CN113890083A - 一种功率转换器控制方法、控制装置及计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种功率转换器控制方法、控制装置及计算机存储介质，可以在电网电压相位发生大幅跳变情况下保护功率转换器，降低功率反灌程度，降低对电网和功率转换器的冲击。方法包括：确定功率转换器输出的电压的相位角与电网的电压的相位角之间的相位角差值；若相位角差值大于或等于第一角度阈值，将用于确定功率转换器的调制电压的d轴参考电流值和q轴参考电流值设置为预设固定数值；基于d轴参考电流值、q轴参考电流值以及电网的电流，计算功率转换器的第一调制电压；利用预设虚拟电阻参数和电网的电流，计算功率转换器的补偿电压；将第一调制电压和补偿电压的总和作为总调制电压。

Description

一种功率转换器控制方法、控制装置及计算机存储介质

技术领域

本申请涉及功率转换器控制技术领域，尤其涉及一种功率转换器控制方法、控制装置及计算机存储介质。

背景技术

通常，电力系统中，由功率转换器对向电网输出功率。功率转换器输出电能经滤波电路传输至电网。滤波电路与电网之间的电压或电流，通常称为机端电压或电流。而功率转换器输出至滤波电路的电压或电流为功率转换器的输出电压或输出电流。对功率转换器进行控制，一般采用矢量控制的方式。因电网侧与功率转换器的位置距离较大，获取电网侧的电压信息时间较长。因此在矢量控制过程中，可将机端电压或电流作为电网电压或电网电流。

在矢量控制中，采用锁相环技术确定电网电压的相位角θ，这个过程也可称为锁相。如图1中的(a)所示，利用电网的三相电流i和电网相位角θ，通过ABC坐标系与dq坐标系之间的转换关系可以确定电网的电流在d轴分量id和q轴分量iq。在锁住电网相位时，即锁相环确定出的电网电压的相位角等于实际电网电压的相位角，ABC坐标系与dq坐标系的原点相同，并且dq坐标系中d轴的正方向和ABC坐标系中A轴的正方向之间的夹角为电网相位角θ。

如图1中的(b)所示，电网电压相位角为θ1时，ABC坐标系中的电流i在dq坐标系的d轴的分量为id1，电流i在q轴的分量为iq1。电流调整模块可以利用电流i的d轴分量id、电流i在q轴分量iq、有功参考电流idr以及无功参考电流iqr，确定两相调制电压edq。通过dq坐标系与ABC坐标系之间的转换关系，可以确定ABC坐标系中三相调制电压eabc。脉冲宽度调制模块可以基于三相调制电压eabc生成功率转换器的控制信号。功率转换器在脉冲宽度调制模块生成的控制信号的驱动下，向电网输出的电流可以等于或接近有功参考电流idr和无功参考电流iqr，并且功率转换器输出的电压相位角与电网的相位角相同。

电网相位未发生跳变的情形下，如图1中的(b)所示，电网电压u矢量方向与dq坐标系中d轴的正方向重合。在电网相位发生跳变的情形下，如图1中的(c)所示，锁相环未能锁定电网电压相位角，需重新锁相，此时输出的电网的相位角与实际电网电压相位角具有一定差异，造成实际电网电压u矢量方向与dq坐标系中d轴的正方向不一致。

在锁相环重新锁相的过程中，此时采用锁相环输出的相位角θ1确定出的电网电流i分别在d轴的分量id1和在q轴的分量iq1，与采用实际相位角θ2确定出的电网电流i分别在d轴的分量id2和在q轴的分量iq2的差异较大。在电网相位发生严重相位跳变的情形中，实际相位角θ2与锁相控制环路提供的相位角θ1的之间的相位差Δθ较大，可能出现采用相位角θ1确定出的电网电流i分别在d轴的分量id1和在q轴的分量iq1的符号，与采用实际相位角θ2确定出的电网电流i分别在d轴的分量id2和在q轴的分量iq2的符号相反的情况。可能造成功率转换器从电网吸收功率，电网上的功率反灌到功率转换器中的直流电容，使直流电容过压，对功率转换器和电网都会造成冲击。因而，在因电网相位发生，使锁相环重新锁相的过程中，亟需一种保护功率转换器，可以减少电网中功率对功率转换器冲击的方法。

发明内容

本申请提供一种功率转换器控制方法、控制装置及计算机可读存储介质，可以在电网电压相位发生大幅跳变情况下保护功率转换器，降低功率反灌程度，降低对电网和功率转换器的冲击。

