CN115085204A

CN115085204A - 一种卸荷电路、低电压穿越控制方法及系统

Info

Publication number: CN115085204A
Application number: CN202210860522.3A
Authority: CN
Inventors: 张祯滨; 李俊达; 李�真
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2022-07-21
Filing date: 2022-07-21
Publication date: 2022-09-20
Anticipated expiration: 2042-07-21
Also published as: CN115085204B

Abstract

本发明公开的一种卸荷电路、低电压穿越控制方法及系统，利用转子储能、卸荷电阻、超级电容储能，通过判断电压跌落程度的大小，分别使用不同控制策略，在电压跌落小的时候使用转子储能，电压跌落大的时候综合使用三种方法，使用双卸荷电阻chopper电路，在超级电容吸收能量的时候通过低功率大电阻状态卸荷电阻抑制转速波动，减少直流电压抖震；同时用大电阻状态卸荷电阻与电容一起分担电机侧多发功率，减缓超级电容吸收能量速度，减缓chopper电路卸荷电阻单独进行卸荷的时间；在电容充满后切换为高功率小电阻状态进行卸荷，双卸荷电阻一起接入分担热量防止损坏。通过chopper电路和电容配合，可以减少所需超级电容容量。使用模型预测控制改进预测项，进一步限制转速，防止电压抖震。

Description

一种卸荷电路、低电压穿越控制方法及系统

技术领域

本发明涉及低电压穿越控制技术领域，尤其涉及一种卸荷电路、低电压穿越控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

直驱永磁同步风电变流器因具有换流设备结构简单、造价低、功率密度大、效率高和故障穿越能力强等优点，已成为海洋风力发电系统的主要配置类型，如图1所示。该系统包含运营、风电系统及电力变流器控制层三个控制层。其中，变流器控制层的主要控制目标如下：电机侧进行最大功率追踪，让风机追踪保证最大功率的转速，使用转速外环；电网侧保证直流母线电压平稳，使变流器正常工作，使用直流母线电压外环；同时控制中性点电压差，保证电容电压平衡。

然而，该系统在电网电压骤然降低时，电网电压降低，变流器并网电流不会提高太多，导致风机变流器输出功率下降；由于风机发电功率不会短期改变，发电功率大于送入电网的功率，会导致变流器内能量增加，导致电容电压升高；为了不损坏电容，只能切除风机造成电网进一步崩溃；需要施加控制手段进行低电压穿越让风机在电压跌落的时候保持并网并输出无功功率支持电网。风机的传统低电压穿越控制方法包含转子储能、卸荷电阻卸荷两类，然而，这两类传统的控制方法存在以下不足：1)转子储存的能量有限，难以单独通过转子储能应对国家规定的电网电压跌落幅度，即跌落至额定值的80％，持续0.625秒；2)转子储能会将电机侧和电网侧的控制目标交换，通过机侧控制直流母线电压，会导致转速不受控制，产生转速波动，导致直流母线电压不断波动；3)chopper电路通过直流母线引出一个卸荷电阻回路，通过电阻释放能量，由于风机功率很大，大量输出功率转化成热，导致卸荷电阻难以承受过大功率，而且不能长时间卸荷。

超级电容储能作为新的低电压穿越控制方法，具有吸收风机输出功率能力强、吸收能量持续时间长、可以在穿越结束之后将吸收的能量释放到电网，不会浪费发出的电能的优点。但是由于电容储能会存在电压尖峰且母线电压波动会导致尖峰放大，与转子储能配合时，转速波动会导致直流母线电压波动，电容会放大这种波动，产生剧烈的直流电压震动，使控制失稳。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种卸荷电路、低电压穿越控制方法及系统，采用超级电容、卸荷电阻和转子储能结合的方法，可以高效应对不同等级的低电压问题；采用双卸荷电阻模式的chopper电路，通过不同阻值的卸荷电阻调节卸荷功率，减少直流母线抖震，减少卸荷电阻通过的功率和单独进行低电压穿越的时间；通过模型预测控制内环限制预测电流变化率，进一步减少直流母线抖震。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，提出了一种卸荷电路，包括：电阻R1、R2和R3，电容C1，电感L1，开关管D1、D2、D3、D4和D5；电阻R2、R3并联组成双卸荷电阻电路；开关管D4与电阻R2串联、开关管D5与电阻R3串联、开关管D3与双卸荷电阻电路串联组成chopper电路；电容C1、电阻R1和电感L1串联组成超级电容电路，开关管D1与超级电容电路串联，开关管D2与超级电容电路并联，组成超级电容控制电路；超级电容控制电路与chopper电路并联后接入直流母线。

