电机绕组一一对应的N个机侧驱动信号，N为大于或者等于1的整数。
作为示例，可通过N套控制算法产生该N个机侧驱动信号，也就是说，每一套控制算法可产生一个机侧驱动信号。
应当理解，可通过各种能够产生机侧驱动信号的控制算法来产生机侧驱动信号，本发明对此不作限定。
在步骤S20，根据每个机侧驱动信号控制风电变流器中相应的机侧功率模块，以将相应的电机绕组的三相输出电流转换成直流电流。
作为示例，根据每个机侧驱动信号控制风电变流器中的一个独立的机侧功率模块，从而对与每个机侧驱动信号对应的电机绕组的三相输出电流进行整流。
在步骤S30，产生网侧驱动信号。
应当理解，可通过各种能够产生网侧驱动信号的控制算法来产生网侧驱动信号，本发明对此不作限定。
在步骤S40，根据该网侧驱动信号控制风电变流器中的网侧功率模块对该直流电流进行转换，以使风电变流器输出与电网对应的三相输出电流。
也就是说，根据网侧驱动信号控制风电变流器中的网侧功率模块，从而对该直流电流进行逆变。
作为示例，该风电变流器的控制方法可还包括：通过风电变流器中的直流母线将该直流电流从机侧功率模块传输到网侧功率模块。
本实施例的风电变流器的控制方法通过主从控制的方式利用驱动信号对独立的功率模块进行控制，可以简化风电变流器的设计和制造，且有效提高运行可靠性。此外，机侧通过产生的多个驱动信号进行控制、网侧通过产生的单个驱动信号进行控制，有效简化了与多绕组电机对应的风电变流器的控制过程。
下面结合图2详细描述根据本发明的实施例的“产生与任意一套电机绕组对应的机侧驱动信号”的过程。
图2示出根据本发明的实施例的产生与任意一套电机绕组对应的机侧驱动信号的示意图。
参照图2，在步骤S10的一个实施例中，产生与任意一套电机绕组对应的机侧驱动信号的步骤可包括：基于任意一套电机绕组的三相输出电流Ia1、Ib1、Ic1和该任意一套电机绕组的转矩指令TRef产生第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1；对第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1和直流母线电压Udc(即，如上所述的风电变流器中的直流母线的电压)执行SPWM(正弦脉冲宽度调制)处理，以产生与任意一套电机绕组对应的机侧驱动信号(即，PWM1脉冲宽度调制信号)。
作为示例，产生第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1的步骤可包括：采集电机绕组的三相输出电流Ia1、Ib1、Ic1和直流母线电压Udc，确定三相输出电流的第一有功分量Iq1和第一无功分量Id1；基于电机绕组的转矩指令TRef、电机绕组的转矩的计算值Tcalc和第一有功分量Iq1执行第一比例积分调节；基于电机绕组的三相输出电流的第一无功分量给定IdRef1和第一无功分量Id1执行第二比例积分调节；使第一比例积分调节的结果、第二比例积分调节的结果和电机位置角ωt1经过前馈解耦处理，以得到第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1。
优选地，产生第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1的步骤可包括：采集该任意一套电机绕组的三相输出电流Ia1、Ib1、Ic1和该直流母线电压Udc；对该任意一套电机绕组的三相输出电流Ia1、Ib1、Ic1进行Clark变换(克拉克变换，即，三相静止坐标系abc到两相静止坐标系αβ的变换)和Park变换(派克变换，也称旋转变换，即，三相静止坐标系abc到两相同步旋转坐标系dq的变换)，以得到该任意一套电机绕组的三相输出电流的第一有功分量Iq1和第一无功分量Id1；将该任意一套电机绕组的转矩指令TRef与该任意一套电机绕组的转矩的计算值Tcalc相减，对相减的结果执行比例积分(PI)调节和限幅控制，得到该任意一套电机绕组的三相输出电流的第一有功分量给定IqRef1，将该第一有功分量给定IqRef1与该第一有功分量Iq1相减，并对相减的结果执行第一比例积分(PI)调节；将电机弱磁控制的输出作为该任意一套电机绕组的三相输出电流的第一无功分量给定IdRef1，将该第一无功分量给定IdRef1与该第一无功分量Id1相减，对相减的结果执行第二比例积分调节；使第一比例积分调节的结果、第二比例积分调节的结果和电机位置角ωt1经过前馈解耦处理，以得到该第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1。
作为示例，可以使该任意一套电机绕组的三相输出电流Ia1、Ib1、Ic1进行Clark变换后得到的电流Ialfa、Ibeta和该第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1经过滑模观测器(SMO)，以得到该电机位置角ωt1。
作为示例，可通过将由风力发电机组的主控制器发送的转矩指令除以N，以得到该任意一套电机绕组的转矩指令TRef。
例如，电机绕组为两套，该任意一套电机绕组的转矩指令TRef可为由风力发电机组的主控制器发送的转矩指令除以2，在此情况下，该任意一套电机绕组的转矩指令TRef可控制一套电机绕组输出与风力发电机组的主控制器发送的转矩指令对应的转矩的一半。
作为示例，可基于该任意一套电机绕组的有功功率和风力发电机组的电机转速，确定该任意一套电机绕组的转矩的计算值Tcalc。
应当理解，电机弱磁控制可为根据电机输出电压与电机额定电压比较做的控制，可保证该电机输出电压不超过电机额定电压。
下面结合图3详细描述根据本发明的实施例的“产生网侧驱动信号”的过程。
图3示出根据本发明的实施例的产生网侧驱动信号的示意图。
参照图3，在步骤S30的一个实施例中，基于风电变流器的三相输出电流Ia2、Ib2、Ic2、电网线电压Uab、Ubc、直流母线电压Udc、直流母线电压给定Udc_Ref和无功功率指令QRef产生第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2；对该第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2和该直流母线电压Udc执行SPWM处理，以产生该网侧驱动信号(即，PWM2信号)。
