基于動(dòng)態(tài)矢量限幅的變流器限流保護(hù)的控制方法及變流器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于動(dòng)態(tài)矢量限幅的變流器 限流保護(hù)的控制方法及變流器。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，電力電子技術(shù)不斷發(fā)展，越來越多的風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電設(shè)備及用電 設(shè)備，均通過變流器接入電網(wǎng)。虛擬同步控制是近年來新興的變流器控制方法，其根據(jù)變流 器與電網(wǎng)間流動(dòng)的瞬時(shí)有功、無功功率直接控制變流器輸出的電壓，不同于傳統(tǒng)的基于快 速鎖相環(huán)的電流控制。基于虛擬同步控制的變流器可為電網(wǎng)提供慣性支撐，電網(wǎng)友好性更 佳。但在電網(wǎng)故障期間，電網(wǎng)電壓快速變化，由于基于虛擬同步控制的變流器的輸出電壓 由于慣性作用變化較慢，使得變流器的輸出電壓無法快速跟蹤電網(wǎng)電壓變化，變流器的輸 出電壓與電網(wǎng)電壓間的電壓差增大，從而導(dǎo)致基于虛擬同步控制變流器的輸出電流快速增 大，使變流器因流經(jīng)電流過大而被迫脫網(wǎng)以避免變流器損壞，可能會(huì)引起電網(wǎng)進(jìn)一步連鎖 故障，不利于電網(wǎng)故障恢復(fù)。因此為提高經(jīng)變流器并網(wǎng)設(shè)備的可靠性和故障穿越能力，需在 電網(wǎng)故障期間對(duì)變流器輸出電流加以限制。這極大地限制了虛擬同步控制在變流器中的應(yīng) 用。
[0003] 現(xiàn)階段，在電網(wǎng)短路故障期間，虛擬同步控制變流器的主要限流保護(hù)方法需經(jīng)過 快速的故障識(shí)別、閉鎖虛擬同步控制，將控制算法切換到傳統(tǒng)的電流控制方法，故障期間采 用傳統(tǒng)的電流控制方法。這樣雖然對(duì)變流器的輸出電流有一定的限制作用，但由于受故障 檢測(cè)方法和電流控制響應(yīng)速度的限制，基于該方法電流限制性能并不理想，另外控制方法 的切換容易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定；而且在故障期間虛擬同步控制方法閉鎖，無法為系統(tǒng)提供所 需的慣性支撐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種基于動(dòng)態(tài)矢量限幅的變流器限流保護(hù)的 控制方法及變流器，其目的在于有效限制電網(wǎng)故障時(shí)變流器的輸出電流，保障設(shè)備的運(yùn)行 安全；旨在解決變流器因電網(wǎng)過載或短路故障引起的過流問題。
[0005] 本發(fā)明提供了一種基于動(dòng)態(tài)矢量限幅的變流器限流保護(hù)的控制方法，包括下述步 驟：
[0006] (1)采集電網(wǎng)電壓vgab。、變流器輸出電流iab。及直流母線電壓Vd。；
[0007] (2)根據(jù)所述電網(wǎng)電壓vgab。、所述變流器輸出電流iab。、所述直流母線電壓Vd。以及 變流器最大允許電流Imax獲得用于保障變流器輸出電壓的安全的輸出電壓范圍W;
[0008] (3)判斷控制電壓eab。是否在安全的輸出電壓范圍W內(nèi)，若是，則將所述控制電壓 eab。輸出；若否，則對(duì)所述控制電壓eab。進(jìn)行限制后輸出安全限制電壓esab。。
[0009] 更進(jìn)一步地，步驟（2)中獲得所述安全的輸出電壓范圍W具體包括：
[0010] (2.1)獲得所述電網(wǎng)電壓vgab。的相位0g，并根據(jù)所述相位08將所述電網(wǎng)電壓 Vgab。和所述變流器輸出電流iab。分別進(jìn)行PARK變換，獲得電網(wǎng)電壓d軸分量vd、電網(wǎng)電壓q軸分量Vq、電網(wǎng)電流d軸分量id和電網(wǎng)電流q軸分量i
[0011] (2. 2)根據(jù)變流器最大有功電流參考值IdMf和變流器最大允許電流值I_獲得最
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于動(dòng)態(tài)矢量限幅的變流器限流保護(hù)的控制方法，其特征在于，包括下述步 驟： (1) 采集電網(wǎng)電壓vgab。、變流器輸出電流iab。及直流母線電壓Vd。； (2) 根據(jù)所述電網(wǎng)電壓vgab。、所述變流器輸出電流iab。、所述直流母線電壓Vd。及變流器 最大允許電流1_獲得用于保障變流器輸出電壓的安全的輸出電壓范圍W; ⑶判斷控制電壓eab。是否在安全的輸出電壓范圍W內(nèi)，若是，則將所述控制電壓eab。 輸出；若否，則對(duì)所述控制電壓eab。進(jìn)行限制后輸出安全限制電壓esab。。
