CN112928958A - 控制变流器的机侧端电压的方法及相应控制器 - Google Patents

控制变流器的机侧端电压的方法及相应控制器 Download PDF

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Abstract

提供了一种控制变流器的机侧端电压的方法及相应控制器。所述方法包括：基于变流器的直流母线当前的电压值，确定机侧端电压的目标值上限，其中，机侧端电压为输出端连接到变流器的发电机的端电压；确定当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，并将确定的机侧端电压的目标值作为机侧端电压的最优目标值，其中，机侧电流为所述发电机的输出电流；基于确定的机侧端电压的目标值上限和机侧端电压的最优目标值，设置机侧端电压的目标值。根据所述方法及相应控制器，能够提高变流器的直流电压的利用率，提高发电机及电气的传动链效率，避免过调制问题。

Description

控制变流器的机侧端电压的方法及相应控制器
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，涉及一种控制变流器的机侧端电压的方法及相应控制器。
背景技术
永磁直驱风电变流器对发电机端电压的控制方式如图1所示，在图1中，Us_ref为弱磁电压控制目标值，其普遍采用恒定值；Us_meas_flt为弱磁电压反馈值(一般为基于实际运行情况得到的估计值)；Iq_Ref为对弱磁电压跟踪偏差进行PI调节得出的无功电流参考值；Iqref_Max和Iqref_Min为PI调节器的输出限幅值。将Iq_Ref作为电流内环的参考输入，变流器跟踪无功电流参考值输出无功电流，无功电流作用于发电机以对发电机的弱磁电压进行弱磁调节。
在现有技术中，由于弱磁电压控制目标值恒定不变，会导致在一些工况下存在直流电压利用率低的问题，在一些工况下存在过调制的问题，在一些工况下存在电气传动链效率低的问题。
发明内容
本发明的示例性实施例在于提供一种控制变流器的机侧端电压的方法及相应控制器，能够解决现有技术存在的直流电压利用率低、过调制等问题。
根据本发明的示例性实施例，提供一种控制变流器的机侧端电压的方法，所述方法包括：基于变流器的直流母线当前的电压值，确定机侧端电压的目标值上限，其中，机侧端电压为输出端连接到变流器的发电机的端电压；确定当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，并将确定的机侧端电压的目标值作为机侧端电压的最优目标值，其中，机侧电流为所述发电机的输出电流；基于确定的机侧端电压的目标值上限和机侧端电压的最优目标值，设置机侧端电压的目标值。
可选地，基于确定的机侧端电压的目标值上限和机侧端电压的最优目标值来设置机侧端电压的目标值的步骤包括：当确定的机侧端电压的最优目标值超过确定的机侧端电压的目标值上限时，将机侧端电压的目标值设置为确定的机侧端电压的目标值上限；当确定的机侧端电压的最优目标值未超过确定的机侧端电压的目标值上限时，将机侧端电压的目标值设置为确定的机侧端电压的最优目标值。
可选地，确定当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值的步骤包括：确定当前的机侧端电压是否属于预设的最优搜索区间；当确定属于所述最优搜索区间时，将机侧端电压的目标值依次设置为所述最优搜索区间内的不同值，以在所述最优搜索区间内搜索当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，其中，当机侧端电压属于所述最优搜索空间时，机侧端电压处于可控状态。
可选地，基于变流器的直流母线当前的电压值来确定机侧端电压的目标值上限的步骤包括：在基于变流器的直流母线当前的电压值的基础上，还基于以下各项之中的至少一项来确定机侧端电压的目标值上限：直流母线的电压最大可利用率、变流器的机侧整流单元中的IGBT模块的死区时间对应的电压损失、以及变流器的机侧整流单元中的IGBT模块的通态压降。
可选地，将机侧端电压的目标值依次设置为所述最优搜索区间内的不同值，以在所述最优搜索区间内搜索当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值的步骤包括：步骤(a)，将机侧端电压的目标值设置为相应的初始值，并待机侧端电压稳定后获取机侧电流值I0和发电机的转矩给定值T0；步骤(b)，将机侧端电压的目标值设置为所述初始值和△U之和，并待机侧端电压稳定且转矩给定值为T0时，判断机侧电流值I1是否小于I0，其中，当I1大于I0时，执行步骤(c)；当I1小于I0时，执行步骤(e)；步骤(c)，将机侧端电压的目标值设置为所述初始值与△U之差，并待机侧端电压稳定且转矩给定值为T0时，判断机侧电流值I2是否小于I0，其中，当I2大于I0时，将所述初始值确定为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值；当I2小于I0时，执行步骤(d)；步骤(d)，进入下一次设置：将上一次设置的机侧端电压的目标值减小△U后作为本次设置的机侧端电压的目标值，并待机侧端电压稳定且转矩给定值为T0时，判断本次的机侧电流值是否小于上一次的机侧电流值，其中，当本次的机侧电流