第二方面，提出了一种采用第一方面提出的卸荷电路的低电压穿越控制方法，包括：

获取电容C1电压、电容C1放电电流、发电机转速、电网电压及直流母线电压；

当电容C1电压低于其最低电压时，开关管D1开启，开关管D2、D3、D4、D5关断；

当发电机转速超过其额定转速，且电容C1电压等于其最高电压时，开关管D3、D4、D5开启，开关管D1、D2关断；

当发电机转速超过其额定转速，且电容C1电压小于其最高电压时，开关管D1、D3、D5开启，开关管D2、D4关断；

当直流母线电压越限超过第三设定百分比时，开关管D3、D4、D5开启，开关管D1、D2关断；

当电容C1放电电流超过其额定值时，开关管D3、D4开启，开关管D1、D2、D5关断；

当直流母线电压跌落超过第四设定百分比时，所有开关管均关断。

第三方面，提出了一种采用第一方面提出的卸荷电路的低电压穿越控制系统，包括：

数据获取模块，用于获取电容C1电压、电容C1放电电流、发电机转速、电网电压及直流母线电压；

越限控制模块，用于当电容C1电压低于其最低电压时，开关管D1开启，开关管D2、D3、D4、D5关断；

第四方面，提出了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成一种采用第一方面提出的卸荷电路的低电压穿越控制方法所述的步骤。

第五方面，提出了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成一种采用第一方面提出的卸荷电路的低电压穿越控制方法所述的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明在低电压穿越控制时，综合利用转子储能、卸荷电阻、超级电容储能，通过判断电压跌落程度的大小，分别使用不同控制策略，在电压跌落小的时候使用转子储能，电压跌落大的时候综合使用三种方法。使用双卸荷电阻chopper电路，在超级电容吸收能量时，chopper电路使用低功率大电阻状态抑制转速波动，减少直流电压抖震；同时用大电阻状态与超级电容一起分担电机侧多发功率，减缓超级电容吸收能量速度，延长超级电容作用时间来减缓卸荷电阻单独进行卸荷的时间，减少chopper电路散热时间；在超级电容充满后切换为高功率小电阻状态进行卸荷，双电阻一起接入分担热量防止损坏。通过chopper电路和超级电容配合，可以减少所需超级电容容量，降低成本，使用模型预测控制改进预测项，进一步限制转速，防止电压抖震，在低穿领域应用前景广阔

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为海洋直驱永磁同步风电变流器系统；

图2为实施例1公开的卸荷电路拓扑；

图3为实施例2公开方法中电机侧预测控制策略流程图；

图4为实施例2公开方法中电网侧预测控制策略流程图；

图5为实施例2公开方法中卸荷电路控制策略流程图；

图6为实施例2公开方法中电机侧模型预测控制原理图；

图7为实施例2公开方法中电网侧模型预测控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1

在三电平背靠背直驱永磁风力发电系统中，应对网侧电压跌落，进行低电压穿越的现有方案有转子储能、卸荷电阻、超级电容三种方法。chopper电路引出一个电阻回路，通过卸荷电阻释放能量，大量输出功率转化成热由卸荷电阻消耗，容易熔毁卸荷电阻，导致chopper电路的卸荷电阻难以承受过大热功率，而且不能长时间卸荷积累过多热能；转子储能将能量以动能的形式储存在转子中，提高转子转速，转子储存的能量有限，难以单独通过转子储能应对国家规定的电网电压跌落幅度，即跌落至额定值的80％，而且转子储能通过机侧控制直流母线电压，会导致转速不受控制的波动，现有的转子储能大多通过PI进行控制，难以在直流母线电压抖震时难以有足够的动态性能抑制抖震；超级电容储能储能成本较高，而且会存在过电压且会放大直流母线电压波动，与转子储能配合时，转子转速波动会导致直流母线电压波动，电容会放大这种波动，产生剧烈的直流电压抖震，导致转速波动失稳。

