本实用新型属于能量补偿技术领域，具体涉及一种双馈风电变流器直流母线电压补偿电路。
背景技术：
在众多的清洁能源中，风能因其储量大、分布面广等优良特性，受到了人们的广泛关注。毋庸讳言，风力发电产业也面临一些问题，如风能利用系数受限、风速不定性及风力发电机对电网电压的适应性等。许多专家学者对电网平衡条件下的风力发电系统运行进行了深入研究分析，但电网质量标准允许电网正常运行时存在一定的电压不平衡度，这就对风力发电系统在电网不平衡条件下的控制策略提出了更高的要求。当双馈风力发电在电网出现故障时，直流母线电压发生欠压，DFIG网侧变流器可以保持直流母线电压的恒定，但是网侧变流器属于硬开关器件，当有瞬时大电流通过时，会造成瞬时功率损耗，致使器件因温度过高，而发热失效。而且控制策略必须保证网侧变流器输出电流(或功率)能够有效控制及调节，而这种控制存在很大的风险。所以需要提供一种高效的辅助电路，能够在软开关的控制下实现零电压或零电流条件下开通或关断。
如今软开关变换器都应用了谐振原理，在电路中并联或串联谐振网络，势必产生谐振损耗，并使电路受到固有问题的影响。为此，人们在谐振技术和无损耗缓冲电路的基础上提出了组合软开关功率变换器的理论。组合软开关技术结合了无损耗吸收技术与谐振式零电压技术、零电流技术的优点，其基本原理是通过辅助管实现部分主管的零电流关断或零电压开通，主管的其余软开关则是由无损耗吸收网络来加以实现，吸收能量恢复电路被ZCT、ZVT谐振电路所取代，辅助管的软开关则是由无损耗吸收网络或管电压、电流自然过零来加以实现。换言之，即电路中既可以存在零电压开通，也可以存在零电流关断，同时既可以包含零电流开通，也可以包含零电压关断，是这四种状态的任意组合。由此可见，由无损耗缓冲技术和谐振技术组合而成的新型软开关技术将成为新的发展趋势。
技术实现要素：
针对双馈风力发电在电网出现故障时，直流母线电压发生欠压，造成交流励磁失控、控制性能下降，本实用新型提出了一种基于软开关的双馈风电变流器直流母线电压补偿方法，通过结合IGBT开关管软开关和谐振电路的双馈变流器直流补偿技术，实现了双馈变流器直流母线电压的瞬时大功率的直流功率注入和直流电压补偿。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种双馈风电变流器直流母线电压补偿电路，包括软开关电路、谐振电路、变压器、半桥整流电路、滤波电路、双馈风电变流器直流母线，所述软开关电路包括第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2构成半桥电路，半桥电路的输入端用于连接输入电源，其输出端与谐振电路的输入端连接，第一开关管Q1的集电极与发射极之间还并联有第一电容C1，第二开关管Q2的集电极与发射极之间还并联有第二电容C2；所述谐振电路由谐振电感Lr、谐振电容Cr和变压励磁电感Lp构成，变压励磁电感Lp的两端分别与变压器原边绕组的两端连接；所述半桥整流电路包括第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1和第二二极管D2的正极分别与变压器的副边绕组的两端连接，第一二极管D1和第二二极管D2的负极相连后与滤波电路的输入端连接；所述滤波电路的输出端与双馈风电变流器直流母线的两侧连接。
优选地，所述变压器的绕线比为1:1。
优选地，所述第一开关管Q1和第二开关管Q2的集电极与发射极之间均并联有体二极管。
优选地，所述滤波电路为电容滤波电路，包括第一电容C0。
