基于负序电流补偿的并联风电变流器故障容错控制

海上风电运行环境恶劣,风电功率随机波动性大,导致功率器件极易发生故障。故障容错控制是提高风电并联变流器运行可靠性以及功率可用度的有效手段。并联风电变流器某相发生开路故障后,对并联风电变流器的故障运行机理进行了详细分析。在此基础上,提出一种基于负序电流补偿的并网风电变流器故障容错控制,利用非故障变流器模块对故障变流器模块进行负序电流补偿。当系统功率小于或等于0.5 p.u.时,在保证并网侧电流平衡的条件下实现变流器最大输出功率;当系统功率大于0.5 p.u.时,首先满足系统有功输出要求,然后对负序电流进行补偿。最后通过仿真验证了该控制理论的正确性与可行性。

并联型风电变流器故障重构控制

由于海上环境恶劣,维护可及性差,海上风电变流器一般采用变换器并联结构来提升容量和可靠性。常规控制策略下,任一台变换器故障时切除该变换器,当全部并联变换器均发生故障时,风电机组停机。该文提出一种多变换器并联的变流系统故障重构控制策略,当该系统发生故障时,利用变流系统的正常桥臂重新构建变流器,这种重构控制策略基于控制指令的改变,无需冗余硬件配置。通过重构控制,切除故障桥臂,保持正常桥臂继续工作,充分利用变流系统的正常桥臂,进一步提升海上风电变控制策略的有效性和可行性。

并联型风电变流器机侧外管开路故障的容错控制

海上风电相比于陆上风电,自然环境恶劣,且交通不便,运维可及性差,要求变流器具有高可靠性。采用容错控制则能有效提升系统可靠性。针对并联型三电平变流器外管开路故障,提出了一种无功环流注入的容错控制策略。通过对故障变流器注入无功环流,使得变流器运行在单位功率因数,从而使故障相电流绕开故障外管,有效容错运行。相比于d轴电流注入的容错方式,无功环流注入能有效降低发电机铜耗,并且不改变整个系统的功率因数。通过仿真验证了无功环流注入的容错控制的有效性和可行性。