值大于上一次的机侧电流值时，将上一次设置的机侧端电压的目标值确定为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值；当本次的机侧电流值小于上一次的机侧电流值时，返回重复执行步骤(d)；步骤(e)，进入下一次设置：将上一次设置的机侧端电压的目标值增大△U后作为本次设置的机侧端电压的目标值，并待机侧端电压稳定且转矩给定值为T0时，判断本次的机侧电流值是否小于上一次的机侧电流值，其中，当本次的机侧电流值大于上一次的机侧电流值时，将上一次设置的机侧端电压的目标值确定为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值；当本次的机侧电流值小于上一次的机侧电流值时，返回重复执行步骤(e)，其中，△U大于0。
可选地，确定当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值的步骤包括：从预先建立的针对所述发电机的机侧端电压数据表中，查找与当前的机侧电流值或发电机的输出功率值对应的机侧端电压的目标值，作为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，其中，所述机侧端电压数据表包括在机侧电流值分别为不同值的情况下，能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，或者，包括在发电机的输出功率值分别为不同值的情况下，能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值。
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：目标值上限确定单元，基于变流器的直流母线当前的电压值，确定机侧端电压的目标值上限，其中，机侧端电压为输出端连接到变流器的发电机的端电压；最优目标值确定单元，确定当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，并将确定的机侧端电压的目标值作为机侧端电压的最优目标值，其中，机侧电流为所述发电机的输出电流；目标值设置单元，基于确定的机侧端电压的目标值上限和机侧端电压的最优目标值，设置机侧端电压的目标值。
可选地，目标值设置单元当确定的机侧端电压的最优目标值超过确定的机侧端电压的目标值上限时，将机侧端电压的目标值设置为确定的机侧端电压的目标值上限；当确定的机侧端电压的最优目标值未超过确定的机侧端电压的目标值上限时，将机侧端电压的目标值设置为确定的机侧端电压的最优目标值。
可选地，最优目标值确定单元确定当前的机侧端电压是否属于预设的最优搜索区间；当确定属于所述最优搜索区间时，将机侧端电压的目标值依次设置为所述最优搜索区间内的不同值，以在所述最优搜索区间内搜索当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，其中，当机侧端电压属于所述最优搜索空间时，机侧端电压处于可控状态。
可选地，目标值上限确定单元在基于变流器的直流母线当前的电压值的基础上，还基于以下各项之中的至少一项来确定机侧端电压的目标值上限：直流母线的电压最大可利用率、变流器的机侧整流单元中的IGBT模块的死区时间对应的电压损失、以及变流器的机侧整流单元中的IGBT模块的通态压降。
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，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，实现如上所述的控制变流器的机侧端电压的方法。
根据本发明示例性实施例的控制变流器的机侧端电压的方法及相应控制器，基于直流母线当前的电压和发电机当前的运行状态，动态地设置机侧端电压的控制目标值，从而能够提高直流电压的利用率，提高发电机及电气的传动链效率，避免过调制问题以提升控制稳定性。
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示出现有的变流器获取无功电流参考的示例；
图2示出根据本发明的示例性实施例的控制变流器的机侧端电压的方法的流程图；
图3示出根据本发明的示例性实施例的确定机侧端电压的最优目标值的方法的流程图；
图4示出根据本发明的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涉及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2示出根据本发明的示例性实施例的控制变流器的机侧端电压的方法的流程图。
参照图2，在步骤S10，基于变流器的直流母线当前的电压值，确定机侧端电压的目标值上限，以将机侧端电压的目标值限值与直流母线电压实时关联，使机侧端电压的目标值限值能够随直流母线电压的变化而动态变化。
这里，机侧端电压为输出端连接到变流器的发电机的端电压(即，输出端电压)。作为示例，机侧端电压可为机侧相电压或机侧线电压。
这里，机侧端电压的目标值即机侧端电压的控制参考值，也即发电机的弱磁电压的控制目标值。
作为示例，可在基于变流器的直流母线当前的电压值的基础上，还基于以下项之中的至少一项来确定机侧端电压的目标值上限：直流母线的电压最大可利用率、变流器的机侧整流单元中的IGBT模块的死区时间对应的电压损失、以及变流器的机侧整流单元中的IGBT模块的通态压降。