作为示例，产生该第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2的步骤可包括：基于风电变流器的三相输出电流Ia2、Ib2、Ic2得到第二有功分量Id2和第二无功分量Iq2；获得风电变流器的三相输出电流的第二有功分量给定IdRef2，将第二有功分量给定IdRef2与第二有功分量Id2相减，并对相减的结果执行第一比例积分谐振调节器处理；获得风电变流器的三相输出电流的第二无功分量给定IqRef2，将第二无功分量给定IqRef2与第二无功分量Iq2相减，并对相减的结果执行第二比例积分谐振调节器处理；对第一比例积分谐振调节器处理的结果、第二比例积分谐振调节器处理的结果和电网电压相位角ωt2执行前馈解耦处理，以得到第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2。
优选地，产生该第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2的步骤可包括：采集风电变流器的三相输出电流Ia2、Ib2、Ic2、电网线电压Uab、Ubc和直流母线电压Udc；使该电网线电压Uab、Ubc经过锁相环(PLL)，以得到电网电压相位角ωt2；对风电变流器的三相输出电流Ia2、Ib2、Ic2进行Clark变换和Park变换，以得到风电变流器的三相输出电流的第二有功分量Id2和第二无功分量Iq2；使该直流母线电压Udc经过陷波器(Notch)，以得到该直流母线电压Udc的滤波值Udc_flt；将该直流母线电压给定Udc_Ref与该滤波值Udc_flt相减，对相减的结果执行第三比例积分调节处理，将第三比例积分调节的结果与经过限幅控制处理的预定前馈量P相加，对相加的结果进行限幅控制，以得到风电变流器的三相输出电流的第二有功分量给定IdRef2，将该第二有功分量给定IdRef2与该第二有功分量Id2相减，并对相减的结果执行第一比例积分谐振(PIR)调节器处理；将该无功功率指令QRef与风电变流器的实际输出无功功率Qmeas相减，对相减的结果执行比例积分调节和限幅控制，以得到风电变流器的三相输出电流的第二无功分量给定IqRef2，将该第二无功分量给定IqRef2与该第二无功分量Iq2相减，并对相减的结果执行第二比例积分谐振调节器处理；对第一比例积分谐振调节器处理的结果、第二比例积分谐振调节器处理的结果和该电网电压相位角ωt2执行前馈解耦处理，以得到该第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2。
作为示例，可从风力发电机组的主控制器接收无功功率指令QRef。
为保证风电变流器的网侧的可控性，直流母线电压需要依据电网电压的骤升情况和无功出力情况自适应的调整其给定值。也就是说，可采用浮动母线电压控制方式来完成风电变流器正常运行和故障穿越时的直流母线电压给定Udc_Ref。
作为示例，根据电网相电压的最大有效值Umax和容性无功电流在网侧输出电抗产生的压降Uq1，来计算该直流母线电压给定Udc_Ref。
该电网相电压的最大有效值Umax可保证在不对称的高电压穿越过程中，风电变流器的网侧逆变可控，调制不饱和。
例如，基于该电网相电压的最大有效值Umax计算线电压峰值；基于该线电压峰值和该压降Uq1来计算该直流母线电压给定Udc_Ref。
该线电压峰值可通过以下等式(1)计算得到：
Figure BDA0001713675360000101
该直流母线电压给定Udc_Ref可通过以下等式(2)计算得到：
Udc_Ref＝(线电压峰值+Uq1)×1.03 (2)。
应当理解，当直流母线电压大于线电压峰值与该压降Uq1之和时，风电变流器的网侧对直流电流进行逆变可控，为了考虑理论计算和实际检测的误差，增加了3％，即，直流母线电压给定Udc_Ref可为线电压峰值与该压降Uq1之和乘以1.03。
当计算的直流母线电压给定Udc_Ref小于直流母线电压的参考值Udcmin时，将所述参考值Udcmin作为该直流母线电压给定Udc_Ref。
作为示例，在低压穿越时，直流母线电压闭环关闭，直接给定无功电流，该直流母线电压给定Udc_Ref受到直流母线电压的参考值Udcmin的限制。
作为示例，该直流母线电压的参考值Udcmin可为电网电压正常时直流母线电压的参考值。
当计算的直流母线电压给定Udc_Ref大于设定的直流母线电压的最大值Udcmax时，将该最大值Udcmax作为该直流母线电压给定Udc_Ref。
作为示例，在高压穿越时，直流母线电压给定按照检测的电网相电压的最大有效值Umax计，根据上述计算公式自动提升电压，提升后的直流母线电压给定受到设定的直流母线电压的最大值Udcmax的限制。
作为示例，该设定的直流母线电压的最大值Udcmax可由直流电容和功率器件的安全电压决定。
本实施例以浮动母线电压控制方式自适应的调整直流母线电压给定，可以在电网电压升高或者高低压穿越过程中，显著提升风电变流器的运行稳定性和可控性，从而提高风电变流器的运行可靠性。
在现有的直驱风电变流器中，直流电容吸收机侧变流器传递的风机能量，并通过网侧变流器把电能注入到电网中，风力发电机组发出的交流电能和注入电网的交流电能通过直流电容完全解耦，可以分别进行控制。然而，风力发电机组和电网两方面能量的特性也使得任意一方的能量波动都会直接反映在直流电压的波动上，这对于直流电容、功率器件的寿命都会产生不利的影响，严重时甚至造成器件的损坏，使系统瘫痪。现有的网侧变流器电流指令基于网侧输出功率或者直流电压得到，无法实时反应机侧变流器电压、电流以及电网电压的变化，导致直流电压经常出现波动，严重时甚至造成器件的损坏。为了加快网侧逆变功率，本实施例在风电变流器的网侧的控制中优化对并网有功能量的控制，即，在直流电压外环的输出加入一个反映机侧功率信息与电网幅值信息变化的预定前馈量，通过有功前馈控制，在机侧功率或者电网电压发生改变时，该风电变流器的网侧的有功轴电流给定值能够及时改变，从而快速实现网侧的输出功率和机侧的输入功率之间的平衡，使直流电压迅速趋于稳定。
作为示例，根据电机实时输出功率Pm和电网电压d轴分量Ud，计算该预定前馈量P。
