CN110995014A - 一种风电变流器控制方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种风电变流器控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质，方法包括：得到三相调制波；通过三相调制波得到各损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量；获取对应损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波；通过三相正调制波及三相负调制波得到各损耗模态下的脉宽调制信号；在IGBT的壳温大于壳温上限值时以最小损耗模态运行；在壳温小于壳温下限值时以最大损耗模态运行；在壳温处于壳温下限值与壳温上限值之间时以中等损耗模态运行。本申请公开的上述技术方案，通过不同损耗模态使IGBT温度在温差比较大的情况下尽量保持恒定，以缓和环境温差引起的热循环应力，并提高对IGBT的温度管控效果，降低风电变流器的生产成本。
Description
技术领域
本申请涉及风电变流器技术领域，更具体地说，涉及一种风电变流器控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
风电变流器作为风电机组的核心部件之一，在风力发电系统中占有非常重要的地位。当把风电变流器应用在温差比较大的环境中时，其内部的IGBT功率器件会产生比较大的热循环应力，而热循环产生的应力会导致IGBT功率器件发生热变形，从而会造成IGBT功率器件提早失效。例如：当把风电场建设在空气稀薄、大气层薄的高海拔地区时，由于白天大气对太阳辐射的衰减作用小、晚上大气对地面的保温作用弱，导致昼夜温差非常大(西藏那曲地区的昼夜温差可达20℃以上)，如果不采取应对措施，则会导致风电变流器无法安全稳定的运行。
为了使得风电变流器能够在环境温差比较大的地区安全稳定地运行，目前，常对风电变流器进行降容运行或在风电变流器中增加额外的加热器、保温层、风扇水冷散热装置等综合环境控制设备来对风电变流器的机柜温度进行控制，以间接地实现对IGBT温度的控制。但是，上述两种实现方式均会增加风电变流器的生产成本，其中，综合环境控制设备对IGBT温度进行管控时热量需要经过空气、水路、散热器、IGBT壳体、IGBT芯片结等多个热传导环节才能到达IGBT从而对IGBT温度进行控制，而这会降低IGBT温度管控的效果。
综上所述，如何降低风电变流器的生产成本，提高对风电变流器内IGBT的温度管控效果，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的是提供一种风电变流器控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质，用于降低风电变流器的生产成本，并提高对风电变流器内IGBT的温度控制效果。
为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种风电变流器控制方法，包括：
根据所述风电变流器需要输出的三相电压参考值得到三相调制波；
通过所述三相调制波分别得到最小损耗模态、中等损耗模态和最大损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量；其中，IGBT可在所述最小损耗模态、所述中等损耗模态和所述最大损耗模态中择一模态运行，且所述IGBT在三种模态下的损耗依次增加；
通过所述三相调制波分解量和所述零序注入量得到对应损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波；
将每种损耗模态对应的所述三相正调制波及所述三相负调制波分别和三角载波进行比较，以得到与三相对应的所述IGBT在每种损耗模态下的脉宽调制信号；
实时获取风电变流器内所述IGBT的壳温，在所述IGBT的壳温大于壳温上限值时，控制所述IGBT以所述最小损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在所述IGBT的壳温小于壳温下限值时，控制所述IGBT以所述最大损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在所述IGBT的壳温处于所述壳温下限值与所述壳温上限值之间时，控制所述IGBT以所述中等损耗模态对应的脉宽调制信号运行。
优选的，根据所述风电变流器需要输出的三相电压参考值得到三相调制波，包括：
利用
得到a相调制波Va *、b相调制波Vb *、c相调制波Vc *；
其中，Va、Vb、Vc分别为a相、b相、c相的电压参考值。
优选的，通过所述三相调制波得到所述最小损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量，包括：
对Va *、Vb *、Vc *按照大小顺序进行排列，以得到Vmax *、Vmid *、Vmin *；其中，Vmax *为Va *、Vb *、Vc *中的最大值，Vmid *为Va *、Vb *、Vc *中的中间值，Vmin *为Va *、Vb *、Vc *中的最小值；
设定三相调制波分解量Δda＝Δdb＝Δdc＝0；
利用
确定region；其中，Vdc为中间直流电压的值；