作为示例，当机侧端电压为机侧线电压时，考虑到变流器普遍采用的调制技术为空间矢量调制(SVPWM)方式，采用该调制方式时，直流电压的最大可利用率为1.1547，理论上可调制出的最大线电压值如式(1)所示：
Figure BDA0002306452020000051
其中，Ulinevoltage_max为理论上可调制出的机侧线电压的最大值，Udc为直流母线的电压值。
由式(1)可知，对于发电机端电压，直流母线的电压限制了其上限值，因而当直流电压出现大幅变化时，其对应的发电机端电压的上限值也随之变化，即，如果直流母线的电压大幅提升，则变流器能够输出的最大电压也随之抬升(此时采用固定的发电机端电压的目标值可能会造成直流电压利用率低)，如果直流母线的电压大幅降低，则变流器能够输出的最大电压也随之降低(此时采用固定的发电机端电压的目标值可能会造成过调制)，因此，采用固定不变的发电机端电压的目标值，无法适应直流电压的变化，带来上述问题，所以本发明提出基于变流器的直流母线当前的电压值，确定机侧端电压的目标值上限。
作为示例，考虑到机侧整流单元的管压降及死区对于直流电压利用率的影响，可通过式(2)或式(3)计算机侧端电压的目标值上限：
Figure BDA0002306452020000061
Figure BDA0002306452020000062
其中，Uref_max_limt为机侧端电压的目标值上限，Udc_meas为变流器的直流母线的电压实时值，Udead_time为机侧整流单元中的IGBT模块的死区时间对应的电压损失(可根据死区时间计算)，VCEsat为IGBT模块的通态压降(可根据IGBT的datasheet获得)，Ulost为基于IGBT死区等效压降和IGBT管压得到的综合压降。
此外，作为另一示例，当机侧端电压为机侧相电压时，可通过式(4)计算机侧端电压的目标值上限：
Figure BDA0002306452020000063
在步骤S20，确定当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，并将确定的机侧端电压的目标值作为机侧端电压的最优目标值。换言之，在发电机当前的运行状态下，如果将机侧端电压的目标值设置为机侧端电压的最优目标值，能够使机侧电流最小；机侧端电压的最优目标值能够随发电机的运行状态的变化而动态变化。
这里，机侧电流为所述发电机的输出电流。
本发明考虑到例如针对永磁直驱发电机，随着运行环境温度等运行参数的变化，其运行电压电流曲线将出现不同的变化，例如，相同发电机端电压下的电流值将不同。如果采用恒定不变的发电机端电压的目标值，则无法适应运行状态的变化，也就无法实现使发电机电流最小的目标，从而降低了系统效率，因此，本发明以机侧电流最低为目标，搜索最优的发电机端电压的目标值，以提升发电机电气传动链效率，并可以减少发电机及变流器工作时的发热量，降低发电机及变流器的散热设备的工作负荷，提升散热设备的工作寿命。
作为示例，可确定当前的机侧端电压是否属于预设的最优搜索区间[Umin，Umax]；并当确定属于所述最优搜索区间时，将机侧端电压的目标值依次设置为所述最优搜索区间内的不同值，以在所述最优搜索区间内搜索当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值。具体地，可基于将机侧端电压的目标值依次设置为所述最优搜索区间内的不同值时的机侧电流值，从所述最优搜索区间内搜索出一个值，如果当前将机侧端电压的目标值设置为该值，则相较于设置为所述最优搜索区间内的其他值，能够使得机侧电流最小。
这里，Umin和Umax可根据发电机的参数确定，当机侧端电压属于所述最优搜索空间时，机侧端电压处于可控状态(即，能够对机侧端电压进行有效控制)。
应该理解，如果当前的机侧端电压不属于所述最优搜索区间，则可停止执行根据本发明示例性实施例的控制变流器的机侧端电压的方法，并待该方法的下一个执行周期到来时，再次执行该方法。
作为示例，可使用适当的搜索方法来在所述最优搜索区间内搜索当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值。例如，爬山法、遗传搜索法、蚁群搜索法等。下面将会结合图3来描述使用爬山法在所述最优搜索区间内搜索当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值的方法的示例性实施例。
作为另一示例，可从预先建立的针对所述发电机的机侧端电压数据表中，查找与当前的机侧电流值对应的机侧端电压的目标值，作为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，其中，所述机侧端电压数据表中包括在机侧电流值分别为不同值的情况下，能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值。进一步地，作为示例，可从所述机侧端电压数据表中查找与当前的运行环境温度值等运行参数值(例如，发电机的转矩值、转速值等)及当前的机侧电流值对应的机侧端电压的目标值，作为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值。相应地，所述机侧端电压数据表中可包括在机侧电流值分别为不同值且运行环境温度值分别为不同值的情况下，能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值。
