CN112803790A - 变流器的控制方法及控制器 - Google Patents

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CN112803790A CN201911106629.3A CN201911106629A CN112803790A CN 112803790 A CN112803790 A CN 112803790A CN 201911106629 A CN201911106629 A CN 201911106629A CN 112803790 A CN112803790 A CN 112803790A
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Abstract

提供了一种变流器的控制方法及控制器。所述控制方法包括：获取变流器的机侧整流单元在当前开关周期的预定运行参数的参数值和/或网侧逆变单元在当前开关周期的预定运行参数的参数值；基于获取的机侧整流单元的预定运行参数的参数值确定机侧整流单元的下一开关周期的长度，并根据确定的机侧整流单元的下一开关周期的长度确定机侧整流单元在下一开关周期的预定控制参数的参数值；和/或，基于获取的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值确定网侧逆变单元的下一开关周期的长度，并根据确定的网侧逆变单元的下一开关周期的长度确定网侧逆变单元在下一开关周期的预定控制参数的参数值。

Description

变流器的控制方法及控制器
技术领域
本发明总体说来涉及变流器技术领域，更具体地讲，涉及一种变流器的控制方法及控制器。
背景技术
变流器可分为两个控制单元，即，机侧整流单元和网侧逆变单元，且这两个控制单元中均存在多个开关器件(例如，IGBT)。针对机侧整流单元和网侧逆变单元，可采用SVPWM空间矢量调制算法来控制开关器件，且开关频率固定，例如，机侧整流单元的开关频率一般固定在2.5kHz，网侧逆变单元的开关频率一般固定在3kHz。如何有效地降低变流器的开关器件的开关损耗并提高变流器的效率，越来越引起重视。
发明内容
本发明的示例性实施例在于提供一种变流器的控制方法及控制器，其能够有效地降低变流器的开关器件的开关损耗并提高变流器的效率。
根据本发明的示例性实施例，提供一种变流器的控制方法，所述控制方法包括：获取变流器的机侧整流单元在当前开关周期的预定运行参数的参数值和/或网侧逆变单元在当前开关周期的预定运行参数的参数值；基于获取的机侧整流单元的预定运行参数的参数值确定机侧整流单元的下一开关周期的长度，并根据确定的机侧整流单元的下一开关周期的长度确定机侧整流单元在下一开关周期的预定控制参数的参数值；和/或，基于获取的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值确定网侧逆变单元的下一开关周期的长度，并根据确定的网侧逆变单元的下一开关周期的长度确定网侧逆变单元在下一开关周期的预定控制参数的参数值。
可选地，机侧整流单元的预定运行参数包括以下项之中的至少一项：发电机的转速、发电机的运行频率、发电机的相电流、机侧整流单元的开关器件的结温、发电机的绕组温度；和/或，网侧逆变单元的预定运行参数包括以下项之中的至少一项：电网频率、上网电流、网侧逆变单元的开关器件的结温、电抗器的电感温度。
可选地，所述预定控制参数包括以下项之中的至少一项：用于控制开关器件的PWM脉冲的周期、用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比、用于计算用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比的数据的采样频率、计算用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比的频率、用于确定开关周期的数据的采样频率、确定开关周期的频率、滤波器的系数、控制环的PID参数。
可选地，基于获取的机侧整流单元的预定运行参数的参数值确定机侧整流单元的下一开关周期的长度的步骤包括：将获取的机侧整流单元的预定运行参数的参数值输入到用于计算机侧整流单元的开关频率的第一计算模型，并将第一计算模型输出的值的倒数作为机侧整流单元的下一开关周期的长度，其中，第一计算模型通过对机侧整流单元进行开关频率测试来构建或基于机侧整流单元的特性来构建。
可选地，通过下述方式构建第一计算模型：分别在机侧整流单元的预定运行参数的参数值为不同预设值中的每个预设值的情况下，获取机侧整流单元在不同开关频率下的评价指标值；根据获取的评价指标值，确定机侧整流单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的机侧整流单元的最佳开关频率；根据确定的机侧整流单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的最佳开关频率，构建第一计算模型。
可选地，机侧整流单元的预定运行参数包括：发电机的转速和发电机的相电流，其中，第一计算模型为：fs1＝K1*(a1*ω1+b1)+(1-K1)*(c1*I1+d1)，其中，fs1指示第一计算模型输出的机侧整流单元的开关频率，ω1指示发电机的转速，I1指示发电机的相电流，a1、b1、c1、d1、K1为第一计算模型的参数，其中，K1为发电机的转速与发电机的相电流的比重系数，K1∈[0,1]。
可选地，机侧整流单元的预定运行参数包括：发电机的运行频率，其中，第一计算模型为：fs1＝M1*f1，其中，fs1指示第一计算模型输出的机侧整流单元的开关频率，f1指示发电机的运行频率，M1为第一计算模型的参数。
可选地，所述评价指标值包括以下项之中的至少一项：机侧电流的谐波值、变流器的效率值、直流母线的纹波值、风力发电机组的振动值、风力发电机组的噪声值。
可选地，基于获取的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值确定网侧逆变单元的下一开关周期的长度的步骤包括：将获取的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值输入到用于计算网侧逆变单元的开关频率的第二计算模型，并将第二计算模型输出的值的倒数作为网侧逆变单元的下一开关周期的长度，其中，第二计算模型通过对网侧逆变单元进行开关频率测试来构建或基于网侧逆变单元的特性来构建。
