CN109412191B - 一种用于高压直流输电系统的锁相方法、装置和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高压直流输电系统的锁相方法，在高压直流输电系统交流侧故障时，换流母线电压相位发生跳变，而电网实际频率基本不变，当检测出交流侧发生故障时，利用控制信号确定PI控制器积分环节的输入使得锁相环在电网故障阶段维持频率输出不变，实现锁相环对频率检测和相位检测的解耦，加速锁相环对换流母线电压相位的锁定，同时利用由于频率偏移引起的前置滤波环节的相位误差值对高压直流输电系统的初始同步相位进行了校正，减小了最终锁定的高压直流输电系统的基波电压相位的相位角与高压直流输电系统的实际相位角之间的误差，提高了锁相环的相位跟踪效果。此外，本发明还公开了用于高压直流输电系统的锁相装置及设备，效果如上。

Description

一种用于高压直流输电系统的锁相方法、装置和设备

技术领域

本发明涉及电网技术领域，特别涉及一种用于高压直流输电系统的锁相方法、装置和设备。

背景技术

在传统电网的换相换流器高压直流输电系统中，直流控制保护系统是整个直流输电系统的核心，而换流器触发相位控制则是直流控制系统的基础，目前高压直流输电系统均以锁相环为基础进行触发控制，锁相环(Phase locked loop,PLL)是一种通用的同步技术，通过反馈控制对电网的输入信号的频率和相位进行跟踪。锁相环对电网换相换流器高压直流输电的换流母线基波电压的相位跟踪能力将直接影响整个直流系统的安全稳定运行，进而影响整个电网的安全运行。

当前，利用锁相环对换流母线基波电压的相位跟踪是通过数字滤波器对换流母线的基波电压进行提取，然后利用反正切计算得到交流电压相角，最后利用PI控制器进行调节，使得锁相环输出的角度值始终跟踪电网的电网换相换流器高压直流输电的实际相位，现有锁相环频率和相位的跟踪是相互耦合，当高压直流输电系统交流侧发生故障时，换流母线电压相位发生跳变，而电网实际频率基本不变，而现有锁相环在暂态过程中频率输出变化较大，使得锁相过程变得缓慢。另外，当电网的频率发生偏移时，采样频率不再是电网频率的整数倍，使得数字滤波器发生相位偏移，如此，数字滤波器提取出的换流母线的基波电压与实际的换流母线的基波电压误差较大，在后续的反正切计算直流电压相角，利用PI控制器调节，最终锁相环锁定的角度值与电网换流器高压直流输电的实际相位误差较大，即锁相环的相位跟踪效果较差。

因此，如何在交流系统故障过程中快速锁定电压相位，减小锁相环锁定的角度值与电网换流器高压直流输电的实际相位的误差，提高锁相环的相位跟踪效果是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种用于高压直流输电的锁相方法、装置及设备，减小了锁相环锁定的角度值与电网换流器高压直流输电的实际相位的误差，加速锁相过程，提高了锁相环的相位跟踪效果。

为实现上述目的，本发明实施例公开了如下技术方案：

第一，本发明实施例公开了一种用于高压直流输电系统的锁相方法，包括：

获取高压直流输电系统中的换流母线的三相电压和所述三相电压在dq旋转坐标系下的标准电压基波正序分量；

利用所述三相电压计算所述高压直流输电系统的控制信号；

利用所述控制信号和所述标准电压基波正序分量确定PI控制器的积分环节的输入量，实现对频率检测和相位检测的解耦；

依据所述输入量确定与所述标准电压基波正序分量对应的初始同步相位角；

获取所述高压直流输电系统中由于发生频率偏移引起的前置滤波环节的相位误差值；

利用所述相位误差值对所述初始同步相位进行校正，得到对所述换流母线的基波电压相位进行锁定的相位角。

优选的，所述获取高压直流输电系统中的换流母线的三相电压包括：

获取所述换流母线的三相电压，所述三相电压包括a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c；

对应的，所述获取所述三相电压在dq旋转坐标系下的标准电压基波正序分量包括：

对所述a相电压v_a、所述b相电压v_b和所述c相电压v_c进行Clark变换，得到所述三相电压在αβ静止坐标系中的第一电压分量v_α和第二电压分量v_β；

滤除所述第一电压分量v_α和所述第二电压分量v_β中的谐波，得到所述αβ静止坐标系中的第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

利用所述αβ静止坐标系的标量值确定所述第一电压基波正序分量

和所述第二电压基波正序分量

的第一标量电压分量v'_α和第二标量电压分量v'_β；

对所述第一标量电压分量v'_α和所述第二标量电压分量v'_β进行park变换，得到所述dq旋转坐标系下的所述标准电压基波正序分量。

优选的，所述滤除所述第一电压分量v_α和所述第二电压分量v_β中的谐波，得到所述αβ静止坐标系中的第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

具体包括：

利用并联延迟信号消除法滤除所述第一电压分量v_α和所述第二电压分量v_β中的谐波，得到所述αβ静止坐标系中的所述第一电压基波正序分量

和所述第二电压基波正序分量

其中，所述并联延迟信号消除法对应的消除模型具体采用下式表示：

其中，T为基波周期，s为拉普拉斯算子，j为虚数单位，l为延迟因子。

优选的，所述利用所述三相电压计算所述高压直流输电系统的控制信号具体包括：

获取所述换流母线当前a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c与以所述换流母线当前所述a相电压v_a、所述b相电压v_b和所述c相电压v_c所在的周期为基准的上一个周期的三相电压v_a'、v_b'和v_c'；

