[发明专利]基于变流器结构的低电压穿越测试系统及方法

说明书

一种基于变流器结构的低电压穿越测试系统及方法，该系统包括：检测电路、数据采集模块、虚拟分压器模块、变流器控制模块、PWM控制模块，本发明能够准确测试风电设备低电压穿越能力，实现在不对称故障下对故障相电压的线性控制。

技术领域

本发明涉及的是一种风电控制领域的技术，具体是一种基于变流器结构的低电压穿越测试系统及方法。

背景技术

随着海上风电的不断发展，大量海上风电能源通过HVDC系统汇入电网。由于风电能源的高渗透率，当风电并网点发生交流故障时，传统的切除风电能源的方式导致系统中潮流的重新分布，对电网造成较大的冲击。因此要求并网点发生交流故障时风电系统具备带故障运行能力，即低电压穿越能力。现有的海上风力发电一般经过直流输电系统汇入电网，因此除了风力发电机需要进行低电压穿越测试外，直流输电系统中的电网侧变流器同样需要具备低电压穿越的能力。为了对低电压穿越能力进行试验，需要采用专用的低电压穿越试验平台。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于变流器结构的低电压穿越测试系统及方法，能够准确测试风电设备低电压穿越能力，实现在不对称故障下对故障相电压的线性控制。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：检测电路、数据采集模块、虚拟分压器模块、变流器控制模块、PWM控制模块，其中：检测电路接收PWM控制模块传输的变流器驱动信号实现对变流器的控制并生成对应的电压波形，并将电气测量元件测得的电气数据输出至数据采集模块，数据采集模块经过模数转换和解耦处理后输出PCC点采集电压至虚拟分压器模块用于生成参考电压，并将经过正负序解耦的电网序分量数据输出至变流器控制模块用于变流器参考信号的控制，虚拟分压器模块根据用户设置的故障类型与故障波形生成对应的参考电压并输出至变流器控制模块用于变流器参考信号的控制，变流器控制模块接收来自数据采集模块的电网序分量数据以及来自虚拟分压器模块的计算出的正、负序参考电压，根据相应的正负序控制框架生成测试平台的检测电路中变流器的参考电压信号并输出至PWM控制模块用于生成变流器驱动信号，PWM控制模块根据参考电压信号生成对应的变流器驱动信号输出至检测电路实现对变流器的控制。

所述的检测电路包括：依次连接的第一并网开关、LC滤波器、背靠背变流器，变压器，第二并网开关以及用于电气测量的电流互感器与电压互感器，第一和第二并网开关用于测试平台在电网中的投切，LC滤波器用于滤除生成电压中的高频谐波，背靠背变流器用于低电压波形的生成，控制被测设备出口电压的幅值、相位及频率，变压器用于提供背靠背变流器的工作电压，电压、电流互感器用于变流器出口各处电压、电流的采样。

所述的数据采集模块包括：数据处理与转换单元和序分量解耦单元，其中：数据处理与转换单元将来自检测电路的PCC点采集电压及变流器出口电流对应的模拟信号转化为数字信号后将所得三相坐标系下的信号量变换至αβ坐标系，序分量解耦单元经过正、负序分量解耦算法获得αβ坐标系下解耦的正序分量与负序分量，并经过变换进一步得到dq坐标系下的正、负序分量。

所述的虚拟分压器模块包括：用户交互单元、参数变换单元、参考电压生成单元，其中：用户交互单元根据用户要求设置低电压穿越测试的故障类型与故障波形，参数变换单元将用户设置的参数变换为参考电压生成单元需要的参数格式、参考电压生成单元生成PCC点电压在正、负网中的d轴参考分量和q轴参考分量并输出至变压器控制模块。

所述的变流器控制模块包括：用于实现对正序分量的控制的正序控制单元、用于实现对负序分量的控制的负序控制单元和参考信号合成单元，其中：正序控制单元经过PI环节生成低电压穿越波形中正序分量，负序控制单元经过PI环节生成低电压穿越波形中负序分量，参考信号合成单元将相连接的正序控制单元和负序控制单元生成的参考电压进行合成，通过变换得到三相坐标系下的合成参考电压并输出至PWM控制模块。

所述的PWM控制模块中设有具有PWM功能的微处理器。