可选地，通过下述方式构建第二计算模型：分别在网侧逆变单元的预定运行参数的参数值为不同预设值中的每个预设值的情况下，获取网侧逆变单元在不同开关频率下的评价指标值；根据获取的评价指标值，确定网侧逆变单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的网侧逆变单元的最佳开关频率；根据确定的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的最佳开关频率，构建第二计算模型。
可选地，网侧逆变单元的预定运行参数包括：电网频率和上网电流，其中，第二计算模型为：fs2＝K2*(a2*ω2+b2)+(1-K2)*(c2*I2+d2)，其中，fs2指示第二计算模型输出的网侧逆变单元的开关频率，ω2指示电网频率，I2指示上网电流，a2、b2、c2、d2、K2为第二计算模型的参数，其中，K2为电网频率与上网电流的比重系数，K2∈[0,1]。
可选地，网侧逆变单元的预定运行参数包括：电网频率，其中，第二计算模型为：fs2＝M2*f2，其中，fs2指示第二计算模型输出的网侧逆变单元的开关频率，f2指示电网频率，M2为第二计算模型的参数。
可选地，所述评价指标值包括以下项之中的至少一项：网侧电流的谐波值、变流器的效率值、直流母线的纹波值、网侧电压的谐波值、风力发电机组的噪声值。
可选地，机侧整流单元的滤波器的系数包括以下项之中的至少一项：母线电压滤波器的系数、转速滤波器的系数、转矩滤波器的系数、发电机端电压滤波器的系数；和/或，网侧逆变单元的滤波器的系数包括以下项之中的至少一项：母线电压滤波器的系数、有功功率滤波器的系数、无功功率滤波器的系数、正序电压滤波器的系数、负序电压滤波器的系数、频率滤波器的系数、电压有效值滤波器的系数、电流有效值滤波器的系数、锁相环滤波器的系数；和/或，机侧整流单元的控制环包括：电流环和/或弱磁环；和/或，网侧逆变单元的控制环包括以下项之中的至少一项：锁相环、电压环、电流环、无功环。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种变流器的控制器，所述控制器包括：数据获取单元，获取变流器的机侧整流单元在当前开关周期的预定运行参数的参数值和/或网侧逆变单元在当前开关周期的预定运行参数的参数值；开关周期确定单元，基于获取的机侧整流单元的预定运行参数的参数值确定机侧整流单元的下一开关周期的长度，和/或，基于获取的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值确定网侧逆变单元的下一开关周期的长度；控制参数确定单元，根据确定的机侧整流单元的下一开关周期的长度确定机侧整流单元在下一开关周期的预定控制参数的参数值，和/或，根据确定的网侧逆变单元的下一开关周期的长度确定网侧逆变单元在下一开关周期的预定控制参数的参数值。
可选地，机侧整流单元的预定运行参数包括以下项之中的至少一项：发电机的转速、发电机的运行频率、发电机的相电流、机侧整流单元的开关器件的结温、发电机的绕组温度；和/或，网侧逆变单元的预定运行参数包括以下项之中的至少一项：电网频率、上网电流、网侧逆变单元的开关器件的结温、电抗器的电感温度。
可选地，所述预定控制参数包括以下项之中的至少一项：用于控制开关器件的PWM脉冲的周期、用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比、用于计算用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比的数据的采样频率、计算用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比的频率、用于确定开关周期的数据的采样频率、确定开关周期的频率、滤波器的系数、控制环的PID参数。
可选地，开关周期确定单元将获取的机侧整流单元的预定运行参数的参数值输入到用于计算机侧整流单元的开关频率的第一计算模型，并将第一计算模型输出的值的倒数作为机侧整流单元的下一开关周期的长度，其中，第一计算模型通过对机侧整流单元进行开关频率测试来构建或基于机侧整流单元的特性来构建。
可选地，通过下述方式构建第一计算模型：分别在机侧整流单元的预定运行参数的参数值为不同预设值中的每个预设值的情况下，获取机侧整流单元在不同开关频率下的评价指标值；根据获取的评价指标值，确定机侧整流单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的机侧整流单元的最佳开关频率；根据确定的机侧整流单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的最佳开关频率，构建第一计算模型。
可选地，机侧整流单元的预定运行参数包括：发电机的转速和发电机的相电流，其中，第一计算模型为：fs1＝K1*(a1*ω1+b1)+(1-K1)*(c1*I1+d1)，其中，fs1指示第一计算模型输出的机侧整流单元的开关频率，ω1指示发电机的转速，I1指示发电机的相电流，a1、b1、c1、d1、K1为第一计算模型的参数，其中，K1为发电机的转速与发电机的相电流的比重系数，K1∈[0,1]。
可选地，机侧整流单元的预定运行参数包括：发电机的运行频率，其中，第一计算模型为：fs1＝M1*f1，其中，fs1指示第一计算模型输出的机侧整流单元的开关频率，f1指示发电机的运行频率，M1为第一计算模型的参数。
可选地，所述评价指标值包括以下项之中的至少一项：机侧电流的谐波值、变流器的效率值、直流母线的纹波值、风力发电机组的振动值、风力发电机组的噪声值。
可选地，开关周期确定单元将获取的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值输入到用于计算网侧逆变单元的开关频率的第二计算模型，并将第二计算模型输出的值的倒数作为网侧逆变单元的下一开关周期的长度，其中，第二计算模型通过对网侧逆变单元进行开关频率测试来构建或基于网侧逆变单元的特性来构建。