作为另一示例，可从预先建立的针对所述发电机的机侧端电压数据表中，查找与发电机当前的输出功率值对应的机侧端电压的目标值，作为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，其中，所述机侧端电压数据表包括在发电机的输出功率值分别为不同值的情况下，能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值。
作为示例，所述机侧端电压数据表可以是针对所述发电机的型号通过模拟仿真或者实际运行得到的。
在步骤S30，基于确定的机侧端电压的目标值上限和机侧端电压的最优目标值，设置机侧端电压的目标值。
作为示例，可当确定的机侧端电压的最优目标值超过确定的机侧端电压的目标值上限时，将机侧端电压的目标值设置为确定的机侧端电压的目标值上限；当确定的机侧端电压的最优目标值未超过确定的机侧端电压的目标值上限时，将机侧端电压的目标值设置为确定的机侧端电压的最优目标值。
应该理解，根据本发明的示例性实施例的控制变流器的机侧端电压的方法可被周期性地执行，以实现对机侧端电压的目标值的动态设置。
图3示出根据本发明的示例性实施例的采用爬山法来确定机侧端电压的最优目标值的方法的流程图。
如图3所示，在步骤S201，将机侧端电压的目标值设置为相应的初始值，并待机侧端电压稳定后获取机侧电流值I0和发电机的转矩给定值T0。
这里，转矩给定值即转矩参考值。
作为示例，当第一次执行根据本发明的示例性实施例的控制变流器的机侧端电压的方法时，所述初始值可为所述最优搜索区间内的最小值Umin；当并非第一次执行根据本发明的示例性实施例的控制变流器的机侧端电压的方法时，所述初始值可为上一次执行根据本发明的示例性实施例的控制变流器的机侧端电压的方法时通过爬山法获取的能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值。
在步骤S202，将机侧端电压的目标值设置为所述初始值和△U之和，并待机侧端电压稳定且转矩给定值为T0(考虑到转矩是影响电流的因素)时，判断机侧电流值I1是否小于I0，其中，当I1大于I0时，执行步骤S203；当I1小于I0时，执行步骤S207。换言之，如果在所述初始值的基础上增大机侧端电压的目标值能够使机侧电流值减小，则继续增大机侧端电压的目标值，如果增大机侧端电压的目标值不能使机侧电流值减小，则在所述初始值的基础上减小机侧端电压的目标值。
其中，△U大于0。
应该理解，I1为将机侧端电压的目标值设置为所述初始值和△U之和之后待机侧端电压稳定且转矩给定值达到T0时的机侧电流值。
在步骤S203，将机侧端电压的目标值设置为所述初始值与△U之差，并待机侧端电压稳定且转矩给定值为T0时，判断机侧电流值I2是否小于I0，其中，当I2大于I0时，执行步骤S204，将所述初始值确定为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值；当I2小于I0时，执行步骤S205。
在步骤S205，进入下一次设置：将上一次设置的机侧端电压的目标值减小△U后作为本次设置的机侧端电压的目标值，并待机侧端电压稳定且转矩给定值为T0时，判断本次的机侧电流值是否小于上一次的机侧电流值，其中，当本次的机侧电流值大于上一次的机侧电流值时，执行步骤S206，将上一次设置的机侧端电压的目标值确定为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值；当本次的机侧电流值小于上一次的机侧电流值时，返回重复执行步骤S205。
例如，当在步骤S203之后第一次执行步骤S205时，上一次设置的机侧端电压的目标值为：所述初始值-△U，则本次设置的机侧端电压的目标值为：所述初始值-2△U；并判断待机侧端电压稳定且转矩给定值为T0时的本次的机侧电流值是否小于上一次的机侧电流值(即，I2)。应该理解，当返回重复执行步骤S205时，则继续进入下一次设置，继续以△U为步长减小上一次执行步骤S205时设置的机侧端电压的目标值。
在步骤S207，进入下一次设置：将上一次设置的机侧端电压的目标值增大△U后作为本次设置的机侧端电压的目标值，并待机侧端电压稳定且转矩给定值为T0时，判断本次的机侧电流值是否小于上一次的机侧电流值，其中，当本次的机侧电流值大于上一次的机侧电流值时，执行步骤S208，将上一次设置的机侧端电压的目标值确定为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值；当本次的机侧电流值小于上一次的机侧电流值时，返回重复执行步骤S207。
应该理解，整个搜索过程的搜索范围仅限于所述最优搜索区间。
作为示例，上述搜索过程的搜索公式可用式(5)来表示：
Figure BDA0002306452020000091
其中，Uset1为本次的机侧端电压的目标值，Uset0为上一次的机侧端电压的目标值，T1为本次的转矩给定值，T0为上一次的转矩给定值，I1为本次的机侧电流值，I0为上一次的机侧电流值，Uset2为下一次设置的机侧端电压的目标值，IN为最小机侧电流值。
图4示出根据本发明的示例性实施例的变流器的控制器的结构框图。