当Vmax *相电流最大时，或者当Vmid *相电流最大且region位于5～6且电流第二大相为Vmax *相时，根据
得到所述零序注入量；
当Vmin *相电流最大时，或者当Vmid *相电流最大且region位于5～6且电流第二大相为Vmin *相时，根据
得到所述零序注入量；
当Vmid *相电流最大且region位于1～4时，根据Vo＝-Vmid *得到所述零序注入量；
其中，Vo为所述零序注入量。
优选的，通过所述三相调制波得到所述中等损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量，包括：
设定三相调制波分解量Δda＝Δdb＝Δdc＝0；
根据
得到所述零序注入量；
其中，mod(m,n)表示取m除以n的余数，Vdc为中间直流电压的值，Vo为所述零序注入量。
优选的，通过所述三相调制波得到所述最大损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量，包括：
设定所述零序注入量Vo＝0；
对Va *、Vb *、Vc *按照大小顺序进行排列，以得到Vmax *、Vmid *、Vmin *；其中，Vmax *为Va *、Vb *、Vc *中的最大值，Vmid *为Va *、Vb *、Vc *中的中间值，Vmin *为Va *、Vb *、Vc *中的最小值；
根据
得到Δdmid，并将另外两相的调制波分解量Δd设定为0；
其中，Δdmid为a相、b相、c相中幅值居中一相的调制波分解量。
优选的，通过所述三相调制波分解量和所述零序注入量得到对应损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波，包括：
利用
得到对应损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波；
其中，x＝a,b,c，Vx+ *为x相正调制波，Vx- *为x相负调制波，Vx *为x相调制波，V0为所述零序注入量，Δdx为x相调制波分解量。
优选的，实时获取风电变流器内所述IGBT的壳温，包括：
实时获取所述IGBT内部的NTC热敏电阻的阻值，根据所述阻值获取所述IGBT的壳温。
一种风电变流器控制装置，包括：
第一计算模块，用于根据所述风电变流器需要输出的三相电压参考值得到三相调制波；
第二计算模块，用于通过所述三相调制波分别得到最小损耗模态、中等损耗模态和最大损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量；其中，IGBT可在所述最小损耗模态、所述中等损耗模态和所述最大损耗模态中择一模态运行，且所述IGBT在三种模态下的损耗依次增加；
第三计算模块，用于通过所述三相调制波分解量和所述零序注入量得到对应损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波；
比较模块，用于将每种损耗模态对应的所述三相正调制波及所述三相负调制波分别和三角载波进行比较，以得到与三相对应的所述IGBT在每种损耗模态下的脉宽调制信号；
控制模块，用于实时获取风电变流器内所述IGBT的壳温，在所述IGBT的壳温大于壳温上限值时，控制所述IGBT以所述最小损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在所述IGBT的壳温小于壳温下限值时，控制所述IGBT以所述最大损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在所述IGBT的壳温处于所述壳温下限值与所述壳温上限值之间时，控制所述IGBT以所述中等损耗模态对应的脉宽调制信号运行。
一种风电变流器控制设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的风电变流器控制方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的风电变流器控制方法的步骤。
本申请提供了一种风电变流器控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质，其中，该方法包括：根据风电变流器需要输出的三相电压参考值得到三相调制波；通过三相调制波分别得到最小损耗模态、中等损耗模态和最大损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量；其中，IGBT可在最小损耗模态、中等损耗模态和最大损耗模态中择一模态运行，且IGBT在三种模态下的损耗依次增加；通过三相调制波分解量和零序注入量得到对应损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波；将每种损耗模态对应的三相正调制波及三相负调制波分别和三角载波进行比较，以得到与三相对应的IGBT在每种损耗模态下的脉宽调制信号；实时获取风电变流器内IGBT的壳温，在IGBT的壳温大于壳温上限值时，控制IGBT以最小损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在IGBT的壳温小于壳温下限值时，控制IGBT以最大损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在IGBT的壳温处于壳温下限值与壳温上限值之间时，控制IGBT以中等损耗模态对应的脉宽调制信号运行。