2. 如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，步驟⑵中獲得所述安全的輸出電壓范 圍屯具體包括： (2.1)獲得所述電網(wǎng)電壓vgab。的相位0g，并根據(jù)所述相位08將所述電網(wǎng)電壓vgab。和 所述變流器輸出電流iab。分別進(jìn)行PARK變換，獲得電網(wǎng)電壓d軸分量vd、電網(wǎng)電壓q軸分 量電網(wǎng)電流d軸分量id和電網(wǎng)電流q軸分量i (2. 2)根據(jù)變流器最大有功電流參考值IdMf和變流器最大允許電流值Imax獲得最大無 功電流參考值
(2. 3)將所述電網(wǎng)電流d軸分量id與所述最大有功電流參考值IdMf作差，獲得d軸電 流差A(yù)Id;對(duì)所述d軸電流差A(yù)Id進(jìn)行PI控制獲得d軸輸出電流誤差值A(chǔ)I'd;將d軸 輸出電流誤差值A(chǔ)I'd乘以變流器濾波器阻抗X后獲得q軸電壓差值A(chǔ)Vq;將電網(wǎng)電壓q 軸分量Vq與所述q軸電壓差值A(chǔ)Vq相加后獲得q軸輸出電壓上限值e_，并將電網(wǎng)電壓q 軸分量Vq與所述q軸電壓差值A(chǔ)Vq相減后獲得q軸輸出電壓下限值e (2.4)將電網(wǎng)電流q軸分量^與最大無功電流參考值IqMf相減后獲得q軸電流差A(yù)Iq; 對(duì)所述q軸電流差A(yù)Iq進(jìn)行PI控制獲得q軸輸出電流誤差值A(chǔ)I'q;將所述q軸輸出電 流誤差值A(chǔ)I' 5乘以變流器濾波器阻抗X后獲得d軸電壓差值A(chǔ)Vd;將電網(wǎng)電壓d軸分量 vd與d軸電壓差值A(chǔ)Vd相加后獲得d軸輸出電壓上限值e將電網(wǎng)電壓d軸分量v^d 軸電壓差值A(chǔ)^^相減后獲得d軸輸出電壓下限值edmin; (2. 5)所述d軸輸出電壓上限值edmax、d軸輸出電壓下限值e&h、q軸輸出電壓上限值eqmM和q軸輸出電壓下限值e。!^構(gòu)成所述安全的輸出電壓范圍W。
3. 如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，步驟（3)具體為： (3. 1)根據(jù)相位0 8對(duì)變流器控制單元的控制電壓eab。進(jìn)行PARK變換，獲得d軸控制 電壓ejPq軸控制電壓eq; (3. 2)分別判斷d軸控制電壓ejPq軸控制電壓eq是否在W內(nèi)；若d軸控制電壓ed 和q軸控制電壓eq均在W內(nèi)，則將所述d軸控制電壓ed和所述q軸控制電壓eq直接輸出； 若d軸控制電壓％或q軸控制電壓eq超出W范圍，則采用W的邊界值對(duì)d軸控制電壓ed 或q軸控制電壓eq分別進(jìn)行限制處理，獲得d軸限制電壓e'jPq軸限制電壓e' q; (3.3)將d軸限制電壓e'JPq軸限制電壓e'q輸入直流電壓限制器，得d軸安全 限制電壓esd和q軸安全限制電壓esq; (3. 4)利用相位0 8對(duì)d軸安全限制電壓esd和q軸安全限制電壓esq分別進(jìn)行PARK反 變換，獲得安全限制電壓esab。，用于產(chǎn)生PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)變流器。
4. 如權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，步驟（3. 2)具體包括： 當(dāng) ed〉e dmM時(shí)，輸出 e ' d= e dmm;當(dāng) e dmiA e e dmm時(shí)，輸出 e ' d = e d;當(dāng) e d< e dmin 時(shí)，輸出 ^ d= e dmin; 當(dāng)eq〉eqmax時(shí)，輸出e ' q=eqmax;當(dāng)eqiniAeeqmax時(shí)，輸出e ' q= eq;當(dāng) eq< eqmin 時(shí)，輸出^fe 其中，ed、e，別為d軸控制電壓、q軸控制電壓；e'd、e'，分別為d軸限制電壓、q軸限制電壓；ed_、edfflin分別為第一限制器的上、下限值，eq_、eqmin分別為第二限制器的上、 下限。
5. 如權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，步驟（3. 3)具體包括：根據(jù)d軸限制電 壓e'd和q軸限制電壓e' q獲得限制電壓
若限制電壓
，則d軸安 全限制電壓esd=e'd、q軸安全限制電壓eSq= e' ^若限制電壓
>則(1軸安全限 制電壓
、q軸安全限制電壓
6. 如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述最大有功電流參考值IdMf是根據(jù) 變流器最大有