为解决上述技术问题，在该实施例中，公开了一种卸荷电路，如图2所示，包括电阻R1、R2和R3，电容C1，电感L1，开关管D1、D2、D3、D4和D5；电阻R2、R3并联组成双卸荷电阻电路；开关管D4与电阻R2串联、开关管D5与电阻R3串联、开关管D3与双卸荷电阻电路串联组成chopper电路；电容C1、电阻R1和电感L1串联组成超级电容电路，开关管D1与超级电容电路串联，开关管D2与超级电容电路并联，组成超级电容控制电路；超级电容控制电路与chopper电路并联接入直流母线。

其中，电阻R2为chopper电路小卸荷电阻，R3为chopper电路大卸荷电阻，电容C1为超级电容，R1为超级电容内阻，L1为平波电感。开关管D1、D2控制超级电容电路，开关管D1开启，开关管D2关断，超级电容电路工作在buck变换器模式，超级电容C1充电。开关管D2开启，开关管D1关断，超级电容C1工作在boost变换器模式，超级电容C1放电。

开关管D3、D4、D5控制双卸荷电阻电路，开关管D3控制双卸荷电阻电路的开断，开关管D4、D5分别控制双卸荷电阻电路中接入卸荷电阻的大小，如果只有开关管D3、D5接入回路，则双卸荷电阻电路工作在大电阻模式，电阻R3接入电路，吸收功率有限，能进行精确控制；如果开关管D3、D4、D5接入电路，则双卸荷电阻电路工作在小电阻模式，电阻R2、R3并联接入电路，吸收功率大，可以独自进行低电压穿越控制。

在具体实施时，开关管D1、D2、D3、D4和D5均采用IGBT。

当将该实施例公开的一种卸荷电路接入电机侧输出端后，在对低电压穿越进行控制，能够综合利用转子储能、卸荷电阻、超级电容储能，通过判断电压跌落程度的大小，分别使用不同控制策略，在电压跌落小的时候使用转子储能，电压跌落大的时候综合使用三种方法。使用双卸荷电阻chopper电路，在超级电容吸收能量的时候使用低功率大电阻状态抑制转速波动，减少直流电压抖震；同时用大电阻状态与超级电容一起分担电机侧多发功率，减缓超级电容吸收能量速度，延长超级电容作用时间来减缓chopper电路卸荷电阻单独进行卸荷的时间，减少chopper电路散热时间；在超级电容充满后切换为高功率小电阻状态进行卸荷，双卸荷电阻一起接入分担热量防止损坏。通过卸荷电阻和超级电容配合，可以减少所需超级电容容量，降低成本。

实施例2

在该实施例中，公开了一种采用实施例1公开的卸荷电路的低电压穿越控制方法，如图3-7所示。

本实施例提出的低电压穿过控制方法，主要控制目标可以归结如下三点：(a)电机侧，快速、精确地跟踪直流母线电压的控制指令，使用低电压穿越难以影响的电机侧控制直流母线电压保持恒定，将电机发出的多余能量转化为风机转子动能；(b)电网侧，快速、精确地跟踪有功、无功功率的控制指令，保证在低电压穿越时有足够的无功输出用以维持电网稳定，同时维持中性点电压平衡；(c)母线卸荷电路处，控制超级电容和chopper电路卸荷电阻吸收电机侧传来的多余能量，保证直流母线电压恒定，并且使转速不超过额定转速，在低电压穿越结束后将超级电容中能量回馈到网侧。