本申请公开的上述技术方案，通过风电变流器的三相电压参考值得到三相调制波，通过三相调制波计算最小损耗模态、中等损耗模态及最大损耗模态的三相调制波分解量和零序注入量，根据每种损耗模态的三相调制波分解量和零序注入量得到三相正调制波和三相负调制波，并由此获取IGBT在每种损耗模态下的脉宽调制信号，当风电变流器内IGBT的壳温大于壳温上限值时，则直接控制IGBT以最小损耗模态对应的脉宽调制信号运行，以降低IGBT的开关损耗，降低IGBT的温度；当风电变流器内IGBT的壳温小于壳温下限值时，则直接控制IGBT以最大损耗模态对应的脉宽调制信号运行，以增大IGBT的开关损耗，提高IGBT的温度；当风电变流器内IGBT的壳温处于壳温下限值与壳温上限值之间时，直接控制IGBT模块以中等损耗模态对应的脉宽调制信号运行，以使得IGBT的开关损耗处于最小损耗模态与最大损耗模态对应的损耗之间，即使得IGBT的损耗处于中等水平，以通过不同损耗模态使得IGBT温度在温差比较大的情况下尽量保持恒定，以缓和环境温差引起的IGBT热循环应力，从而使得风电变流器可以在温差比较大的环境中安全稳定地运行。其中，由于上述过程是直接对风电变流器内IGBT的损耗进行控制而使IGBT温度保持恒定的，因此，可以提高对IGBT的温度管控效果，而且无需对风电变流器进行降容操作或额外增加综合环境控制设备，因此，可以降低风电变流器的生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种风电变流器控制方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的风电变流器的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的风电变流器控制方法流程示意图；
图4为本申请实施例提供的x相分解前、后与对应三角载波在一个周期Ts内的比较结果示意图；
图5为本申请实施例提供的最小损耗模态的运行波形示意图；
图6为本申请实施例提供的中等损耗模态的运行波形示意图；
图7为本申请实施例提供的最大损耗模态的运行波形示意图；
图8为本申请实施例提供的一种风电变流器控制装置的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的一种风电变流器控制设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
参见图1至图3，其中，图1示出了本申请实施例提供的一种风电变流器控制方法的流程图，图2示出了本申请实施例的风电变流器的结构示意图，图3示出了本申请实施例提供的风电变流器控制方法流程示意图。本申请实施例提供的一种风电变流器控制方法，可以包括：
S11：根据风电变流器需要输出的三相电压参考值得到三相调制波。
本申请所提及的风电变流器具体指的是三电平结构的风电变流器，其具有输出电能质量高、功率容量与功率密度大等特点。当前，4MW以上的风电变流器已广泛采用三电平拓扑结构，其代表了大容量风电变流器的发展方向。
其中，上述提及的三相具体指的是a、b、c相，三相电压参考值分别为Va、Vb、Vc。
S12：通过三相调制波分别得到最小损耗模态、中等损耗模态和最大损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量；其中，IGBT可在最小损耗模态、中等损耗模态和最大损耗模态中择一模态运行，且IGBT在三种模态下的损耗依次增加。
在根据三相电压参考值得到三相调制波之后，可以通过三相调制波得到最小损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量、中等损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量、最大损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量，以便于根据三种损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量对应计算三相正调制波和三相负调制波。
通过对三种损耗模态对应的三相调制分解量和零序注入量进行计算和获取，使得IGBT可在最小损耗模态、中等损耗模态、最大损耗模态择一模态运行，且IGBT在最小损耗模态、中等损耗模态及最大损耗模态下的运行损耗依次增加。
其中，上述三相调制波分解量用Δda、Δdb、Δdc表示，零序注入量用Vo表示。
S13：通过三相调制波分解量和零序注入量得到对应损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波。
通过最小损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量得到最小损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波，通过中等损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量得到中等损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波，并通过最大损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量得到最大损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波。