该预定前馈量可通过以下等式(3)计算得到：
P＝1.5×Pm/Ud (3)，
这里，根据瞬时功率理论和坐标变换推导得到定值1.5。
应当理解，在电网锁相成功后，Ud可为电网电压的幅值。
此外，该风电变流器的控制方法可还包括：检测直流母线电压Udc；当检测到的直流母线电压Udc超过预定动作阈值时，发送动作信号；基于接收的动作信号对风电变流器中的直流母线进行降压。
另一方面，当检测到的直流母线电压Udc低于预定切除阈值时，发送切除信号；基于接收的切除信号不对风电变流器中的直流母线进行降压。
也就是说，本实施例对直流母线电压进行滞环控制，从而消耗直流母线上多余的功率，有效防止直流母线过压。
此外，该风电变流器的控制方法可还包括：当检测到任意一个机侧功率模块发生故障时，停用该故障的任意一个机侧功率模块；和/或，当检测到任意一个网侧功率模块发生故障时，停用该故障的任意一个网侧功率模块。
本实施例可以在线切除故障的功率模块，不影响其他功率模块的正常运行，并且重新实现功率分配，提高了系统的冗余性和整体运行效率。
下面参照图4描述根据本发明的实施例的风电变流器的控制装置。
图4示出根据本发明的实施例的风电变流器的控制装置的框图。
参照图4，根据本发明的实施例的风电变流器的控制装置可包括：第一信号产生单元10、第一控制单元20、第二信号产生单元30和第二控制单元40。
第一信号产生单元10产生与风力发电机组中的N套电机绕组一一对应的N个机侧驱动信号，N为大于等于1的整数。
作为示例，第一信号产生单元10可通过N套控制算法产生该N个机侧驱动信号，也就是说，第一信号产生单元10可通过一套控制算法产生一个机侧驱动信号。
作为示例，返回参照图2，第一信号产生单元10可通过以下处理产生与任意一套电机绕组对应的机侧驱动信号：基于任意一套电机绕组的三相输出电流Ia1、Ib1、Ic1和任意一套电机绕组的转矩指令TRef产生第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1；对该第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1和直流母线电压Udc执行SPWM处理，以产生该与任意一套电机绕组对应的机侧驱动信号。
作为示例，第一信号产生单元10可通过以下处理产生该第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1：采集电机绕组的三相输出电流Ia1、Ib1、Ic1和直流母线电压Udc，确定三相输出电流的第一有功分量Iq1和第一无功分量Id1；基于电机绕组的转矩指令TRef、电机绕组的转矩的计算值Tcalc和第一有功分量Iq1执行第一比例积分调节；基于电机绕组的三相输出电流的第一无功分量给定IdRef1和第一无功分量Id1执行第二比例积分调节；使第一比例积分调节的结果、第二比例积分调节的结果和电机位置角ωt1经过前馈解耦处理，以得到第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1。
优选地，第一信号产生单元10可通过以下处理产生第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1的步骤可包括：采集任意一套电机绕组的三相输出电流Ia1、Ib1、Ic1和直流母线电压Udc；对任意一套电机绕组的三相输出电流Ia1、Ib1、Ic1进行Clark变换和Park变换，以得到该任意一套电机绕组的三相输出电流的第一有功分量Iq1和第一无功分量Id1；将任意一套电机绕组的转矩指令TRef与所述任意一套电机绕组的转矩的计算值Tcalc相减，对相减的结果执行比例积分调节和限幅控制，得到该任意一套电机绕组的三相输出电流的第一有功分量给定IqRef1，将第一有功分量给定IqRef1与第一有功分量Iq1相减，并对相减的结果执行第一比例积分调节；将电机弱磁控制的输出作为该任意一套电机绕组的三相输出电流的第一无功分量给定IdRef1，将第一无功分量给定IdRef1与第一无功分量Id1相减，对相减的结果执行第二比例积分调节；使第一比例积分调节的结果、第二比例积分调节的结果和电机位置角ωt1经过前馈解耦处理，以得到该第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1。
优选地，第一信号产生单元10可使该任意一套电机绕组的三相输出电流Ia1、Ib1、Ic1进行Clark变换后得到的电流Ialfa、Ibeta和该第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1经过滑模观测器，以得到该电机位置角ωt1。
优选地，第一信号产生单元10可通过将由风力发电机组的主控制器发送的转矩指令除以N，以得到该任意一套电机绕组的转矩指令TRef。
优选地，第一信号产生单元10可基于该任意一套电机绕组的有功功率和风力发电机组的电机转速，确定该任意一套电机绕组的转矩的计算值Tcalc。
第一控制单元20根据每个机侧驱动信号控制风电变流器中相应的机侧功率模块，以将相应的电机绕组的三相输出电流转换成直流电流。
作为示例，第一控制单元20根据每个机侧驱动信号控制风电变流器中的一个独立的机侧功率模块，从而对与每个机侧驱动信号对应的电机绕组的三相输出电流进行整流。
第二信号产生单元30产生网侧驱动信号。
作为示例，返回参照图3，第二信号产生单元30可通过以下处理产生网侧驱动信号：基于风电变流器的三相输出电流Ia2、Ib2、Ic2、电网线电压Uab、Ubc、直流母线电压Udc、直流母线电压给定Udc_Ref和无功功率指令QRef产生第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2；对该第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2和直流母线电压Udc执行SPWM处理，以产生该网侧驱动信号。