可选地，通过下述方式构建第二计算模型：分别在网侧逆变单元的预定运行参数的参数值为不同预设值中的每个预设值的情况下，获取网侧逆变单元在不同开关频率下的评价指标值；根据获取的评价指标值，确定网侧逆变单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的网侧逆变单元的最佳开关频率；根据确定的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的最佳开关频率，构建第二计算模型。
可选地，网侧逆变单元的预定运行参数包括：电网频率和上网电流，其中，第二计算模型为：fs2＝K2*(a2*ω2+b2)+(1-K2)*(c2*I2+d2)，其中，fs2指示第二计算模型输出的网侧逆变单元的开关频率，ω2指示电网频率，I2指示上网电流，a2、b2、c2、d2、K2为第二计算模型的参数，其中，K2为电网频率与上网电流的比重系数，K2∈[0,1]。
可选地，网侧逆变单元的预定运行参数包括：电网频率，其中，第二计算模型为：fs2＝M2*f2，其中，fs2指示第二计算模型输出的网侧逆变单元的开关频率，f2指示电网频率，M2为第二计算模型的参数。
可选地，所述评价指标值包括以下项之中的至少一项：网侧电流的谐波值、变流器的效率值、直流母线的纹波值、网侧电压的谐波值、风力发电机组的噪声值。
可选地，机侧整流单元的滤波器的系数包括以下项之中的至少一项：母线电压滤波器的系数、转速滤波器的系数、转矩滤波器的系数、发电机端电压滤波器的系数；和/或，网侧逆变单元的滤波器的系数包括以下项之中的至少一项：母线电压滤波器的系数、有功功率滤波器的系数、无功功率滤波器的系数、正序电压滤波器的系数、负序电压滤波器的系数、频率滤波器的系数、电压有效值滤波器的系数、电流有效值滤波器的系数、锁相环滤波器的系数；和/或，机侧整流单元的控制环包括：电流环和/或弱磁环；和/或，网侧逆变单元的控制环包括以下项之中的至少一项：锁相环、电压环、电流环、无功环。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的变流器的控制方法。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种变流器的控制器，所述控制器包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的变流器的控制方法。
根据本发明示例性实施例的变流器的控制方法及控制器，基于当前开关周期的运行参数的参数值来确定下一开关周期的控制参数的参数值，能够大幅降低变流器的开关器件的开关损耗，并能够提高变流器的效率，进而提高整机发电量。
将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。
附图说明
通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本发明示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据本发明的第一示例性实施例的变流器的控制方法的流程图；
图2示出根据本发明的第二示例性实施例的变流器的控制方法的流程图；
图3示出根据本发明的第三示例性实施例的变流器的控制方法的流程图；
图4示出根据本发明示例性实施例的变流器的控制器的结构框图。
具体实施方式
现将详细参照本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。
本发明的示例性实施例所控制的变流器包括机侧整流单元和网侧逆变单元，发电机的输出端依次经由机侧整流单元和网侧逆变单元接入到电网。例如，所述变流器可为风电变流器，相应地，所述发电机可为风力发电机组的发电机。
图1示出根据本发明的第一示例性实施例的变流器的控制方法的流程图。
参照图1，在步骤S101，获取变流器的机侧整流单元在当前开关周期的预定运行参数的参数值。
这里，所述当前开关周期即机侧整流单元当前所在的开关周期。作为示例，机侧整流单元的开关周期为控制机侧整流单元的开关器件(例如，绝缘栅双极型晶体管IGBT)的周期，即，开关器件的控制周期。
作为示例，机侧整流单元的预定运行参数可包括以下项之中的至少一项：发电机的转速、发电机的运行频率、发电机的相电流、机侧整流单元的开关器件的结温、发电机的绕组温度。应该理解，也可根据具体情况和实际需求包括其他运行参数，本发明对此不作限制。
在步骤S102，基于获取的机侧整流单元的预定运行参数的参数值确定机侧整流单元的下一开关周期的长度。
作为示例，可将获取的机侧整流单元的预定运行参数的参数值输入到用于计算机侧整流单元的开关频率的第一计算模型，并将第一计算模型输出的值的倒数作为机侧整流单元的下一开关周期的长度，其中，第一计算模型通过对机侧整流单元进行开关频率测试来构建或基于机侧整流单元的特性来构建。
作为示例，可通过下述方式构建第一计算模型：分别在机侧整流单元的预定运行参数的参数值为不同预设值中的每个预设值的情况下，获取机侧整流单元在不同开关频率下的评价指标值；根据获取的评价指标值，确定机侧整流单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的机侧整流单元的最佳开关频率；根据确定的机侧整流单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的最佳开关频率，构建第一计算模型。
具体说来，可使机侧整流单元的预定运行参数的参数值为预设值，并使机侧整流单元的开关频率依次为第一开关频率、第二开关频率、第n开关频率；然后比较分别为各个开关频率时的评价指标值，并选出对应的评价指标值最优的开关频率作为机侧整流单元的预定运行参数的参数值为该预设值时的最佳开关频率。由于预先设定了多个不同的预设值，且通过上述方式可确定与每个预设值对应的一个最佳开关频率，因此，可基于多个不同的预设值及多个最佳开关频率来构建第一计算模型，例如，可基于多个不同的预设值及多个最佳开关频率使用数据拟合、机器学习等方式来构建第一计算模型。