分别计算所述v_a与所述v_a'的第一差值Δv_a、所述v_b与所述v_b'的第二差值Δv_b、所述v_c与所述v_c'的第三差值Δv_c；

计算所述第一差值Δv_a、所述第二差值Δv_b和所述第三差值Δv_c的最大值，将所述最大值与第一阈值进行比较，则得到第一控制信号；

利用所述电压分量v_α和所述电压分量v_β计算所述三相电压的电压幅值，将所述电压幅值与第二阈值进行比较，则得到第二控制信号；

利用a相电压v_a、所述b相电压v_b和所述c相电压v_c计算零序电压v₀，将所述零序电压v₀与第三阈值进行比较，则得到第三控制信号；

依据所述第一控制信号、所述第二控制信号和所述第三控制信号确定所述控制信号。

优选的，所述利用所述控制信号和所述标准电压基波正序分量确定PI控制器的积分环节的输入量，实现对频率检测和相位检测的解耦具体包括：

若所述控制信号为目标信号，则确定所述PI控制器的积分环节的输入量为所述标准电压基波正序分量；

若所述控制信号非所述目标信号，则确定所述PI控制器的积分环节的输入量为零。

优选的，所述依据所述输入量确定和与所述标准电压基波正序分量对应的初始同步相位角包括：

计算所述标准电压基波正序分量与所述PI控制器的比例环节系数的乘积，得到增益电压；

计算所述输入量和积分环节系数的乘积，并对得到的乘积值进行积分得到积分电压；

将得到的所述积分电压和所述交流电网的额定频率相加，得到电网电压频率；

计算所述电网电压频率和所述增益电压的和值，得到目标分量；

将所述目标分量进行积分，得到所述初始同步相位角。

第二，本发明实施例公开了一种用于高压直流输电系统的锁相装置，包括：

第一获取模块，用于获取高压直流输电系统中的换流母线的三相电压和所述三相电压在dq旋转坐标系下的标准电压基波正序分量；

计算模块，用于利用所述三相电压计算所述高压直流输电系统的控制信号；

第一确定模块，用于利用所述控制信号和所述标准电压基波正序分量确定PI控制器的积分环节的输入量，实现对频率检测和相位检测的解耦；

第二确定模块，用于依据所述输入量确定与所述标准电压基波正序分量对应的初始同步相位角；

第二获取模块，用于获取所述高压直流输电系统中由于发生频率偏移引起的前置滤波环节的相位误差值；

校正模块，用于利用所述相位误差值对所述初始同步相位进行校正，得到对所述换流母线的基波电压相位进行锁定的相位角。

优选的，所述第一获取模块包括：

第一获取单元，用于获取所述换流母线的三相电压，所述三相电压包括a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c；

第一变换单元，用于对所述a相电压v_a、所述b相电压v_b和所述c相电压v_c进行Clark变换，得到所述三相电压在αβ静止坐标系中的第一电压分量v_α和第二电压分量v_β；

滤除单元，用于滤除所述第一电压分量v_α和所述第二电压分量v_β中的谐波，得到所述αβ静止坐标系中的第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

确定单元，用于利用所述αβ静止坐标系的标量值确定所述第一电压基波正序分量

和所述第二电压基波正序分量

的第一标量电压分量v'_α和第二标量电压分量v'_β；

第二变换单元，用于对所述第一标量电压分量v'_α和所述第二标量电压分量v'_β进行park变换，得到所述dq旋转坐标系下的所述标准电压基波正序分量。

优选的，所述滤除单元包括：

滤除子单元，用于利用并联延迟信号消除法滤除所述第一电压分量v_α和所述第二电压分量v_β中的谐波，得到所述αβ静止坐标系中的所述第一电压基波正序分量

和所述第二电压基波正序分量

其中，所述并联延迟信号消除法对应的消除模型具体采用下式表示：

其中，T为基波周期，s为拉普拉斯算子，j为虚数单位，l为延迟因子。

优选的，所述计算模块包括：

获取单元，用于获取所述换流母线当前所述a相电压v_a、所述b相电压v_b和所述c相电压v_c与以所述换流母线当前所述a相电压v_a、所述b相电压v_b和所述c相电压v_c所在的周期为基准的上一个周期的三相电压v_a'、v_b'和v_c'；

第一计算单元，用于分别计算所述v_a与所述v_a'的第一差值Δv_a、所述v_b与所述v_b'的第二差值Δv_b、所述v_c与所述v_c'的第三差值Δv_c；

第二计算单元，用于计算所述第一差值Δv_a、所述第二差值Δv_b和所述第三差值Δv_c的最大值，将所述最大值与第一阈值进行比较，则得到第一控制信号；

第三计算单元，用于利用所述电压分量v_α和所述电压分量v_β计算所述三相电压的电压幅值，将所述电压幅值与第二阈值进行比较，则得到第二控制信号；

第四计算单元，用于利用所述a相电压v_a、所述b相电压v_b和所述c相电压v_c计算零序电压v₀，将所述零序电压v₀与第三阈值进行比较，则得到第三控制信号；

确定单元，用于依据所述第一控制信号、所述第二控制信号和所述第三控制信号确定所述控制信号。

优选的，所述第一确定模块包括：

第一确定单元，用于若所述控制信号为目标信号，则确定所述PI控制器的积分环节的输入量为所述标准电压基波正序分量；

第二确定单元，用于若所述控制信号非所述目标信号，则确定所述PI控制器的积分环节的输入量为零。

优选的，所述校正模块包括：

第五计算单元，用于计算所述标准电压基波正序分量与所述PI控制器的比例环节系数的乘积，得到增益电压；

第六计算单元，用于计算所述输入量和积分环节系数的乘积，并对得到的乘积值进行积分得到积分电压；

求和单元，用于将得到的所述积分电压和所述直流输电系统的交流侧的额定频率相加，得到电网电压频率；

第七计算单元，用于计算所述电网电压频率和所述增益电压的和值，得到目标分量；

输入单元，用于将所所述目标分量进行积分，得到所述初始同步相位角。

第三，本发明实施例公开了一种用于高压直流输电系统的锁相设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现以上任一种提到的用于高压直流输电系统的锁相方法的步骤。

