CN110535328B

CN110535328B - 一种电力电子变压器能量流辨识方法、系统及设备

Info

Publication number: CN110535328B
Application number: CN201810514513.2A
Authority: CN
Inventors: 尚敬; 苏亮亮; 张志学; 刘华东; 黄子昊; 陈涛; 罗文广; 彭赟; 黄超; 孙璐; 王跃
Original assignee: CRRC Zhuzhou Institute Co Ltd
Current assignee: CRRC Zhuzhou Institute Co Ltd
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2018-05-25
Publication date: 2021-02-23
Anticipated expiration: 2038-05-25
Also published as: CN110535328A

Abstract

本发明公开了一种电力电子变压器能量流辨识方法，包括：获得中间环节的直流电压和直流电流；将直流电压与直流电流的乘积确定为能量流稳态量；根据直流电压的一次变化率和二次变化率、直流电流的一次变化率和二次变化率以及电力电子变压器的主电路参数确定能量流波动量；将能量流稳态量和能量流波动量的叠加量确定为目标能量流。应用本发明所提供的方法，能够准确地辨识出通过PET的能量流，提高供电系统的稳定性。本发明还提供了一种电力电子变压器能量流辨识系统及设备，具有相应技术效果。

Description

一种电力电子变压器能量流辨识方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及电力电子及电能变换技术领域，特别是涉及一种电力电子变压器能量流辨识方法、系统及设备。

背景技术

能量路由器作为开放式的能量载体，是一种可实现能量的多向流动并可对能量流进行主动控制的设备，有着变压、实时控制各端口电气量以及采集电网数据等诸多功能。PET(Power electronic transformer，电力电子变压器)具有电气隔离、功率主动控制以及提供多电压等级的交直流接口等功能，可作为能量路由器来使用，以应对电能的多向流动发展趋势。例如在图1中，将PET作为配电网、交流微网以及直流微网之间能量流动的中转站。

在现有技术中，通过检测出能量流以确定PET的工作状态，当能量流辨识不准时，可能会影响系统的稳定性，例如导致PET的各个环节无法及时准确地进行状态切换，导致能量在中间环节积累，进而引起中间环节的过压并导致供电系统故障，因此，能量流的准确辨识十分重要。能量流即功率流，受电路中的负载变化的影响，例如负载中新增一用电器件，能量流便随之改变。本申请中描述的中间环节即PET中的实现能量流正、反向控制的DC-DC环节。例如以常见的三相PET结构进行说明，可参阅图2，该三相PET为前级级联型PET。前级整流环节由输入的n个H桥串联构成，称为AC-DC环节，中间环节由高频变压器两侧的2n个H桥及其本身构成，称为DC-DC部分，输出级可以按需要进行DC-AC变换，在图2中未示出，例如输出级也可以由n个H桥组成的逆变器构成。

在进行能量流的检测时，通常是将中间环节的电压和电流的乘积确定为能量流，例如图2中通过低压直流汇流母线获取相应的数据。由于电压或电流的变化需要一定的延时，使得当能量流变化时，该变化并不是立刻就能从电流大小或电压大小上体现出来，也就是说，根据中间环节的电压和电流的乘积确定出的能量流并不准确。特别是在下级电网中同时包含用电设备、新能源发电装置以及储能装置等交直流混合电网的场合中，能量流的流向可能会频繁地变化，难以预测，更容易产生能量流辨识不准导致的系统过压等问题。

综上所述，如何准确地辨识出通过PET的能量流，以提高供电系统的稳定性，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力电子变压器能量流辨识方法、系统及设备。以准确地辨识出通过PET的能量流，提高供电系统的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种电力电子变压器能量流辨识方法，该方法包括：