应该理解，当机侧整流单元的预定运行参数为多个运行参数时，在构建第一计算模型时，可使预定运行参数中的每个运行参数分别为各自对应的预设值。例如，当机侧整流单元的预定运行参数包括发电机的转速和发电机的相电流时，在构建第一计算模型时，可使发电机的转速依次为第一预设数组中的各个预设值，并使发电机的相电流依次为第二预设数组中的各个预设值，例如，可确定发电机的转速为第一预设数组中的第i个预设值，且发电机的相电流为第二预设数组中的第i个预设值时的最佳开关频率。
作为示例，这里所述的评价指标值可包括以下项之中的至少一项：机侧电流的谐波值、变流器的效率值、直流母线的纹波值、风力发电机组的振动值、风力发电机组的噪声值。作为示例，当所述评价指标值为多个评价指标值时，可根据预设的各个评价指标值的权重，来计算综合评价指标值，并基于综合评价指标值来选取最佳开关频率。此外，应该理解，也可根据具体情况和实际需求来设置其他的评价指标及评价指标的权重。
作为示例，机侧整流单元的预定运行参数可包括：发电机的转速和发电机的相电流，其中，第一计算模型可为：fs1＝K1*(a1*ω1+b1)+(1-K1)*(c1*I1+d1)，其中，fs1指示第一计算模型输出的机侧整流单元的开关频率，ω1指示发电机的转速，I1指示发电机的相电流，a1、b1、c1、d1、K1为第一计算模型的参数，其中，K1为发电机的转速与发电机的相电流的比重系数，K1∈[0,1]。
作为示例，机侧整流单元的预定运行参数可包括：发电机的运行频率，其中，第一计算模型可为：fs1＝M1*f1，其中，fs1指示第一计算模型输出的机侧整流单元的开关频率，f1指示发电机的运行频率，M1为第一计算模型的参数，可称为载波比。
应该理解，第一计算模型也可为其他形式的数学模型，本发明对此不作限制。
在步骤S103，根据确定的机侧整流单元的下一开关周期的长度确定机侧整流单元在下一开关周期的预定控制参数的参数值。
作为示例，机侧整流单元的预定控制参数可包括以下项之中的至少一项：用于控制开关器件的PWM脉冲的周期、用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比、用于计算用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比的数据的采样频率、计算用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比的频率、用于确定开关周期的数据的采样频率、确定开关周期的频率、滤波器的系数、控制环的PID参数。
例如，如果将当前所在的开关周期称为第一个开关周期，当前所在的开关周期的下一开关周期称为第二个开关周期，第二个开关周期的下一开关周期称为第三个开关周期，则相应地：
可根据在第一个开关周期确定的机侧整流单元的第二个开关周期的长度，在第一个开关周期确定用于在第二个开关周期控制开关器件的PWM脉冲的周期的长度(实际上，大小等于第二个开关周期的长度)，也即，确定用于在第二个开关周期控制开关器件的PWM脉冲的占空比输出最大值；
可根据在第一个开关周期确定的机侧整流单元的第二个开关周期的长度，在第一个开关周期确定用于在第二个开关周期控制开关器件的PWM脉冲的占空比，例如，可根据用于在第二个开关周期控制开关器件的PWM脉冲的占空比输出最大值来确定该占空比；
可根据在第一个开关周期确定的机侧整流单元的第二个开关周期的长度，在第一个开关周期确定用于在第二个开关周期计算<用于在第三个开关周期控制开关器件的PWM脉冲的占空比>的数据的采样频率；
可根据在第一个开关周期确定的机侧整流单元的第二个开关周期的长度，在第一个开关周期确定：机侧整流单元在第二个开关周期计算<用于在第三个开关周期控制开关器件的PWM脉冲的占空比>的频率，即，用于计算占空比的中断周期的长度；
可根据在第一个开关周期确定的机侧整流单元的第二个开关周期的长度，在第一个开关周期确定用于在第二个开关周期确定第三个开关周期的长度的数据(即，所述预定运行参数的参数值)的采样频率；
可根据在第一个开关周期确定的机侧整流单元的第二个开关周期的长度，在第一个开关周期确定：机侧整流单元在第二个开关周期确定第三个开关周期的长度的频率，即，执行步骤S102的频率；
可根据在第一个开关周期确定的机侧整流单元的第二个开关周期的长度，在第一个开关周期确定机侧整流单元在第二个开关周期的滤波器的系数；
可根据在第一个开关周期确定的机侧整流单元的第二个开关周期的长度，在第一个开关周期确定机侧整流单元在第二个开关周期的控制环的PID参数。
作为示例，机侧整流单元的滤波器的系数可包括以下项之中的至少一项：母线电压滤波器的系数、转速滤波器的系数、转矩滤波器的系数、发电机端电压滤波器的系数。
作为示例，机侧整流单元的控制环可包括：电流环和/或弱磁环。
应该理解，当机侧整流单元进入一个开关周期时，按照在该开关周期的上一开关周期确定的在该开关周期的预定控制参数的参数值来控制机侧整流单元。
图2示出根据本发明的第二示例性实施例的变流器的控制方法的流程图。
参照图2，在步骤S201，获取变流器的网侧逆变单元在当前开关周期的预定运行参数的参数值。
这里，所述当前开关周期即网侧逆变单元当前所在的开关周期。作为示例，网侧逆变单元的开关周期为控制网侧逆变单元的开关器件(例如，绝缘栅双极型晶体管IGBT)的周期，即，开关器件的控制周期。
作为示例，网侧逆变单元的预定运行参数可包括以下项之中的至少一项：电网频率、上网电流、网侧逆变单元的开关器件的结温、电抗器的电感温度。应该理解，也可根据具体情况和实际需求包括其他运行参数，本发明对此不作限制。
在步骤S202，基于获取的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值确定网侧逆变单元的下一开关周期的长度。
作为示例，可将获取的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值输入到用于计算网侧逆变单元的开关频率的第二计算模型，并将第二计算模型输出的值的倒数作为网侧逆变单元的下一开关周期的长度，其中，第二计算模型通过对网侧逆变单元进行开关频率测试来构建或基于网侧逆变单元的特性来构建。