其中，三相正调制波用Va+ *、Vb+ *、Vc+ *表示，三相负调制波用Va- *、Vb- *、Vc- *表示。
S14：将每种损耗模态对应的三相正调制波及三相负调制波分别和三角载波进行比较，以得到与三相对应的IGBT在每种损耗模态下的脉宽调制信号。
将每种损耗模态对应的三相正调制波和位于0-0.5Vdc的三角载波进行比较，并将每种损耗模态对应的三相负调制波和位于-0.5Vdc-0的三角载波进行比较，以得到与三相对应的IGBT在每种损耗模态下的脉宽调制信号。
具体如图3，将Va+ *、Vb+ *、Vc+ *均和0-0.5Vdc的三角载波进行比较，以Va+ *为例，若所比较的三角载波小于等于Va+ *，则得到T1对应的脉宽调制信号，若所比较的三角载波不小于等于Va+ *，则得到T3对应的脉宽调制信号，与此类似的，对应得到T5、T7、T9、T11的脉宽调制信号；将Va- *、Vb- *、Vc- *均和-0.5Vdc-0的三角载波进行比较，以Va- *为例，若Va- *小于等于所比较的三角载波，则得到T4对应的脉宽调制信号，若Va- *不小于等于所比较的三角载波，则得到T2的脉宽调制信号，与此类似的，对应得到T8、T6、T12、T10的脉宽调制信号。
具体参见图4至图7，其中，图4示出了本申请实施例提供的x相分解前、后与对应三角载波在一个周期Ts内的比较结果示意图，图5示出了本申请实施例提供的最小损耗模态的运行波形示意图，图6示出了本申请实施例提供的中等损耗模态的运行波形示意图，图7示出了本申请实施例提供的最大损耗模态的运行波形示意图，其中，x＝a,b,c，Vdc为中间直流电压的值。
S15：实时获取风电变流器内IGBT的壳温，在IGBT的壳温大于壳温上限值时，控制IGBT以最小损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在IGBT的壳温小于壳温下限值时，控制IGBT以最大损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在IGBT的壳温处于壳温下限值与壳温上限值之间时，控制IGBT以中等损耗模态对应的脉宽调制信号运行。
在风电变流器运行过程中，实时获取其内部的IGBT的壳温Tc，并判断IGBT的壳温Tc与所设定的壳温上限值Tc-up及壳温下限值Tc-down之间的关系：
若Tc＞Tc-up，则表明IGBT的壳温比较高，此时，则可以控制IGBT以最小损耗模态对应的脉宽调制信号运行，由图5可知，在圆圈框出的区域内相电流处于峰值，IGBT不进行开关动作，因此，可以使得IGBT具有最小的开关损耗，以避免IGBT壳温的进一步升高；
若Tc＜Tc-down，则表明IGBT的壳温比较低，此时，可以控制IGBT以最大损耗模态对应的脉宽调制信号运行，结合图3和图7可知，在该损耗模态下，圆圈框出区域的一个开关周期内IGBT将开关两次，因此，则使得IGBT具有更多的开关损耗，从而极大地增大IGBT的壳温；
若Tc-down≤Tc≤Tc-up，则表明IGBT的壳温处于中等水平，此时，可以控制IGBT以中等损耗模态对应的脉宽调制信号运行，结合图3和图6可知，在该损耗模态下，在一个开关周期内IGBT将开关一次，因此，则使得IGBT的开关损耗处于中等水平，以尽量维持IGBT的壳温。
由上述可知，通过IGBT的壳温与壳温上限值、壳温下限值之间的关系来决定IGBT运行的损耗模态，并使得IGBT能够在三种损耗模态之间进行无间断平滑切换，以灵活调整IGBT的热损耗功率，从而在环境温度变化时通过对IGBT开关损耗的调节来稳定IGBT的壳温，以降低IGBT的温度循环压力，从而使得IGBT能够应用在温差比较大的环境中，并提高IGBT运行的稳定性和可靠性。另外，由于上述过程是直接通过对IGBT的开关损耗进行调整来实现对IGBT的壳温进行调节的，不需要通过风电变流器降容运行或者借助综合环境控制设备来实现温度控制，从而可以降低风电变流器的生产成本，而且由于无需较多的热传导环节对IGBT进行控制，因此，可以提高对IGBT的温度管控效果。
本申请公开的上述技术方案，通过风电变流器的三相电压参考值得到三相调制波，通过三相调制波计算最小损耗模态、中等损耗模态及最大损耗模态的三相调制波分解量和零序注入量，并根据每种损耗模态的三相调制波分解量和零序注入量得到三相正调制波和三相负调制波，并由此获取IGBT在每种损耗模态下的脉宽调制信号，当风电变流器内IGBT的壳温大于壳温上限值时，则直接控制IGBT以最小损耗模态对应的脉宽调制信号运行，以降低IGBT的开关损耗，降低IGBT的温度；当风电变流器内IGBT的壳温小于壳温下限值时，则直接控制IGBT以最大损耗模态对应的脉宽调制信号运行，以增大IGBT的开关损耗，提高IGBT的温度；当风电变流器内IGBT的壳温处于壳温下限值与壳温上限值之间时，直接控制IGBT模块以中等损耗模态对应的脉宽调制信号运行，以使得IGBT的开关损耗处于最小损耗模态与最大损耗模态对应的损耗之间，即使得IGBT的损耗处于中等水平，以通过不同损耗模态使得IGBT温度在温差比较大的情况下尽量保持恒定，以缓和环境温差引起的IGBT热循环应力，从而使得风电变流器可以在温差比较大的环境中安全稳定地运行。其中，由于上述过程是直接对风电变流器内IGBT的损耗进行控制而使IGBT温度保持恒定的，因此，可以提高对IGBT的温度管控效果，而且无需对风电变流器进行降容操作或额外增加综合环境控制设备，因此，可以降低风电变流器的生产成本。