如图4所示，根据本发明的示例性实施例的变流器的控制器包括：目标值上限确定单元100、最优目标值确定单元200以及目标值设置单元300。
具体说来，目标值上限确定单元100用于基于变流器的直流母线当前的电压值，确定机侧端电压的目标值上限，其中，机侧端电压为输出端连接到变流器的发电机的端电压。
作为示例，目标值上限确定单元100可在基于变流器的直流母线当前的电压值的基础上，还基于以下各项之中的至少一项来确定机侧端电压的目标值上限：直流母线的电压最大可利用率、变流器的机侧整流单元中的IGBT模块的死区时间对应的电压损失、以及变流器的机侧整流单元中的IGBT模块的通态压降。
最优目标值确定单元200用于确定当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，并将确定的机侧端电压的目标值作为机侧端电压的最优目标值，其中，机侧电流为所述发电机的输出电流。
作为示例，最优目标值确定单元200可确定当前的机侧端电压是否属于预设的最优搜索区间；当确定属于所述最优搜索区间时，将机侧端电压的目标值依次设置为所述最优搜索区间内的不同值，以在所述最优搜索区间内搜索当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，其中，当机侧端电压属于所述最优搜索空间时，机侧端电压处于可控状态。
作为示例，最优目标值确定单元200可执行以下操作：操作(a)，将机侧端电压的目标值设置为相应的初始值，并待机侧端电压稳定后获取机侧电流值I0和发电机的转矩给定值T0；操作(b)，将机侧端电压的目标值设置为所述初始值和△U之和，并待机侧端电压稳定且转矩给定值为T0时，判断机侧电流值I1是否小于I0，其中，当I1大于I0时，执行操作(c)；当I1小于I0时，执行操作(e)；操作(c)，将机侧端电压的目标值设置为所述初始值与△U之差，并待机侧端电压稳定且转矩给定值为T0时，判断机侧电流值I2是否小于I0，其中，当I2大于I0时，将所述初始值确定为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值；当I2小于I0时，执行操作(d)；操作(d)，进入下一次设置：将上一次设置的机侧端电压的目标值减小△U后作为本次设置的机侧端电压的目标值，并待机侧端电压稳定且转矩给定值为T0时，判断本次的机侧电流值是否小于上一次的机侧电流值，其中，当本次的机侧电流值大于上一次的机侧电流值时，将上一次设置的机侧端电压的目标值确定为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值；当本次的机侧电流值小于上一次的机侧电流值时，返回重复执行操作(d)；操作(e)，进入下一次设置：将上一次设置的机侧端电压的目标值增大△U后作为本次设置的机侧端电压的目标值，并待机侧端电压稳定且转矩给定值为T0时，判断本次的机侧电流值是否小于上一次的机侧电流值，其中，当本次的机侧电流值大于上一次的机侧电流值时，将上一次设置的机侧端电压的目标值确定为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值；当本次的机侧电流值小于上一次的机侧电流值时，返回重复执行操作(e)，其中，△U大于0。
作为另一示例，最优目标值确定单元200可从预先建立的针对所述发电机的机侧端电压数据表中，查找与当前的机侧电流值或发电机的输出功率值对应的机侧端电压的目标值，作为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，其中，所述机侧端电压数据表包括在机侧电流值分别为不同值的情况下，能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，或者，包括在发电机的输出功率值分别为不同值的情况下，能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值。
目标值设置单元300用于基于确定的机侧端电压的目标值上限和机侧端电压的最优目标值，设置机侧端电压的目标值。
作为示例，目标值设置单元300可当确定的机侧端电压的最优目标值超过确定的机侧端电压的目标值上限时，将机侧端电压的目标值设置为确定的机侧端电压的目标值上限；当确定的机侧端电压的最优目标值未超过确定的机侧端电压的目标值上限时，将机侧端电压的目标值设置为确定的机侧端电压的最优目标值。
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2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控制变流器的机侧端电压的方法。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控制变流器的机侧端电压的方法。
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 (11)

1.一种控制变流器的机侧端电压的方法，其特征在于，所述方法包括：
基于变流器的直流母线当前的电压值，确定机侧端电压的目标值上限，其中，机侧端电压为输出端连接到变流器的发电机的端电压；
