[发明专利]一种储能变流器暂态过流的抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种储能变流器暂态过流的抑制方法，尤其涉及一种储能变流器电网故障情况下的暂态过流的抑制方法。

背景技术

储能变流器作为电力电子装置，过流能力有限，其稳态电流限幅和暂态过流抑制一直是研究人员关注的重点，研究其暂态过流的抑制方法具有重要意义。

传统的抑制方法，通常采用脉冲封锁的方案，即检测到电流超过过流阈值之后，短时间封锁功率开关器件的驱动脉冲，延时一定时间或者检测到电流下降到脉冲重启阈值以下时，重新开启功率开关器件的驱动脉冲。专利200910109535.1《一种双馈型感应发电机穿越电网故障的装置及方法》即采用这种方式。但是脉冲封锁方案由于直接中断了部分电流通路，会产生输出电流短时中断，进而引起功率突变。而稳态电流限幅方法通常受限于控制器的时间常数，对暂态过流抑制效果较差。所以在稳态电流限幅与传统的脉冲封锁抑制方案之间，需要一种过度方案，应对除短路等极限故障之外的情况下的过流。

发明内容

为了克服传统过流抑制方案中缺少除短路等极限故障之外的过流抑制方法的缺点，本发明提出一种储能变流器暂态过流的抑制方法，在电网发生跌落等故障时，可抑制储能变流器电流过流，达到电网故障穿越以及自我保护的目的。

将储能变流器暂电流控制分为三种状态。第一种是控制器限流状态，通常由调节器闭环控制电流幅值，限制稳态最大值，此时不会发生过流。第二种是一级过流状态，此时电流超过一级过电流阈值，但仍小于二级过电流阈值，此时通过调整适当的控制方法可以抑制过流的发生。第三种是二级过流状态，此时电流超过二级过电流阈值，此时应采取脉冲封锁的方法。如果电流超过三级过电流阈值，则应执行紧急停机操作。

本发明通过变流器端口电压前馈以及变虚拟阻抗方法实现一级过流状态下储能变流器暂态过流的抑制，步骤如下：

1、设置储能变流器的一级过流阈值i_over1和二级过流阈值i_over2；

2、设置虚拟电阻R_v和虚拟电感L_v；

3、对储能变流器端口电压采样并进行克拉克变换，得到两相静止坐标系下变流器端口电压v_α、v_β；

4、对储能变流器电感L电流采样，并计算三相电流的绝对值的最大值i_peak；

5、规定电流流入变流器功率单元方向为正，对储能变流器电感电流进行克拉克变换，得到两相静止坐标系下电感电流i_α、i_β；

6、当检测到三相电流最大值i_peak处于i_over1<i_peak≤i_over2区间时，切换储能变流器端口的调制电压e_α、e_β，计算方式如下式所示：

e_α＝v_α+i_αkR_v+i_βω(kL_v+L)

e_β＝v_β-i_αω(kL_v+L)+i_βkR_v

式中ω为储能变流器端口电压角频率，k为变阻抗系数，求解公式为：

变阻抗系数k的使用可以使变流器端口的调制电压在限流切入切出时过度平滑，减小暂态冲击。

本发明为储能变流器非短路故障情况下的暂态过流提供了一种简单有效的抑制方法。本发明方法的优点是：在电流过流时响应速度快，不产生电流突然中断，在抑制过流的同时，有效降低进入脉冲封锁状态的概率。而且，本发明所述方法计算过程简单，易于数字控制器实现。

附图说明

图1为储能变流器电气拓扑图；

图2为带有虚拟电阻的电流传输示意图；

图3为过流抑制控制框图；

图4为未使能过流抑制方法情况下电网故障时电流波形图；

图5为使能过流抑制方法情况下电网故障时电流波形图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。