本申请实施例提供的一种风电变流器控制方法，根据风电变流器需要输出的三相电压参考值得到三相调制波，可以包括：
利用
得到a相调制波Va *、b相调制波Vb *、c相调制波Vc *；
其中，Va、Vb、Vc分别为a相、b相、c相的电压参考值。
假定风电变流器需要输出的三相电压参考值为Va、Vb、Vc，则按照式(1)将三相调制波居中，以得到居中后的调制波为Va *、Vb *和Vc *，以便于Va *、Vb *和Vc *参与到后续的三相调制波分解量和零序注入量计算中：
其中，max(Va,Vb,Vc)表示在Va,Vb,Vc中取最大值，min(Va,Vb,Vc)表示在Va,Vb,Vc中取最小值。
本申请实施例提供的一种风电变流器控制方法，通过三相调制波得到最小损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量，可以包括：
对Va *、Vb *、Vc *按照大小顺序进行排列，以得到Vmax *、Vmid *、Vmin *；其中，Vmax *为Va *、Vb *、Vc *中的最大值，Vmid *为Va *、Vb *、Vc *中的中间值，Vmin *为Va *、Vb *、Vc *中的最小值；
设定三相调制波分解量Δda＝Δdb＝Δdc＝0；
利用
确定region；其中，Vdc为中间直流电压的值；
当Vmax *相电流最大时，或者当Vmid *相电流最大且region位于5～6且电流第二大相为Vmax *相时，根据
得到零序注入量；
当Vmin *相电流最大时，或者当Vmid *相电流最大且region位于5～6且电流第二大相为Vmin *相时，根据
得到零序注入量；
当Vmid *相电流最大且region位于1～4时，根据Vo＝-Vmid *得到零序注入量；
其中，Vo为零序注入量。
对于最小损耗模态，对三相调制波分解量及零序注入量进行计算，以使得IGBT在工作在该损耗模态下时具有最小的损耗。
具体地，取三相调制波分解量Δda＝Δdb＝Δdc＝0，同时，在得到三相调制波Va *、Vb *和Vc *之后，对Va *、Vb *、Vc *按照大小顺序进行排列：
按式(2)得到Vmax *、Vmid *、Vmin *，其中，mid(Va *,Vb *,Vc *)表示按照大小顺序取Va *,Vb *,Vc *中的中间值。
根据
判断扇区region，其中，Vdc为中间直流电压的值。然后，根据Vmax *、Vmid *、Vmin *中电流的大小，按照情况分类计算零序注入量Vo。具体地，当Vmax *相电流最大时，或者当Vmid *相电流最大且region位于5～6且电流第二大相为Vmax *相时，按照式(3)计算；当Vmin *相电流最大时，或者当Vmid *相电流最大且region位于5～6且电流第二大相为Vmin *相时，按照式(4)计算；当Vmid *相电流最大且region位于1～4时，按照式(5)计算：
Vo＝-Vmid *当region＝1～4(式(5))
本申请实施例提供的一种风电变流器控制方法，通过三相调制波得到中等损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量，可以包括：
设定三相调制波分解量Δda＝Δdb＝Δdc＝0；
根据
得到零序注入量；
其中，mod(m,n)表示取m除以n的余数，Vdc为中间直流电压的值，Vo为零序注入量。
对于中等损耗模态，对三相调制波分解量及零序注入量进行计算，以使得IGBT在一个开关周期内可以开关一次，从而使得IGBT的开关损耗处于中等水平。
具体地，取三相调制波分解量Δda＝Δdb＝Δdc＝0，根据式(6)计算得到零序注入量Vo：
其中，mod(m,n)表示取m除以n的余数。
本申请实施例提供的一种风电变流器控制方法，通过三相调制波得到最大损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量，可以包括：
设定零序注入量Vo＝0；
对Va *、Vb *、Vc *按照大小顺序进行排列，以得到Vmax *、Vmid *、Vmin *；其中，Vmax *为Va *、Vb *、Vc *中的最大值，Vmid *为Va *、Vb *、Vc *中的中间值，Vmin *为Va *、Vb *、Vc *中的最小值；
根据
得到Δdmid，并将另外两相的调制波分解量Δd设定为0；
其中，Δdmid为a相、b相、c相中幅值居中一相的调制波分解量。
对于最大损耗模态，对三相调制波分解量及零序注入量进行计算，以使得IGBT在一个开关周期内可以开关两次，从而使得IGBT相比中等损耗模态具有更大的开关损耗。
具体地，设定零序注入量Vo＝0，同时，按式(2)得到Vmax *、Vmid *、Vmin *，然后，根据
得到a相、b相、c相中幅值居中一相的调制波分解量Δdmid，并将另外两相的调制波分解量Δd设定为0。
本申请实施例提供的一种风电变流器控制方法，通过三相调制波分解量和零序注入量得到对应损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波，可以包括：