可见，本发明实施例公开的一种用于高压直流输电系统的锁相方法，能够利用高压直流输电系统中的换流母线的三相电压计算高压直流输电系统的控制信号，从而利用该控制信号和换流母线在静止坐标下的标准电压基波正序分量确定PI控制器的积分环节的输入量，当高压直流输电系统交流侧发生故障时，当检测出交流侧系统发生故障时生成控制信号，利用控制信号确定PI控制器积分环节的输入使得锁相环在电网故障阶段维持频率输出不变，实现锁相环对频率检测和相位检测的解耦，使得检测频率与真实频率更接近，加速锁相环对换流母线电压相位的锁定。同时获取由于频率偏移引起的前置滤波环节的相位误差值，然后利用该相位误差值对高压直流输电系统的初始同步相位进行校正，因此，在高压直流输电系统交流侧发生故障时，由于将锁相环输出频率固定为故障前的电网频率，加速了对换流母线相位的锁定，同时利用由于频率偏移引起的前置滤波环节的相位误差值对高压直流输电系统的初始同步相位进行了校正，减小了最终锁定的高压直流输电系统的基波电压相位的相位角与高压直流输电系统的实际相位角之间的误差，提高了锁相环的相位跟踪效果。此外，本发明实施例公开了一种用于高压直流输电系统的锁相装置、设备及存储介质，效果如上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种用于高压直流输电系统的锁相方法流程示意图；

图2为本发明实施例公开的另一种用于高压直流输电系统的锁相方法流程示意图；

图3为本发明实施例公开的另一种用于高压直流输电系统的锁相装置结构示意图；

图4为本发明实施例公开的另一种用于高压直流输电系统的锁相设备结构示意图；

图5为本发明实施例公开的第一种测试工况下锁相环的仿真波形图；

图6为本发明实施例公开的第二种测试工况下锁相环的仿真波形图；

图7为本发明实施例公开的第三种测试工况下锁相环的仿真波形图；

图8(a)为本发明实施例公开的现有技术中CIGRE直流输电标准测试系统锁相环触发逆变侧的三相故障电气波形图；

图8(b)为本发明实施例公开的新型CIGRE直流输电标准测试系统锁相环触发逆变侧的三相故障电气波形图；

图9为本发明实施例公开的CIGRE直流输电标准测试系统逆变侧三相故障换流阀触发角误差与锁相环相位误差图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的在于公开一种用于高压直流输电的锁相方法、装置及设备，减小了锁相环锁定的角度值与电网换流器高压直流输电的实际相位的误差，提高了锁相环的相位跟踪效果。

请参见图1，图1为本发明实施例公开的一种用于高压直流输电系统的锁相方法流程示意图，该方法包括：

S101、获取高压直流输电系统中的换流母线的三相电压和三相电压在dq旋转坐标系下的标准电压基波正序分量。

具体的，本实施例中，高压直流输电系统中的换流母线的三相电压包括a相电压、b相电压和c相电压。本发明实施例中，将a相电压采用v_a表示，将b相电压采用v_b表示，将c相电压采用v_c表示，标准电压基波正序分量采用v_q表示。

进一步，当高压直流输电系统的交流侧发生故障时，将导致换流母线的三相电压出现不平衡以及畸变现象，此时三相电压可表示为一系列不平衡谐波成分的集合。一般的，三相电压可以表示为正序分量、负序分量和零序分量的集合，具体的，在本实施例中，首先是获取换流母线的三相电压v_a、v_b和v_c在dq旋转坐标系下的标准电压基波正序分量v_q，以达到将三相电压v_a、v_b和v_c从静止坐标系转换到旋转坐标系下，从而使得将交流量转化为直流量，以便于在后续流程步骤中的分析与计算。

S102、利用三相电压计算高压直流输电系统的控制信号判断交流系统是否发生故障。

具体的，本实施例中，计算控制信号的主要目的是判断高压直流输电系统中的交流侧是否发生了故障。控制信号本发明实施例中可以分为两种类型，第一种为高电平信号，第二种为低电平信号，本发明实施例中，当高压直流输电系统的交流侧发生了故障时，将控制信号为高电平信号作为高压直流输电系统交流侧发生故障的有效信号。本发明实施例中，将控制信号采用Ctrl表示。对于控制信号将在后文进行详细的说明。

S103、利用控制信号和标准电压基波正序分量确定PI控制器的积分环节的输入量，实现频率检测和相位检测解耦。

具体的，本实施例中，对应于高压直流输电系统交流侧是否发生故障，控制信号也有两种形式，当高压直流输电系统的交流侧发生了故障，则控制信号为目标控制信号，此时PI控制器的积分环节的输入量为0，即本实施例中的目标输入量；当高压直流输电系统的交流侧未发生故障时，则控制信号非目标控制信号，此时PI控制器的积分环节的输入量则为三相电压在αβ静止坐标系下的标准电压基波正序分量。本发明实施例中，积分环节的输入量采用Input_i表示。

因此，作为本发明优选的实施例，步骤S103包括：

首先，本优选实施例中，第一控制信号采用Ctrl1表示、第二控制信号采用Ctrl2、第三控制信号采用Ctrl3表示。具体步骤S103如下：

若控制信号为第一控制信号Ctrl1和/或第二控制信号Ctrl2和/或第三控制信号Ctrl3，则确定PI控制器的积分环节的输入量为零；

若控制信号均非第一控制信号Ctrl1和第二控制信号Ctrl2和第三控制信号Ctrl3，则确定PI控制器的积分环节的输入量为标准电压基波正序分量v_q。

S104、依据输入量确定与标准电压基波正序分量v_q对应的初始同步相位角。

具体的，本实施例中，在确定输入量之后，输入量包括零序分量和标准电压基波正序分量两种类型，对应输入至PI控制器的积分环节输入量的不同，初始同步相位角也对应不同，对于初始同步相位角，将在后文的实施例中详细说明，本实施例和后文的实施例中初始同步相位角采用θ₀表示。

S105、获取高压直流输电系统中由于发生频率偏移引起的前置滤波环节的相位误差值。

具体的，本实施例中，前置滤波环节的相位误差值采用θ_c表示。

S106、利用相位误差值对初始同步相位进行校正，得到对换流母线的基波电压相位进行锁定的相位角。

具体的，本实施例和后文的实施例中锁定的相位角采用

表示。

可见，本发明实施例公开的一种用于高压直流输电系统的锁相方法，能够利用高压直流输电系统中的换流母线的三相电压计算高压直流输电系统的控制信号，从而利用该控制信号和换流母线在静止坐标下的标准电压基波正序分量确定PI控制器的积分环节的输入量，当高压直流输电系统的交流侧故障时，换流母线的电压相位会发生跳变，而整个电网的频率基本不变，当检测出交流侧系统发生故障时生成控制信号，利用控制信号确定PI控制器积分环节的输入使得锁相环在电网故障阶段维持频率输出不变，实现锁相环对频率检测和相位检测的解耦，加速故障暂态过程中的锁相过程，此时再去获取由于频率偏移引起的前置滤波环节的相位误差值，然后利用该相位误差值对高压直流输电系统的初始同步相位进行校正，因此，在高压直流输电系统交流侧发生故障时，利用控制信号控制PI控制器积分环节的输入将锁相环的频率固定不变，加速对换流母线电压相位的锁定；在发生频率偏移时，由于利用由于频率偏移引起的前置滤波环节的相位误差值对高压直流输电系统的初始同步相位进行了校正，减小了最终锁定的高压直流输电系统的基波电压相位的相位角与高压直流输电系统的实际相位角之间的误差，提高了锁相环的相位跟踪效果。