确定当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，并将确定的机侧端电压的目标值作为机侧端电压的最优目标值，其中，机侧电流为所述发电机的输出电流；
基于确定的机侧端电压的目标值上限和机侧端电压的最优目标值，设置机侧端电压的目标值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于确定的机侧端电压的目标值上限和机侧端电压的最优目标值来设置机侧端电压的目标值的步骤包括：
当确定的机侧端电压的最优目标值超过确定的机侧端电压的目标值上限时，将机侧端电压的目标值设置为确定的机侧端电压的目标值上限；
当确定的机侧端电压的最优目标值未超过确定的机侧端电压的目标值上限时，将机侧端电压的目标值设置为确定的机侧端电压的最优目标值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值的步骤包括：
确定当前的机侧端电压是否属于预设的最优搜索区间；
当确定属于所述最优搜索区间时，将机侧端电压的目标值依次设置为所述最优搜索区间内的不同值，以在所述最优搜索区间内搜索当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，
其中，当机侧端电压属于所述最优搜索空间时，机侧端电压处于可控状态。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于变流器的直流母线当前的电压值来确定机侧端电压的目标值上限的步骤包括：
在基于变流器的直流母线当前的电压值的基础上，还基于以下各项之中的至少一项来确定机侧端电压的目标值上限：
直流母线的电压最大可利用率、变流器的机侧整流单元中的IGBT模块的死区时间对应的电压损失、以及变流器的机侧整流单元中的IGBT模块的通态压降。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将机侧端电压的目标值依次设置为所述最优搜索区间内的不同值，以在所述最优搜索区间内搜索当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值的步骤包括：
步骤(a)，将机侧端电压的目标值设置为相应的初始值，并待机侧端电压稳定后获取机侧电流值I0和发电机的转矩给定值T0；
步骤(b)，将机侧端电压的目标值设置为所述初始值和△U之和，并待机侧端电压稳定且转矩给定值为T0时，判断机侧电流值I1是否小于I0，其中，当I1大于I0时，执行步骤(c)；当I1小于I0时，执行步骤(e)；
步骤(c)，将机侧端电压的目标值设置为所述初始值与△U之差，并待机侧端电压稳定且转矩给定值为T0时，判断机侧电流值I2是否小于I0，其中，当I2大于I0时，将所述初始值确定为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值；当I2小于I0时，执行步骤(d)；
步骤(d)，进入下一次设置：将上一次设置的机侧端电压的目标值减小△U后作为本次设置的机侧端电压的目标值，并待机侧端电压稳定且转矩给定值为T0时，判断本次的机侧电流值是否小于上一次的机侧电流值，其中，当本次的机侧电流值大于上一次的机侧电流值时，将上一次设置的机侧端电压的目标值确定为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值；当本次的机侧电流值小于上一次的机侧电流值时，返回重复执行步骤(d)；
步骤(e)，进入下一次设置：将上一次设置的机侧端电压的目标值增大△U后作为本次设置的机侧端电压的目标值，并待机侧端电压稳定且转矩给定值为T0时，判断本次的机侧电流值是否小于上一次的机侧电流值，其中，当本次的机侧电流值大于上一次的机侧电流值时，将上一次设置的机侧端电压的目标值确定为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值；当本次的机侧电流值小于上一次的机侧电流值时，返回重复执行步骤(e)，
其中，△U大于0。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值的步骤包括：
从预先建立的针对所述发电机的机侧端电压数据表中，查找与当前的机侧电流值或发电机的输出功率值对应的机侧端电压的目标值，作为当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，
其中，所述机侧端电压数据表包括在机侧电流值分别为不同值的情况下，能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，或者，包括在发电机的输出功率值分别为不同值的情况下，能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值。
7.一种变流器的控制器，其特征在于，所述控制器包括：
目标值上限确定单元，基于变流器的直流母线当前的电压值，确定机侧端电压的目标值上限，其中，机侧端电压为输出端连接到变流器的发电机的端电压；
最优目标值确定单元，确定当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，并将确定的机侧端电压的目标值作为机侧端电压的最优目标值，其中，机侧电流为所述发电机的输出电流；