获得中间环节的直流电压和直流电流；

将所述直流电压与所述直流电流的乘积确定为能量流稳态量；

根据所述直流电压的一次变化率和二次变化率、所述直流电流的一次变化率和二次变化率以及电力电子变压器的主电路参数确定能量流波动量；

将所述能量流稳态量和所述能量流波动量的叠加量确定为目标能量流。

优选的，还包括：

当所述直流电压高于预设的第一阈值，且所述直流电压的一次变化率为正时，将所述中间环节的控制方式由正向切换为反向；

当所述直流电压低于预设的第二阈值，且所述直流电压的一次变化率为负时，将所述中间环节的控制方式由反向切换为正向；

其中，所述第二阈值低于所述第一阈值，当能量由主电网供电至下级负荷时，所述中间环节的控制方式为正向，反之所述中间环节的控制方式为反向。

优选的，通过以下步骤确定所述第二阈值：

判断所述能量流波动量在目标时间段的变换次数是否高于预设的次数阈值时；

如果是，则将第一数值确定为所述第二阈值，否则，将第二数值确定为所述第二阈值，其中，所述第一数值小于所述第二数值。

优选的，所述获得中间环节的直流电压和直流电流，包括：

根据接收的负载信息获得中间环节的直流电压和直流电流。

优选的，还包括：

当所述直流电压高于预设的所述第一阈值，且持续时长超出目标时长时，输出提示信息。

优选的，所述根据所述直流电压的一次变化率和二次变化率、所述直流电流的一次变化率和二次变化率以及电力电子变压器的主电路参数确定能量流波动量，包括：

根据所述直流电压的一次变化率和二次变化率、所述直流电流的一次变化率和二次变化率以及电力电子变压器的主电路参数确定出电力电子变压器的交流侧的相电压以及相电流，并确定出以所述相电压以及所述相电流作为参数的三相坐标系下的电路的电压方程；

确定出所述电压方程进行旋转坐标变换以及利用后向欧拉公式进行离散化之后的表达式；

由功率计算公式以及所述后向欧拉公式进行离散化之后的表达式确定出在旋转坐标系下的有功功率波动量以及无功功率波动量；

将所述旋转坐标系下的有功功率波动量以及无功功率波动量转换为三相坐标系下的有功功率波动量以及无功功率波动量并叠加，作为确定出的能量流波动量。

优选的，其特征在于，在所述将所述能量流稳态量和所述能量流波动量的叠加量确定为目标能量流之后，还包括：

根据所述目标能量流计算目标前馈分量；

将所述目标前馈分量输入至前级整流器。

一种电力电子变压器能量流辨识系统，该系统包括：

直流量获取模块，用于获得中间环节的直流电压和直流电流；

稳态量确定模块，用于将所述直流电压与所述直流电流的乘积确定为能量流稳态量；

波动量确定模块，用于根据所述直流电压的一次变化率和二次变化率、所述直流电流的一次变化率和二次变化率以及电力电子变压器的主电路参数确定能量流波动量；

目标量确定模块，用于将所述能量流稳态量和所述能量流波动量的叠加量确定为目标能量流。

优选的，还包括：

第一切换模块，用于当所述直流电压高于预设的第一阈值，且所述直流电压的一次变化率为正时，将所述中间环节的控制方式由正向切换为反向；

第二切换模块，用于当所述直流电压低于预设的第二阈值，且所述直流电压的一次变化率为负时，将所述中间环节的控制方式由反向切换为正向；

一种电力电子变压器能量流辨识设备，包括：

存储器，用于存储能量流辨识程序；

处理器，用于执行所述能量流辨识程序以实现上述任一项所述电力电子变压器能量流辨识方法的步骤。

应用本发明实施例所提供的技术方案，包括：获得中间环节的直流电压和直流电流；将直流电压与直流电流的乘积确定为能量流稳态量；根据直流电压的一次变化率和二次变化率、直流电流的一次变化率和二次变化率以及电力电子变压器的主电路参数确定能量流波动量；将能量流稳态量和能量流波动量的叠加量确定为目标能量流。

在确定能量流时，首先根据中间环节的直流电压和直流电流确定能量流稳态量，该能量流稳态量对应的即为在能量流变化之前的时刻的能量流，由于能量流变化之后，电流大小虽然不会突变，但会体现在电流以及电压的变化上，因此根据直流电压的一次变化率和二次变化率、直流电流的一次变化率和二次变化率以及电力电子变压器的主电路参数确定出能量流波动量，将该能量流波动量与能量流稳态量叠加之后，得出的结果便是变化之后的能量流，使得辨识出的结果更为准确，也就提高了供电系统的稳定性。