下面结合图2，对本发明优选的实施例进行说明：

基于上述实施例，作为优选的实施例，获取高压直流输电系统中的换流母线的三相电压具体包括：

获取换流母线的三相电压，三相电压包括a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c；

对应的，获取三相电压在dq旋转坐标系下的标准电压基波正序分量v_q包括：

对a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c进行Clark变换，得到三相电压在αβ静止坐标系中的第一电压分量v_α和第二电压分量v_β；

滤除第一电压分量v_α和第二电压分量v_β中的谐波，得到αβ静止坐标系中的第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

利用αβ静止坐标系的标量值确定第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

的第一标量电压分量v'_α和第二标量电压分量v'_β；

对第一标量电压分量v'_α和第二标量电压分量v'_β进行park变换，得到dq旋转坐标系下的标准电压基波正序分量。

具体的，本实施例中，在将三相电压v_a、v_b和v_c进行Clark变换，得到三相电压v_a、v_b和v_c在αβ静止坐标系中的第一电压分量v_α和第二电压分量v_β时，第一电压分量v_α和第二电压分量v_β中会含大量谐波，所以，为了保证后续流程步骤中相位锁定的准确性，还滤除了电压分量v_α和v_β中的谐波，得到αβ静止坐标系中第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

并且，当获取到了αβ静止坐标系中第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

以后，还求取了αβ坐标系中第一标量电压分量v'_α和第二标量电压分量v'_β的标量值，以避免αβ静止坐标系中第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

的原始值对后续检测结果的影响；

其中，对于将三相电压v_a、v_b和v_c进行Clark变换，得到三相电压v_a、v_b和v_c在αβ静止坐标系中的第一电压分量v_α和第二电压分量v_β具体采用下式表示：

对应于后文实施例中的零序电压分量(本发明实施例中采用v₀表示)，零序电压分量v₀具体采用下式表示：

得到第一电压分量v_α和第二电压分量v_β之后，先经过并联延迟信号消除的滤波环节αβMDSC₁₅(s)进行滤波，得到αβ坐标系中第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

其中，并联延迟信号消除的滤波环节αβMDSC₁₅(s)具体可以采用下式表示：

其中，T为基波周期，s为拉普拉斯算子，j为虚数单位，l为延迟因子。

在进行滤波后，计算αβ坐标系中第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

的电压幅值(本发明实施例中采用V_m表示)，电压幅值V_m具体采用下式表示：

其次，计算第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

和电压幅值V_m的比值以得到第一标量电压分量v'_α和第二标量电压分量v'_β的标量值，具体可以采用以下以下公式计算：

然后，再利用Park变换将v'_α和v'_β转换到两相旋转坐标系下，得到电压基波正序分量v_q，由此便实现了将三相交流量转换为直流量，更便于在后续步骤流程中，对标准电压基波正序分量v_q相位的跟踪。关于对第一标量电压分量v'_α和第二标量电压分量v'_β进行Park变换，得到第一标量电压分量v'_α和第二标量电压分量v'_β在旋转坐标系dq轴上的电压基波正序分量v_q和v_d。

其中，Park变换的具体过程如下式所示：

上式中的旋转相位角θ₀是由锁相环反馈所得的初始同步相位角。

本实施例中，作为优选的实施例，滤除第一电压分量v_α和第二电压分量v_β中的谐波，得到αβ静止坐标系中的第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

具体包括：

利用并联延迟信号消除法滤除第一电压分量v_α和第二电压分量v_β中的谐波，得到αβ静止坐标系中的第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

其中，并联延迟信号消除法对应的消除模型具体采用下式表示：

其中，T为基波周期，s为拉普拉斯算子，j为虚数单位，l为延迟因子。

需要说明的是，本实施例中的并联延迟信号消除法也可以参见现有技术，本发明实施例在此并不作赘述。

基于上述实施例，作为优选的实施例，步骤S102具体包括：

获取换流母线当前a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c与以换流母线当前a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c所在的周期为基准的上一个周期的三相电压v_a'、v_b'和v_c'；

分别计算v_a与v_a'的第一差值Δv_a、v_b与v_b'的第二差值Δv_b、v_c与v_c'的第三差值Δv_c；

计算第一差值Δv_a、第二差值Δv_b和第三差值Δv_c的最大值，将最大值与第一阈值进行比较，则得到第一控制信号Ctrl1；

利用电压分量v_α和电压分量v_β计算三相电压的电压幅值，将电压幅值与第二阈值进行比较，则得到第二控制信号Ctrl2；

利用a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c计算零序电压v₀，将零序电压v₀与第三阈值进行比较，则得到第三控制信号Ctrl3；

依据第一控制信号Ctrl1、第二控制信号Ctrl2和第三控制信号Ctrl3确定控制信号Ctrl。

具体的，本实施例中，本实施例中，第一阈值采用H1表示，第二阈值采用H2表示，第三阈值采用H3表示。利用换流母线当前a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c的采样值与上一个周期的采样值进行比较，得到每一相电压在相邻周期的差值，并求取三相电压的差值的最大值，若最大值超过第一阈值H1则认为电压相位发生跳变；可以理解的是当高压直流控制系统的交流侧发生三相故障时，换流母线的电压幅值会下降，当电压幅值小于等于第二阈值H2时，则认为发生三相故障；当高压直流控制系统的交流侧发生单相接地故障时，换流母线中将出现大量的零序分量，若零序分量超过第三阈值H3时，则认为高压直流控制系统发生单相接地故障。此时，当三个控制信号任意一个为高电平时，则认为高压直流系统交流侧发生故障。需要说明的是，此处的第一阈值H1、第二阈值H2和第三阈值H3是根据人为经验而预先设定的值，对于第一阈值H1、第二阈值H2和第三阈值H3的具体大小，本发明实施例在此并不作限定。

