一种直流母线斩波电路及其控制方法、装置和风电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种直流母线斩波电路、直流母线斩波电路的控制方法、装置和风电系统。
【背景技术】
[0002]风电作为清洁、可再生的新能源，在全球范围内获得了迅猛的发展。大规模风电场对地区电网稳定性造成的影响愈发显著。故障穿越(FRT, Fault Ride-Through)技术是近几年随着风力发电机容量不断提高而对电力系统中的风力发电单元提出的技术要求。FRT技术包括低电压穿越(LVRT, Low Voltage Ride-Through)技术、高电压穿越(HVRT, HighVoltage Ride-Through)技术,无功电流注入和电网故障后的有功功率控制四部分。其中，LVRT技术要求风电单元在接入点电网电压出现暂降后保持并网，HVRT技术要求风电单元在接入点电网电压出现暂升后保持并网，无功电流注入要求风电单元在电网电压偏离额定点后动态地向电网馈入容性电流或感性电流从而对电网电压进行调节，电网故障后的有功功率控制对电网故障清除后的有功功率恢复速率提出了要求。
[0003]以图1所示的双馈型系统为例，在电网电压发生故障时，转子侧变流器11会失去控制能力而关闭脉冲调制，而大电流会通过转子侧变流器11的反并联二极管灌入直流母线12，此时网侧变流器13无法将多余的能量释放给电网，导致直流母线12电压急剧上升，如果不采取相应措施，会严重损坏变流器(包括转子侧变流器11和网侧变流器13)。图1中还包括双馈电机14、撬棒电路15、斩波电路16、LCL滤波电路17、变压器18、齿轮箱19、风轮110和控制器111。
[0004]以图2所示的全功率型系统为例，在电网发生故障时，机侧变流器21会失去控制能力而关闭脉冲调制，而大电流会通过机侧变流器21的反并联二极管灌入直流母线22，此时网侧变流器23无法将多余的能量释放给电网，导致直流母线22电压急剧上升，如果不采取相应措施，会严重损坏变流器(包括机侧变流器21和网侧变流器23)。图2中还包括永磁电机24、斩波电路25、LCL滤波电路26、变压器27、风轮28和控制器29。
[0005]目前的斩波电路通常是采用一个由开关器件与耗能电阻串联构成的串联支路连接在正直流母线和负直流母线之间，当电网出现故障时，灌入直流母线的能量很大，流过斩波电路上的电流将非常大，这对斩波电路中的开关器件的参数和耗能电阻的参数的要求很高，不利于器件的选型设计；并且当斩波电路斩波时，开关器件会一直导通，此时耗能器件的温度会急剧上升，使得耗能器件的温漂增大，这会使耗能电阻的阻值发生变化，大大降低耗能电阻的性能。
[0006]综上所述，在电网出现故障时，流过斩波电路上的电流会非常大，这对现有的斩波电路中的开关器件的参数和耗能电阻的参数的要求很高，不利于器件的选型设计；并且在斩波电路斩波时开关器件一直导通会导致耗能器件的温度急剧上升，从而导致耗能器件的温漂增大。
【发明内容】
[0007]本发明实施例提供了一种直流母线斩波电路、直流母线斩波电路的控制方法、装置和风电系统，用以解决在电网出现故障时，现有的斩波电路中的开关器件的参数和耗能电阻的参数的要求很高，不利于器件的选型设计；并且现有斩波电路斩波时，其中的开关器件一直导通会导致耗能器件的温度急剧上升，从而导致耗能器件的温漂增大的问题。
[0008]基于上述问题，本发明实施例提供的一种直流母线斩波电路，包括多个斩波电路支路和控制器；
[0009]每个斩波电路支路由一个开关器件和一个耗能器件串联而成；所述多个斩波电路支路并联后连接在变流器的正负直流母线之间；
[0010]所述控制器，用于在所述正负直流母线上的电压差的绝对值大于导通门限电压时，按照设定的规则控制所述多个斩波电路支路中的开关器件轮流导通。
[0011]本发明实施例提供的一种直流母线斩波电路的控制方法，包括:
[0012]确定变流器的正负直流母线上的电压差的绝对值大于导通门限电压；
[0013]按照设定的规则控制多个斩波电路支路中的开关器件轮流导通；
[0014]其中，所述多个斩波电路支路并联后连接在所述正负直流母线之间，每个斩波电路支路由一个开关器件和一个耗能器件串联而成。
[0015]本发明实施例提供的一种直流母线斩波电路的控制装置，包括:
[0016]第一确定模块，用于确定变流器的正负直流母线上的电压差的绝对值大于导通门限电压；
[0017]控制模块，用于按照设定的规则控制多个斩波电路支路中的开关器件轮流导通；
[0018]其中，所述多个斩波电路支路并联后连接在所述正负直流母线之间，每个斩波电路支路由一个开关器件和一个耗能器件串联而成。
[0019]本发明实施例提供的风电系统，包括本发明实施例提供的直流母线斩波电路。
[0020]本发明实施例的有益效果包括:
[0021]本发明实施例提供的一种直流母线斩波电路、直流母线斩波电路的控制方法、装置和风电系统，由于多个斩波电路支路并联在变流器的正负直流母线之间，每个斩波电路支路由一个开关器件和一个耗能器件串联而成，并且控制器能够在该正负直流母线上的电压差的绝对值大于导通门限电压时，按照设定的规则控制多个斩波电路支路中的开关器件轮流导通，这样当电网出现故障时，灌入变流器的正负直流母线上的能量会被多个耗能器件损耗，每个耗能器件上损耗的能量都会减小；并且由于多个斩波电路支路中的开关器件是按照设定的规则轮流导通的，因此，各个耗能器件都有一定的散热时间，避免了各个耗能器件的温度急剧上升，从而减小了耗能器件的温漂，进而避免由于耗能器件的温漂导致的耗能器件的阻值发生较大变化而影响耗能器件的性能；并且，由于多个斩波电路支路中的开关器件是按照设定的规则轮流导通的，因此，当其中一条斩波电路支路出现故障不能正常工作时，其他的斩波电路支路可以继续工作，具有很好的冗余性，因此，提高了风电系统的可靠性。
【附图说明】
[0022]图1为现有技术中的双馈型风电系统的结构示意图；
[0023]图2为现有技术中的全功率型风电系统的结构示意图；
[0024]图3为本发明实施例提供的直流母线斩波电路的结构示意图之一；
[0025]图4为本发明实施例提供的直流母线斩波电路斩波时，变流器的正负直流母线上的电压的绝对值随时间的变化的示意图；
[0026]图5为本发明实施例提供的直流母线斩波电路的结构示意图之二 ；
[0027]图6为本发明实施例提供的直流母线斩波电路的控制方法的流程图之一；
[0028]图7为本发明实施例提供的直流母线斩波电路的控制方法的流程图之二 ；
[0029]图8为本发明实施例提供的直流母线斩波电路的控制方法的流程图之三；
[0030]图9为本发明实施例提供的直流母线斩波电路的控制方法的流程图之四；
[0031]图10为本发明实施例提供的直流母线斩波电路的控制方法的流程图之五；
[0032]图11为本发明实施例提供的直流母线斩波电路的控制装置的结构示意图之一；
[0033]图12为本发明实施例提供的直流母线斩波电路的控制装置的结构示意图之二 ；
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