目标值设置单元，基于确定的机侧端电压的目标值上限和机侧端电压的最优目标值，设置机侧端电压的目标值。
8.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，目标值设置单元当确定的机侧端电压的最优目标值超过确定的机侧端电压的目标值上限时，将机侧端电压的目标值设置为确定的机侧端电压的目标值上限；当确定的机侧端电压的最优目标值未超过确定的机侧端电压的目标值上限时，将机侧端电压的目标值设置为确定的机侧端电压的最优目标值。
9.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，最优目标值确定单元确定当前的机侧端电压是否属于预设的最优搜索区间；当确定属于所述最优搜索区间时，将机侧端电压的目标值依次设置为所述最优搜索区间内的不同值，以在所述最优搜索区间内搜索当前能够使得机侧电流最小的机侧端电压的目标值，
其中，当机侧端电压属于所述最优搜索空间时，机侧端电压处于可控状态。
10.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，目标值上限确定单元在基于变流器的直流母线当前的电压值的基础上，还基于以下各项之中的至少一项来确定机侧端电压的目标值上限：
直流母线的电压最大可利用率、变流器的机侧整流单元中的IGBT模块的死区时间对应的电压损失、以及变流器的机侧整流单元中的IGBT模块的通态压降。
11.一种变流器的控制器，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6中的任意一项所述的控制变流器的机侧端电压的方法。
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CL2022001480A CL2022001480A1 (es) 2019-12-06 2022-06-03 Método y dispositivo para controlar el voltaje del terminal del lado del generador del convertidor
ZA2022/06431A ZA202206431B (en) 2019-12-06 2022-06-09 Method and device for controlling generator-side terminal voltage of converter, and controller of converter

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Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004190620A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Idemitsu Kosan Co Ltd 用役システムの制御方法
JP2009024657A (ja) * 2007-07-23 2009-02-05 Yamaha Motor Electronics Co Ltd 発電制御装置及び鞍乗型車両
CN101534014A (zh) * 2008-03-10 2009-09-16 株式会社日立制作所 电力转换装置及发电转换系统
CN103314522A (zh) * 2010-12-16 2013-09-18 科勒公司 用于激励三相交流发电机的谐振换流系统
EP2768134A1 (en) * 2013-02-19 2014-08-20 Siemens Aktiengesellschaft Voltage control for a generator of a wind turbine
CN104821765A (zh) * 2014-02-04 2015-08-05 科勒公司 场电流曲线
CN105305499A (zh) * 2015-12-03 2016-02-03 浙江大学 一种适用于小功率风电变流器的参数可调的实时监控方法
CN107607869A (zh) * 2017-09-20 2018-01-19 新疆金风科技股份有限公司 风力发电机组变桨系统故障分析方法、装置及存储介质
CN107785926A (zh) * 2016-08-31 2018-03-09 北京天诚同创电气有限公司 风力发电机组的瞬时功率控制方法及装置
CN108063569A (zh) * 2017-11-22 2018-05-22 南京航空航天大学 一种永磁电机最优工作点的快速求解方法
CN108075701A (zh) * 2017-05-25 2018-05-25 烟台仙崴机电有限公司 一种无位置传感器下开关磁阻发电机系统效率提升控制方法
CN108696219A (zh) * 2018-06-21 2018-10-23 精进电动科技股份有限公司 一种标定永磁同步电机电流的方法和装置
CN109120206A (zh) * 2017-06-23 2019-01-01 中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司 双馈电机变频调速系统的直流母线电流控制系统