第一方面，本申请提供一种功率转换器控制方法，应用于向电网提供功率的功率转换器，所述功率转换器与滤波电路连接，所述滤波电路与所述电网连接。方法可以由控制装置执行。所述方法可以包括：确定所述功率转换器输出的电压的相位角与所述电网电压的相位角之间的相位角差值，所述电网电压为所述滤波电路与所述电网之间的电压，所述功率转换器输出的电压为所述滤波电路与所述功率转换器之间的电压；若所述相位角差值大于或等于第一角度阈值，执行下述过程，所述第一角度阈值用于指示所述电网发生相位跳变时所述相位角差值的最小角度：将用于确定所述功率转换器的调制电压的d轴参考电流值和q轴参考电流值设置为预设固定数值；基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值以及所述电网电流，计算所述功率转换器的第一调制电压，其中，所述第一调制电压用于确定所述功率转换器的总调制电压，所述总调制电压用于生成所述功率转换器的控制信号，所述控制信号用于驱动所述功率转换器输出所述总调制电压；利用预设虚拟电阻参数和所述电网电流，计算所述功率转换器的补偿电压，所述补偿电压用于在确定所述功率转换器的总调制电压时对所述第一调制电压补偿，所述电网电流为所述滤波电路与所述电网之间的电流；将所述第一调制电压和所述补偿电压的总和作为所述总调制电压，其中，所述总调制电压与所述电网电压之间的差值小于所述功率转换器输出的电压与所述电网电压之间的差值。

本申请实施例中，为了功率转换器正常运行，控制装置对功率转换器控制过程中，功率转换器输出的电压的相位角与电网电压的相位角比较接近，差异较小。在电网相位发生跳变的时候，控制装置将用于确定所述功率转换器的调制电压d轴参考电流值和q轴参考电流值设置为预设固定数值，并根据电网电流和预设固定数值，计算第一调制电压，使得确定功率转换器的总调制电压处于可控的状态。利用电网电流和预设虚拟电阻参数，计算补偿电压，并对第一调制电压进行补偿，确定功率转换器的总调制电压，总调制电压也是控制装置驱动功率转化器输出的电压。这样的设计，相当于为功率转换器增加虚拟动态电阻，相比于功率转换器输出电压与电网电压之间的矢量差值来说，总调制电压与电网电压的矢量差值更小，实现降低功率转换器输出功率的波动有功和无功功率的波动，减少对电网和功率转换器的暂态冲击，保护功率转换器，降低功率反灌程度。

一种可能的设计中，所述基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值以及所述电网电流，计算所述功率转换器的第一调制电压，包括：根据三相坐标系与两相坐标系转换关系和所述电网电流，计算所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量id和q轴分量iq，其中，所述两相坐标系中d轴的正方向与所述三相坐标系中A轴正方向的夹角为所述电网电压的相位角；基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值、所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量，计算在所述两相坐标系中所述功率转换器的第一调制电压。

本申请实施例中，控制装置确定第一调制电压时，可以在锁相环坐标系中确定电网电流在d轴的分量和在q轴的分量。锁相环坐标系为两相坐标系，也是dq坐标系，并且d轴的正方向与所述三相坐标系中A轴正方向的夹角为所述电网电压的相位角。控制装置可以根据所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值以及所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量，计算第一调制电压。

一种可能的设计中，所述利用预设虚拟电阻参数K和所述电网电流，计算所述功率转换器的补偿电压，包括：根据第一电压和第二电压，确定所述补偿电压，其中，所述第一电压为所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量与所述虚拟电阻参数的乘积，所述第二电压为所述电网电流在所述两相坐标系中的q轴分量与所述虚拟电阻参数的乘积。

本申请实施例中，控制装置将所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量分别与虚拟电阻参数相乘，并将得到的第一电压和第二电压的总和确定为补偿电压。可以理解的是补偿电压为第一电压和第二电压的矢量和。该补偿电压可以用作对第一调制电压进行补偿，使总调制电压接近电网电压。

一种可能的设计中，在所述确定所述补偿电压之前，所述方法还包括：分别对所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量进行滤波，以消除所述电网电流在所述两相坐标系中所述d轴分量和所述q轴分量中的噪声信号。本申请实施例中，控制装置在确定补偿电压之前，可以对电网电压在d轴分量和q轴分量进行滤波，可以消除如采样和数字控制带来的噪声。

一种可能的设计中，所述确定所述功率转换器输出的电压的相位角与所述电网电压的相位角之间的相位角差值之前，所述方法还包括：根据所述三相坐标系与两相坐标系的转换关系和以及所述电网电压，计算所述电网电压在所述两相坐标系中的q轴分量；将所述电网电压在所述两相坐标系中的q轴分量输入比例积分调节器，生成旋转频率参数；将所述旋转频率参数输入积分器，生成所述电网电压的相位角。本申请实施例中，控制装置利用电网电压确定电网电压的相位角，也即利用锁相环控制技术确定电网电压的相位。控制装置可以采用锁相环硬件电路获得电网电压的相位角。

一种可能的设计中，所述确定所述功率转换器输出的电压相位角与所述电网电压的相位角之间的相位角差值，包括：基于所述三相坐标系与两相坐标系的转换关系和所述电网电压，计算所述电网电压在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量；利用预设函数、所述电网电压在所述两相坐标系中的d轴分量(ud)和q轴分量uq，确定所述相位角差值。本申请实施例中，为快速确定是否电网发生相位跳变，控制装置可以利用电网电压在锁相环坐标系中的d轴分量和q轴分量，确定相位角差值。

一种可能的设计中，在所述计算所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量之前，所述方法还包括：调整所述比例积分调整器的参数或者所述积分器的参数，以提升生成的电网电压的相位角等于所述电网电压的相位角的速度。本申请实施例中，在电网相位发生跳变的情形中，控制装置可以调整锁相环控制环路中的比例积分调整器或者积分器的参数，提升锁相速度。

