基于負序電流補償的并聯風電變流器故障容錯控制研究

洪晶 付晗

摘 要：本文將詳細介紹并聯風電變流器的故障容錯補償機制的具體搭建，通過專業的研究與調查，精準找出負序電流補償下并聯風電變流器故障容錯補償機制的仿真驗證，如改善容錯控制、消除故障橋臂等，從而有效增強并聯風電變流器的故障容錯效果。

關鍵詞：故障容錯控制;并聯風電變流器;負序電流補償

引言：針對并聯風電變流器的故障容錯控制而言，若技術人員采用負序電流補償方式，可合理分析出該類變流器的負序補償過程，有效改善故障容錯機制的建設效果，探索出該類并聯風電變流器的內部不足，及時解決其實際運行時遭遇的各項問題。

1搭建并聯風電變流器的故障容錯補償機制

1.1故障容錯特征

在搭建并聯風電變流器的故障容錯補償機制的過程中，相關人員適時找出故障容錯特征。一般來講，在并聯2臺變流器時，該類變流器若產生開路故障，相關變流器仍會保持正常，當變流器中的相橋臂出現故障，該二極管在經過短暫續流后，其電流將降至0。依照并聯風電變流器故障容錯補償機制內的故障容錯特征來說，當變流器形成單相開路故障以后，其變流器內部的有功功率會出現2次脈動現象，技術人員需對該程序實行不同程度的抑制。針對多變流器內部的并聯系統來說，在組建故障變流器的容錯運行系統時其生成的負序電流將會利用非故障變流器而產生方向相反的負序電流補償，該類補償將使并聯系統內的總負序電流值降至0。因此，針對當前存在的多變流器下的并聯系統而言，若非故障變流器可為故障變流器內部的負序電流實行合理補償，可有效達到三相電流的平衡，在并聯變流器運行過程中，其運行功率將產生極大改變，非故障變流器較難切實完善故障變流器內部的負序電流補償，也就是說并網總電流內將會出現負序分量，該系統內的有功功率即會存有2倍頻脈動[1]。

1.2容錯補償機制下的實現條件

從網側變流器的角度上看，其主要的控制目標屬保證直流側電壓的穩定度，并維持并網變流器內部的三相功率的內部平衡。依照并聯系統內部的負序電流補償度，技術人員可采用2種控制模式來完成容錯補償機制內部的各項內容，即其可采用與負序電流相關的全補償、與負序電流相關的次補償，針對前者來說，在使用負序電流下的全補償時，可有效實現并網系統的三相電流平衡，適時消減直流母線內的電壓脈動，精準縮減2-3倍的頻功率脈動;而從后者角度上看，當負序電流內部產生欠補償狀態時，并網有功功率則存有不同程度的脈動，即并聯系統內部的負載功率存在增加狀態時，該系統非故障交流器難以完成故障變流器負序電流的補償，降低了并網三相功率的平衡性，導致直流母線產生了2倍的頻脈動。技術人員為更好地找出容錯補償機制下的實現條件，要借助并網系統開展并聯豐電器故障容錯試驗，通過對其內部數據信息的合理把控，有效增強容錯補償機制的應用效果。

1.3優化故障容錯補償方法

在使用2臺變流器內部并聯網側變流器期間，相關人員應精準找出故障容錯補償方式。比如，針對并聯變流器內部系統可用度的故障容錯管控而言，相關人員應依照電壓外環比例積分中的調節器來完成軸電流輸出，再依照并聯系統內風功率荷率來挑選出合適的管控模式，并根據并聯體系內的管控方式來獲取該系統內部各項變流器的軸電流負、正序分量給定值，再利用坐標變換來完善三相靜止坐標內的電流指令，繼而適時完善對直流信號的無差穩態控制。在使用諧振調節器的過程中，其內部電流可適時獲取合適的調制指令，并采用正脈寬調制法來完善調試形態，在具體應用中，雖然網側變流器、機側的內部管控結構存有差異，但其采取的故障容錯補償方式存在較大相似，該類結構都能適時改進變流器內的各項電流指令，增強變流器故障容錯效果。