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PET作为能量路由器的交直流微网的结构示意图；

图2为三相PET的一种拓扑结构示意图；

图3为本发明中一种电力电子变压器能量流辨识方法的实施流程图；

图4为单相PET的一种拓扑结构示意图；

图5为本发明中一种电力电子变压器能量流辨识系统的结构示意图；

图6为本发明中一种电力电子变压器能量流辨识设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电力电子变压器能量流辨识方法，使得辨识出的能量流更为准确，也就提高了供电系统的稳定性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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。

请参考图3，图3为本发明中一种电力电子变压器能量流辨识方法的实施流程图，该方法包括以下步骤：

S101：获得中间环节的直流电压和直流电流。

中间环节即PET中的实现能量流正、反向控制的DC-DC环节，例如图2的三相PET结构图中，对于每一相而言，该相的中间环节包括高频变压器以及两侧的2n个H桥。可以使用电压、电流传感器等设备检测中间环节的直流电压和直流电流，并将检测结果发送至能量流辨识系统中以便进行后续步骤。例如在图2的实施例中，可以将相应的传感器设置在各相低压直流汇流母线处，以获取直流电压U_d以及直流电流I_d。

需要指出的是，图2中示出的是一种具体实施方式中的PET的拓扑结构，在实际应用中，可以有多种拓扑形式，例如按相数区分，可以分为三相、单相以及多端口形式；对于前级输入级而言，可以有级联型、MMC、二极管钳位式多电平、飞跨电容式多电平、简单的两电平等多种形式，相应的，输出级可以有多种拓扑结构。不同的拓扑形式并不影响本方案的实施。

在具体实施时，还可以通过直流电压计算出相应的直流电流。由网侧和直流侧之间的能量守恒可得：P_E＝P_L+P_C+P_R，并且由于：

可得：

其中，I_a,b,c为三相网侧的输入电流，e_a,b,c为三相网侧的输入电压，L_s为网侧电感，C_d直流侧支撑电容，U_d为直流电压，I_d为直流电流。

对于其中的

以及

即网侧输入电流的一次变化率以及直流电压的一次变化率，可通过前后两次采样值进行近似计算，例如可以为：

其中的T_s为采样周期。

当然，上述例子中以三相PET结构为例进行了通过直流电压确定直流电流的描述，对于单相系统，可以同理得到：

单相PET的结构原理图可参见图4，其中，I_a为三相网侧的输入电流，e_a为三相网侧的输入电压，L_s为网侧电感，C_d直流侧支撑电容，U_d为直流电压，I_d为直流电流。

S102：将直流电压与直流电流的乘积确定为能量流稳态量。

在获得中间环节的直流电压以及直流电流之后，可以确定出直流电压以及直流电流的乘积，将该乘积确定为能量流稳态量。在电路负载几乎不发生变化的场合中，直流电压以及直流电流的乘积即为实际的能量流，即此时的能量流波动量趋近于零，但在电路中的负载频繁发生变化的场合中，能量流变化频繁，能量流的变化不能立即体现在直流电流上，需要确定出能量流波动量，将该能量流波动量叠加上能量流稳态量，使得计算出的能量流更加准确。

在确定能量流稳态量时，还可以通过最小二乘法等方式提高数据的准确性。例如，可以获得一段时间内的多个时刻的直流电压和直流电流，通过最小二乘法确定出这段时间的能量流稳态量，能够减小计算出的能量流稳态量的误差，特别是能够排除部分明显异常的数据对结果的影响，例如由于传感器导致的某一时刻的测量数据的异常。

S103：根据直流电压的一次变化率和二次变化率、直流电流的一次变化率和二次变化率以及电力电子变压器的主电路参数确定能量流波动量。

考虑到负载的变化引起能量流变化时，虽然直流电流的大小不会立即改变，但能量流变化程度不同，直流电流以及直流电压的变化率会相应地不同，因此，可以根据直流电压的一次变化率和二次变化率、直流电流的一次变化率和二次变化率以及PET的主电路参数确定出能量流波动量。例如在某一时刻，电路的能量流由P1变至P2，步骤S102中确定的能量流稳态量相当于是P1，步骤S103中确定出的能量流波动量即为P2-P1。可以表示为：

直流电流的一次变化率，直流电流的二次变化率、直流电压的一次变化率以及直流电压的二次变化率，均可通过前后两次采样值进行近似计算，以直流电压的一次变化率为例，可以为：

