抑制雙饋風(fēng)電機組中Crowbar電路損壞的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電、電力電子技術(shù)和控制系統(tǒng)設(shè)計的交叉領(lǐng)域，尤其涉及一種 抑制雙饋風(fēng)電機組中Crowbar電路損壞的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅速，各種技術(shù)日趨完善。雙饋風(fēng)電機組作為風(fēng)力發(fā)電的主要機型， 通過背靠背雙PWM變流器實現(xiàn)變速恒頻發(fā)電。運行過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)電網(wǎng)故障，機組需具 備低電壓穿越甚至零電壓穿越能力，（轉(zhuǎn)子短路保護電路/撬棒電路）作為低電壓穿越的 主要部件，起著很重要的作用。其作用主要是保護雙饋變頻器，并保證機組順利通過低電壓 穿越，也是最容易損壞的部件。所以如何抑制Crowbar電路損壞稱為本領(lǐng)域技術(shù)人員研究 的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本技術(shù)方案要解決的問題是提供一種抑制Crowbar電路損壞的方法。
[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案：
[0005] -種抑制雙饋風(fēng)電機組中Crowbar電路損壞的方法，包括如下步驟：
[0006] (1)傳感器采集定子電壓、定子電流、編碼器角度值；
[0007] (2)根據(jù)傳感器采集的定子電壓、定子電流、編碼器角度值估算Crowbar電流值：
[0008] (3)根據(jù)Crowbar電流值確定合適的Crowbar電路關(guān)斷時刻，當Crowbar電流值低 于700-900A時為合適的Crowbar電路的關(guān)斷時刻。
[0009] 優(yōu)選的，Crowbar電流值的估算方法如下：
[0010] S1.定子感應(yīng)電動勢的計算：
[0011] 傳感器采集三相定子電壓Usa、Usb、Use，三相定子電流Isa、Isb、Isc，經(jīng)過3s/2s 變換，得到兩相靜止坐標系下的定子電壓Us a、Us0，定子電流Isa、Is 0;
[0012] Ea=Usa+Rs*Isa(1-1)
[0013] E0 = UsP+Rs*IsP (1-2)
[0014] 根據(jù)式（1-1)和（1-2)計算得到定子感應(yīng)電動勢Ea、EP。式中Rs為雙饋電機 定子電阻；
[0015] S2?低通濾波補償計算：
[0016] Ea _補償=Ea+Gama*E0 (2-1)
[0017]E0_ 補償=E0 -Gama*Ea(2-2)
[0018] 根據(jù)式（2-1)和（2-2)對定子感應(yīng)電動勢Ea、EP進行補償，補償后的定子感應(yīng) 電動勢E a _補償、E 0 _補償，式中Gama為補償系數(shù)，其決定了低通濾波的截止頻率，較大 的Gama值可加快低通濾波器對直流偏移量的衰減速度，但會造成一定的相位偏移；
[0019] S3.定子磁鏈計算：
[0020]
[0021]
[0022] 根據(jù)式（3-1)和（3-2)，E a _補償、EP_補償經(jīng)過一階低通濾波器，計算得到定子 磁鏈巾s a、巾s 0<：
為一階低通濾波器的傳遞函數(shù)；
[0023] S4.折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子電流計算：
[0024] Ir a _s= (<})s a +Ls*Is a )/Lm (4-1)
[0025] Ir 0 _s= (<}>s 0+Ls*Is 0 )/Lm (4-2)
[0026]根據(jù)式（4-1)和（4-2)，計算得到折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子電流Ir a_s、Ir 0 _s，其頻 率為定子頻率50Hz。式中Ls、Lm分別為定子等效自感和等效互感；
[0027] S5.轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)子電流計算：
[0028] Ir a = -Vnom/Vo_r* [Ir a _s*cos ( 9 r) +Ir 0 _s*sin ( 9 r) ] (5-1)
[0029] Ir 0 = -Vnom/Vo_r* [-Ir a _s*sin ( 9 r) +Ir 0 _s*cos ( 9 r) ] (5-2)