作为示例，第二信号产生单元30可通过以下处理产生该第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2：基于风电变流器的三相输出电流Ia2、Ib2、Ic2得到第二有功分量Id2和第二无功分量Iq2；获得风电变流器的三相输出电流的第二有功分量给定IdRef2，将第二有功分量给定IdRef2与第二有功分量Id2相减，并对相减的结果执行第一比例积分谐振调节器处理；获得风电变流器的三相输出电流的第二无功分量给定IqRef2，将第二无功分量给定IqRef2与第二无功分量Iq2相减，并对相减的结果执行第二比例积分谐振调节器处理；对第一比例积分谐振调节器处理的结果、第二比例积分谐振调节器处理的结果和电网电压相位角ωt2执行前馈解耦处理，以得到第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2。
优选地，第二信号产生单元30可通过以下处理产生该第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2的步骤可包括：采集风电变流器的三相输出电流Ia2、Ib2、Ic2、电网线电压Uab、Ubc和直流母线电压Udc；使电网线电压Uab、Ubc经过锁相环，以得到电网电压相位角ωt2；对风电变流器的三相输出电流Ia2、Ib2、Ic2进行Clark变换和Park变换，以得到风电变流器的三相输出电流的第二有功分量Id2和第二无功分量Iq2；使直流母线电压Udc经过陷波器，以得到直流母线电压Udc的滤波值Udc_flt；将该直流母线电压给定Udc_Ref与该滤波值Udc_flt相减，对相减的结果执行第三比例积分调节处理，将第三比例积分调节的结果与经过限幅控制处理的预定前馈量P相加，对相加的结果进行限幅控制，以得到风电变流器的三相输出电流的第二有功分量给定IdRef2，将第二有功分量给定IdRef2与第二有功分量Id2相减，并对相减的结果执行第一比例积分谐振调节器处理；将该无功功率指令QRef与风电变流器的实际输出无功功率Qmeas相减，对相减的结果执行比例积分调节和限幅控制，以得到风电变流器的三相输出电流的第二无功分量给定IqRef2，将该第二无功分量给定IqRef2与该第二无功分量Iq2相减，并对相减的结果执行第二比例积分谐振调节器处理；对第一比例积分谐振调节器处理的结果、第二比例积分谐振调节器处理的结果和该电网电压相位角ωt2执行前馈解耦处理，以得到该第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2。
作为示例，第二信号产生单元30可从风力发电机组的主控制器接收无功功率指令QRef。
优选地，第二信号产生单元30根据电网相电压的最大有效值Umax和容性无功电流在网侧输出电抗产生的压降Uq1，来计算该直流母线电压给定Udc_Ref。
例如，第二信号产生单元30可基于该电网相电压的最大有效值Umax计算线电压峰值，并基于该线电压峰值和该压降Uq1来计算该直流母线电压给定Udc_Ref。
例如，第二信号产生单元30可通过上述等式(1)计算该线电压峰值，可通过上述等式(2)计算该直流母线电压给定Udc_Ref。
当计算的直流母线电压给定Udc_Ref小于直流母线电压的参考值Udcmin时，第二信号产生单元30将该参考值Udcmin作为该直流母线电压给定Udc_Ref。
当计算的直流母线电压给定Udc_Ref大于设定的直流母线电压的最大值Udcmax时，第二信号产生单元30将该最大值Udcmax作为该直流母线电压给定Udc_Ref。
作为示例，第二信号产生单元30根据电机实时输出功率Pm和电网电压d轴分量Ud，计算该预定前馈量P。
例如，第二信号产生单元30可通过上述等式(3)计算该预定前馈量P。
应当理解，在电网锁相成功后，Ud可为电网电压的幅值。
第二控制单元40根据该网侧驱动信号控制风电变流器中的网侧功率模块对该直流电流进行转换，以使风电变流器输出与电网对应的三相输出电流。
也就是说，第二控制单元40根据网侧驱动信号控制风电变流器中的网侧功率模块，从而对该直流电流进行逆变。
此外，第二信号产生单元30还检测直流母线电压Udc。当检测到的直流母线电压Udc超过预定动作阈值时，第二信号产生单元30可发送动作信号；第二控制单元40基于接收的动作信号对风电变流器中的直流母线进行降压；
当检测到的直流母线电压Udc低于预定切除阈值时，第二信号产生单元30可发送切除信号；第二控制单元40基于接收的切除信号不对风电变流器中的直流母线进行降压。
此外，该风电变流器的控制方法可还包括：当任意一个机侧功率模块发生故障时，第一控制单元20向第一信号产生单元10发送故障信号，第一信号产生单元10响应于接收的故障信号停用发生故障的所述任意一个机侧功率模块；和/或，当任意一个网侧功率模块发生故障时，第二控制单元40向第二信号产生单元30发送故障信号，第二信号产生单元30响应于接收的故障信号停用发生故障的所述任意一个网侧功率模块。
下面参照图5和图6描述根据本发明的实施例的风电变流器。
图5示出根据本发明的实施例的风电变流器的框图，图6示出根据本发明的实施例的每个从控柜的示意图。
参照图5和图6，根据本发明的实施例的风电变流器可包括：主控柜100和与风力发电机组中的N套电机绕组对应的M个从控柜200，N为大于或者等于1的整数，M为大于等于N且小于或者等于8N的整数。
单套电机绕组最大支持8个从控柜并联，每个从控柜可独立运行。
主控柜100可包括：机侧主控制器102和网侧主控制器104。
机侧主控制器102通过DP通讯从风力发电机组的主控制器(即，风机主控制器)300接收无功功率指令QRef、启停机命令等，同时将风电变流器的各种状态信息、各种电气参数上传给该风机主控制器300。
机侧主控制器102和网侧主控制器104之间进行CAN通讯，以实现数据交互和控制。
每个从控柜200可包括：机侧从控制器202、网侧从控制器204、机侧功率模块206和网侧功率模块208。
作为示例，机侧功率模块206和网侧功率模块208可集成为机网一体的功率模块。
机侧主控制器102和机侧从控制器202之间采用高速光纤进行通讯，网侧主控制器104和网侧从控制器204之间采用高速光纤进行通讯，可以保证良好的抗干扰性。
机侧主控制器102产生与所述N套电机绕组一一对应的N个机侧驱动信号，并将每个机侧驱动信号发送给对应的机侧从控制器202。