下面对控制信号进行详细的说明：

首先对于第一控制信号Ctrl1、第二控制信号Ctrl2和第三控制信号Ctrl3进行说明：

第一控制信号Ctrl1具体可以采用下式直观表示：

第二控制信号Ctrl2具体可以采用下式直观表示：

第三控制信号Ctrl3具体可以采用下式直观表示：

其次，依据第一控制信号Ctrl1、第二控制信号Ctrl2和第三控制信号Ctrl3得到控制信号Ctrl的具体过程如下：

基于上述实施例，作为优选的实施例，步骤S103具体包括：

若控制信号Ctrl为目标信号，则确定PI控制器的积分环节的输入量Input_i为标准电压基波正序分量v_q；

若控制信号Ctrl非目标信号，则确定PI控制器的积分环节的输入量Input_i为零。

具体的，本实施例中，目标信号优选为高电平信号，即目标信号采用“1”表示，非目标信号采用“0”表示。则步骤S103可以采用下式表示：

本实施例中，通过控制信号实现了对频率检测和相位检测的解耦，使得故障暂态过程中实现对频率检测和相位检测的解耦，加速锁相环对换流母线电压相位的锁定。

基于以上实施例，作为本发明优选的实施例，S104具体包括：

首先，本优选实施例中，比例环节系数采用k_p表示，积分环节系数采用k_i表示，额定频率采用ω₀表示。

计算标准电压基波正序分量v_q与PI控制器的比例环节系数k_p的乘积，得到增益电压；

计算输入量Input_i和积分环节系数k_i的乘积，并将得到的乘积值进行积分得到积分电压；

将得到的积分电压Δω和直流输电系统的交流侧的额定频率ω₀相加，得到电网电压频率

计算电网电压频率

和增益电压的和值，得到目标分量；

将目标分量进行积分，得到初始同步相位角θ₀。

具体的，本实施例中，当直流输电系统的交流侧没有发生故障，则表示直流输电系统处于正常运行状态，PI控制器的积分换环节输入为电压基波正序分量v_q作，否则PI控制器的积分换环节输入Input_i为0。

其中，初始同步相位角θ₀可以采用下式表示：

θ₀＝∫[k_pv_q+(∫k_iInput_i)+ω₀]

基于以上实施例，作为本发明优选的实施例，S105具体如下：

在实际高压直流输电系统中，发电机组输出的有功功率和负荷需求的有功功率不可能时刻保持平衡，导致电网的频率难免会发生偏移。当电网频率偏移时，前置滤波环节αβMDSC₁₅(s)在提取基波电压正序分量的过程中，产生的相位偏移θ_c如下式所示：

上式中，n为延迟系数，T为基波周期，

为比例系数，相位偏移θ_c即为本发明实施例中的相位误差值。

基于以上实施例，作为本发明优选的实施例，S106具体包括：

利用相位偏移θ_c对初始同步相位角θ₀进行修正，得到对换流母线的相位进行锁定的相位角

得到的相位角

可以采用下式表示：

下面对本发明实施例公开的一种用于高压直流输电系统的锁相装置进行介绍，请参见图3，图3为本发明实施例公开的一种用于高压直流输电系统的锁相装置结构示意图，该装置包括：

第一获取模块301，用于获取高压直流输电系统中的换流母线的三相电压和三相电压在dq旋转坐标系下的标准电压基波正序分量；

计算模块302，用于利用三相电压计算高压直流输电系统的控制信号；

第一确定模块303，用于利用控制信号和标准电压基波正序分量确定PI控制器的积分环节的输入量，实现频率检测和相位检测解耦；

第二确定模块304，用于依据输入量确定与标准电压基波正序分量对应的初始同步相位角；

第二获取模块305，用于获取高压直流输电系统中由于发生频率偏移引起的前置滤波环节的相位误差值；

校正模块306，用于利用相位误差值对初始同步相位进行校正，得到对换流母线的基波电压相位进行锁定的相位角。

可见，本发明实施例公开的一种用于高压直流输电系统的锁相装置，能够利用高压直流输电系统中的换流母线的三相电压计算高压直流输电系统的控制信号，从而利用该控制信号和换流母线在静止坐标下的标准电压基波正序分量确定PI控制器的积分环节的输入量，当高压直流输电系统的交流侧发生故障时，换流母线的电压相位会发生跳变，而整个电网的频率基本不变，通过确定PI控制器的积分环节的输入量使得锁相环输出的频率固定为高压直流输电系统交流侧电网的频率，实现锁相环对频率检测和相位检测的解耦，加速故障暂态过程中的锁相过程，此时获取由于频率偏移引起的前置滤波环节的相位误差值，然后利用该相位误差值对高压直流输电系统的初始同步相位进行校正，因此，在高压直流输电系统交流侧发生故障时，利用控制信号控制PI控制器积分环节的输入将锁相环的频率固定不变，加速对换流母线电压相位的锁定；在发生频率偏移时，由于利用由于频率偏移引起的前置滤波环节的相位误差值对高压直流输电系统的初始同步相位进行了校正，减小了最终锁定的高压直流输电系统的基波电压相位的相位角与高压直流输电系统的实际相位角之间的误差，提高了锁相环的相位跟踪效果。

基于以上实施例，作为本发明优选的实施例，第一获取模块301包括：

第一获取单元，用于获取换流母线的三相电压，三相电压包括a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c；

第一变换单元，用于对a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c进行Clark变换，得到三相电压在αβ静止坐标系中的第一电压分量v_α和第二电压分量v_β；

滤除单元，用于滤除第一电压分量v_α和第二电压分量v_β中的谐波，得到αβ静止坐标系中的第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