利用
得到对应损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波；
其中，x＝a,b,c，Vx+ *为x相正调制波，Vx- *为x相负调制波，Vx *为x相调制波，V0为零序注入量，Δdx为x相调制波分解量。
在得到三相调制波分解量Δda、Δdb、Δdc和零序注入量Vo之后，利用式(7)和式(8)计算三相正调制波和三相负调制波，以便于与三角载波进行比较而得到每个IGBT对应的脉宽调制信号，从而便于对IGBT进行相应的控制。
其中，x＝a,b,c，Vx+ *为x相正调制波，Vx- *为x相负调制波，Vx *为x相调制波，V0为零序注入量，Δdx为x相调制波分解量。
本申请实施例提供的一种风电变流器控制方法，实时获取风电变流器内IGBT的壳温，可以包括：
实时获取IGBT内部的NTC热敏电阻的阻值，根据阻值获取IGBT的壳温。
具体可以通过如下方式实时获取风电变流器内IGBT的壳温：
实时获取IGBT内部所集成的NTC热敏电阻的阻值，然后，通过NTC热敏电阻的阻值变化与IGBT的壳温的对应关系得到IGBT的壳温，其具有简单、方便等特点。
其中，NTC热敏电阻的阻值变化与IGBT的壳温的对应关系具体可以参照IGBT的参数手册。
本申请实施例还提供了一种风电变流器控制装置，参见图8，其示出了本申请实施例提供的一种风电变流器控制装置的结构示意图，可以包括：
第一计算模块81，用于根据风电变流器需要输出的三相电压参考值得到三相调制波；
第二计算模块82，用于通过三相调制波分别得到最小损耗模态、中等损耗模态和最大损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量；其中，IGBT可在最小损耗模态、中等损耗模态和最大损耗模态中择一模态运行，且IGBT在三种模态下的损耗依次增加；
第三计算模块83，用于通过三相调制波分解量和零序注入量得到对应损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波；
比较模块84，用于将每种损耗模态对应的三相正调制波及三相负调制波分别和三角载波进行比较，以得到与三相对应的IGBT在每种损耗模态下的脉宽调制信号；
控制模块85，用于实时获取风电变流器内IGBT的壳温，在IGBT的壳温大于壳温上限值时，控制IGBT以最小损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在IGBT的壳温小于壳温下限值时，控制IGBT以最大损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在IGBT的壳温处于壳温下限值与壳温上限值之间时，控制IGBT以中等损耗模态对应的脉宽调制信号运行。
本申请实施例提供的一种风电变流器控制装置，第一计算模块81可以包括：
第一计算单元，用于利用
得到a相调制波Va *、b相调制波Vb *、c相调制波Vc *；
其中，Va、Vb、Vc分别为a相、b相、c相的电压参考值。
本申请实施例提供的一种风电变流器控制装置，第二计算模块82可以包括：
第一排列单元，用于对Va *、Vb *、Vc *按照大小顺序进行排列，以得到Vmax *、Vmid *、Vmin *；其中，Vmax *为Va *、Vb *、Vc *中的最大值，Vmid *为Va *、Vb *、Vc *中的中间值，Vmin *为Va *、Vb *、Vc *中的最小值；
第一设定单元，用于设定三相调制波分解量Δda＝Δdb＝Δdc＝0；
确定单元，用于：
利用
确定region；其中，Vdc为中间直流电压的值；
第二计算单元，用于当Vmax *相电流最大时，或者当Vmid *相电流最大且region位于5～6且电流第二大相为Vmax *相时，根据
得到零序注入量；
第三计算单元，用于当Vmin *相电流最大时，或者当Vmid *相电流最大且region位于5～6且电流第二大相为Vmin *相时，根据
得到零序注入量；
第四计算单元，用于当Vmid *相电流最大且region位于1～4时，根据Vo＝-Vmid *当region＝1～4得到零序注入量；
其中，Vo为零序注入量。
本申请实施例提供的一种风电变流器控制装置，第二计算模块82可以包括：
第二设定单元，用于设定三相调制波分解量Δda＝Δdb＝Δdc＝0；
第五计算单元，用于根据
得到零序注入量；
其中，mod(m,n)表示取m除以n的余数，Vdc为中间直流电压的值，Vo为零序注入量。
本申请实施例提供的一种风电变流器控制装置，第二计算模块82可以包括：
第三设定单元，用于设定零序注入量Vo＝0；
第二排列单元，用于对Va *、Vb *、Vc *按照大小顺序进行排列，以得到Vmax *、Vmid *、Vmin *；其中，Vmax *为Va *、Vb *、Vc *中的最大值，Vmid *为Va *、Vb *、Vc *中的中间值，Vmin *为Va *、Vb *、Vc *中的最小值；
第六计算单元，用于根据
得到Δdmid，并将另外两相的调制波分解量Δd设定为0；
其中，Δdmid为a相、b相、c相中幅值居中一相的调制波分解量。
本申请实施例提供的一种风电变流器控制装置，第三计算模块83可以包括：
第七计算单元，用于利用
得到对应损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波；