作为示例，机侧主控制器102可通过N套控制算法产生该N个机侧驱动信号，也就是说，机侧主控制器102可通过一套控制算法产生一个机侧驱动信号。
应当理解，机侧主控制器102可通过各种能够产生机侧驱动信号的控制算法来产生机侧驱动信号，本发明对此不作限定。
每个机侧从控制器202根据接收的机侧驱动信号控制同一从控柜中相应的机侧功率模块206，以将相应的电机绕组的三相输出电流转换成直流电流。
作为示例，每个机侧从控制器202可根据每个机侧驱动信号控制风电变流器中的一个独立的机侧功率模块206，从而对与每个机侧驱动信号对应的电机绕组的三相输出电流进行整流。
网侧主控制器104产生网侧驱动信号，并将产生的网侧驱动信号发送给每个网侧从控制器204。
应当理解，网侧主控制器104可通过各种能够产生网侧驱动信号的控制算法来产生网侧驱动信号，本发明对此不作限定。
每个网侧从控制器204根据接收的网侧驱动信号控制同一从控柜中的网侧功率模块208对该直流电流进行转换，以使风电变流器输出与电网对应的三相输出电流。
也就是说，每个网侧从控制器204可根据网侧驱动信号控制风电变流器中的网侧功率模块208，从而对该直流电流进行逆变。
此外，该风电变流器可还包括：机侧滤波回路210和网侧滤波回路212。
机侧滤波回路210对电机绕组的三相输出电流进行滤波，网侧滤波回路212对该三相输出电流进行滤波。
此外，该风电变流器可还包括：直流母线(未示出)，该直流母线将该直流电流从机侧功率模块传输到网侧功率模块。
本实施例的风电变流器通过主从控制的方式利用驱动信号对独立的功率模块进行控制，可以保证对应的从控柜的运行状态同步，有效实现功率和容量的合理分配，且易于实现扩容，简化风电变流器的设计和制造，降低成本，节省维护时间，提高运行可靠性。此外，机侧通过产生的多个驱动信号进行控制、网侧通过产生的单个驱动信号进行控制，有效简化了与多绕组电机对应的风电变流器的控制过程。
下面详细描述根据本发明的实施例的“机侧主控制器产生与任意一套电机绕组对应的机侧驱动信号”的过程。
返回参照图2，机侧主控制器102可通过以下处理产生与任意一套电机绕组对应的机侧驱动信号：基于任意一套电机绕组的三相输出电流Ia1、Ib1、Ic1和任意一套电机绕组的转矩指令TRef，产生第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1；对该第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1和直流母线电压Udc执行SPWM处理，以产生该与任意一套电机绕组对应的机侧驱动信号。
作为示例，机侧主控制器102可通过以下处理产生所述第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1：采集电机绕组的三相输出电流Ia1、Ib1、Ic1和直流母线电压Udc，确定三相输出电流的第一有功分量Iq1和第一无功分量Id1；基于电机绕组的转矩指令TRef、电机绕组的转矩的计算值Tcalc和第一有功分量Iq1执行第一比例积分调节；基于电机绕组的三相输出电流的第一无功分量给定IdRef1和第一无功分量Id1执行第二比例积分调节；使第一比例积分调节的结果、第二比例积分调节的结果和电机位置角ωt1经过前馈解耦处理，以得到第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1。
优选地，机侧主控制器102可通过以下处理产生第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1的步骤可包括：采集任意一套电机绕组的三相输出电流Ia1、Ib1、Ic1和直流母线电压Udc；对任意一套电机绕组的三相输出电流Ia1、Ib1、Ic1进行Clark变换和Park变换，以得到任意一套电机绕组的三相输出电流的第一有功分量Iq1和第一无功分量Id1；将任意一套电机绕组的转矩指令TRef与任意一套电机绕组的转矩的计算值Tcalc相减，对相减的结果执行比例积分调节和限幅控制，得到任意一套电机绕组的三相输出电流的第一有功分量给定IqRef1，将第一有功分量给定IqRef1与第一有功分量Iq1相减，并对相减的结果执行第一比例积分调节；将电机弱磁控制的输出作为任意一套电机绕组的三相输出电流的第一无功分量给定IdRef1，将第一无功分量给定IdRef1与第一无功分量Id1相减，对相减的结果执行第二比例积分调节；使第一比例积分调节的结果、第二比例积分调节的结果和电机位置角ωt1经过前馈解耦处理，以得到该第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1。
作为示例，该机侧主控制器102可使该任意一套电机绕组的三相输出电流Ia1、Ib1、Ic1进行Clark变换后得到的电流Ialfa、Ibeta和该第一调制电压给定Uoalfa1、Uobeta1经过滑模观测器，以得到该电机位置角ωt1。
作为示例，该机侧主控制器102可通过将由风力发电机组的主控制器发送的转矩指令除以N，以得到该任意一套电机绕组的转矩指令TRef。
作为示例，该机侧主控制器102可基于该任意一套电机绕组的有功功率和风力发电机组的电机转速，确定该任意一套电机绕组的转矩的计算值Tcalc。
下面详细描述根据本发明的实施例的“网侧主控制器产生网侧驱动信号”的过程。
返回参照图3，网侧主控制器104可通过以下处理产生该网侧驱动信号：基于风电变流器的三相输出电流Ia2、Ib2、Ic2、电网线电压Uab、Ubc、直流母线电压Udc、直流母线电压给定Udc_Ref和无功功率指令QRef产生第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2；对该第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2和该直流母线电压Udc执行SPWM处理，以产生该网侧驱动信号。