确定单元，用于利用αβ静止坐标系的标量值确定第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

的第一标量电压分量v'_α和第二标量电压分量v′_β；

第二变换单元，用于对第一标量电压分量v'_α和第二标量电压分量v'_β进行park变换，得到dq旋转坐标系下的标准电压基波正序分量。

基于以上实施例，作为本发明优选的实施例，滤除单元包括：

滤除子单元，用于利用并联延迟信号消除法滤除第一电压分量v_α和第二电压分量v_β中的谐波，得到αβ静止坐标系中的第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

其中，并联延迟信号消除法对应的消除模型具体采用下式表示：

其中，T为基波周期，s为拉普拉斯算子，j为虚数单位。l为延迟因子。

基于以上实施例，作为本发明优选的实施例，计算模块包括：

获取单元，用于获取换流母线当前a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c与以换流母线当前a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c所在的周期为基准的上一个周期的三相电压v_a′、v_b′和v_c′；

第一计算单元，用于分别计算v_a与v_a′的第一差值Δv_a、v_b与v_b′的第二差值Δv_b、v_c与v_c′的第三差值Δv_c；

第二计算单元，用于计算第一差值Δv_a、第二差值Δv_b和第三差值Δv_c的最大值，将最大值与第一阈值进行比较，则得到第一控制信号；

第三计算单元，用于利用电压分量v_α和电压分量v_β计算三相电压的电压幅值，将电压幅值与第二阈值进行比较，则得到第二控制信号；

第四计算单元，用于利用a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c计算零序电压v₀，将零序电压v₀与第三阈值进行比较，则得到第三控制信号；

确定单元，用于依据第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号确定控制信号。

基于以上实施例，作为本发明优选的实施例，第一确定模块303包括：

第一确定单元，用于若控制信号为目标信号，则确定PI控制器的积分环节的输入量为标准电压基波正序分量；

第二确定单元，用于若控制信号非目标信号，则确定PI控制器的积分环节的输入量为零。

基于以上实施例，作为本发明优选的实施例，校正模块306包括：

第五计算单元，用于计算标准电压基波正序分量与PI控制器的比例环节系数的乘积，得到增益电压；

第六计算单元，用于计算输入量和积分环节系数的乘积，并对得到的乘积值进行积分得到积分电压；

求和单元，用于将得到的积分电压和直流输电系统的交流侧的额定频率相加，得到电网电压频率；

第七计算单元，用于计算电网电压频率和增益电压的和值，得到目标分量；

输入单元，用于将目标分量输入至PI控制器并对目标分量进行积分，得到初始同步相位角。

下面对本发明实施例公开的一种用于高压直流输电系统的锁相设备进行介绍，请参见图4，图4为本发明实施例公开的一种用于高压直流输电系统的锁相装置结构示意图，该设备包括：

存储器401，用于存储计算机程序；

处理器402，用于执行存储器中存储的计算机程序以实现以上任一实施例提到的用于高压直流输电系统的锁相方法的步骤。

本实施例公开的计算机可读存储介质，由于可以通过处理器调用计算机可读存储介质存储的计算机程序，实现如上述任一实施例公开的高压直流输电系统的锁相方法的步骤，所以本计算机可读存储介质具有同上述高压直流输电系统的锁相方法同样的实际效果。

以上是对本发明所提出的锁相环的锁相方法作出较为详细的介绍，基于上述理论，本实施例通过具体的实际应用场景对上述实施例所公开的内容进行验证。

具体的，本发明实施例中采用PSCAD/EMTDC软件对本文所提出的锁相环的锁相方法进行性能测试，并与现有直流工程中的ABB-PLL和SIEMENS-PLL进行对比分析。其中，对于现有的ABB-PLL的控制参数如下：kp＝100，ki＝5000。SIEMENS-PLL的PI控制参数为：kp＝314，ki＝49298，其频率追踪器的参数为：一阶惯性环节的时间常数T1＝0.1s，积分时间常数T2＝0.02s。本发明实施例中的锁相环的控制参数为：kp＝314，ki＝5000，kφ＝0.00933。

对于高压直流输电系统的交流侧可能出现相位跳变、电压不平衡跌落、频率偏移、故障带来多次谐波以及直流分量等问题，特别的是当LCC-HVDC逆变站发生换相失败时，由于基波电压入侵直流侧，经过逆变器的调制作用后，反过来在交流系统中产生较大幅值的2次谐波。因此本发明实施例设计三种测试工况考察本发明实施例提出的锁相环的锁相方法的动态性能和稳态性能。本发明实施例中的三种测试工况进行如下详细说明：

工况1：电网频率50Hz，4s时三相电压初始相位跳变30°，C相电压降低至0.7pu。

工况2：电网频率50Hz，4s时ABC三相电压降低至0.6pu，并注入0.15pu的五次谐波和0.1pu的三次谐波。

工况3：电网频率49.5Hz，4s时ABC三相电压初相相位跳变30°，同时注入表1中的谐波扰动。

表1谐波扰动，Vbase＝100V

谐波次数	正序(p.u.)	负序(p.u.)
			0st	0.05	－
1st	1.0	0.2
			2nd	0.15	－
3rd	0.15	0.05
			5th	－	0.06
7th	0.06	－
			11th	－	0.10

请参见图5，图5为本发明实施例公开的第一种测试工况下锁相环的仿真波形图，在工况1下现有技术中直流工程的ABB-PLL进入稳态的时间最长，需耗时70ms，由于C相电压跌落，导致三相电压不平衡，即出现基波负序分量，使得ABB-PLL在稳态阶段还存在二倍频率的相位误差。由于MXF128数字滤波器能够将基波负序分量消除，现有技术中的SIEMENS-PLL经过36ms后相位误差为零，然而由于频率和相位的耦合，SIEMENS-PLL的最大频率波动量约为5Hz。由于本发明实施例提出的锁相环的锁相方法使用故障检测模块快速检测出故障(即对应于本发明实施例中的控制信号判断高压直流输电系统中是否发生故障)，并将锁相环的频率固定为故障前的频率，本发明实施例提出的锁相环的锁相方法只需经过25ms就能进入稳态，且αβMDSC15同样能完全滤除基波负序电压，因此本发明实施例提出的锁相环的锁相方法的稳态相位误差基本为0。