在该实施例中，电机侧采用的是PI直流母线电压外环，预测控制内环的结构，对于内环的预测控制，控制目标包含电流控制、电流变化率控制。电网侧采用的是有功无功功率外环，预测控制内环的结构，对于内环的预测控制，控制目标包含电流控制、电流变化率控制和电容中点电压平衡。对于超级电容的控制采用PI功率控制，按照参考功率充放电，卸荷电路采用滞环控制和越限控制相结合的策略，保证直流母线电压恒定的情况下，转速不越限且波动较小。

本实施例的核心点包括采用实施例1公开的卸荷电路及其控制方法，及模型预测控制方法；通过双卸荷电阻的chopper电路与超级电容结合的拓扑及其控制方法，在电压跌落小的时候使用转子储能，电压跌落大的时候综合使用三种方法。在超级电容充电时chopper电路在大电阻模式进行卸荷分担电机发出多余功率，减少所需电容容量，降低成本；延长电容充电时间，减少chopper电路上卸荷电阻卸荷功率和在超级电容充满电时chopper电路在小电阻模式单独进行大功率卸荷的时间，防止chopper电路烧坏；同时chopper电路在大电阻模式可以对电机转速进行控制减少其波动，减少直流母线电压振荡；模型预测控制方法通过改进目标函数也减少了直流母线电压的振荡。

本实施例公开的一种采用实施例1公开的卸荷电路的低电压穿越控制方法，包括：卸荷电路拓扑的控制策略、电机侧变流器控制策略和电网侧变流器控制策略。

其中，卸荷电路拓扑的控制策略分为两部分，分别是运行控制部分与越限控制部分。运行控制部分保证卸荷电路高效运行，越限控制部分保证电机转速和直流母线电压和电容电流不越限。分别介绍运行控制部分和越限控制部分的具体控制步骤，控制流程图如图5所示。

初始时刻，开关管1、2、3、4、5都关断。

运行控制部分包括：

当电网电压小于第一电压设定值但大于第二电压设定值时，电网电压处于低电压穿越状态，所有开关管均关断，包含超级电容与双电阻chopper电路的卸荷电路不工作；

当直流母线电压越限超过第一设定百分比，电网电压不大于第二电压设定值，即电网电压处于严重低电压穿越状态，且电容C1电压小于其最高电压时，开关管D1开启，其余开关管均关断，超级电容充电，chopper电路闭锁；

当直流母线电压越限不大于第二设定百分比，电网电压大于第二电压设定值，即电网电压退出严重低电压穿越状态，且电容C1电压大于其最低电压时，开关管D2开启，其余开关管均关断，超级电容放电，chopper电路闭锁；

当电容C1电压等于其最高电压，即电容C1充满电，且直流母线电压越限超过第一设定百分比时，开关管D3、D4、D5开启，开关管D1、D2关断，chopper电路工作在小电阻模式，独自吸收风机发出的全部多余功率。

越限控制部分包括：

当电容C1电压低于其最低电压时，开关管D1开启，开关管D2、D3、D4、D5关断，给超级电容充电；

当发电机转速超过其额定转速，且电容C1电压等于其最高电压，即电容C1充满电时，开关管D3、D4、D5开启，开关管D1、D2关断，chopper电路工作在小电阻模式，独自吸收电机侧发出的全部多余功率，降低电机转速；

当发电机转速超过其额定转速，且电容C1电压小于其最高电压时，开关管D1、D3、D5开启，开关管D2、D4关断，超级电容充电，吸收电机侧发出的大部分多余功率；chopper电路工作在大电阻模式，吸收电机侧发出的小部分多余功率，用较小的电阻吸收功率精确调节电机转速，防止转速振荡引起直流母线电压振荡，这个时候超级电容和卸荷电阻都将分担风机发出的多余功率，按照超级电容吸收80％多余功率，卸荷电阻吸收20％多余功率进行整定；

当直流母线电压越限超过第三设定百分比时，开关管D3、D4、D5开启，开关管D1、D2关断，进行紧急卸荷，闭锁超级电容，防止过电压破坏超级电容，chopper电路工作在小电阻模式，独自吸收风机发出的全部多余功率，平抑电容电压尖峰；