作为示例，可通过下述方式构建第二计算模型：分别在网侧逆变单元的预定运行参数的参数值为不同预设值中的每个预设值的情况下，获取网侧逆变单元在不同开关频率下的评价指标值；根据获取的评价指标值，确定网侧逆变单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的网侧逆变单元的最佳开关频率；根据确定的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的最佳开关频率，构建第二计算模型。
具体说来，可使网侧逆变单元的预定运行参数的参数值为预设值，并使网侧逆变单元的开关频率依次为第一开关频率、第二开关频率、第n开关频率；然后比较分别为各个开关频率时的评价指标值，并选出对应的评价指标值最优的开关频率作为网侧逆变单元的预定运行参数的参数值为该预设值时的最佳开关频率。由于预先设定了多个不同的预设值，且通过上述方式可确定与每个预设值对应的一个最佳开关频率，因此，可基于多个不同的预设值及多个最佳开关频率来构建第二计算模型，例如，可基于多个不同的预设值及多个最佳开关频率使用数据拟合、机器学习等方式来构建第二计算模型。
应该理解，当网侧逆变单元的预定运行参数为多个运行参数时，在构建第二计算模型时，可使预定运行参数中的每个运行参数分别为各自对应的预设值。例如，当网侧逆变单元的预定运行参数包括电网频率和上网电流时，在构建第二计算模型时，可使电网频率依次为第三预设数组中的各个预设值，并使上网电流依次为第四预设数组中的各个预设值，例如，可确定电网频率为第三预设数组中的第i个预设值，且上网电流为第四预设数组中的第i个预设值时的最佳开关频率。
作为示例，所述评价指标值可包括以下项之中的至少一项：网侧电流的谐波值、变流器的效率值、直流母线的纹波值、网侧电压的谐波值、风力发电机组的噪声值。作为示例，当所述评价指标值为多个评价指标值时，可根据预设的各个评价指标值的权重，来计算综合评价指标值，并基于综合评价指标值来选取最佳开关频率。此外，应该理解，也可根据具体情况和实际需求来设置其他的评价指标及评价指标的权重。
作为示例，网侧逆变单元的预定运行参数可包括：电网频率和上网电流，其中，第二计算模型可为：fs2＝K2*(a2*ω2+b2)+(1-K2)*(c2*I2+d2)，其中，fs2指示第二计算模型输出的网侧逆变单元的开关频率，ω2指示电网频率，I2指示上网电流，a2、b2、c2、d2、K2为第二计算模型的参数，其中，K2为电网频率与上网电流的比重系数，K2∈[0,1]。
作为示例，网侧逆变单元的预定运行参数可包括：电网频率，其中，第二计算模型可为：fs2＝M2*f2，其中，fs2指示第二计算模型输出的网侧逆变单元的开关频率，f2指示电网频率，M2为第二计算模型的参数。应该理解，ω2和f2均可用于指示电网频率，对应的单位可分别为弧度/秒和赫兹，相应地，ω2＝2*π*f2。
应该理解，第二计算模型也可为其他形式的数学模型，本发明对此不作限制。
在步骤S203，根据确定的网侧逆变单元的下一开关周期的长度确定网侧逆变单元在下一开关周期的预定控制参数的参数值。
作为示例，网侧逆变单元的预定控制参数可包括以下项之中的至少一项：用于控制开关器件的PWM脉冲的周期、用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比、用于计算用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比的数据的采样频率、计算用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比的频率、用于确定开关周期的数据的采样频率、确定开关周期的频率、滤波器的系数、控制环的PID参数。
例如，如果将当前所在的开关周期称为第一个开关周期，当前所在的开关周期的下一开关周期称为第二个开关周期，第二个开关周期的下一开关周期称为第三个开关周期，则相应地：
可根据在第一个开关周期确定的网侧逆变单元的第二个开关周期的长度，在第一个开关周期确定用于在第二个开关周期控制开关器件的PWM脉冲的周期的长度(实际上，大小等于第二个开关周期的长度)，也即，确定用于在第二个开关周期控制开关器件的PWM脉冲的占空比输出最大值；
可根据在第一个开关周期确定的网侧逆变单元的第二个开关周期的长度，在第一个开关周期确定用于在第二个开关周期控制开关器件的PWM脉冲的占空比，例如，可根据用于在第二个开关周期控制开关器件的PWM脉冲的占空比输出最大值来确定该占空比；
可根据在第一个开关周期确定的网侧逆变单元的第二个开关周期的长度，在第一个开关周期确定用于在第二个开关周期计算<用于在第三个开关周期控制开关器件的PWM脉冲的占空比>的数据的采样频率；
可根据在第一个开关周期确定的网侧逆变单元的第二个开关周期的长度，在第一个开关周期确定：网侧逆变单元在第二个开关周期计算<用于在第三个开关周期控制开关器件的PWM脉冲的占空比>的频率，即，用于计算占空比的中断周期的长度；
可根据在第一个开关周期确定的网侧逆变单元的第二个开关周期的长度，在第一个开关周期确定用于在第二个开关周期确定第三个开关周期的长度的数据(即，所述预定运行参数的参数值)的采样频率；
可根据在第一个开关周期确定的网侧逆变单元的第二个开关周期的长度，在第一个开关周期确定：网侧逆变单元在第二个开关周期确定第三个开关周期的长度的频率，即，执行步骤S202的频率；
可根据在第一个开关周期确定的网侧逆变单元的第二个开关周期的长度，在第一个开关周期确定网侧逆变单元在第二个开关周期的滤波器的系数；
可根据在第一个开关周期确定的网侧逆变单元的第二个开关周期的长度，在第一个开关周期确定网侧逆变单元在第二个开关周期的控制环的PID参数。
作为示例，网侧逆变单元的滤波器的系数可包括以下项之中的至少一项：母线电压滤波器的系数、有功功率滤波器的系数、无功功率滤波器的系数、正序电压滤波器的系数、负序电压滤波器的系数、频率滤波器的系数、电压有效值滤波器的系数、电流有效值滤波器的系数、锁相环滤波器的系数。
作为示例，网侧逆变单元的控制环可包括以下项之中的至少一项：锁相环、电压环、电流环、无功环。
应该理解，当网侧逆变单元进入一个开关周期时，按照在该开关周期的上一开关周期确定的在该开关周期的预定控制参数的参数值来控制网侧逆变单元。