其中的T_s为采样周期。当然，具体的能量流波动量的确定方式可以根据实际情况进行设定和调整，例如根据具体的电路结构以及电路参数等因素，选择针对具体电路的能量流波动量的确定方法。

S104：将能量流稳态量和能量流波动量的叠加量确定为目标能量流。

在确定能量流稳态量以及能量流波动量之后，将能量流稳态量和能量流波动量叠加，此处的叠加为矢量叠加，叠加结果即为确定出的目标能量流。在上述的某一时刻电路的能量流由P1变至P2的例子中，步骤S104确定出的目标能量流即为能量流P2。

应用本发明实施例所提供的方法，包括：获得中间环节的直流电压和直流电流；将直流电压与直流电流的乘积确定为能量流稳态量；根据直流电压的一次变化率和二次变化率、直流电流的一次变化率和二次变化率以及电力电子变压器的主电路参数确定能量流波动量；将能量流稳态量和能量流波动量的叠加量确定为目标能量流。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括以下两个步骤：

第一个步骤：当直流电压高于预设的第一阈值，且直流电压的一次变化率为正时，将中间环节的控制方式由正向切换为反向；

第二个步骤：当直流电压低于预设的第二阈值，且直流电压的一次变化率为负时，将中间环节的控制方式由反向切换为正向；

其中，第二阈值低于第一阈值，当能量由主电网供电至下级负荷时，中间环节的控制方式为正向，反之中间环节的控制方式为反向。

中间环节的正向控制方式指的是能量从主电网供电到下级负荷,具体的，可以对高频变压器左侧的变换器施加脉冲，右侧的变换器实现高频的二极管整流。相应的，对高频变压器右侧的变换器施加脉冲，左侧的变换器实现高频的二极管整流，即可实现控制能量流的反向流动，即能量流由下级电网回馈到主电网。在现有技术中，通过检测出的直流电流的方向决定中间环节的正、反向控制，在能量流频繁切换的场合，这样的控制方式便会频繁地切换中间环节的两侧的变换器的工作状态，因此会产生不必要的额外损耗，进而影响供电系统整体的效率。

在本申请的该种实施方式中，利用动态滞环的方式来决定中间环节的正、反向控制，具体的，当直流电压U_d高于预设的第一阈值U_dH，且直流电压的一次变化率为正，即

时，将中间环节的控制方式由正向切换为反向。第一阈值U_dH的大小通常可以由具体的电路进行设置，例如可以考虑具体的电路结构中变压器和储能电容的可承受电压进行对应的第一阈值的设置。相应的，当直流电压U_d低于预设的第二阈值U_dL，且直流电压的一次变化率为负，即

时，将中间环节的控制方式由反向切换为正向。第二阈值U_dL也可以根据实际情况进行设定，例如根据电路中能量流的变化频率等因素来决定第二阈值的取值。因此，当直流电压高于第二阈值并且低于第一阈值时，当直流电压高于第一阈值但其一次变化率为负，即直流电压正在降低时，以及当直流电压低于第二阈值但其一次变化率为正，即直流电压正在升高时，均不改变中间环节的控制方式，也就意味着降低了中间环节的正、反向控制的切换频率。例如在一种具体实施方式中，能量流变换频繁，直流电流频繁地在正、反向流动之间切换，但直流电压始终在第一阈值以及第二阈值之间波动，本申请的该种实施方式则不对控制方式进行切换，降低了正、反向控制之间的切换频率，也就提高了供电系统整体的效率。

在本发明的一种具体实施方式中，通过以下步骤确定第二阈值：

判断能量流波动量在目标时间段的变换次数是否高于预设的次数阈值时；

如果是，则将第一数值确定为第二阈值，否则，将第二数值确定为第二阈值，其中，第一数值小于第二数值。

考虑到不同场合中能量流的波动情况不同，可以根据该情况动态地调整滞环的环宽。滞环的环宽由作为上限的第一阈值以及作为下限的第二阈值决定，考虑到第一阈值受变压器和储能电容的可承受电压的影响，即第一阈值的设定通常要考虑到对变压器以及储能电容进行一定的保护，避免直流电压过高而损坏相应器件，因此，在调整第一阈值时，可以根据实际情况进行小范围的调整。