当电容C1放电电流超过其额定值时，开关管D3、D4开启，开关管D1、D2、D5关断，闭锁超级电容，使超级电容联通chopper电路的小卸荷电阻短暂续流，平抑电流尖峰；

当直流母线电压跌落超过第四设定百分比时，所有开关管均关断，此时处于电机转速升高时期，直流母线能量大量流出，闭锁超级电容，防止超级电容被吸收能量。

优选的，第一电压设定值为额定电压90％；

第二电压设定值为额定电压80％；

第一设定百分比为5％；

第二设定百分比为1％；

第三设定百分比为6％；

第四设定百分比为6％。

电机侧变流器控制和电网侧变流器控制均计算了k+1时刻不同开关矢量状态的各惩罚项代价函数，并根据各惩罚项代价函数计算了不同开关矢量状态下的总代价函数，选取总代价函数最小的开关矢量为最佳开关矢量对变流器进行控制。

其中，电机侧变流器控制时的惩罚项包括电流控制器惩罚项和电机侧变换器的电流震荡幅度，总代价函数为电流控制器惩罚项代价函数和电机侧变换器的电流震荡幅度代价函数之和。

电网侧变流器控制时的惩罚项包括电流控制器惩罚项、电容中性点电压控制器惩罚项和电网侧变换器的电流震荡幅度，总代价函数为电流控制器惩罚项代价函数、电容中性点电压控制器惩罚项代价函数和电网侧变换器的电流震荡幅度代价函数之和。

对电机侧变流器控制策略进行详细说明。

电机侧变流器控制策略，如图3、6所示，包括：

步骤1：获取电机侧电流I_phm、电机定子磁链角度θ及直流母线电压U_dc。

步骤2：根据电机定子磁链角度θ，将电机侧电流I_phm转化成定子电流dq轴分量i_d、i_q；将直流母线电压U_dc和参考进行比较送入PI控制器，得到电流dq轴分量i_d、i_q参考。

步骤3：PI控制器根据k时刻电流和电压进行预测，具体的根据k时刻电流dq轴分量i_d、i_q，得到k+1时刻电流dq轴分量i_d、i_q；判断k+1时刻各个开关矢量的电流dq轴分量i_d、i_q是否超过电流dq轴分量i_d、i_q参考。

步骤4：当超过电流参考时，根据各个开关矢量k+1时刻电流dq轴分量i_d、i_q计算获得k+1时刻不同开关矢量状态下的各惩罚项代价函数。

其中，惩罚项包括电流控制器惩罚项和电机侧变换器的电流震荡幅度。

(1)电流控制惩罚项是dq坐标系下的定子电流i_d和i_q。i_q的参考由转矩误差获得，通过控制i_q，可以控制转矩，进而控制转速达到参考转速。i_d则根据最大转矩电流控制设定为0。这两个控制目标合为一项，优先级最高，电流控制惩罚项代价函数J_i为：

其中，i_d*和i_q*是dq坐标系下的定子电流的参考值。

(2)电机侧变换器的电流震荡幅度。在低电压穿越时，转子储能将难以控制转速，转速不稳定导致定子电流i_d和i_q发生波动，导致直流母线电压振荡。因此可以通过在代价函数中添加对定子电流i_d和i_q波动的惩罚项，如果定子电流超过最大和最小限值，则需要设立惩罚项，使电流波动在一定范围之内，为此优先级控制目标，电机侧变换器的电流震荡幅度代价函数J_s为：

其中，i_qmax、i_dmax是i_d和i_q的震荡电流上限，i_qmin、i_dmin是i_d和i_q的震荡电流下限。如果i_q大于i_qmax或者小于i_qmin，i_d大于i_dmax或者小于i_dmin，则按照其超出所规定上下限的部分作为惩罚项。