对于工况2下本发明实施例公开的锁相环的锁相方法、ABB-PLL的锁相方法以及SIEMENS-PLL的锁相方法的三种仿真结果如图6所示，图6为本发明实施例公开的第二种测试工况下锁相环的仿真波形图，ABB-PLL的相位误差和频率在剧烈波动,不能实现锁相功能。SIEMENS-PLL和本发明实施例提出的锁相环的锁相方法均能在30ms内快速地锁定相位，SIEMENS-PLL在这30ms输出的频率存在0.5Hz的波动，而本发明实施例提出的锁相环的锁相方法的输出的频率基本维持在50Hz不变。

对于工况3下本发明实施例公开的锁相环的锁相方法、ABB-PLL的锁相方法以及SIEMENS-PLL的锁相方法的三种仿真结果如图7所示，图7为本发明实施例公开的第三种测试工况下锁相环的仿真波形图，与前两个工况类似，ABB-PLL均不能锁定基波电压的相位，要减小谐波对ABB-PLL输出相位的影响，只能减小其带宽，在减小带宽的同时相应降低了动态响应速度，达不到动态快速响应的要求。而本发明实施例提出的锁相环的锁相方法在28ms内相位误差就进入稳态，且频率基本维持49.5Hz不变，而SIEMENS-PLL需要40ms进入稳态，且在暂态过程中频率快速波动。当锁相环进入稳态情况下，SIEMENS-PLL的稳态相位误差基本为0，而本发明实施例提出的锁相环的锁相方法的稳态相位误差存在0.2°的波动，究其原因，SIEMENS-PLL具有附加的频率跟踪器来动态调整采样频率，使得MXF128数字滤波器能将各次谐波滤除。而本发明实施例提出的锁相环的锁相方法采用的是相位补偿的方法来减小频率偏移对前置滤波环节产生的相位误差，在频率偏移50Hz的情况时，αβMDSC15的滤波能力减弱，因而使得本发明实施例提出的锁相环的锁相方法的相位误差存在微小的波动。但实际电网的频率偏移量很小，其引起的相位误差可忽略。

显然，从上述仿真结果看，本发明提出型锁相环在相位跳变、电压畸变、频率偏移等工况下能够快速锁定相位，且性能更优于其余两种锁相环。

为更好的说明本发明所提的本发明实施例提出的锁相环的锁相方法的性能，将其应用于CIGRE直流输电标准测试系统，其采用12脉动换流器，额定直流电压为500kV，额定直流电流为2kA，并与CIGRE模型原有锁相环触发效果进行对比。

以三相故障为例，3s时逆变侧母线ABC三相发生接地故障，接地电阻Rf＝30Ω，故障持续时间为0.1s。此时分别由本发明实施例提出的锁相环的锁相方法与原有锁相环触发下系统各电气变化量如图8(a)和图8(b)所示，图8(a)为本发明实施例公开的现有技术中CIGRE直流输电标准测试系统锁相环触发逆变侧的三相故障电气波形图，图8(b)为本发明实施例公开的新型CIGRE直流输电标准测试系统锁相环触发逆变侧的三相故障电气波形图。对比各波形发现，两种锁相环触发下逆变侧在故障开始时刻都发生了首次换相失败，而原有锁相环触发在故障恢复阶段发生了第二次换相失败，本发明实施例提出的锁相环的锁相方法触发下系统恢复良好，未发生后续换相失败。

锁相环在暂态情况下对换流母线电压相位的跟踪能力直接影响到整个系统的触发效果。对比观察分别由本发明实施例提出的锁相环的锁相方法与原有锁相环触发下换流阀的实际触发角与触发角指令的触发角误差以及各锁相环的相位误差，如图9所示，图9为本发明实施例公开的CIGRE直流输电标准测试系统逆变侧三相故障换流阀触发角误差与锁相环相位误差图。

3.00-3.05s时，系统处于故障初期，逆变侧发生换相失败，电压暂态过程中锁相环输出相位误差都较大，使得换流阀触发角误差也较大。3.05-3.10s时，两个锁相环相位误差减小到10°以内，系统开始恢复，处于准稳态。

然而在3.10s时，由于故障切除，使得换流母线电压相位又一次发生跳变，锁相环需要重新进行锁相。3.10-3.15s时，由于原有锁相环的带宽较小，动态响应速度较慢，锁相环的相位误差在50ms内超过30°，使得触发角误差持续大于20°，从触发角度来讲，相当于对换流阀延迟触发，根据高压直流系统分层控制结构原理，阀控系统的响应速度快于极控系统，极控系统来不及再根据阀控系统的实际触发结果进行调整，导致换流阀的关断裕度减小，使得系统发生后续换相失败。而本发明所提锁相环能在切除故障50ms之内将相位误差减小到10°以内，使得触发角误差较小，从而避免了后续换相失败。

以上对本申请所公开的一种用于高压直流输电的锁相方法、装置及设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

Claims (10)

1.一种用于高压直流输电系统的锁相方法，其特征在于，包括：

获取高压直流输电系统中的换流母线的三相电压和所述三相电压在dq旋转坐标系下的标准电压基波正序分量；

利用所述三相电压计算所述高压直流输电系统的控制信号；

所述控制信号为所述高压直流输电系统交流侧系统发生故障时所生成的信号；

利用所述控制信号和所述标准电压基波正序分量确定PI控制器的积分环节的输入量使得锁相环在电网故障阶段维持频率输出不变，实现对频率检测和相位检测的解耦；

依据所述输入量确定与所述标准电压基波正序分量对应的初始同步相位角；

获取所述高压直流输电系统中由于发生频率偏移引起的前置滤波环节的相位误差值；

利用所述相位误差值对所述初始同步相位进行校正，得到对所述换流母线的基波电压相位进行锁定的相位角。

2.根据权利要求1所述的用于高压直流输电系统的锁相方法，其特征在于，所述获取高压直流输电系统中的换流母线的三相电压包括：

获取所述换流母线的三相电压，所述三相电压包括a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c；

对应的，所述获取所述三相电压在dq旋转坐标系下的标准电压基波正序分量包括：

对所述a相电压v_a、所述b相电压v_b和所述c相电压v_c进行Clark变换，得到所述三相电压在αβ静止坐标系中的第一电压分量v_α和第二电压分量v_β；

滤除所述第一电压分量v_α和所述第二电压分量v_β中的谐波，得到所述αβ静止坐标系中的第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