一种可能的设计中，在所述将所述第一调制电压和所述补偿电压的总和作为所述总调制电压之后，所述方法还包括：若最近一次确定的所述功率转换器输出的电压的相位角与所述线缆上的电压的相位角之间的相位角差值小于第二角度阈值，执行下述过程，所述第二角度阈值小于所述第一角度阈值：根据所述功率转换器中直流电容处电压确定所述d轴参考电流值，以及根据所述功率转换器的无功功率，确定所述q轴参考电流值；基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值以及所述电网电流，计算所述功率转换器的第二调制电压，其中，基于所述第二调制电压生成的所述功率转换器的控制信号用于驱动所述功率转换器输出的有功电流为所述d轴参考电流值以及输出的无功电流为所述q轴参考电流值。

本申请实施例中，控制装置在确定电网电压的相位发生跳变后，利用确定的总调制电压对功率转换器进行控制。控制装置若确定相位角差值小于第二角度阈值，可确定功率转换器输出的电压相位角与电网电压的相位角差异较小，即锁定电网电压的相位角，则控制装置可以恢复使用第二调制电压对功率转换器进行驱动。若确定相位角差值大于或等于第二角度阈值，可确定功率转换器输出的电压相位角与电网电压的相位角差异较小，即未锁定电网电压的相位角，则继续采用总调制电压对功率转换器进行控制。

第二方面，本申请提供一种控制装置，用于控制功率转换器，所述功率转换器与滤波电路连接，所述滤波电路与所述电网连接，所述装置包括：电压电流采集模块和处理模块；所述电压电流采集模块，用于采集所述电网电流和所述电网电压，所述电网电压为所述滤波电路与所述电网之间的电压，所述电网电流为所述滤波电路与所述电网之间的电流；所述处理模块，用于：确定所述功率转换器输出的电压的相位角与所述电网电压的相位角之间的相位角差值；若所述相位角差值大于或等于第一角度阈值，执行如下过程，所述角度阈值用于指示所述电网发生相位跳变时所述相位角差值的最小角度：将用于确定所述功率转换器的调制电压的d轴参考电流值和q轴参考电流值设置为预设固定数值；基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值以及所述电网电流，计算所述功率转换器的第一调制电压，其中，所述第一调制电压用于确定所述功率转换器的总调制电压，所述总调制电压用于生成所述功率转换器的控制信号，所述控制信号用于驱动所述功率转换器输出所述总调制电压；利用预设虚拟电阻参数和所述电网电流，计算所述功率转换器的补偿电压，所述补偿电压用于在确定所述功率转换器的总调制电压对所述第一调制电压补偿；将所述第一调制电压和所述补偿电压的总和作为所述总调制电压，其中，所述总调制电压与所述电网电压之间的差值小于所述功率转换器输出的电压与所述电网电压之间的差值。

一种可能的设计中，所述处理模块基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值以及所述电网电流，计算所述功率转换器的第一调制电压时，具体用于：根据三相坐标系与两相坐标系转换关系和所述电网电流，计算所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量id和q轴分量iq，其中，所述两相坐标系中d轴的正方向与所述三相坐标系中A轴正方向的夹角为所述电网电压的相位角；基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值、所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量，计算在所述两相坐标系中所述功率转换器的第一调制电压。

一种可能的设计中，所述处理模块利用预设虚拟电阻参数K和所述电网电流，计算所述功率转换器的补偿电压时，具体用于：根据第一电压和第二电压，确定所述补偿电压，其中，所述第一电压为所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量与所述虚拟电阻参数的乘积，所述第二电压为所述电网电流在所述两相坐标系中的q轴分量与所述虚拟电阻参数的乘积。

一种可能的设计中，所述处理模块还用于：在所述确定所述补偿电压之前，分别对所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量进行滤波，以消除所述电网电流在所述两相坐标系中所述d轴分量和所述q轴分量中的噪声信号。

一种可能的设计中，所述控制装置还包括锁相环模块；所述锁相环模块包括三相坐标系与两相坐标系转换单元、比例积分调节器、积分器；所述三相坐标系与两相坐标系转换单元，用于根据所述三相坐标系与两相坐标系的转换关系和所述电网电压，计算所述电网电压在所述两相坐标系中的q轴分量，并将所述电网电压在所述两相坐标系中的q轴分量输入所述比例积分调节器；所述比例积分调节器，用于接收所述电网电压在所述两相坐标系中的q轴分量，生成旋转频率参数，并将所述旋转频率参数输入所述积分器；所述积分器，用于接收所述旋转频率参数，生成所述电网电压的相位角，并提供给所述处理模块。

一种可能的设计中，所述处理模块确定所述功率转换器输出的电压相位角与所述电网电压的相位角之间的相位角差值时，具体用于：基于所述三相坐标系与两相坐标系的转换关系、和所述电网电压，计算所述电网电压在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量；利用预设函数、所述电网电压在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量，确定所述相位角差值。

一种可能的设计中，所述处理模块还用于：在所述计算所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量之前，调整所述比例积分调整器的参数或者所述积分器的参数，以提升生成的电网电压的相位角等于所述电网电压的相位角的速度。