其中，x＝a,b,c，Vx+ *为x相正调制波，Vx- *为x相负调制波，Vx *为x相调制波，V0为零序注入量，Δdx为x相调制波分解量。
本申请实施例提供的一种风电变流器控制装置，控制模块85可以包括：
获取单元，用于实时获取IGBT内部的NTC热敏电阻的阻值，根据阻值获取IGBT的壳温。
本申请实施例还提供了一种风电变流器控制设备，参见图9，其示出了本申请实施例提供的一种风电变流器控制设备的结构示意图，可以包括：
存储器91，用于存储计算机程序；
处理器92，用于执行上述存储器91存储的计算机程序时可实现如下步骤：
根据风电变流器需要输出的三相电压参考值得到三相调制波；通过三相调制波分别得到最小损耗模态、中等损耗模态和最大损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量；其中，IGBT可在所述最小损耗模态、所述中等损耗模态和所述最大损耗模态中择一模态运行，且所述IGBT在三种模态下的损耗依次增加；通过三相调制波分解量和零序注入量得到对应损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波；将每种损耗模态对应的三相正调制波及三相负调制波分别和三角载波进行比较，以得到与三相对应的IGBT在每种损耗模态下的脉宽调制信号；实时获取风电变流器内IGBT的壳温，在IGBT的壳温大于壳温上限值时，控制IGBT以最小损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在IGBT的壳温小于壳温下限值时，控制IGBT以最大损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在IGBT的壳温处于壳温下限值与壳温上限值之间时，控制IGBT以中等损耗模态对应的脉宽调制信号运行。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时可实现如下步骤：
根据风电变流器需要输出的三相电压参考值得到三相调制波；通过三相调制波分别得到最小损耗模态、中等损耗模态和最大损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量；其中，IGBT可在所述最小损耗模态、所述中等损耗模态和所述最大损耗模态中择一模态运行，且所述IGBT在三种模态下的损耗依次增加；通过三相调制波分解量和零序注入量得到对应损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波；将每种损耗模态对应的三相正调制波及三相负调制波分别和三角载波进行比较，以得到与三相对应的IGBT在每种损耗模态下的脉宽调制信号；实时获取风电变流器内IGBT的壳温，在IGBT的壳温大于壳温上限值时，控制IGBT以最小损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在IGBT的壳温小于壳温下限值时，控制IGBT以最大损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在IGBT的壳温处于壳温下限值与壳温上限值之间时，控制IGBT以中等损耗模态对应的脉宽调制信号运行。
该计算机可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请实施例提供的一种风电变流器控制装置、设备及计算机可读存储介质中相关部分的说明可以参见本申请实施例提供的一种风电变流器控制方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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)
1.一种风电变流器控制方法，其特征在于，包括：
根据所述风电变流器需要输出的三相电压参考值得到三相调制波；
通过所述三相调制波分别得到最小损耗模态、中等损耗模态和最大损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量；其中，IGBT可在所述最小损耗模态、所述中等损耗模态和所述最大损耗模态中择一模态运行，且所述IGBT在三种模态下的损耗依次增加；
通过所述三相调制波分解量和所述零序注入量得到对应损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波；
将每种损耗模态对应的所述三相正调制波及所述三相负调制波分别和三角载波进行比较，以得到与三相对应的所述IGBT在每种损耗模态下的脉宽调制信号；
实时获取风电变流器内所述IGBT的壳温，在所述IGBT的壳温大于壳温上限值时，控制所述IGBT以所述最小损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在所述IGBT的壳温小于壳温下限值时，控制所述IGBT以所述最大损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在所述IGBT的壳温处于所述壳温下限值与所述壳温上限值之间时，控制所述IGBT以所述中等损耗模态对应的脉宽调制信号运行。
2.根据权利要求1所述的风电变流器控制方法，其特征在于，根据所述风电变流器需要输出的三相电压参考值得到三相调制波，包括：