优选地，所述滤波电路为电感滤波电路，由第二电感、第三电容和第一电阻构成。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的一种双馈风电变流器直流母线电压补偿电路，针对双馈风力发电在电网出现故障时，直流母线电压发生欠压，造成交流励磁失控、控制性能下降的问题，提出通过软开关技术，实现了双馈变流器直流母线电压的瞬时大功率的直流功率注入和直流电压补偿，并且在实现的过程中电能效率较高，损耗少。
本实用新型的一种双馈风电变流器直流母线电压补偿电路，由软开关电路、谐振电路、变压器、半桥整流电路、滤波电路构成，可以将三相交流电转化为电压可控，频率可控的直流电压，并且最小程度的减小中间变化过程造成的开通损耗和关断损耗，使开关器件在零电压或零电流条件下开通或关断，以实现软开关，达到在实现快速电压补偿的同时，降低开关损耗的目的。
附图说明
图1为本实用新型的一种实施例的电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型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实用新 型，并不用于限定本实用新型。
下面结合附图对本实用新型的应用原理作详细的描述。
参阅图1所示，一种双馈风电变流器直流母线电压补偿电路，包括软开关电路、谐振电路、变压器、半桥整流电路、滤波电路、双馈风电变流器直流母线，所述软开关电路包括第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2构成半桥电路，半桥电路的输入端用于连接输入电源，其输出端与谐振电路的输入端连接，第一开关管Q1的集电极与发射极之间还并联有第一电容C1，第二开关管Q2的集电极与发射极之间还并联有第二电容C2；所述谐振电路由谐振电感Lr、谐振电容Cr和变压励磁电感Lp构成，变压励磁电感Lp的两端分别与变压器原边绕组的两端连接；所述半桥整流电路包括第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1和第二二极管D2的正极分别与变压器的副边绕组的两端连接，第一二极管D1和第二二极管D2的负极相连后与滤波电路的输入端连接；所述滤波电路的输出端与双馈风电变流器直流母线的两侧连接。
优选地，所述变压器的绕线比为1:1。
优选地，所述第一开关管Q1和第二开关管Q2的集电极与发射极之间均并联有体二极管。
在本实用新型的一种实施例中，所述滤波电路为电容滤波电路，包括第一电容C0。
在本实用新型的其他实施例中，所述滤波电路为电感滤波电路，由第二电感、第三电容和第一电阻构成。
本实用新型中谐振电路有两个谐振频率：
一个谐振频率fr是由谐振电感Lr、谐振电容Cr构成的谐振电路的频率：
另一个谐振频率fm是由谐振电感Lr、谐振电容Cr和变压励磁电感Lp构成的谐振电路的频率：
其中，fr是最理想的工作点。
一般情况下，第一开关管Q1和第二开关管Q2的工作频率为fs，fs＞fm，fr＞fm，fm、fs与fr大小关系不同时，谐振电路的输入电压us(t)与输入电流i(t)的相位关系有超前、相同、滞后三种状态。下面仅以fs＜fr的情况给予分析，另外两种情况原理相同。
T0～T1：第一开关管Q1关断，第二开关管Q2导通；此时，谐振电感Lr上的电流为负，方向流向第二开关管Q2；在此阶段，谐振电感Lr、谐振电容Cr组成了谐振频率，输出能量来自于谐振电感Lr、谐振电容Cr，这个阶段随着第二开关管Q2关断而结束。
T1～T2：第一开关管Q1关断，第二开关管Q2关断；此时为半桥电路死区时间，谐振电感Lr上的电流仍为负，谐振电流对第一开关管Q1的输出电容C1进行放电，并且对第二开关管Q2的输出电容C2进行充电，直到第二开关管Q2的输出电容C2的电压等于输入电压，为第一开关管Q1下次导通创造零电压开通的条件；由于第一开关管Q1上并联的体二级管此时处于正向偏置，而第二开关管Q2上并联的体二级管示反相偏置，两个电感Lr与Lp上的电流相等，输出电压比变压器副边电压高，第一二极管D1，第二二极管D2处于反偏状态。此阶段，谐振电感Lr、谐振电容Cr和变压励磁电感Lp一同参加谐振随着第一开关管Q1开通T1～T2阶段结束。