图3示出根据本发明的第三示例性实施例的变流器的控制方法的流程图。如图3所示，包括结合图1描述的步骤S101-S103和结合图2描述的步骤S201-S203。应该理解，本发明不限定步骤S101-S103与步骤S201-S203之间的执行顺序，例如，步骤S101-S103可与步骤S201-S203同时执行。
根据本发明的示例性实施例，基于变流器在当前开关周期的运行参数的参数值来确定下一开关周期的长度，再基于下一开关周期的长度确定变流器在下一开关周期的控制参数的参数值，即，能够自适应地调整变流器的开关频率，并进而自适应地调整相关控制参数的参数值，从而能够降低变流器的开关器件的开关损耗，且能够提高变流器的效率，进而提高整机发电量。
图4示出根据本发明示例性实施例的变流器的控制器的结构框图。
如图4所示，根据本发明示例性实施例的变流器的控制器包括：数据获取单元10、开关周期确定单元20、控制参数确定单元30。
具体说来，数据获取单元10用于获取变流器的机侧整流单元在当前开关周期的预定运行参数的参数值和/或网侧逆变单元在当前开关周期的预定运行参数的参数值。
作为示例，机侧整流单元的预定运行参数可包括以下项之中的至少一项：发电机的转速、发电机的运行频率、发电机的相电流、机侧整流单元的开关器件的结温、发电机的绕组温度。
作为示例，网侧逆变单元的预定运行参数可包括以下项之中的至少一项：电网频率、上网电流、网侧逆变单元的开关器件的结温、电抗器的电感温度。
开关周期确定单元20用于基于获取的机侧整流单元的预定运行参数的参数值确定机侧整流单元的下一开关周期的长度，和/或，基于获取的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值确定网侧逆变单元的下一开关周期的长度。
作为示例，开关周期确定单元20可将获取的机侧整流单元的预定运行参数的参数值输入到用于计算机侧整流单元的开关频率的第一计算模型，并将第一计算模型输出的值的倒数作为机侧整流单元的下一开关周期的长度，其中，第一计算模型通过对机侧整流单元进行开关频率测试来构建或基于机侧整流单元的特性来构建。
作为示例，可通过下述方式构建第一计算模型：分别在机侧整流单元的预定运行参数的参数值为不同预设值中的每个预设值的情况下，获取机侧整流单元在不同开关频率下的评价指标值；根据获取的评价指标值，确定机侧整流单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的机侧整流单元的最佳开关频率；根据确定的机侧整流单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的最佳开关频率，构建第一计算模型。
作为示例，所述评价指标值可包括以下项之中的至少一项：机侧电流的谐波值、变流器的效率值、直流母线的纹波值、风力发电机组的振动值、风力发电机组的噪声值。
作为示例，机侧整流单元的预定运行参数可包括：发电机的转速和发电机的相电流，其中，第一计算模型可为：fs1＝K1*(a1*ω1+b1)+(1-K1)*(c1*I1+d1)，其中，fs1指示第一计算模型输出的机侧整流单元的开关频率，ω1指示发电机的转速，I1指示发电机的相电流，a1、b1、c1、d1、K1为第一计算模型的参数，其中，K1为发电机的转速与发电机的相电流的比重系数，K1∈[0,1]。
作为示例，机侧整流单元的预定运行参数可包括：发电机的运行频率，其中，第一计算模型可为：fs1＝M1*f1，其中，fs1指示第一计算模型输出的机侧整流单元的开关频率，f1指示发电机的运行频率，M1为第一计算模型的参数。
作为示例，开关周期确定单元20可将获取的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值输入到用于计算网侧逆变单元的开关频率的第二计算模型，并将第二计算模型输出的值的倒数作为网侧逆变单元的下一开关周期的长度，其中，第二计算模型通过对网侧逆变单元进行开关频率测试来构建或基于网侧逆变单元的特性来构建。
作为示例，可通过下述方式构建第二计算模型：分别在网侧逆变单元的预定运行参数的参数值为不同预设值中的每个预设值的情况下，获取网侧逆变单元在不同开关频率下的评价指标值；根据获取的评价指标值，确定网侧逆变单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的网侧逆变单元的最佳开关频率；根据确定的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的最佳开关频率，构建第二计算模型。
作为示例，所述评价指标值可包括以下项之中的至少一项：网侧电流的谐波值、变流器的效率值、直流母线的纹波值、网侧电压的谐波值、风力发电机组的噪声值。
作为示例，网侧逆变单元的预定运行参数可包括：电网频率和上网电流，其中，第二计算模型可为：fs2＝K2*(a2*ω2+b2)+(1-K2)*(c2*I2+d2)，其中，fs2指示第二计算模型输出的网侧逆变单元的开关频率，ω2指示电网频率，I2指示上网电流，a2、b2、c2、d2、K2为第二计算模型的参数，其中，K2为电网频率与上网电流的比重系数，K2∈[0,1]。
作为示例，网侧逆变单元的预定运行参数可包括：电网频率，其中，第二计算模型可为：fs2＝M2*f2，其中，fs2指示第二计算模型输出的网侧逆变单元的开关频率，f2指示电网频率，M2为第二计算模型的参数。
控制参数确定单元30用于根据确定的机侧整流单元的下一开关周期的长度确定机侧整流单元在下一开关周期的预定控制参数的参数值，和/或，根据确定的网侧逆变单元的下一开关周期的长度确定网侧逆变单元在下一开关周期的预定控制参数的参数值。
作为示例，所述预定控制参数可包括以下项之中的至少一项：用于控制开关器件的PWM脉冲的周期、用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比、用于计算用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比的数据的采样频率、计算用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比的频率、用于确定开关周期的数据的采样频率、确定开关周期的频率、滤波器的系数、控制环的PID参数。