作为示例，网侧主控制器104可通过以下处理产生该第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2：基于风电变流器的三相输出电流Ia2、Ib2、Ic2得到第二有功分量Id2和第二无功分量Iq2；获得风电变流器的三相输出电流的第二有功分量给定IdRef2，将第二有功分量给定IdRef2与第二有功分量Id2相减，并对相减的结果执行第一比例积分谐振调节器处理；获得风电变流器的三相输出电流的第二无功分量给定IqRef2，将第二无功分量给定IqRef2与第二无功分量Iq2相减，并对相减的结果执行第二比例积分谐振调节器处理；对第一比例积分谐振调节器处理的结果、第二比例积分谐振调节器处理的结果和电网电压相位角ωt2执行前馈解耦处理，以得到第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2。
优选地，网侧主控制器104可通过以下处理产生该第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2的步骤可包括：采集风电变流器的三相输出电流Ia2、Ib2、Ic2、电网线电压Uab、Ubc和直流母线电压Udc；使该电网线电压Uab、Ubc经过锁相环，以得到电网电压相位角ωt2；对风电变流器的三相输出电流Ia2、Ib2、Ic2进行Clark变换和Park变换，以得到风电变流器的三相输出电流的第二有功分量Id2和第二无功分量Iq2；使该直流母线电压Udc经过陷波器，以得到该直流母线电压Udc的滤波值Udc_flt；将该直流母线电压给定Udc_Ref与该滤波值Udc_flt相减，对相减的结果执行第三比例积分调节处理，将第三比例积分调节的结果与经过限幅控制处理的预定前馈量P相加，对相加的结果进行限幅控制，以得到风电变流器的三相输出电流的第二有功分量给定IdRef2，将该第二有功分量给定IdRef2与该第二有功分量Id2相减，并对相减的结果执行第一比例积分谐振调节器处理；将该无功功率指令QRef与风电变流器的实际输出无功功率Qmeas相减，对相减的结果执行比例积分调节和限幅控制，以得到风电变流器的三相输出电流的第二无功分量给定IqRef2，将该第二无功分量给定IqRef2与该第二无功分量Iq2相减，并对相减的结果执行第二比例积分谐振调节器处理；对第一比例积分谐振调节器处理的结果、第二比例积分谐振调节器处理的结果和该电网电压相位角ωt2执行前馈解耦处理，以得到该第二调制电压给定Uoalfa2、Uobeta2。
作为示例，机侧主控制器102还从风机主控制器300接收无功功率指令QRef，并将该无功功率指令QRef发送给网侧主控制器104。
本实施例可采用浮动母线电压控制方式来完成风电变流器正常运行和故障穿越时的直流母线电压给定Udc_Ref。
作为示例，网侧主控制器104可根据电网相电压的最大有效值Umax和容性无功电流在网侧输出电抗产生的压降Uq1，来计算该直流母线电压给定Udc_Ref。
该电网相电压的最大有效值Umax可保证在不对称的高电压穿越过程中，风电变流器的网侧逆变可控，调制不饱和。
例如，网侧主控制器104可基于该电网相电压的最大有效值Umax计算线电压峰值；基于该线电压峰值和该压降Uq1来计算该直流母线电压给定Udc_Ref。
优选地，该线电压峰值可通过上述等式(1)计算得到，该直流母线电压给定Udc_Ref可通过上述等式(2)计算得到。
作为示例，当计算的直流母线电压给定Udc_Ref小于电网电压正常时直流母线电压的参考值Udcmin时，网侧主控制器104可将该参考值Udcmin作为该直流母线电压给定Udc_Ref；或者，当计算的直流母线电压给定Udc_Ref大于设定的直流母线电压的最大值Udcmax时，将网侧主控制器104该最大值Udcmax作为该直流母线电压给定Udc_Ref。
作为示例，该设定的直流母线电压的最大值Udcmax可由直流电容216和功率器件的安全电压决定。
本实施例以浮动母线电压控制方式自适应的调整直流母线电压给定，可以在电网电压升高或者高低压穿越过程中，显著提升风电变流器的运行稳定性和可控性，从而提高风电变流器的运行可靠性。
为了加快网侧逆变功率，本实施例在风电变流器的网侧的控制中优化对并网有功能量的控制，即，在直流电压外环的输出加入一个反映机侧功率信息与电网幅值信息变化的预定前馈量，通过有功前馈控制，在机侧功率或者电网电压发生改变时，该风电变流器的网侧的有功轴电流给定值能够及时改变，从而快速实现网侧的输出功率和机侧的输入功率之间的平衡，使直流电压迅速趋于稳定。
作为示例，网侧主控制器104可根据电机实时输出功率Pm和电网电压d轴分量Ud，计算该预定前馈量P。
优选地，该预定前馈量可通过上述等式(3)计算得到。
应当理解，在电网锁相成功后，Ud可为电网电压的幅值。
此外，每个从控柜200可还包括：制动单元214。
网侧主控制器104检测直流母线的直流母线电压Udc。当检测到的直流母线电压Udc超过预定动作阈值时，网侧主控制器104可将动作信号发送给每个网侧从控制器204；每个网侧从控制器204基于接收的动作信号启用制动单元214，从而对直流母线进行降压。
另一方面，当检测到的直流母线电压Udc低于预定切除阈值时，网侧主控制器104可将切除信号发送给每个网侧从控制器204；每个网侧从控制器204基于接收的切除信号停用制动单元214，从而不对直流母线进行降压。
本实施例通过制动单元对直流母线电压进行滞环控制，从而消耗直流母线上多余的功率，有效防止直流母线过压。
此外，当机侧从控制器202检测到任意一个机侧功率模块206发生故障时，机侧从控制器202向机侧主控制器102发送故障信号，并且机侧主控制器102基于接收的故障信号停用该任意一个机侧功率模块206。
当网侧从控制器204检测到任意一个网侧功率模块208发生故障时，网侧从控制器204向网侧主控制器104发送故障信号，并且网侧主控制器104基于接收的故障信号停用该任意一个网侧功率模块208。
本实施例可以在线切除故障的功率模块，不影响其他功率模块的正常运行，并且重新实现功率分配，提高了系统的冗余性和整体运行效率。
此外，根据本发明的实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质。当所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的风电变流器的控制方法。
