[发明专利]一种双馈式发电系统、三电平变流器及其控制方法

说明书

本发明提供一种双馈式发电系统、三电平变流器及其控制方法，根据实时检测到的三电平变流器中转子侧的转差频率，在确定转差频率满足条件，即该三电平变流器处于低转差工况后，控制三电平变流器中转子侧模组的发波控制由常规发波控制模式切换为平均电流发波控制模式，以均摊发波矢量为零矢量时的电流，避免单管长时间承受较大电流，进而过热失效的问题。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种双馈式发电系统、三电平变流器及其控制方法。

背景技术

随着风力发电产业的快速发展，风机功率等级要求逐渐提高，若想将交流电压维持在690V，势必会导致风机电缆的增多，进而导致整机成本升高。因此，多家整机供应商将并网电压提升到1000V电压等级，由于受到模块电压应力的制约，风电变流器在这种电压等级下多采用三电平模组方案。

但是，三电平变流器虽然有效解决了1000V电压等级工况下的模块电压应力问题，却存在另一个问题，具体表现为：在双馈式风力发电系统或者双馈式抽水蓄能发电系统中，三电平变流器的转子侧逆变器作为给电机励磁的核心零部件，在同步转速点附近运行时，会出现直流励磁现象，即转子三相电流为直流。在这种工况下，会出现三电平变流器内某个开关管持续导通的现象，若系统长时间运行必然会导致该开关管炸管，严重影响了产品运行的可靠性。

现有技术为解决这一问题，增加了并联开关管模块的数量，以提高开关管降额系数，但是导致了三电平变流器的成本大幅增加。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种双馈式发电系统、三电平变流器及其控制方法，在不增加系统成本的前提下，能够避免三电平变流器内单管长时间承受较大电流而热失效问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种三电平变流器的控制方法，所述三电平变流器内两个续流二极管的两端分别并联有一个第一开关管，所述控制方法包括：

实时检测所述三电平变流器中转子侧的转差频率；

判断所述转差频率是否满足预设同步转速条件；

若所述转差频率满足所述预设同步转速条件，则控制所述三电平变流器中转子侧模组的发波控制由常规发波控制模式切换为平均电流发波控制模式，以利用所述第一开关管均摊电流。

优选的，所述平均电流发波控制模式，包括：

在所述三电平变流器的发波矢量为零矢量时，控制未有电流流过的所述续流二极管所并联的所述第一开关管导通。

优选的，所述平均电流发波控制模式，还包括：

所述三电平变流器中转子侧模组的电流流向为流入母线侧时，控制所述转子侧模组的发波矢量按照各开关管占空比在第一正矢量、第二正矢量、第一零矢量、第二零矢量或者第一负矢量之间进行切换；

所述三电平变流器中转子侧模组的电流流向为流出母线侧时，控制所述转子侧模组的发波矢量按照各开关管占空比在第三正矢量、第三零矢量、第四零矢量、第二负矢量或者第三负矢量之间进行切换；

所述零矢量包括所述第一零矢量和所述第四零矢量。

优选的，所述第一正矢量、所述第三正矢量为：所述转子侧模组上半桥臂内各开关管均导通、下半桥臂内各开关管均关断的状态；

所述第二正矢量以及所述第三零矢量为：所述上半桥臂的内侧开关管导通、其他开关管均关断的状态；

所述第一零矢量和所述第四零矢量为：所述转子侧模组的两个内侧开关管均导通、外侧开关管均关断的状态；

所述第二零矢量以及所述第二负矢量为：所述下半桥臂的内侧开关管导通、其他开关管均关断的状态；