利用
得到a相调制波Va *、b相调制波Vb *、c相调制波Vc *；
其中，Va、Vb、Vc分别为a相、b相、c相的电压参考值。
3.根据权利要求2所述的风电变流器控制方法，其特征在于，通过所述三相调制波得到所述最小损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量，包括：
对Va *、Vb *、Vc *按照大小顺序进行排列，以得到Vmax *、Vmid *、Vmin *；其中，Vmax *为Va *、Vb *、Vc *中的最大值，Vmid *为Va *、Vb *、Vc *中的中间值，Vmin *为Va *、Vb *、Vc *中的最小值；
设定三相调制波分解量Δda＝Δdb＝Δdc＝0；
利用
确定region；其中，Vdc为中间直流电压的值；
当Vmax *相电流最大时，或者当Vmid *相电流最大且region位于5～6且电流第二大相为Vmax *相时，根据
得到所述零序注入量；
当Vmin *相电流最大时，或者当Vmid *相电流最大且region位于5～6且电流第二大相为Vmin *相时，根据
得到所述零序注入量；
当Vmid *相电流最大且region位于1～4时，根据Vo＝-Vmid *得到所述零序注入量；
其中，Vo为所述零序注入量。
4.根据权利要求2所述的风电变流器控制方法，其特征在于，通过所述三相调制波得到所述中等损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量，包括：
设定三相调制波分解量Δda＝Δdb＝Δdc＝0；
根据
得到所述零序注入量；
其中，mod(m,n)表示取m除以n的余数，Vdc为中间直流电压的值，Vo为所述零序注入量。
5.根据权利要求2所述的风电变流器控制方法，其特征在于，通过所述三相调制波得到所述最大损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量，包括：
设定所述零序注入量Vo＝0；
对Va *、Vb *、Vc *按照大小顺序进行排列，以得到Vmax *、Vmid *、Vmin *；其中，Vmax *为Va *、Vb *、Vc *中的最大值，Vmid *为Va *、Vb *、Vc *中的中间值，Vmin *为Va *、Vb *、Vc *中的最小值；
根据
得到Δdmid，并将另外两相的调制波分解量Δd设定为0；
其中，Δdmid为a相、b相、c相中幅值居中一相的调制波分解量。
6.根据权利要求1至5任一项所述的风电变流器控制方法，其特征在于，通过所述三相调制波分解量和所述零序注入量得到对应损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波，包括：
利用
得到对应损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波；
其中，x＝a,b,c，Vx+ *为x相正调制波，Vx- *为x相负调制波，Vx *为x相调制波，V0为所述零序注入量，Δdx为x相调制波分解量。
7.根据权利要求6所述的风电变流器控制方法，其特征在于，实时获取风电变流器内所述IGBT的壳温，包括：
实时获取所述IGBT内部的NTC热敏电阻的阻值，根据所述阻值获取所述IGBT的壳温。
8.一种风电变流器控制装置，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于根据所述风电变流器需要输出的三相电压参考值得到三相调制波；
第二计算模块，用于通过所述三相调制波分别得到最小损耗模态、中等损耗模态和最大损耗模态下的三相调制波分解量和零序注入量；其中，IGBT可在所述最小损耗模态、所述中等损耗模态和所述最大损耗模态中择一模态运行，且所述IGBT在三种模态下的损耗依次增加；
第三计算模块，用于通过所述三相调制波分解量和所述零序注入量得到对应损耗模态下的三相正调制波和三相负调制波；
比较模块，用于将每种损耗模态对应的所述三相正调制波及所述三相负调制波分别和三角载波进行比较，以得到与三相对应的所述IGBT在每种损耗模态下的脉宽调制信号；
控制模块，用于实时获取风电变流器内所述IGBT的壳温，在所述IGBT的壳温大于壳温上限值时，控制所述IGBT以所述最小损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在所述IGBT的壳温小于壳温下限值时，控制所述IGBT以所述最大损耗模态对应的脉宽调制信号运行；在所述IGBT的壳温处于所述壳温下限值与所述壳温上限值之间时，控制所述IGBT以所述中等损耗模态对应的脉宽调制信号运行。
9.一种风电变流器控制设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的风电变流器控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的风电变流器控制方法的步骤。
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|---|---|
| CN110995014B (zh) | 2021-01-05 |
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