此外，根据本发明的实施例还提供一种计算装置。该计算装置可包括：处理器和存储器。该存储器用于存储当被处理器执行使得处理器执行如上所述的风电变流器的控制方法的计算机程序。
此外，本发明的实施例的风电变流器及其控制方法、控制装置，通过主从控制的方式利用驱动信号对独立的功率模块进行控制，可以简化风电变流器的设计和制造，且有效提高运行可靠性。此外，机侧通过产生的多个驱动信号进行控制、网侧通过产生的单个驱动信号进行控制，有效简化了与多绕组电机对应的风电变流器的控制过程。此外，通过在网侧对制动单元进行控制，来消耗直流母线上多余的功率，从而防止直流母线过压；还通过有功前馈控制方式使直流母线电压迅速趋于稳定此外，通过以浮动母线电压控制方式自适应的调整直流母线电压给定，可以在电网电压升高或者高低压穿越过程中，显著提升风电变流器的运行稳定性和可控性。
此外，应该理解，根据本发明示例性实施例的风电变流器的控制装置中的各个单元可被实现硬件组件和/或软件组件。本领域技术人员根据限定的各个单元所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)来实现各个单元。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (20)

1.一种风电变流器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
产生与风力发电机组中的N套电机绕组一一对应的N个机侧驱动信号；
根据每个机侧驱动信号控制所述风电变流器中相应的机侧功率模块，以将相应的电机绕组的三相输出电流转换成直流电流；
产生网侧驱动信号；
根据所述网侧驱动信号控制所述风电变流器中的网侧功率模块对所述直流电流进行转换，以使所述风电变流器输出与电网对应的三相输出电流，
其中，N为大于或者等于1的整数，
其中，产生网侧驱动信号的步骤包括：基于所述风电变流器的三相输出电流、电网线电压、直流母线电压、直流母线电压给定和无功功率指令产生第二调制电压给定；对所述第二调制电压给定和所述直流母线电压执行SPWM处理，以产生所述网侧驱动信号，
其中，产生网侧驱动信号的步骤还包括：根据电网相电压的最大有效值和容性无功电流在网侧输出电抗产生的压降，来计算直流母线电压给定。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，产生与电机绕组对应的机侧驱动信号的步骤包括：
基于所述电机绕组的三相输出电流和所述电机绕组的转矩指令产生第一调制电压给定；
对所述第一调制电压给定和直流母线电压执行SPWM处理，以产生所述机侧驱动信号。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，产生所述第一调制电压给定的步骤包括：
采集所述电机绕组的三相输出电流和所述直流母线电压，确定三相输出电流的第一有功分量和第一无功分量；
基于电机绕组的转矩指令、电机绕组的转矩的计算值和所述第一有功分量执行第一比例积分调节；
基于电机绕组的三相输出电流的第一无功分量给定和所述第一无功分量执行第二比例积分调节；
使第一比例积分调节的结果、第二比例积分调节的结果和电机位置角经过前馈解耦处理，以得到所述第一调制电压给定。
4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，产生所述第二调制电压给定的步骤包括：
基于风电变流器的三相输出电流得到第二有功分量和第二无功分量；
获得风电变流器的三相输出电流的第二有功分量给定，将所述第二有功分量给定与所述第二有功分量相减，并对相减的结果执行第一比例积分谐振调节器处理；
获得风电变流器的三相输出电流的第二无功分量给定，将所述第二无功分量给定与所述第二无功分量相减，并对相减的结果执行第二比例积分谐振调节器处理；
对第一比例积分谐振调节器处理的结果、第二比例积分谐振调节器处理的结果和电网电压相位角执行前馈解耦处理，以得到所述第二调制电压给定。
5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
根据电机实时输出功率和电网电压d轴分量，计算预定前馈量。
6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
检测直流母线电压；
当检测到的直流母线电压超过预定动作阈值时，发送动作信号；
基于接收的所述动作信号对所述风电变流器中的直流母线进行降压；
或者，当检测到的直流母线电压低于预定切除阈值时，发送切除信号；
基于接收的所述切除信号不对所述风电变流器中的直流母线进行降压。
7.一种风电变流器的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
第一信号产生单元，被配置为产生与风力发电机组中的N套电机绕组一一对应的N个机侧驱动信号；
第一控制单元，被配置为根据每个机侧驱动信号控制所述风电变流器中相应的机侧功率模块，以将相应的电机绕组的三相输出电流转换成直流电流；
第二信号产生单元，被配置为产生网侧驱动信号；
第二控制单元，被配置为根据所述网侧驱动信号控制所述风电变流器中的网侧功率模块对所述直流电流进行转换，以使所述风电变流器输出与电网对应的三相输出电流，
其中，N为大于或者等于1的整数，
其中，第二信号产生单元被配置为通过以下处理产生所述网侧驱动信号：基于所述风电变流器的三相输出电流、电网线电压、直流母线电压、直流母线电压给定和无功功率指令产生第二调制电压给定；对所述第二调制电压给定和所述直流母线电压执行SPWM处理，以产生所述网侧驱动信号，
其中，第二信号产生单元被配置为根据电网相电压的最大有效值和容性无功电流在网侧输出电抗产生的压降，来计算直流母线电压给定。
8.如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，第一信号产生单元被配置为通过以下处理产生与电机绕组对应的机侧驱动信号：
基于所述电机绕组的三相输出电流和所述电机绕组的转矩指令产生第一调制电压给定；
对所述第一调制电压给定和直流母线电压执行SPWM处理，以产生所述机侧驱动信号。
9.如权利要求8所述的控制装置，其特征在于，第一信号产生单元被配置为通过以下处理产生所述第一调制电压给定：