一种可能的设计中，所述处理模块还用于：在所述将所述第一调制电压和所述补偿电压的总和作为所述总调制电压之后，若最近一次确定的所述功率转换器输出的电压的相位角与所述线缆上的电压的相位角之间的相位角差值小于第二角度阈值，执行下述过程，所述第二角度阈值小于所述第一角度阈值：根据所述功率转换器中直流电容处电压确定所述d轴参考电流值，以及根据所述功率转换器的无功功率，确定所述q轴参考电流值；

基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值以及所述电网电流，计算所述功率转换器的第二调制电压，其中，基于所述第二调制电压生成的所述功率转换器的控制信号用于驱动所述功率转换器输出的有功电流为所述d轴参考电流值以及输出的无功电流为所述q轴参考电流值。

第三方面，本申请提供一种功率转换系统，可以包括功率转换器和如第二方面及其设计中的任一所述的控制装置和功率转换器。所述控制装置用于对所述功率转换器进行控制，以使所述功率转换器向电网输出电能。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机可读存储介质中的计算机指令被控制装置执行时，使得所述控制装置执行第一方面中任一设计所述的方法。

第五方面，本申请提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机指令，当所述计算机指令被控制装置执行时，使得所述控制装置执行第一方面中任一设计所述的方法。

第二方面至第五方面中任一方面中的任一可能设计可以达到的技术效果，请参照上述第一方面中的任一可能设计可以达到的技术效果，这里不再重复赘述。

附图说明

图1为一种功率转换器控制过程的示意图；

图2为锁相环控制环路的结构示意图；

图3为一种功率转换系统的结构示意图；

图4为一种锁相环模块的结构示意图；

图5为功率转换器的调制电压示意图；

图6为一种功率转换器控制方法的示意流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例描述的功率转换器以及应用场景是为了更加清楚的说明本申请的实施例的技术方案，并不构成对于本申请的实施例提供的技术方案的限定。本领域技术人员可知，随着新的应用场景的出现，本申请的实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

未来能源系统的演变方向是构建以新能源发电为主体的新型电力系统，风力发电和光伏发电将是未来电力系统的主体，火力发电(如煤电)将成为辅助。与传统的电力系统相比，新型的电力系统将是由高比例的电力电子设备组成的系统，面临着一些传统电力系统中碰不到或者无法解决的技术问题。甚至一些极端场景中，可能无法适应高占比新能源电网的运行需求。

电力系统中，电网电压相角跳变较常发生。电力系统中相角跳变的原因是由于电网的电路结构发生了突变。典型的突变可包括三相对称故障、三相不对称故障、故障恢复、发生孤岛等。传统电力系统中，由于各重要节点一般都有容量巨大，电网支撑能力极强的同步发电机接入，可以维持三相交流电压频率和相位尽量少地发生剧烈变化。

而随着电力系统中电力电子设备(如功率转换器)的增多，而新能源发电主体普遍不具备电网支撑能力。这导致系统惯量(稳定自身状态的能力，如维持电网频率的能力)不断减少，电网强度也随之变弱，也就使得系统频率波动大，相位跳变问题更加严重。

当电力系统中，电网电压发生大幅相角跳变时，功率转换器自身控制系统及其控制输出的电压、电流等电气量无法瞬时跟踪相角跳变。此时功率转换器需要与电力系统电压相位实现再次的同步，功率转换器才能重新实现可控回到正常运行状态。其中，功率转换器中的锁相环(或称锁相控制环路)就是用以实现功率转换器输出的电压与电力系统电压保持同步的控制环路。

通常，锁相环是通过电网电压信息进行锁相，图2中示出一种锁相环控制环路。相位检测器利用电网三相电压以及最近一次确定的电网的相位角θ，计算电网电压u在q轴的分量。将电网u在q轴的分量输入比例积分(PI)调节器，PI调节器可输出旋转频率参数。将旋转频率参数输入积分器，可以生成电网的相位角θ，反馈到相位检测器。在锁相环控制环路中，电网相位角的反馈环路的增益是随着环路运行点变化而变化的。当输出的电网相位角和实际电网相位角之间的相位差小于90°时，锁相环控制环路中的反馈环路的增益变化单调，但当相位差超过90°时，此时反馈环路的增益随着相位差的增大而减小，这极大降低锁相环控制环路的带宽。可见，电网相位跳变越严重，越需要更多时间才能锁住电网电压的相位。但是重新锁相的过程中，由于锁相环控制环路的带宽降低，确定出的电网相位角与实际电网相位角偏差较大。而此时反而是最需要功率转换器与电力系统快速恢复同步的时候。最为极端的情况下，相角跳变180°，此时锁相环控制环路将运行在一个不稳定的平衡点上，只有当系统发生扰动后才会脱离不稳定平衡点，重新被控制到稳定平衡点上，也即再次与电网电压相位恢复同步。在上述动态过程中，锁相环输出相位与电网电压相位存在较大相位差。请参见图1中的(c)，若按照锁相环输出相位θ1来计算电网反馈电流在d轴的分量id1和q轴的分量iq1，与按照电网实际相位θ2计算的电网反馈电流在d轴的分量id2和q轴的分量iq2之间有极大差异的现象。严重时将出现id1信号为正值，但实际id2为负值的情况。将导致本该向电网输出功率的功率转换器在某一时段变成从电网吸收功率。功率从电网反灌至功率转换器中的直流电容，造成直流电容过压，对功率转换器和电网都造成很大冲击，不仅可能无法满足电网并网标准，严重时甚至出现功率转换器炸机的情况。