[0030]根據(jù)式（5-1)和（5-2)，計算得到轉(zhuǎn)子側(cè)的轉(zhuǎn)子電流Ira、IrP，式中Vnom為發(fā)電 機定子額定線電壓，Vo_r為發(fā)電機轉(zhuǎn)子開路電壓，0r為發(fā)電機轉(zhuǎn)子電角度=編碼器角度 乘以電機極對數(shù)；
[0031] S6. Crowbar 電流計算：
[0032] 雙饋電機轉(zhuǎn)子電流Ir a、Ir 0經(jīng)過2s/3s變換，得到三相靜止坐標系下的轉(zhuǎn)子電 流 Ira、Irb、Ire;
[0033] Crowbar電流可近似等效為：
[0034] Icrowbar=Max(Abs(Ira), Abs(Irb), Abs (Ire))(6-1)
[0035] Icrowbar為估算得到的Crowbar電流，式中Max為取最大值函數(shù)，Abs為取絕對值 函數(shù)。
[0036] 優(yōu)選的，步驟（3)中，當Crowbar電流值低于700-800A時為合適的Crowbar電路 的關(guān)斷時刻。
[0037] 優(yōu)選的，步驟（3)中，當Crowbar電流值低于800A時為合適的Crowbar電路的關(guān) 斷時刻。
[0038] 本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：本發(fā)明的輸入變量僅需定子三相電流、定子 三相電壓、轉(zhuǎn)子電角度，且這些變量均為控制中用到的，無需單獨測量；可以準確估算 Crowbar電流值，為Crowbar電路的關(guān)斷時刻提供參考，減少因Crowbar電路關(guān)斷帶來的 IGBT損壞；同時不需要Crowbar電流傳感器，不會增加硬件成本，反而減少硬件成本。
【附圖說明】
[0039] 構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性 實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：
[0040]圖1是本發(fā)明雙饋機組轉(zhuǎn)子電流和Crowbar電流估算方法整體估算實現(xiàn)框圖；
[0041] 圖2是本發(fā)明方法的實施對象Crowbar電路的硬件電路圖。
【具體實施方式】
[0042] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。
[0043] 下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0044] 雙饋變頻器運行過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)Crowbar電路關(guān)斷時的"Crowbar電路損壞"， 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)是由于Crowbar電路關(guān)斷過電壓造成IGBT損壞，而關(guān)斷時刻的IGBT過電壓與 關(guān)斷電流直接相關(guān)，如果關(guān)斷電流過大，造成關(guān)斷電壓過大。本發(fā)明通過雙饋發(fā)電機轉(zhuǎn)子電 流和Crowbar電流的估算，代替?zhèn)鞲衅鞯淖饔?，選擇合適的關(guān)斷時刻，減少IGBT損壞。本發(fā) 明可以準確估算雙饋機組轉(zhuǎn)子電流和Crowbar電流，為Crowbar的關(guān)斷時刻提供參考，減少 因關(guān)斷帶來的IGBT損壞；且不需要Crowbar電流傳感器，不會增加硬件成本。
[0045] 如圖1所示，一種抑制雙饋風(fēng)電機組中Crowbar電路損壞的方法，包括如下步驟：
[0046] (1)傳感器采集定子電壓、定子電流、編碼器角度值；
[0047] (2)根據(jù)傳感器采集的定子電壓、定子電流、編碼器角度值估算Crowbar電流值：
[0048] (3)根據(jù)Crowbar電流值確定合適的Crowbar電路關(guān)斷時刻，當Crowbar電流值低 于700-900A時為合適的Crowbar電路的關(guān)斷時刻。
[0049] 優(yōu)選的，Crowbar電流值的估算方法如下：
[0050] S1.定子感應(yīng)電動勢的計算：
[0051] 傳感器采集三相定子電壓Usa、Usb、Use，三相定子電流Isa、Isb、Isc，經(jīng)過3s/2s 變換，得到兩相靜止坐標系下的定子電壓Us a、Us 0，定子電流Isa、Is 0 ;
[0052] E a = Us a+Rs*Is a (1-1)
[0053] E0 = UsP+Rs*IsP (1-2)
[0054] 根據(jù)式（1-1)和（1-2)計算得到定子感應(yīng)電動勢E a、E 0。式中Rs為雙饋電機 定子電阻；
[0055] S2?低通濾波補