针对第二阈值，可以判断能量流波动量在目标时间段的变换次数是否高于预设的次数阈值时，如果是，则将第一数值确定为第二阈值，否则，将第二数值确定为第二阈值，第一数值小于第二数值。能量流波动量的变换即该值的正负变换，在一定时间段内，能量流波动量的变换次数越多，说明该时间段内能量流的变化越频繁，为了进一步降低正、反向控制的切换频率，此时可以提高滞环的环宽，也就是说，可以将第二阈值设置地较低，例如该种实施方式中可以将第二阈值设为第一数值。相应的，能量流波动量的变换次数较少时，可以降低滞环的环宽，例如将第二阈值设为第二数值。需要指出的是，该种实施方式中，以第一数值以及第二数值为例，作为第二阈值的两个取值，在具体实施时，第二阈值还可以有其他取值，并不影响本发明的实施。此外，目标时间段为预设的一个时间段，该时间段具体的跨度可以根据实际情况进行设定和调整，次数阈值也可以根据实际情况进行选取，均不影响本发明的实施。

在本发明的一种具体实施方式中，步骤S101可以包括：

根据接收的负载信息获得中间环节的直流电压和直流电流。

对于部分已知的供电系统，即已知电路中连接的负载类型的系统，可以根据接收的负载信息获得中间环节的直流电压和直流电流。可以由负载观测器等设备获得相应的负载信息，不同负载的负载信息可以不同。负载观测器可以由设置在相应控制器中的控制算法进行实现。并且需要指出的是，对于部分负载，可以获得该负载的相应的负载信息以进一步确定中间环节的直流电压和直流电流，而对于某些负载，可以通过负载信息直接或间接地确定出这些负载的功率，进一步则可以确定出该电路中的能量流稳态量。例如，对于电机负载，可以获得电机负载的转速和转矩并通过能量转换效率等参数转化为电机的能量流。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

当直流电压高于预设的第一阈值，且持续时长超出目标时长时，输出提示信息。

如前文所述，第一阈值的设定通常会考虑到变压器的可承受电压，例如，变压器的可承受电压为A，可以将第一阈值设置地略小于A。当直流电压持续地高于预设的第一阈值时，可能会对电路造成不良影响，例如直流电压持续升高，切换正、反控制不及时使得电路中的元器件被破坏。在本发明的该种实施方式中，当直流电压高于预设的第一阈值，且持续时长超出目标时长时，输出提示信息。具体的，可以使用指示灯或者蜂鸣器等装置进行提示信息的输出，目标时长也可以根据实际情况进行设定，当输出提示信息时，说明直流电压较高且持续了一定的时间，供电系统可能存在一定的风险，该种实施方式可以使得工作人员及时获析情况以便进行处理，提高了供电系统的安全性。

在本发明的一种具体实施方式中，步骤S103包括以下步骤：

根据直流电压的一次变化率和二次变化率、直流电流的一次变化率和二次变化率以及电力电子变压器的主电路参数确定出电力电子变压器的交流侧的相电压以及相电流，并确定出以相电压以及相电流作为参数的三相坐标系下的电路的电压方程；

确定出电压方程进行旋转坐标变换以及利用后向欧拉公式进行离散化之后的表达式；

由功率计算公式以及后向欧拉公式进行离散化之后的表达式确定出在旋转坐标系下的有功功率波动量以及无功功率波动量；

将旋转坐标系下的有功功率波动量以及无功功率波动量转换为三相坐标系下的有功功率波动量以及无功功率波动量并叠加，作为确定出的能量流波动量。

便于描述将上述步骤进行合并说明。需要指出的是，该种实施方式中给出的是一种具体实施例中能量流波动量的计算方式，在实际应用中，供电系统的不同，供电电路结构的不同，以及具体选取的算法不同等因素，均可以产生不同的能量流波动量的计算方式。

该种实施方式主要是针对常见的三相PET结构模型进行描述，也简要地对单相PET进行了说明。首先，根据直流电压的一次变化率和二次变化率、直流电流的一次变化率和二次变化率以及电力电子变压器的主电路参数确定出电力电子变压器的交流侧的相电压以及相电流。对于常见的三相对称系统，具体可以表示为：

I_d＝i_as_a+i_bs_b+i_cs_c。

其中，u_a,u_b,u_c为整流器交流侧的相电压，i_a,i_b,i_c为整流器交流侧的相电流，U_d为直流电压，I_d为直流电流。可以将级联整流器等效为两电平的PWM整流器，则定义单极性二值逻辑的开关函数s_k为：

