本發(fā)明屬于風電機組變流器功率器件熱控制方法，涉及考慮風速與并網功率因數角的風電機組變流器功率器件熱控制方法。
背景技術：
1、變流器是風力發(fā)電機組的一個核心部件，承擔著控制電能轉換和輸出功率的重要作用。由于風電機組的運行狀態(tài)與風速相關，而風速具有較強的間歇性和波動性，風電機組的輸出功率及功率器件損耗也隨風速變化而變化，導致功率器件結溫也隨之波動，由于功率器件模塊各層材料的熱膨脹系數存在差異，因此將會產生不同的熱應力，長期累積后將加速器件的失效。
2、目前，風電機組變流器功率器件的熱控制主要有兩類方法，一類是改變變流器的設計，或增加額外的硬件加強系統(tǒng)的散熱能力。另外就是主動熱控制技術，通過動態(tài)調節(jié)器件結溫的波動幅值與抑制結溫的波動，有效緩解周期性熱應力引發(fā)的材料疲勞失效。
3、現有風電機組變流器常采用空間電壓矢量脈寬調制(svpwm)。但采用svpwm存在開關損耗大、結溫波動大以及結溫峰值高的問題。
技術實現思路
1、本發(fā)明的目的是提供考慮風速與并網功率因數角的風電機組變流器功率器件熱控制方法，能有效降低開關損耗和功率器件的結溫峰值與波動值，保障并網性能。
2、本發(fā)明所采用的技術方案是，考慮風速與并網功率因數角的風電機組變流器功率器件熱控制方法，具體按照如下步驟實施：
3、步驟1，根據機組運行設定的額定風速，獲得臨界風速；
4、步驟2，根據臨界風速將運行環(huán)境風速劃分為三個風速帶，分別為高風速帶、過渡風速帶、低風速帶；
5、步驟3，將實時風速與三個風速帶進行比較，根據比較結果切換風電機組變流器功率器件的調制策略。
6、優(yōu)選的，步驟1具體為：
7、當風電機組以額定風速運行時，風電機組的輸出功率為額定功率，當風電機組的輸出功率為額定功率的90%時，此時的風速作為臨界風速。
8、優(yōu)選的，步驟2具體為：
9、根據風速波動情況設定滯環(huán)帶寬，則三個風速帶劃分如下：高風速帶：風速+；
10、低風速帶：風速-；
11、過渡風速帶：低風速帶與高風速帶之間的風速區(qū)間，滿足：-<<+。
12、優(yōu)選的，步驟3中將實時風速與三個風速帶進行比較具體為：
13、根據風速采樣時間設置持續(xù)時間，若采集的風速大于等于+且持續(xù)時間大于等于，則認為此時風速處于高風速帶；
14、若采集的風速小于等于-且持續(xù)時間大于等于，則認為此時風速處于低風速帶；
15、若采集的風速大于-且風速小于+，并持續(xù)時間大于等于，則認為此時風速處于過渡風速帶。
16、優(yōu)選的，持續(xù)時間為采樣時間+10s。
17、優(yōu)選的，在將實時風速與三個風速帶進行比較時，若風速大于等于+但持續(xù)時間小于或若風速小于等于-但持續(xù)時間小于，則認為風速仍處于原風速帶內。
18、優(yōu)選的，步驟3中根據比較結果切換風電機組變流器功率器件的調制策略具體為：
19、若判斷風速處于過渡風速帶，則調制策略維持上一采樣時刻調制策略不變，若判斷風速處于低風速帶，則將調制策略調整為svpwm調制策略；若判斷風速處于高風速帶，則將調制策略調整為dpwm調制策略，并計算并網功率因數角，然后根據功率因數角選擇不同的dpwm調制模式。
20、優(yōu)選的，步驟3中并網功率因數角按照如下公式計算：
21、
22、其中，分別是并網電壓相位角和并網電流相位角，按照如下公式計算：
23、
24、其中，網側變流器在dq坐標系下的輸出電壓ud、uq和輸出電流id、iq。
25、優(yōu)選的，根據功率因數角選擇不同的dpwm調制模式具體為：
26、當時，選擇dpwm1調制模式；
27、當時，選擇dpwm0調制模式；
28、當時，選擇dpwm2調制模式。
29、優(yōu)選的，根據功率因數角選擇不同的dpwm調制模式時，設置遲滯時間，當功率因數角在三個范圍內發(fā)生變化時，若持續(xù)時間大于等于設定的遲滯時間才切換調制模式。
30、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明結合當前的風速，判斷是否需要進行結溫熱控制，若風速高于設定的臨界風速則進行熱控制，在每一個采樣時刻都計算當前的并網功率因數角，然后根據當前的并網功率因數角，自適應調整變流器調制策略，從而降低變流器功率器件的開關損耗，達到減小功率器件結溫的目的，延長功率器件的使用壽命，同時減小了并網電流總諧波畸變率，保證了輸出電能質量。本發(fā)明基于運行工況分區(qū)的策略能有效降低開關損耗和峰值結溫，且易于工程實現。
1.考慮風速與并網功率因數角的風電機組變流器功率器件熱控制方法，其特征在于，具體按照如下步驟實施：
2.根據權利要求1所述的考慮風速與并網功率因數角的風電機組變流器功率器件熱控制方法，其特征在于，所述步驟1具體為：
3.根據權利要求2所述的考慮風速與并網功率因數角的風電機組變流器功率器件熱控制方法，其特征在于，所述步驟2具體為：
4.根據權利要求3所述的考慮風速與并網功率因數角的風電機組變流器功率器件熱控制方法，其特征在于，所述步驟3中將實時風速與三個風速帶進行比較具體為：
5.根據權利要求4所述的考慮風速與并網功率因數角的風電機組變流器功率器件熱控制方法，其特征在于，所述持續(xù)時間為采樣時間+10s。
6.根據權利要求5所述的考慮風速與并網功率因數角的風電機組變流器功率器件熱控制方法，其特征在于，在將實時風速與三個風速帶進行比較時，若風速大于等于+但持續(xù)時間小于或若風速小于等于-但持續(xù)時間小于，則認為風速仍處于原風速帶內。
7.根據權利要求6所述的考慮風速與并網功率因數角的風電機組變流器功率器件熱控制方法，其特征在于，所述步驟3中根據比較結果切換風電機組變流器功率器件的調制策略具體為：
8.根據權利要求7所述的考慮風速與并網功率因數角的風電機組變流器功率器件熱控制方法，其特征在于，所述步驟3中并網功率因數角按照如下公式計算：
9.根據權利要求8所述的考慮風速與并網功率因數角的風電機組變流器功率器件熱控制方法，其特征在于，所述根據功率因數角選擇不同的dpwm調制模式具體為：
10.根據權利要求9所述的考慮風速與并網功率因數角的風電機組變流器功率器件熱控制方法，其特征在于，根據功率因數角選擇不同的dpwm調制模式時，設置遲滯時間，當功率因數角在三個范圍內發(fā)生變化時，若持續(xù)時間大于等于設定的遲滯時間才切換調制模式。