T2～T3：第一开关管Q1导通，第二开关管Q2关断。此时谐振电感Lr上的电流仍旧为负，电流经第一开关管Q1的体二级管流回输入端。同时，第一二级管D1导通，为输出端提供能量。变压励磁电感Lp在此阶段被持续充电。
T3～T4：此阶段始于谐振电感Lr电流变负为正，第一开关管Q1开通，第二开关管Q2关断，和T2、T3阶段一样。谐振电感Lr电流开始从输入端经第一开关管Q1流向地。变压励磁电感Lp此时被此电流充电，因此参加谐振的器件只有谐振电感Lr、谐振电容Cr。输出端仍由第一开关管D1来传输能量。随着Q1关断T3～T4阶段结束。
T4～T5：第一开关管Q1关断，第二开关管Q2关断；此时为半桥电路死区时间。此时，谐振电感Lr电流对第一开关管Q1的输出电容C1进行充电，并对第二开关管Q2的输出电容C2进行放电直到第二开关管Q2上输出电容电压为零，导通第二开关管Q2的体二级管为第二开关管Q2零电压开通创造条件。在此期间，变压器二次侧跟T1～T2阶段一样，脱离初级侧。在死区时间，变压励磁电感Lp参与谐振。此阶段随着第二开关管Q2开通而结束。
T5～T6：第一开关管Q1关断，第二开关管Q2导通。由于T4～T5阶段中第二开关管Q2的输出电容已经被放电至零，因此T5～T6阶段第二开关管Q2以零电压开通。能量由谐振电感Lr经第二开关管Q2续流，输出端由第二二极管D2提供能量。此时，变压励磁电感Lp不参与谐振电感Lr、谐振电容Cr的谐振。此阶段随着谐振电感Lr电流变为零而结束重复T0～T1状态。
本实用新型将三相交流电经过变压、整流变成直流电，直流电进入软开关电路，软开关电路中的第一开关管Q1和第二开关管Q2互补导通产生方波电流，方波电流进入到谐振 电路变成交流电压，此时的交流电压是脉宽调制的，交流电压经高频变压器的变压隔离，再次经半桥整流电路、滤波电路得到直流脉冲，此时，电压的大小和频率的大小是可以调节的，进而对发生故障的电网进行补充电压和功率。
本实用新型中的谐振电路的直流特性分为零电压工作区和零电流工作区。这种变换有两个谐振频率，一个是由谐振电感Lr、谐振电容Cr构成的谐振频率，另一个是由变压励磁电感Lp、谐振电容Cr以及负载条件决定。考虑到尽可能提高效率，设计电路时需把工作频率设定在fr附近，其中fr为谐振电感Lr、谐振电容Cr串联谐振腔的谐振频率。
当工作频率设计在谐振频率时，可得到最高的转化效率，原副边工作电流接近正弦波，正弦电流波高次谐波少，变换器工作于调频控制方式，能够使EMI相关频谱变低，噪声能量分散，这些都有利于EMI设计，变所述压器副边可以不用或只用很小的差模电感进行滤波，节省了电源体积和成本；当工作频率低于谐振频率时，半桥整流电路中的二极管电流自然过零关断，极大减少了二极管反向恢复带来的辐射问题和器件应力问题。
以谐振电路为基本变换单元，利用谐振电路发生谐振时，电流或电压为正弦波或类正弦波，周期性地过零点，使得开关管Q1和Q2在零电压或者零电流条件下开通或者关断，从而实现软开关，达到降低开关损耗的目的。因此，谐振电路具有高效、高开关频率、高功率密度、低谐波含量等特点，可以将三相交流电转化为电压可控，频率可控的直流电压，并且最小程度的减小中间变化过程造成的开通损耗和关断损耗，使开关管在零电压或零电流条件下开通或关断，以实现软开关达到降低开关损耗。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。