步骤5：根据各惩罚项代价函数获得不同开关矢量状态下的总代价函数J，具体的为：

其中α为权系数，用来控制两个控制目标的中药程度。

步骤6：选取总代价函数最小的开关矢量为最佳开关矢量，控制电机侧变流器。

具体为：遍历所有开关矢量，将所选开关矢量中总代价函数最小的开关矢量选为最佳开关矢量。

步骤7：当没有超过电流参考时，直接输出开关矢量，控制电机侧变流器。

电网侧变流器控制，如图4、7所示，包括：

步骤1：获取电网侧电压和电流V_ph、I_ph，及背靠背变流器直流母线电压V_dc和两电容电压差值V_dc12，计算电网侧发出的有功功率和无功功率P、Q。

步骤2：将电网侧电流、电压经过clark变换，转化到αβ轴坐标系。将有功功率和无功功率P、Q和参考有功无功功率进行比较送入PI控制器，得到dq轴电流参考i_dref和i_qref。

步骤3：PI控制器根据现有的电流和电压的αβ轴分量进行电流的预测，得出电网侧电流αβ轴分量i_α、i_β在k+1时刻的值，预测出电网侧电压αβ轴分量V_α、V_β在k+1时刻的值，预测直流母线两电容电压差在k+1时刻的值；对k+1时刻电网侧电流αβ轴分量i_α、i_β是否超出电流参考i_dref和i_qref进行判断。

步骤4：当超出电流参考时，预测下一控制周期变流器不同开关矢量状态下的各种惩罚项代价函数。

惩罚项包括电流控制器惩罚项、电容中性点电压控制器惩罚项和电网侧变换器的电流震荡幅度。

(1)电流控制器惩罚项是dq坐标系下的电网侧电流i_d和i_q。i_d参考由直流母线电压控制外环获得，通过控制i_d，可以实现对直流母线电压的控制。i_q参考值则设定为0，保证电网侧功率因数为1。这两个控制目标合为一项，优先级最高，电流控制器惩罚项代价函数J_i为：

其中，i_d*和i_q*是dq坐标系下的电网侧电流的参考值。

(2)电容中性点电压控制器惩罚项是背靠背变流器的电容中性点电压不平衡量。针对中性点钳位式三电平变流器，正常工作情况下上下两个均压电容C₁、C₂的电压应相等，上下桥臂的开关管所承受的最大电压为直流母线电压V_dc的一半。然而在某些工况下，中性点电压会发生偏离，从而导致输出电压波形畸变，偏离严重时会导致开关管击穿。因此需要通过控制算法来保证电容电压平衡。电容中性点电压控制器惩罚项代价函数J_V为：

J_V＝(V_c1-V_c2)², (5)

其中，V_c1和V_c2是直流母线上下两个均压电容C₁、C₂的电压。

(3)电网侧变换器的电流震荡幅度。为保证直流母线电压波动不会影响到网侧输出功率，在代价函数中添加对网侧dq轴电流i_d和i_q波动的惩罚项，如果网侧dq轴电流超过最大和最小限值，则需要设立惩罚项，使电流波动在一定范围之内，为此优先级控制目标，电网侧变换器的电流震荡幅度代价函数J_s为：

步骤5：根据各惩罚项代价函数获得不同开关矢量状态下的总代价函数。

总代价函数J为：

其中α、β为权系数，用来控制两个控制目标的总要程度。遍历所有开关矢量，将所选开关矢量中总代价函数最小的开关矢量选为最佳开关矢量。

步骤6：选取总代价函数最小的开关矢量为最佳开关矢量，在下一控制周期打出，控制电网侧变流器。

具体的，遍历所有开关矢量，将所选开关矢量中总代价函数最小的开关矢量选为最佳开关矢量。

步骤7：当没有超过电流参考时，直接输出开关矢量，控制电网侧变流器。

本实施例公开的低电压穿越控制方法，基于实施例1提出的卸荷电路和模型预测控制，核心点是基于双卸荷电阻chopper电路，使超级电容和chopper电路高阻状态卸荷电阻一起分担电机发出的多余功率，减少卸荷电阻上分担功率，减少chopper电路低阻状态卸荷电阻单独卸荷时间；通过卸荷电阻和超级电容共同作用，减少超级电容容量，降低成本；chopper电路在高阻状态调节风机转速，防止转速波动过大，减少直流母线电压振荡；通过改进模型预测控制的代价函数，使用电流超限惩罚项，进一步降低了直流母线电压振荡幅度。