利用所述αβ静止坐标系的标量值确定所述第一电压基波正序分量

和所述第二电压基波正序分量

的第一标量电压分量v'_α和第二标量电压分量v'_β；

对所述第一标量电压分量v'_α和所述第二标量电压分量v'_β进行park变换，得到所述dq旋转坐标系下的所述标准电压基波正序分量。

3.根据权利要求2所述的用于高压直流输电系统的锁相方法，其特征在于，所述滤除所述第一电压分量v_α和所述第二电压分量v_β中的谐波，得到所述αβ静止坐标系中的第一电压基波正序分量

和第二电压基波正序分量

具体包括：

利用并联延迟信号消除法滤除所述第一电压分量v_α和所述第二电压分量v_β中的谐波，得到所述αβ静止坐标系中的所述第一电压基波正序分量

和所述第二电压基波正序分量

其中，所述并联延迟信号消除法对应的消除模型具体采用下式表示：

其中，T为基波周期，s为拉普拉斯算子，j为虚数单位，l为延迟因子。

4.根据权利要求2或3所述的用于高压直流输电系统的锁相方法，其特征在于，所述利用所述三相电压计算所述高压直流输电系统的控制信号具体包括：

获取所述换流母线当前所述a相电压v_a、所述b相电压v_b和所述c相电压v_c与以所述换流母线当前所述a相电压v_a、所述b相电压v_b和所述c相电压v_c所在的周期为基准的上一个周期的三相电压v_a'、v_b'和v_c'；

分别计算所述v_a与所述v_a'的第一差值Δv_a、所述v_b与所述v_b'的第二差值Δv_b、所述v_c与所述v_c'的第三差值Δv_c；

计算所述第一差值Δv_a、所述第二差值Δv_b和所述第三差值Δv_c的最大值，将所述最大值与第一阈值进行比较，则得到第一控制信号；

利用所述电压分量v_α和所述电压分量v_β计算所述三相电压的电压幅值，将所述电压幅值与第二阈值进行比较，则得到第二控制信号；

利用所述a相电压v_a、所述b相电压v_b和所述c相电压v_c计算零序电压v₀，将所述零序电压v₀与第三阈值进行比较，则得到第三控制信号；

依据所述第一控制信号、所述第二控制信号和所述第三控制信号确定所述控制信号。

5.根据权利要求4所述的用于高压直流输电系统的锁相方法，其特征在于，所述利用所述控制信号和所述标准电压基波正序分量确定PI控制器的积分环节的输入量，实现对频率检测和相位检测的解耦具体包括：

若所述控制信号为目标信号，则确定所述PI控制器的积分环节的输入量为所述标准电压基波正序分量；

若所述控制信号非所述目标信号，则确定所述PI控制器的积分环节的输入量为零。

6.根据权利要求1所述的用于高压直流输电系统的锁相方法，其特征在于，所述依据所述输入量确定和与所述标准电压基波正序分量对应的初始同步相位角包括：

计算所述标准电压基波正序分量与所述PI控制器的比例环节系数的乘积，得到增益电压；

计算所述输入量和积分环节系数的乘积，并对得到的乘积值进行积分得到积分电压；

将得到的所述积分电压和所述直流输电系统的交流侧的额定频率相加，得到电网电压频率；

计算所述电网电压频率和所述增益电压的和值，得到目标分量；

将所述目标分量进行积分，得到所述初始同步相位角。

7.一种用于高压直流输电系统的锁相装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取高压直流输电系统中的换流母线的三相电压和所述三相电压在dq旋转坐标系下的标准电压基波正序分量；

计算模块，用于利用所述三相电压计算所述高压直流输电系统的控制信号；所述控制信号为所述高压直流输电系统交流侧系统发生故障时所生成的信号；

第一确定模块，用于利用所述控制信号和所述标准电压基波正序分量确定PI控制器的积分环节的输入量使得锁相环在电网故障阶段维持频率输出不变，实现对频率检测和相位检测的解耦；

第二确定模块，用于依据所述输入量确定与所述标准电压基波正序分量对应的初始同步相位角；

第二获取模块，用于获取所述高压直流输电系统中由于发生频率偏移引起的前置滤波环节的相位误差值；

校正模块，用于利用所述相位误差值对所述初始同步相位进行校正，得到对所述换流母线的基波电压相位进行锁定的相位角。

8.根据权利要求7所述的用于高压直流输电系统的锁相装置，其特征在于，所述计算模块包括：

获取单元，用于获取所述换流母线当前a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c与以所述换流母线当前所述a相电压v_a、所述b相电压v_b和所述c相电压v_c所在的周期为基准的上一个周期的三相电压v_a'、v_b'和v_c'；

第一计算单元，用于分别计算所述v_a与所述v_a'的第一差值Δv_a、所述v_b与所述v_b'的第二差值Δv_b、所述v_c与所述v_c'的第三差值Δv_c；

第二计算单元，用于计算所述第一差值Δv_a、所述第二差值Δv_b和所述第三差值Δv_c的最大值，将所述最大值与第一阈值进行比较，则得到第一控制信号；

第三计算单元，用于利用电压分量v_α和电压分量v_β计算所述三相电压的电压幅值，将所述电压幅值与第二阈值进行比较，则得到第二控制信号；

第四计算单元，用于利用所述a相电压v_a、所述b相电压v_b和所述c相电压v_c计算零序电压v₀，将所述零序电压v₀与第三阈值进行比较，则得到第三控制信号；

确定单元，用于依据所述第一控制信号、所述第二控制信号和所述第三控制信号确定所述控制信号。

9.根据权利要求7所述的用于高压直流输电系统的锁相装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：

第一确定单元，用于若所述控制信号为目标信号，则确定所述PI控制器的积分环节的输入量为所述标准电压基波正序分量；

第二确定单元，用于若所述控制信号非所述目标信号，则确定所述PI控制器的积分环节的输入量为零。

10.一种用于高压直流输电系统的锁相设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现如权利要求1至6任一项所述的用于高压直流输电系统的锁相方法的步骤。

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