在一种解决方式中，通过调整锁相环的构架，改善锁相环锁相速度。这样的方式在电网电压相位跳变瞬间，依然存在很大的相位误差，相位跳变后功率转换器存在暂态冲击大的风险，并且改变锁相环的构架，对功率转换器运行稳定性和动态性能的影响未知。另一种解决方式中，采用相位补偿电路获得相位位移信号，利用相位位移信号对锁相环输出的相位角进行补偿。这样的方式受电压采样的影响较大，在系统电压电能质量不佳或者与功率转换器输出耦合强时，容易在控制功率转换器过程中引入波动，可能影响功率转换器的暂态控制效果。

有鉴于此，本申请提供一种功率转换器控制方法和控制装置，可以在电网电压相位发生大幅跳变情况下，保护功率转换器，降低从功率返灌程度。减少电网中的功率对功率转换器的冲击，提升功率转换器的暂态性能，可保障功率转换器暂态安全。

首先，本申请提供一种功率转换系统，如图3所示，功率转换系统可以包括本申请实施例提供的控制装置及至少一个功率转换器。每个功率转换器可以包括三电平逆变电路和直流电容。直流电容可以与直流电源连接。逆变电路可以在控制装置的驱动下，将直流电容处的直流电能转化为交流电能，并输入到电网。

在一些示例中，功率转换系统可以实施为光伏发电系统，直流电源可以包括光伏组串、直流转直流电路、线缆等元件。光伏组串可以将光能转化为直流电能，由直流转直流电路对光伏组串输出的直流电能进行变压处理，将变压后的电能输出至功率转换器的直流电容处。功率转换器可以将对直流电能进行转换，例如直流电转换为交流电，或者改变直流电能的电压等，并输出到电网或者离网系统中。一般来说，功率转换系统中，功率转换器的输出端、滤波电路及变压器可以依次串联，滤波电路可以对功率转换器输出的电能进行滤波，滤波处理后的电能经变压器传输至电网或者离网系统。通常滤波电路可以包括电感L1。图3中的电感Lg为变压器与电网侧或者离网系统之间线缆的等效电感。便于说明，本申请实施例以电网作为举例进行介绍。

下面对本申请实施例提供的控制装置进行说明，如图3所示，控制装置可以包括电压电流采集模块和处理模块。控制装置可以包括电压电流采集模块和处理模块。

电压电流采集模块可用于采集电网侧的电压uabc或者电流iabc，通常采集电感L1与变压器之间的电压或者电流。电压电流采集模块可以包括电压采集电路或者电流采集电路，能够将采集的电网电压、电网电流提供给处理模块。因电网侧与功率转换器的位置距离较大，获取电网侧的电压信息所需时间较长。并在电网电压发生相位跳变的情形下，电网电压变化会波动至功率转换器，因此电压电流采集模块可以采集机端电压或电流，作为电网电压或电流。如图3所示，电压电流采集模块可以采集滤波电路不与功率转换器连接的一侧的电压和电流，即机端电压和机端电流。本申请实施例中的电网电压和电网电流，可指机端电压和机端电流。

处理模块可以根据电压电流采集模块提供的电网电压和电网电流，对功率转换器进行控制，实现改变功率转换器输出的电能的电压或电流。处理模块可以包括一个或多个控制电路，或者一个或多个控制器(或处理器)。一些示例中，处理模块可以包括现场可编程门阵列(field programmble gate array，FPGA)，单片机，或者数字信号处理器(digitalsignal processing，DSP)等具有数据处理能力的元件。

如图3所示，处理模块可以利用电网电压、电网电路及电网的相位角(或称电网电压的相位角)，对功率转换器进行控制，以使功率转换器输出电压的相位与电网电压相位相同，即保持功率转换器和电网之间的相位同步。控制装置可以包括锁相环模块，锁相环模块用于确定电网电压的相位。

在一些示例中，锁相环模块可以包括锁相环电路。锁相环电路是一种反馈电路，具有使处理模块中的同步信号与某一外部(如电网侧)的参考信号的之间相位同步等能力。锁相环电路中的压控晶振可以输出同步信号。通过比较外部的参考信号和同步信号的相位来实现同步。在比较过程中锁相环电路可以不断根据外部的参考信号的相位，调整压控晶振的同步信号相位，直至两种信号的相位同步。

在另一些示例中，锁相环模块可以包括三相坐标系与两相坐标系转换单元、比例积分调节器、积分器。图4根据一示例性实施例示出一种锁相环控制环路，锁相环控制环路包括电网相位反馈环路。

