CN104578821A - 调整风电变流器开关频率的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于风力发电领域，提供了一种调整风电变流器开关频率的方法及装置。所述方法包括：检测风电变流器的至少一参数；根据所述检测到的参数调整所述风电变流器的开关频率。发明的方法和装置解决了现有的风电变流器功率模块的开关频率固定导致功率模块过载能力差的问题；并可使变浆***在频繁的阵风情况下可以不用动作，延长变浆***的使用寿命、风机在阵风下可以不因过速等故障停机，保证安全稳定的运行。

Description

调整风电变流器开关频率的方法及装置
技术领域
本发明属于风力发电领域，尤其涉及一种调整风电变流器开关频率的方法及装置。
背景技术
风力发电机组的控制部分主要包括：主控制器8、风电变流器9、变浆***6、偏航***7等。主控制器8主要功能为：控制偏航***7对准风向、控制变浆***6进行最大风能跟踪、向风电变流器9下发功率控制指令等。风电变流器9包括网侧变流器和机侧变流器，机侧变流器连接风力发电机、接收主控制器8的功率给定并进行功率控制。网侧变流器连接电网以及将机侧变流器转换的风能回馈到电网。变浆***6接收主控制器8的浆距角指令并执行变浆动作。偏航***7接收主控制器的偏航指令进行偏航。
在响应时间上，偏航***7的响应时间一般以分钟为单位。变浆***6的控制周期为20ms，其响应速度以秒为单位。风电变流器9的控制周期为us级，通常在300到600us之间，其响应速度一般在5ms以内。
风机工作时，只有在风向改变并且长时间稳定后，偏航***7才会变化。如果风速较大时，主控制器8要及时下发变浆命令，通过调节浆距角的方式，减少风能的捕获，保证风机转速和发电功率在合理运行范围内。
现有技术当中，风电变流器9功率模块的开关频率都为固定值，因为功率模块温升的限制，过载能力有限。在大风季节，当阵风出现时，变浆***6由于响应的滞后以及收浆速度的限制，瞬时风能会通过桨叶进入发电机，由于风电变流器过载能力有限，过多的能量不能通过风电变流器和电机回馈到电网，就会导致风机转速快速上升；阵风频繁出现的情况下，风力发电机就会频繁收浆，如果收浆速度跟不上的话，还会报出过速等故障。不仅影响风机发电量，而且对变浆***6的使用寿命及风机的安全性都有较大威胁。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种调整风电变流器开关频率的方法及装置，旨在解决现有的风电变流器功率模块的开关频率固定导致功率模块过载能力差的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种调整风电变流器开关频率的方法，所述方法包括如下步骤：
检测风电变流器的至少一个参数；
根据所述检测到的参数调整所述风电变流器的开关频率。
进一步地，所述参数为多个，分别为风电变流器功率模块的温度、风电变流器的电流和***的电流。
进一步地，所述根据检测到的参数调整风电变流器的开关频率包括：
根据所述风电变流器的电流和***的电流计算功率模块的电流和***功率；
根据所述功率模块的温度、功率模块的电流和***功率为判断条件，调整风电变流器的开关频率。
进一步地，所述根据功率模块的温度、功率模块的电流和***功率为判断条件，调整风电变流器的开关频率包括：
当功率模块的温度大于预设的第一温度阀值，和/或功率模块的电流大于预设的第一电流阀值，和/或***的功率大于预设的第一功率阀值，则将开关频率调低至预设的第一频率值；
当功率模块的温度小于预设的第二温度阀值，且功率模块的电流小于预设的第二电流阀值，且***的功率小于预设的第二功率阀值，则将开关频率调高至预设的第二频率值；
所述第一频率值小于第二频率值。
进一步地，所述风电变流器的开关频率根据一预设的第一步长调低，和/或，所述风电变流器的开关频率根据预设的第二步长调高。
本发明还提出一种调整风电变流器开关频率的装置，所述装置包括：
检测模块，用于检测风电变流器的至少一个参数；
调频模块，用于根据所述检测到的参数调整所述风电变流器的开关频率。
进一步地，所述参数为多个，分别为风电变流器功率模块的温度、风电变流器的电流和***的功率。
进一步地，所述调频模块包括：
计算单元，用于根据所述风电变流器的电流和***的电流计算功率模块的电流和***功率；
调整单元，用于根据所述功率模块的温度、功率模块的电流和***功率为判断条件，调整风电变流器的开关频率。
进一步地，所述调整单元包括：
调低子单元，用于当功率模块的温度大于预设的第一温度阀值，和/或功率模块的电流大于预设的第一电流阀值，和/或***的功率大于预设的第一功率阀值，则将开关频率调低至预设的第一频率值；
调高子单元，用于当功率模块的温度小于预设的第二温度阀值，且功率模块的电流小于预设的第二电流阀值，且***的功率小于预设的第二功率阀值，则将开关频率调高至预设的第二频率值；
所述第一频率值小于第二频率值。