1.4改進變流器內部電流指令

在了解到容錯補償機制的實現條件與故障容錯特征后，技術人員應利用不同管控模式中的變流器功率約束，要合理改善變流器內部的電流指令，增強變流器控制模式使用的科學性。一般來講，由于控制模式不同，并聯電流器內部的電流功率與指令都存在著較大差別，相關人員應利用具體的總功率、電流來完成變流器內部功率極限值的設定。比如，當系統總功率為0.5p.u.或小于該項數值時，該故障生成的負序電流可精準完成對非故障負序電流的補償，也就是說，在該并聯系統內該階段并不存有真正的負序電流;若系統總功率超出0.5p.u.，該類故障的最高運行功率為0.5p.u.，在保證該功率運行條件不變的情況下，其系統總功率中的50%以上額定容量多為非故障系統提供，繼而適時縮減負序補償電流值，也適時降低補償故障，提升并聯系統內部的負序電流。因此，技術人員在改善變流器內的電流指令時，要利用正確的系統總功率變化來科學管控該項數值，有效提升變流器內部電流指令的精準度[2]。

2負序電流補償下并聯風電變流器故障容錯補償機制的仿真驗證

2.1改善容錯控制

為更好地找出并聯風電變流器故障容錯補償系統的應用效果，技術人員可根據適宜的負序電流補償來開展數據仿真驗證，繼而改進容錯控制。一般來講，從橋臂開路故障上看，在實行數據仿真試驗期間，變流器會依照順序來實行容錯模式與正常模式，比如，在0.5-0.6s間采用容錯模式、0-0.5s間選用正常模式，在完成兩類運行狀態的應用后，相關人員可精準發現橋臂開路故障多出現在0.5s時，從傳統容錯控制的角度上看，在產生故障以后，需將與該故障相關的程序實行整體切除，若采用該項方式不但降低了故障清除的精準性，還會增加額外的故障隱患，而在采用合適的容錯控制機制后，其故障清除的空間將獲得增加，有效提升故障剔除的準確性，并保障了其內部電流的應用范圍。總而言之，在采用變流器開展故障容錯控制后，技術人員可適時改善系統內部的運行功率值，解決并聯風電變流器的內部故障，提升其運行效果的同時，更好地維護三相總電流平衡，使其內部的負序電流得到一定程度的補償，改善三相電流的對稱性。

2.2消除故障橋臂

利用對風電變流器內部故障容錯機制的合理驗證，技術人員可運用有效性措施切實改善故障容錯機制，還可運用該機制原理來縮減故障橋臂，提升該容錯機制的運用效果。具體來看，在應用故障容錯機制的過程中，相關人員會發現支路故障中并聯系統內存有三相電流波形，若在0.5s時該線路產生故障，當使用改良后的容錯控制系統時，可發現該系統內僅相臂遭到切除，系統內部的其他部分繼續工作，有效提升并聯風電流器內的運行質量，適時改善三相總電流的平衡性。在完成并聯風電變流器內部運行的各項控制后，技術人員可精準比較不同階段的運行狀態，當并聯變流器內部存有故障時，傳統解決故障的方式會降低防護效果，也難以保證負序電流的補償與持續性運行，降低其運行的整體效果，而在采用合適的故障容錯機制后，其能適時關注并聯風電變流器的運行過程，及時解決其內部帶有的各項問題，在提升該變流器運行質量的基礎上，改善負序電流的補償水平，為此后電流運行的控制增強數據支撐。

總結：綜上所述，在組建并聯風電變流器故障容錯機制期間，技術人員需適時選用負序電流補償的基本形態，利用該故障容錯補償機制的適時調整，有效增強并聯風電變流器的應用水平，并利用適宜的仿真驗證強化了故障容錯補償機制的使用效果。

參考文獻：

[1]董禮，許偉.風電變流器預防性維護檢測技術應用[J].電氣技術，2020，21（09）：94-98.

[2]陳根，蔡旭.并聯型風電變流器故障重構控制[J].中國電機工程學報，2018，38（15）：4339-4349+4634.