其中，当上桥臂导通，下桥臂关断时，s_k为1，反之，当上桥臂关断，下桥臂导通时，s_k为0。而s_k的具体取值与调制方式有关，例如正弦脉宽调制为三角波与调制波比较生成的脉冲信号，空间矢量脉宽调制为根据矢量扇区选择出的矢量，具体0和1的持续时间由矢量作用时间决定。当然，对于单相系统，基于相同的原理，可以得出u_a＝(s_a-s_b)U_d。并且需要说明的是，除了可以通过供电电路本身的表达式进行推算得到相应的调制电压u_a,b,c的取值，具体实施时，还可以通过状态空间估计等方法进行相关数据的求取计算。

在确定出电力电子变压器的交流侧的相电压以及相电流之后，可以确定出以相电压以及相电流作为参数的三相坐标系下的电路的电压方程。具体的，例如对于图2中的三相PET结构图，根据基尔霍夫电压定律，可以得到：

其中，e_a,b,c为三相网侧的输入电压，R_s和L_s分别为交流滤波电抗的等效电阻和电感，均可视为主电路的参数。u_a,u_b,u_c为整流器交流侧的相电压，i_a,i_b,i_c为整流器交流侧的相电流，u_a,u_b,u_c以及i_a,i_b,i_c可由直流电压以及直流电流获得。当然，基于相同的原理，对于单相系统，同理可得：

在确定出以相电压以及相电流作为参数的三相坐标系下的电路的电压方程之后，可以对其进行d-q变换，得出该电压方程在d-q坐标系下的表达式。具体的，d-q坐标系下的表达式可以为：

其中，u_sd,u_sq,i_sd,i_sq,e_sd,e_sq分别为u_a,b,c,i_a,b,c,e_a,b,c在d-q坐标系下的d轴和q轴分量。

采用后向欧拉公式对该d-q坐标系下的表达式进行离散化，可得到：

由功率计算公式可知，k时刻的有功功率以及无功功率为：

其中，P表示有功功率，Q表示无功功率。

因此，相邻两个采样时刻的有功功率以及无功功率的变化量可以表示为：

而由于在dq坐标系有：

则将上述两个式子联立前文中的采用后向欧拉公式进行离散化之后的表达式，可以确定出在旋转坐标系下的有功功率波动量以及无功功率波动量，可以表示为：

之后，只需将旋转坐标系下的有功功率波动量以及无功功率波动量转换为三相坐标系下的有功功率波动量以及无功功率波动量并叠加，便可以确定出在该时刻的能量流波动量。

在本发明的一种具体实施方式中，在步骤S104之后，还可以包括：

根据目标能量流计算目标前馈分量；

将目标前馈分量输入至前级整流器。

在进行能量流的辨识时，辨识出的能量流可以作为前级整流器控制环节的前馈分量，可减小中间电压的波动幅度，进而提升系统的稳定性。而现有技术中由于能量流辨识不准确，会影响控制效果，并且由于实时计算出的前馈分量在传递至前级整流器时有一定的延时，会使得控制效果更差。

本申请的方案中，由于计算出的目标能量流更为准确，可以提高计算出的目标前馈分量的准确性。并且，由于目标能量流中包含有能量流的变化信息，即能量流波动量，使得在具体实施时，可以根据能量流波动量的大小不同，提前对前馈分量进行预估。例如，在传递延时较高，能量流变化较大的场合，可以将提前对前馈分量进行预估，以便能够减小控制环节调节的压力，也就优化了前级整流环节应对不同随机突变工况的适应能力，进而提升整体系统的适用性和复杂工况或故障下的穿越能力。

相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种电力电子变压器能量流辨识系统，下文描述的电力电子变压器能量流辨识系统与上文描述的电力电子变压器能量流辨识方法可相互对应参照。

参见图5所示，为本发明中一种电力电子变压器能量流辨识系统的结构示意图，该系统包括以下模块：

直流量获取模块501，用于获得中间环节的直流电压和直流电流；

稳态量确定模块502，用于将直流电压与直流电流的乘积确定为能量流稳态量；

波动量确定模块503，用于根据直流电压的一次变化率和二次变化率、直流电流的一次变化率和二次变化率以及电力电子变压器的主电路参数确定能量流波动量；

目标量确定模块504，用于将能量流稳态量和能量流波动量的叠加量确定为目标能量流。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