三相坐标系与两相坐标系转换单元可以用于接收的角度信息(如电网相位)确定锁相环两相坐标系。例如，在三相坐标系(ABC坐标系)中，对两相坐标系(dq坐标系)进行旋转，旋转角度为反馈环路提供的电网相位，使得旋转后的dq坐标系中d轴正方向与三相坐标系中的A轴正方向之间的夹角为反馈环路提供的电网相位角。旋转后的dq坐标系通常可以称为锁相环坐标系。然后，根据锁相环坐标系以及输入的参量，确定该参量在d轴的分量以及q轴的分量。需要说明的是，本申请中确定任意一个参量在d轴或q轴的分量，是指在锁相环坐标系中的d轴或q轴分量，或者说，在目标两相坐标系中的d轴或者q轴分量，且该目标两相坐标系的d轴正方向与三相坐标系中A轴正方向的夹角为电网相位角。

锁相环模块中的三相坐标系与两相坐标系转换单元，可以利用相位反馈环路中的相位角，确定锁相环坐标系。并利用接收的电网电压，确定电网电压在d轴的分量ud以及q轴的分量uq。

三相坐标系与两相坐标系转换单元将所述电网的电压在所述两相坐标系中的q轴分量uq输入比例积分调节器。所述比例积分调节器可以用于接收所述电网的电压在锁相环坐标系中的q轴分量uq，并生成旋转频率参数，然后将所述旋转频率参数输入所述积分器。所述积分器，用于接收所述旋转频率参数，生成所述电网的相位角(即电网电压的相位角)，并提供给所述处理模块。

处理模块具有确定电网电压的相位是否发生相位跳变的能力。如图3所示，处理模块可以包括三相坐标系与两相坐标系转换单元1。三相坐标系与两相坐标系转换单元1接收锁相环模块提供的电网的相位角以及电压电流采集模块提供的电网电压uabc。

三相坐标系与两相坐标系转换单元1可以根据锁相环提供的电网相位确定锁相环坐标系，并确定电压电流采集模块采集的电网的电压uabc，在d轴的分量ud和q轴的分量uq。三相坐标系与两相坐标系转换单元1的数据处理过程可以参见前述三相坐标系与两相坐标系转换单元的数据处理过程，此处不再赘述。

处理模块中的跳变检测单元，可以利用电网电压在d轴的分量ud和q轴的分量uq，通过预设函数，如Δθ＝atan(ud,uq)，其中Δθ为功率转换器输出电压的相位与电网电压的相位之间的相位角差值，ud为电网电压在d轴的分量ud，uq为电网电压在q轴的分量。

跳变检测单元可以利用相位角差值和角度阈值，确定电网是否发生相位跳变。若所述相位角差值Δθ大于或等于第一角度阈值，第一角度阈值可以大于或等于90°，所述角度阈值用于指示所述电网发生相位跳变时所述相位角差值的最小角度。若相位角差值Δθ小于第一角度阈值，可反映电网电压的相位未发生严重跳变。若相位角差值Δθ大于或等于第一角度阈值，可反映电网电压的相位发生严重跳变(或大幅跳变)，如果不改变对功率转换器的控制方式，则可能出现电网功率反灌功率转换器的情况，对功率转换器造成冲击。

跳变检测单元可以向其它单元输出用于指示电网是否发生相位跳变的结果信号。例如，跳变检测单元若确定相位角差值Δθ大于或等于第一角度阈值，分别向参考电流切换单元和电压补偿单元输出第一结果信号，若确定相位角差值Δθ小于角度阈值，分别向参考电流切换单元和电压补偿单元输出第二结果信号。

一种可能的设计中，跳变检测单元多次确定电网是否发生相位跳变的过程中，可以采用不同的角度阈值判断电网是否发生相位跳变。其中，跳变检测单元首次确定电网是否发生相位跳变时，采用第一角度阈值，并确定相位角差值Δθ是否大于或等于第一角度阈值。

一种可能的情形中，跳变检测单元本次确定电网是否发生相位跳变时，确定相位角差值Δθ大于或等于第一角度阈值，输出第一结果信号(即电网电压的相位发生跳变)，跳变检测单元可以在下一次确定电网是否发生相位跳变时，采用第二角度阈值确定电网是否发生相位跳变。如跳变检测单元可以确定相位角差值Δθ是否小于第二角度阈值，第二角度阈值可以小于第一角度阈值，第二角度阈值可用于指示电网未发生相位跳变时相位角差值的最大角度。若相位角差值Δθ小于第二角度阈值，可反映锁相成功。若相位角差值Δθ大于或等于第二角度阈值，可反映尚未成功锁相，功率转换器输出的电压的相位角与电网电压的相位角的差异较大。跳变检测单元若确定相位角差值Δθ小于第二角度阈值，分别向参考电流切换单元和电压补偿单元输出第二结果信号，若确定相位角差值Δθ大于或等于第二角度阈值，分别向参考电流切换单元和电压补偿单元输出第一结果信号。

又一种可能的情形中，如果跳变检测单元本次确定电网是否发生相位跳变时，确定相位角差值Δθ小于第二角度阈值，输出第二结果信号(即功率转换器输出的电压相位与电网电压相位差异较小)，则跳变检测单元可以在下一次确定电网是否发生相位跳变时，采用第一角度阈值确定电网是否发生相位跳变。