进一步地，所述调低子单元根据一预设的第一步长调低开关频率，和/或，所述调高子单元根据预设的第二步长调高开关频率。
本发明实施例根据功率模块的温度、电流、***功率等作为判断条件，改变功率模块的开关频率，提高功率模块的过载能力。本发明实施例可使变浆***在频繁的阵风情况下可以不用动作，延长变浆***的使用寿命；多余的能量可以通过风电变流器过载回馈电网，提高风场的发电量。并且风机在阵风下可以不因过速等故障停机，能更安全稳定的运行。
附图说明
图1是现有技术的***架构图；
图2是本发明实施例一提供的调整风电变流器开关频率的方法的流程图；
图3是本发明实施例一提供的调整风电变流器开关频率的方法中调频步骤的流程图；
图4是本发明实施例一提供的调整风电变流器开关频率的方法中调整步骤的流程图；
图5是本发明实施例二提供的调整风电变流器开关频率的装置的结构图；
图6是本发明实施例二提供的调整风电变流器开关频率的装置中调频模块的结构图；
图7是本发明实施例二提供的调整风电变流器开关频率的装置中调整单元的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
本发明实施例一提出一种调整风电变流器开关频率的方法。如图2所示，本发明实施例一的方法包括如下步骤：
S1、检测风力发电机组风电变流器的至少一个参数。较佳实施例是检测风电变流器的多个参数如风电变流器功率模块的温度、风电变流器的电流和***的电流等，即采样功率模块的温度，采样风电变流器和***的电流。
S2、根据检测到的参数调整风电变流器的开关频率。如图3所示，该步骤具体包括：
S11、根据风电变流器的电流和***的电流计算功率模块的电流有效值和***功率。***功率可为***的视在功率或有功功率。进一步地，还可对温度、电流和功率进行滤波处理，滤波***可根据需要进行设置。
S12、根据功率模块的温度、功率模块的电流有效值和***功率为判断条件，调整风电变流器的开关频率。如图4所示，包括：
S121、当功率模块的温度大于预设的第一温度阀值，和/或功率模块的有效电流大于预设的第一电流阀值，和/或***功率大于预设的第一功率阀值，则将开关频率调低至预设的第一频率值。进一步地，在将开关频率调低到第一频率值的过程中，可根据预计的第一步长逐步调整，也可一次将开关频率调至第一频率值。
S122、当功率模块的温度小于预设的第二温度阀值，且功率模块的有效电流小于预设的第二电流阀值，且***功率小于预设的第二功率阀值，则将开关频率调高至预设的第二频率值；上述第一频率值小于第二频率值。进一步地，在将开关频率调高到第二频率值的过程中，可根据预计的第二步长逐步调整，也可一次将开关频率调至第二频率值。
上述第一步长和第二步长可以相同或不相同。
实际应用中，可根据需要选取合适的第一频率值和第二频率值，确保开关频率较低时，功率模块的温升能够满足风力发电机过载的要求。可根据实际需要选取合适的第一步长和第二步长，确保在开关频率调低和调高的过程中不会造成冲击电流。
本发明实施例一的判断条件不仅限于温度、电流、功率，还可根据需要使用其它参数。可以使用温度、电流、功率的实际值，也可以使用温度、电流、功率滤波后的值。温度、电流、功率等判断条件可以单独使用，还可以组合使用。
本发明实施例一的方法可实现在阵风时，通过改变功率模块的开关频率，提高功率模块的过载能力。使得变浆***在频繁的阵风情况下可以不用动作，可以延长变浆***的使用寿命；多余的能量可以通过风电变流器过载回馈电网，提高风场的发电量。并且风机在阵风下可以不因过速等故障停机，能更安全稳定的运行。第一温度阀值、第二温度阀值、第一电流阀值、第二电流阀值、第一功率阀值和第二功率阀值的选择应适合，确保风电变流器能准确进入过载和退出过载，且不会造成频繁的切换。
实施例二
本发明实施例二提出一种调整风电变流器开关频率的装置。如图5所示，本发明实施例二的装置包括：
检测模块10，用于检测检测风电变流器的至少一个参数；较佳实施例是检测风电变流器的多个参数如风电变流器功率模块的温度、风电变流器的电流和***的电流等，即采样功率模块的温度，采样风电变流器和***的电流。
调频模块20，用于根据检测到的参数调整风电变流器的开关频率。如图6所示，调频模块20包括计算单元21和调整单元22。计算单元21用于根据风电变流器的电流和***的电流计算功率模块的电流有效值和***功率；***功率可为***的视在功率或有功功率。计算单元21还可进一步对温度、电流和功率进行滤波处理，滤波***可根据需要进行设置。
调整单元22用于根据功率模块的温度、功率模块的电流有效值和***功率为判断条件，调整风电变流器的开关频率。如图7所示，调整单元22包括调低子单元221和调高子单元222。其中，调低子单元221用于当功率模块的温度大于预设的第一温度阀值，和/或功率模块的有效电流大于预设的第一电流阀值，和/或***功率大于预设的第一功率阀值，则将开关频率调低至预设的第一频率值。进一步地，在将开关频率调低到第一频率值的过程中，可根据预计的第一步长逐步调整，也可一次将开关频率调至第一频率值。