本实施例公开的低电压穿越控制方法，综合转速控制、超级电容、卸荷电阻卸荷，可减小上述方法单独使用时的缺点，配合chopper电路双电阻控制和改进模型预测控制，避免转速控制和超级电容联合使用时的直流母线电压振荡问题。具备以下技术效果：

①所提方法综合使用转速控制、超级电容、卸荷电阻卸荷三种低电压穿越方法，能够在不同幅度的低电压穿越时使用不同的方法，兼顾三种方法优点。

②所提方法基于双卸荷电阻chopper电路，与超级电容分担吸收风机发出的多余功率，防止chopper电路承担过大功率和单独卸荷时间过长，减少所需超级电容的容量，降低成本。

③所提方法基于双卸荷电阻chopper电路，在转速波动时使用大电阻状态精确调节转速，在单独卸荷时使用小电阻状态独自吸收多余功率，减少转速控制与超级电容储能配合产生的直流母线电压振荡问题

④所提方法通过改进惩罚项，将电流超限情况纳入惩罚项，减少直流母线电压振荡。

实施例3

在该实施例中，提出了一种采用实施例1公开的卸荷电路的低电压穿越控制系统，包括：

实施例4

在该实施例中，公开了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例2公开的一种采用实施例1公开的卸荷电路的低电压穿越控制方法所述的步骤。

实施例5

在该实施例中，公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例2公开的一种采用实施例1公开的卸荷电路的低电压穿越控制方法所述的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种卸荷电路，其特征在于，包括：电阻R1、R2和R3，电容C1，电感L1，开关管D1、D2、D3、D4和D5；电阻R2、R3并联组成双卸荷电阻电路；开关管D4与电阻R2串联、开关管D5与电阻R3串联、开关管D3与双卸荷电阻电路串联组成chopper电路；电容C1、电阻R1和电感L1串联组成超级电容电路，开关管D1与超级电容电路串联，开关管D2与超级电容电路并联，组成超级电容控制电路；超级电容控制电路与chopper电路并联后接入直流母线。

2.如权利要求1所述的一种卸荷电路，其特征在于，开关管D1、D2、D3、D4和D5均采用IGBT。

3.一种采用权利要求1所述的卸荷电路的低电压穿越控制方法，其特征在于，包括：

4.如权利要求3所述的低电压穿越控制方法，其特征在于，还包括：当电网电压小于第一电压设定值但大于第二电压设定值时，所有开关管均关断；

当直流母线电压越限超过第一设定百分比，电网电压不大于第二电压设定值，且电容C1电压小于其最高电压时，开关管D1开启，其余开关管均关断；

当直流母线电压越限不大于第二设定百分比，电网电压大于第二电压设定值，且电容C1电压大于其最低电压时，开关管D2开启，其余开关管均关断；

当电容C1电压等于其最高电压，且直流母线电压越限超过第一设定百分比时，开关管D3、D4、D5开启，开关管D1、D2关断。

5.如权利要求4所述的低电压穿越控制方法，其特征在于，第一电压设定值为额定电压90％；

第二电压设定值为额定电压80％；

第一设定百分比为5％；

第二设定百分比为1％；

第三设定百分比为6％；

第四设定百分比为6％。

6.如权利要求3所述的低电压穿越控制方法，其特征在于，还包括电机侧变流器控制和电网侧变流器控制；

7.如权利要求6所述的低电压穿越控制方法，其特征在于，电机侧变流器控制时的惩罚项包括电流控制器惩罚项和电机侧变换器的电流震荡幅度，总代价函数为电流控制器惩罚项代价函数和电机侧变换器的电流震荡幅度代价函数之和；

8.一种采用权利要求1所述的卸荷电路的低电压穿越控制系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求3-7任一项所述的低电压穿越控制方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求3-7任一项所述的低电压穿越控制方法的步骤。