一种可能的设计中，跳变检测单元可以利用电网电压在q轴的分量uq和电压阈值uqthr，判断电网电压的相位是否发生严重跳变。例如，若|uq|<uqthr，可反映出功率转换器输出的电压的相位与电网电压的相位相近，即反映电网电压的相位未发生严重跳变。若|uq|≥uqthr，可反映电网电压的相位发生严重跳变。

处理模块可以包括三相坐标系与两相坐标系转换单元2，三相坐标系与两相坐标系转换单元2接收锁相环模块提供的电网的相位角以及电压电流采集模块提供的电网的电流iabc。三相坐标系与两相坐标系转换单元2可以根据锁相环提供的电网相位确定锁相环坐标系，并确定电压电流采集模块采集的电网的电流iabc，在d轴的分量id和q轴的分量iq。三相坐标系与两相坐标系转换单元2的数据处理过程可以参见前述三相坐标系与两相坐标系转换单元的数据处理过程，此处不再赘述。

处理模块可以包括参考电流切换单元，参考电流切换单元可以根据跳变检测单元输出的判断是否发生严重相位跳变的结果信号，调整输出的d轴参考电流值idref和q轴参考电流值iqref。其中，d轴参考电流值idref和q轴参考电流值iqref用于确定所述功率转换器的调制电压。

参考电流切换单元若确定接收的结果信号为所述第一结果信号，则输出预设固定数值，也即将d轴参考电流值idref和q轴参考电流值iqref设置为预设固定数值，所述预设固定数值可以为0或者较小的数值。参考电流切换单元若确定接收的结果信号为所述第二结果信号，则根据所述功率转换器中直流电容处电压确定所述d轴参考电流值idref并输出至电流调整单元，以及根据所述功率转换器的无功功率，确定所述q轴参考电流值iqref并输出至电流调整单元。

处理模块中可以包括电流调整单元，电流调整单元可以接收参考电流切换单元输出的d轴参考电流值idref和q轴参考电流值iqref，以及接收三相坐标系与两相坐标系转换单元2输出的电网电流在d轴的分量id和q轴的分量iq。并基于所述d轴参考电流值idref、所述q轴参考电流值iqref以及电网电流在d轴的分量id和q轴的分量iq，计算所述功率转换器的第一调制电压edq1，其中，所述第一调制电压edq1用于确定所述功率转换器的总调制电压edqm，所述总调制电压edqm用于生成所述功率转换器的控制信号。

处理模块中的电压补偿单元，可以接收三相坐标系与两相坐标系转换单元2输出的电网电流在d轴的分量id和q轴的分量iq以及跳变检测单元输出的结果信号，如第一结果信号或者第二结果信号。电压补偿单元若确定接收的结果信号为第一结果信号，可以利用预设虚拟电阻参数K和电网电流在d轴的分量id和q轴的分量iq，计算所述功率转换器的补偿电压edq2，所述补偿电压edq2用于在确定所述功率转换器的总调制电压edqm对所述第一调制电压edq1补偿。电压补偿单元若确定接收的结果信号为第二结果信号，则不计算或者不输出所述功率转换器的补偿电压edq2。

处理模块还包括加法器，可以接收电流调整单元输出的第一调制电压edq1，和接收电压补偿单元输出的补偿电压edq2，并将接收的两种电压相加处理得到总调制电压edqm，并输出总调制电压edqm。

由于电压补偿单元在接收到的结果信号为第一结果信号的情形下，向加法器输出补偿电压edq2。此时加法器将电压补偿单元输出的补偿电压edq2和电流调整单元输出的第一调制电压edq1进行加和处理，生成总调制电压edqm并输出。电压补偿单元在接收到的结果信号为第二结果信号的情形下，不向加法器输出补偿电压edq2，此时加法器将电流调整单元输出的第一调制电压edq1与0进行加和处理，生成总调制电压edqm并输出，此情形下，总调制电压edqm与电流调整单元输出的第一调制电压edq1相等。

处理模块中可以包括两相坐标系与三相坐标系转换单元。两相坐标系与三相坐标系转换单元单元可以用于接收的角度信息(如电网相位)确定锁相环两相坐标系。例如，基于电网相位角，对三相坐标系(ABC坐标系)进行坐标变换，变换后的dq坐标系通常可称为锁相环坐标系，变换后的dq坐标系中d轴正方向与三相坐标系中的A轴正方向之间的夹角为反馈环路提供的电网相位角。然后，根据锁相环坐标系及三相坐标系之间的转换关系，确定输入的参量在三相坐标系中对应的矢量。需要说明的是，本申请中确定任意一个参量在d轴或q轴的分量，是指在锁相环坐标系中的d轴或q轴分量，或者说，在目标两相坐标系中的d轴或者q轴分量，且该目标两相坐标系的d轴正方向与三相坐标系中A轴正方向的夹角为电网电压的相位角。

处理模块中可以包括两相坐标系与三相坐标系转换单元，可以利用锁相环模块提供的相位角，确定锁相环坐标系与三相坐标系转换关系；并基于锁相环坐标系与三相坐标系转换关系，确定锁相环坐标系中的总调制电压edqm电压对应的在三相坐标系中的三相调制电压eabcm。三相调制电压eabcm用于生成三电平逆变器的控制信号或驱动信号。