作为示例，机侧整流单元的滤波器的系数可包括以下项之中的至少一项：母线电压滤波器的系数、转速滤波器的系数、转矩滤波器的系数、发电机端电压滤波器的系数。
作为示例，网侧逆变单元的滤波器的系数可包括以下项之中的至少一项：母线电压滤波器的系数、有功功率滤波器的系数、无功功率滤波器的系数、正序电压滤波器的系数、负序电压滤波器的系数、频率滤波器的系数、电压有效值滤波器的系数、电流有效值滤波器的系数、锁相环滤波器的系数。
作为示例，机侧整流单元的控制环可包括：电流环和/或弱磁环。
作为示例，网侧逆变单元的控制环可包括以下项之中的至少一项：锁相环、电压环、电流环、无功环。
应该理解，根据本发明示例性实施例的变流器的控制器所执行的具体处理已经参照图1至图3进行了详细描述，这里将不再赘述相关细节。
应该理解，根据本发明示例性实施例的变流器的控制器中的各个单元可被实现硬件组件和/或软件组件。本领域技术人员根据限定的各个单元所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)来实现各个单元。
本发明的示例性实施例提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上述示例性实施例所述的变流器的控制方法。该计算机可读存储介质是可存储由计算机系统读出的数据的任意数据存储装置。计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器、随机存取存储器、只读光盘、磁带、软盘、光数据存储装置和载波(诸如经有线或无线传输路径通过互联网的数据传输)。
根据本发明的示例性实施例的变流器的控制器包括：处理器(未示出)和存储器(未示出)，其中，存储器存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述示例性实施例所述的变流器的控制方法。
虽然已表示和描述了本发明的一些示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (19)

1.一种变流器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
获取变流器的机侧整流单元在当前开关周期的预定运行参数的参数值和/或网侧逆变单元在当前开关周期的预定运行参数的参数值；
基于获取的机侧整流单元的预定运行参数的参数值确定机侧整流单元的下一开关周期的长度，并根据确定的机侧整流单元的下一开关周期的长度确定机侧整流单元在下一开关周期的预定控制参数的参数值；和/或，基于获取的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值确定网侧逆变单元的下一开关周期的长度，并根据确定的网侧逆变单元的下一开关周期的长度确定网侧逆变单元在下一开关周期的预定控制参数的参数值。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
机侧整流单元的预定运行参数包括以下项之中的至少一项：发电机的转速、发电机的运行频率、发电机的相电流、机侧整流单元的开关器件的结温、发电机的绕组温度；
和/或，网侧逆变单元的预定运行参数包括以下项之中的至少一项：电网频率、上网电流、网侧逆变单元的开关器件的结温、电抗器的电感温度。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述预定控制参数包括以下项之中的至少一项：
用于控制开关器件的PWM脉冲的周期、用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比、用于计算用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比的数据的采样频率、计算用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比的频率、用于确定开关周期的数据的采样频率、确定开关周期的频率、滤波器的系数、控制环的PID参数。
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，基于获取的机侧整流单元的预定运行参数的参数值确定机侧整流单元的下一开关周期的长度的步骤包括：
将获取的机侧整流单元的预定运行参数的参数值输入到用于计算机侧整流单元的开关频率的第一计算模型，并将第一计算模型输出的值的倒数作为机侧整流单元的下一开关周期的长度，
其中，第一计算模型通过对机侧整流单元进行开关频率测试来构建或基于机侧整流单元的特性来构建。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，通过下述方式构建第一计算模型：
分别在机侧整流单元的预定运行参数的参数值为不同预设值中的每个预设值的情况下，获取机侧整流单元在不同开关频率下的评价指标值；
根据获取的评价指标值，确定机侧整流单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的机侧整流单元的最佳开关频率；
根据确定的机侧整流单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的最佳开关频率，构建第一计算模型。
6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，机侧整流单元的预定运行参数包括：发电机的转速和发电机的相电流，
其中，第一计算模型为：fs1＝K1*(a1*ω1+b1)+(1-K1)*(c1*I1+d1)，
其中，fs1指示第一计算模型输出的机侧整流单元的开关频率，ω1指示发电机的转速，I1指示发电机的相电流，a1、b1、c1、d1、K1为第一计算模型的参数，其中，K1为发电机的转速与发电机的相电流的比重系数，K1∈[0,1]。
7.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，机侧整流单元的预定运行参数包括：发电机的运行频率，
其中，第一计算模型为：fs1＝M1*f1，