采集所述电机绕组的三相输出电流和所述直流母线电压，确定三相输出电流的第一有功分量和第一无功分量；
基于电机绕组的转矩指令、电机绕组的转矩的计算值和所述第一有功分量执行第一比例积分调节；
基于电机绕组的三相输出电流的第一无功分量给定和所述第一无功分量执行第二比例积分调节；
使第一比例积分调节的结果、第二比例积分调节的结果和电机位置角经过前馈解耦处理，以得到所述第一调制电压给定。
10.如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，第二信号产生单元被配置为通过以下处理产生所述第二调制电压给定：
基于风电变流器的三相输出电流得到第二有功分量和第二无功分量；
获得风电变流器的三相输出电流的第二有功分量给定，将所述第二有功分量给定与所述第二有功分量相减，并对相减的结果执行第一比例积分谐振调节器处理；
获得风电变流器的三相输出电流的第二无功分量给定，将所述第二无功分量给定与所述第二无功分量相减，并对相减的结果执行第二比例积分谐振调节器处理；
对第一比例积分谐振调节器处理的结果、第二比例积分谐振调节器处理的结果和电网电压相位角执行前馈解耦处理，以得到所述第二调制电压给定。
11.如权利要求10所述的控制装置，其特征在于，第二信号产生单元还被配置为：
根据电机实时输出功率和电网电压d轴分量，计算预定前馈量。
12.如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，第二信号产生单元还被配置为：
检测直流母线电压，并当检测到的直流母线电压超过预定动作阈值时，发送动作信号；
其中，第二控制单元还被配置为：
基于接收的所述动作信号对所述风电变流器中的直流母线进行降压；
或者，第二信号产生单元还被配置为：
当检测到的直流母线电压低于预定切除阈值时，发送切除信号；
其中，第二控制单元还被配置为：
基于接收的所述切除信号不对所述风电变流器中的直流母线进行降压。
13.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中的任意一项所述的风电变流器的控制方法。
14.一种计算装置，其特征在于，包括：
处理器；
存储器，用于存储当被处理器执行使得处理器执行如权利要求1至6中任意一项所述的风电变流器的控制方法的计算机程序。
15.一种风电变流器，其特征在于，包括：主控柜和与风力发电机组中的N套电机绕组对应的M个从控柜；
所述主控柜包括：机侧主控制器和网侧主控制器；
每个从控柜包括：机侧从控制器、网侧从控制器、机侧功率模块、网侧功率模块，
其中，所述机侧主控制器被配置为产生与所述N套电机绕组一一对应的N个机侧驱动信号，并将每个机侧驱动信号发送给对应的机侧从控制器，
每个机侧从控制器被配置为根据接收的机侧驱动信号控制同一从控柜中相应的机侧功率模块，以将相应的电机绕组的三相输出电流转换成直流电流，
其中，所述网侧主控制器被配置为产生网侧驱动信号，并将产生的网侧驱动信号发送给每个网侧从控制器，
每个网侧从控制器被配置为根据接收的网侧驱动信号控制同一从控柜中的网侧功率模块对所述直流电流进行转换，以使所述风电变流器输出与电网对应的三相输出电流，
其中，N为大于或者等于1的整数，M为大于等于N且小于等于8N的整数，
其中，所述网侧主控制器被配置为通过以下处理产生所述网侧驱动信号：基于所述风电变流器的三相输出电流、电网线电压、直流母线电压、直流母线电压给定和无功功率指令产生第二调制电压给定；对所述第二调制电压给定和所述直流母线电压执行SPWM处理，以产生所述网侧驱动信号，
其中，所述网侧主控制器被配置为根据电网相电压的最大有效值和容性无功电流在网侧输出电抗产生的压降，来计算直流母线电压给定。
16.如权利要求15所述的风电变流器，其特征在于，所述机侧主控制器被配置为通过以下处理产生与电机绕组对应的机侧驱动信号：
基于所述电机绕组的三相输出电流和所述电机绕组的转矩指令，产生第一调制电压给定；
对所述第一调制电压给定和直流母线电压执行SPWM处理，以产生所述机侧驱动信号。
17.如权利要求16所述的风电变流器，其特征在于，所述机侧主控制器被配置为通过以下处理产生所述第一调制电压给定：
采集所述电机绕组的三相输出电流和所述直流母线电压，确定三相输出电流的第一有功分量和第一无功分量；
基于电机绕组的转矩指令、电机绕组的转矩的计算值和所述第一有功分量执行第一比例积分调节；
基于电机绕组的三相输出电流的第一无功分量给定和所述第一无功分量执行第二比例积分调节；
使第一比例积分调节的结果、第二比例积分调节的结果和电机位置角经过前馈解耦处理，以得到所述第一调制电压给定。
18.如权利要求15所述的风电变流器，其特征在于，所述网侧主控制器被配置为通过以下处理产生所述第二调制电压给定：
基于风电变流器的三相输出电流得到第二有功分量和第二无功分量；
获得风电变流器的三相输出电流的第二有功分量给定，将所述第二有功分量给定与所述第二有功分量相减，并对相减的结果执行第一比例积分谐振调节器处理；
获得风电变流器的三相输出电流的第二无功分量给定，将所述第二无功分量给定与所述第二无功分量相减，并对相减的结果执行第二比例积分谐振调节器处理；
对第一比例积分谐振调节器处理的结果、第二比例积分谐振调节器处理的结果和电网电压相位角执行前馈解耦处理，以得到所述第二调制电压给定。
19.如权利要求18所述的风电变流器，其特征在于，所述网侧主控制器还被配置为：
根据电机实时输出功率和电网电压d轴分量，计算预定前馈量。
20.如权利要求15所述的风电变流器，其特征在于，所述每个从控柜还包括：制动单元；
其中，所述网侧主控制器还被配置为：
检测直流母线电压；
当检测到的直流母线电压超过预定动作阈值时，将动作信号发送给每个网侧从控制器；
或者，当检测到的直流母线电压低于预定切除阈值时，将切除信号发送给每个网侧从控制器，
其中，所述网侧从控制器还被配置为：
基于接收的所述动作信号启用所述制动单元，从而对所述风电变流器中的直流母线进行降压；
或者，基于接收的所述切除信号停用所述制动单元，从而不对所述风电变流器中的直流母线进行降压。
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