调高子单元222用于当功率模块的温度小于预设的第二温度阀值，且功率模块的有效电流小于预设的第二电流阀值，且***功率小于预设的第二功率阀值，则将开关频率调高至预设的第二频率值；上述第一频率值小于第二频率值。
进一步地，在将开关频率调高到第二频率值的过程中，可根据预计的第二步长逐步调整，也可一次将开关频率调至第二频率值。上述第一步长和第二步长可以相同或不相同。
实际应用中，可根据需要选取合适的第一频率值和第二频率值，确保开关频率较低时，功率模块的温升能够满足风力发电机过载的要求。可根据实际需要选取合适的第一步长和第二步长，确保在开关频率调低和调高的过程中不会造成冲击电流。
本发明实施例二的判断条件不仅限于温度、电流、功率，还可根据需要使用其它参数。可以使用温度、电流、功率的实际值，也可以使用温度、电流、功率滤波后的值。温度、电流、功率等判断条件可以单独使用，还可以组合使用。
本发明实施例二的装置可实现在阵风时，通过改变功率模块的开关频率，提高功率模块的过载能力。使得变浆***在频繁的阵风情况下可以不用动作，可以延长变浆***的使用寿命；多余的能量可以通过风电变流器过载回馈电网，提高风场的发电量。并且风机在阵风下可以不因过速等故障停机，能更安全稳定的运行。第一温度阀值、第二温度阀值、第一电流阀值、第二电流阀值、第一功率阀值和第二功率阀值的选择应适合，确保风电变流器能准确进入过载和退出过载，且不会造成频繁的切换。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种调整风电变流器开关频率的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
检测风电变流器的至少一个参数；
根据所述检测到的参数调整所述风电变流器的开关频率。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数为多个，分别为风电变流器功率模块的温度、风电变流器的电流和***的电流。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据检测到的参数调整风电变流器的开关频率包括：
根据所述风电变流器的电流和***的电流计算功率模块的电流和***功率；
根据所述功率模块的温度、功率模块的电流和***功率为判断条件，调整风电变流器的开关频率。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据功率模块的温度、功率模块的电流和***功率为判断条件，调整风电变流器的开关频率包括：
当功率模块的温度大于预设的第一温度阀值，和/或功率模块的电流大于预设的第一电流阀值，和/或***的功率大于预设的第一功率阀值，则将开关频率调低至预设的第一频率值；
当功率模块的温度小于预设的第二温度阀值，且功率模块的电流小于预设的第二电流阀值，且***的功率小于预设的第二功率阀值，则将开关频率调高至预设的第二频率值；
所述第一频率值小于第二频率值。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述风电变流器的开关频率根据一预设的第一步长调低，和/或，所述风电变流器的开关频率根据预设的第二步长调高。
6.一种调整风电变流器开关频率的装置，其特征在于，所述装置包括：
检测模块，用于检测风电变流器的至少一个参数；
调频模块，用于根据所述检测到的参数调整所述风电变流器的开关频率。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述参数为多个，分别为风电变流器功率模块的温度、风电变流器的电流和***的功率。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调频模块包括：
计算单元，用于根据所述风电变流器的电流和***的电流计算功率模块的电流和***功率；
调整单元，用于根据所述功率模块的温度、功率模块的电流和***功率为判断条件，调整风电变流器的开关频率。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述调整单元包括：
调低子单元，用于当功率模块的温度大于预设的第一温度阀值，和/或功率模块的电流大于预设的第一电流阀值，和/或***的功率大于预设的第一功率阀值，则将开关频率调低至预设的第一频率值；
调高子单元，用于当功率模块的温度小于预设的第二温度阀值，且功率模块的电流小于预设的第二电流阀值，且***的功率小于预设的第二功率阀值，则将开关频率调高至预设的第二频率值；
所述第一频率值小于第二频率值。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述调低子单元根据一预设的第一步长调低开关频率，和/或，所述调高子单元根据预设的第二步长调高开关频率。
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