第一切换模块，用于当直流电压高于预设的第一阈值，且直流电压的一次变化率为正时，将中间环节的控制方式由正向切换为反向；

第二切换模块，用于当直流电压低于预设的第二阈值，且直流电压的一次变化率为负时，将中间环节的控制方式由反向切换为正向；

在本发明的一种具体实施方式中，直流量获取模块501，具体用于：

根据接收的负载信息获得中间环节的直流电压和直流电流。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

提示信息输出模块，用于当直流电压高于预设的第一阈值，且持续时长超出目标时长时，输出提示信息。

在本发明的一种具体实施方式中，波动量确定模块503，包括以下子模块：

三相坐标系电压方程确定子模块，用于根据直流电压的一次变化率和二次变化率、直流电流的一次变化率和二次变化率以及电力电子变压器的主电路参数确定出电力电子变压器的交流侧的相电压以及相电流，并确定出以相电压以及相电流作为参数的三相坐标系下的电路的电压方程；

欧拉公式离散化表达式确定子模块，用于确定出电压方程进行旋转坐标变换以及利用后向欧拉公式进行离散化之后的表达式；

旋转坐标系下有功功率波动量以及无功功率波动量计算子模块，用于由功率计算公式以及后向欧拉公式进行离散化之后的表达式确定出在旋转坐标系下的有功功率波动量以及无功功率波动量；

能量流波动量确定子模块，用于将旋转坐标系下的有功功率波动量以及无功功率波动量转换为三相坐标系下的有功功率波动量以及无功功率波动量并叠加，作为确定出的能量流波动量。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

前馈分量确定模块，用于在将能量流稳态量和能量流波动量的叠加量确定为目标能量流之后，根据目标能量流计算目标前馈分量；

前馈分量输入模块，用于将目标前馈分量输入至前级整流器。

相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种电力电子变压器能量流辨识设备，可参阅图6，图6为本发明中一种电力电子变压器能量流辨识设备的结构示意图。该电力电子变压器能量流辨识设备包括：存储器601，用于存储能量流辨识程序；处理器602，用于执行该能量流辨识程序以实现上述任一实施例中的电力电子变压器能量流辨识方法的步骤。电力电子变压器能量流辨识设备可与前文描述的电力电子变压器能量流辨识系统以及电力电子变压器能量流辨识方法相互对应参照，此处不重复说明。

本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它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统以及装置而言，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。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

本文中应用了具体个例对本发明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发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种电力电子变压器能量流辨识方法，其特征在于，包括：

获得中间环节的直流电压和直流电流；

将所述能量流稳态量和所述能量流波动量的叠加量确定为目标能量流；

所述根据所述直流电压的一次变化率和二次变化率、所述直流电流的一次变化率和二次变化率以及电力电子变压器的主电路参数确定能量流波动量，包括：

2.根据权利要求1所述的电力电子变压器能量流辨识方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的电力电子变压器能量流辨识方法，其特征在于，通过以下步骤确定所述第二阈值：

4.根据权利要求1所述的电力电子变压器能量流辨识方法，其特征在于，所述获得中间环节的直流电压和直流电流，包括：

根据接收的负载信息获得中间环节的直流电压和直流电流。

5.根据权利要求2所述的电力电子变压器能量流辨识方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求1至5任一项所述的电力电子变压器能量流辨识方法，其特征在于，在所述将所述能量流稳态量和所述能量流波动量的叠加量确定为目标能量流之后，还包括：

根据所述目标能量流计算目标前馈分量；

将所述目标前馈分量输入至前级整流器。

7.一种电力电子变压器能量流辨识系统，其特征在于，包括：

目标量确定模块，用于将所述能量流稳态量和所述能量流波动量的叠加量确定为目标能量流；

所述波动量确定模块，包括以下子模块：

8.根据权利要求7所述的电力电子变压器能量流辨识系统，其特征在于，还包括：

9.一种电力电子变压器能量流辨识设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储能量流辨识程序；

处理器，用于执行所述能量流辨识程序以实现权利要求1至6任一项所述电力电子变压器能量流辨识方法的步骤。