CN109672218A (zh) * 2018-12-25 2019-04-23 新疆金风科技股份有限公司 风电机组的功率控制方法和装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4908565A (en) * 1987-02-18 1990-03-13 Sundstrand Corporation Power generating system
US5798631A (en) * 1995-10-02 1998-08-25 The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Performance optimization controller and control method for doubly-fed machines
JP2000184798A (ja) * 1998-12-14 2000-06-30 Shinko Electric Co Ltd Ｖｓｃｆコンバータおよびｖｓｃｆ電源装置
US7511385B2 (en) * 2005-11-11 2009-03-31 Converteam Ltd Power converters
US9391554B2 (en) 2010-08-25 2016-07-12 University Of Alabama Control of a permanent magnet synchronous generator wind turbine
CN102361324B (zh) * 2011-10-17 2014-08-06 国电联合动力技术有限公司 双馈风电机组无功支撑的机端电压调节方法及其系统
WO2016107625A1 (en) * 2014-12-30 2016-07-07 Vestas Wind Systems A/S Dc-link reference voltage determination for wind turbine converter systems
CN105281621B (zh) * 2015-10-09 2018-09-11 南京南瑞继保电气有限公司 静止变频器功率控制方法
CN109995405A (zh) 2017-12-29 2019-07-09 索尼公司 用于无线通信系统的电子设备、方法、装置和存储介质
CN109995045A (zh) * 2017-12-29 2019-07-09 维谛技术有限公司 一种发电系统的无功控制方法、装置以及系统

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004190620A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Idemitsu Kosan Co Ltd 用役システムの制御方法
JP2009024657A (ja) * 2007-07-23 2009-02-05 Yamaha Motor Electronics Co Ltd 発電制御装置及び鞍乗型車両
CN101534014A (zh) * 2008-03-10 2009-09-16 株式会社日立制作所 电力转换装置及发电转换系统
CN103314522A (zh) * 2010-12-16 2013-09-18 科勒公司 用于激励三相交流发电机的谐振换流系统
EP2768134A1 (en) * 2013-02-19 2014-08-20 Siemens Aktiengesellschaft Voltage control for a generator of a wind turbine
CN104821765A (zh) * 2014-02-04 2015-08-05 科勒公司 场电流曲线
CN105305499A (zh) * 2015-12-03 2016-02-03 浙江大学 一种适用于小功率风电变流器的参数可调的实时监控方法
CN107785926A (zh) * 2016-08-31 2018-03-09 北京天诚同创电气有限公司 风力发电机组的瞬时功率控制方法及装置
CN108075701A (zh) * 2017-05-25 2018-05-25 烟台仙崴机电有限公司 一种无位置传感器下开关磁阻发电机系统效率提升控制方法
CN109120206A (zh) * 2017-06-23 2019-01-01 中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司 双馈电机变频调速系统的直流母线电流控制系统
CN107607869A (zh) * 2017-09-20 2018-01-19 新疆金风科技股份有限公司 风力发电机组变桨系统故障分析方法、装置及存储介质
CN108063569A (zh) * 2017-11-22 2018-05-22 南京航空航天大学 一种永磁电机最优工作点的快速求解方法
CN108696219A (zh) * 2018-06-21 2018-10-23 精进电动科技股份有限公司 一种标定永磁同步电机电流的方法和装置
CN109672218A (zh) * 2018-12-25 2019-04-23 新疆金风科技股份有限公司 风电机组的功率控制方法和装置

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