其中，fs1指示第一计算模型输出的机侧整流单元的开关频率，f1指示发电机的运行频率，M1为第一计算模型的参数。
8.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述评价指标值包括以下项之中的至少一项：
机侧电流的谐波值、变流器的效率值、直流母线的纹波值、风力发电机组的振动值、和风力发电机组的噪声值。
9.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，基于获取的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值确定网侧逆变单元的下一开关周期的长度的步骤包括：
将获取的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值输入到用于计算网侧逆变单元的开关频率的第二计算模型，并将第二计算模型输出的值的倒数作为网侧逆变单元的下一开关周期的长度，
其中，第二计算模型通过对网侧逆变单元进行开关频率测试来构建或基于网侧逆变单元的特性来构建。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，通过下述方式构建第二计算模型：
分别在网侧逆变单元的预定运行参数的参数值为不同预设值中的每个预设值的情况下，获取网侧逆变单元在不同开关频率下的评价指标值；
根据获取的评价指标值，确定网侧逆变单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的网侧逆变单元的最佳开关频率；
根据确定的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值为所述每个预设值时的最佳开关频率，构建第二计算模型。
11.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，网侧逆变单元的预定运行参数包括：电网频率和上网电流，
其中，第二计算模型为：fs2＝K2*(a2*ω2+b2)+(1-K2)*(c2*I2+d2)，
其中，fs2指示第二计算模型输出的网侧逆变单元的开关频率，ω2指示电网频率，I2指示上网电流，a2、b2、c2、d2、K2为第二计算模型的参数，其中，K2为电网频率与上网电流的比重系数，K2∈[0,1]。
12.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，网侧逆变单元的预定运行参数包括：电网频率，
其中，第二计算模型为：fs2＝M2*f2，
其中，fs2指示第二计算模型输出的网侧逆变单元的开关频率，f2指示电网频率，M2为第二计算模型的参数。
13.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述评价指标值包括以下项之中的至少一项：
网侧电流的谐波值、变流器的效率值、直流母线的纹波值、网侧电压的谐波值、风力发电机组的噪声值。
14.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，
机侧整流单元的滤波器的系数包括以下项之中的至少一项：母线电压滤波器的系数、转速滤波器的系数、转矩滤波器的系数、发电机端电压滤波器的系数；
和/或，网侧逆变单元的滤波器的系数包括以下项之中的至少一项：母线电压滤波器的系数、有功功率滤波器的系数、无功功率滤波器的系数、正序电压滤波器的系数、负序电压滤波器的系数、频率滤波器的系数、电压有效值滤波器的系数、电流有效值滤波器的系数、锁相环滤波器的系数；
和/或，机侧整流单元的控制环包括：电流环和/或弱磁环；
和/或，网侧逆变单元的控制环包括以下项之中的至少一项：锁相环、电压环、电流环、无功环。
15.一种变流器的控制器，其特征在于，所述控制器包括：
数据获取单元，获取变流器的机侧整流单元在当前开关周期的预定运行参数的参数值和/或网侧逆变单元在当前开关周期的预定运行参数的参数值；
开关周期确定单元，基于获取的机侧整流单元的预定运行参数的参数值确定机侧整流单元的下一开关周期的长度，和/或，基于获取的网侧逆变单元的预定运行参数的参数值确定网侧逆变单元的下一开关周期的长度；
控制参数确定单元，根据确定的机侧整流单元的下一开关周期的长度确定机侧整流单元在下一开关周期的预定控制参数的参数值，和/或，根据确定的网侧逆变单元的下一开关周期的长度确定网侧逆变单元在下一开关周期的预定控制参数的参数值。
16.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，
机侧整流单元的预定运行参数包括以下项之中的至少一项：发电机的转速、发电机的运行频率、发电机的相电流、机侧整流单元的开关器件的结温、发电机的绕组温度；
和/或，网侧逆变单元的预定运行参数包括以下项之中的至少一项：电网频率、上网电流、网侧逆变单元的开关器件的结温、电抗器的电感温度。
17.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，所述预定控制参数包括以下项之中的至少一项：
用于控制开关器件的PWM脉冲的周期、用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比、用于计算用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比的数据的采样频率、计算用于控制开关器件的PWM脉冲的占空比的频率、用于确定开关周期的数据的采样频率、确定开关周期的频率、滤波器的系数、控制环的PID参数。
18.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至14中的任意一项所述的变流器的控制方法。
19.一种变流器的控制器，其特征在于，所述控制器包括：
处理器；
存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至14中的任意一项所述的变流器的控制方法。
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