处理模块可以包括脉冲宽度调制单元，可以基于三相调制电压eabcm，生成功率转换器中的三相逆变电路的控制信号或驱动信号。处理模块将生成的三相逆变电路的控制信号或驱动信号输出至三相逆变电路，可以实现对三相逆变电路输出电能的电压或电流进行控制。

在一种可能的设计中，处理模块可以包括滤波器，用于将三相坐标系与两相坐标系单元2输出的电网电流在d轴的分量id和q轴的分量iq，进行滤波处理，以消除所述电网的电流在所述d轴分量(id)和所述q轴分量iq中的噪声信号，如由采样和数字控制带来的噪声。在此设计中，处理模块中的电压补偿单元，可以接收滤波器输出的电网电流在d轴的分量id’和q轴的分量iq’以及跳变检测单元输出的结果信号，如第一结果信号或者第二结果信号。电压补偿单元若确定接收的结果信号为第一结果信号，可以利用预设虚拟电阻参数K和经滤波处理后的电网电流在d轴的分量id’和q轴的分量iq’，计算所述功率转换器的补偿电压edq2。

本申请实施例中，在电网未发生相位跳变的情形中，参考电流切换单元中输出的d轴参考电流值idref是根据所述功率转换器中直流电容处电压确定的。并且输出的q轴参考电流值iqref是根据所述功率转换器的无功功率确定的。电流调整单元根据d轴参考电流值idref、q轴参考电流值iqref以及在电网电流在d轴的分量id和q轴的分量iq，确定出的调制电压，记为调制电压edq3。在此情形下，电压补偿单元不输出信号。加法器将调制电压edq3输出至两相坐标系与三相坐标系转换单元。处理模块根据调制电压edq3，生成的功率转换器的控制信号或者驱动信号，可以使功率转换器输出电压为调制电压edq3，此时功率转换器输出的电流中的有功电流部分接近d轴参考电流值idref，无功电流部分接近q轴参考电流值iqref，并且功率转换器输出的电压与电网电压的相位相同。

假设在电网未发生相位跳变的情形中，在锁相环坐标系中功率转换器输出电压记为edq。在电网发生相位跳变的情形中，由于锁相环模块提供的电网相位角与实际电网相位角差异较大，三相坐标系与两相坐标系转换单元1和三相坐标系与两相坐标系转换单元2输出的参量也可能不准确。此时参考电流切换单元中输出的d轴参考电流值idref和q轴参考电流值iqref为所述预设固定数值，以使总调制电压edqm是可控制的。电流调整单元根据预设固定数值以及在电网电流在d轴的分量id和q轴的分量iq，确定第一调制电压edq1。电压补偿单元根据电网电流在d轴的分量id和q轴的分量iq以及预设虚拟电阻参数K，计算补偿电压edq2。加法器将第一调制电压edq1和补偿电压edq2进行加和处理，得到总调制电压edqm，并输出至两相坐标系与三相坐标系转换单元。处理模块根据总调制电压edqm，生成的功率转换器的控制信号或者驱动信号，可以使功率转换器输出电压为总调制电压edqm。如图5所示，本申请实施例中，总调制电压edqm的矢量与锁相环坐标系中电网电压矢量udq的矢量差d1，小于未发生相位跳变的情形中功率转换器输出电压的矢量edq与锁相环坐标系中电网电压矢量udq的矢量差d2。这样的设计中，此时电压补偿单元提供补偿电压edq2，相当于为功率转换器增加虚拟动态电阻，可以降低功率转换器输出电压与电网电压之间的差值，降低电网功率反灌功率转换器的程度。并且可以降低功率转换器输出功率的波动有功和无功功率的波动，减少对功率转换器的暂态冲击。

一种可能的实施方式中，在电网发生相位跳变的情形中，处理模块可以切换锁相环模块的工作模式，由普通模式切换为快速模式。例如，处理模块可以调整锁相环模块的参数，例如比例积分调节器、积分器的参数，以提升锁相环模块锁相速度，即增大锁相环控制带宽，从而提升处理模块中确定总调制电压edqm的速度。在电网未发生相位跳变的情形中，处理模块可以切换锁相环模块的工作模式，由快速模式切换为普通模式。

基于相同构思，本申请提供一种功率转换器控制方法，可以由控制装置执行。控制装置可以执行图6示出的功率转换器控制方法中的全部或部分步骤：

步骤S101，确定功率转换器输出电压的相位角与电网电压的相位角之间的相位角差值。

步骤S102，判断所述相位角差值是否大于或等于所述第一角度阈值，若是下一步执行步骤S103，若否下一步执行步骤S104。

步骤S103，将用于确定所述功率转换器的调制电压的d轴参考电流值和q轴参考电流值设置为预设固定数值。

本申请实施例中，若电网相位发生大幅跳变，则控制装置将预设固定数值设置为d轴参考电流值idref和q轴参考电流值iqref，预设固定数值可以为零或者接近零的较小数值。

步骤S104，根据所述功率转换器中直流电容处电压确定所述d轴参考电流值idref，以及根据所述功率转换器的无功功率，确定所述q轴参考电流值iqref。

本申请实施例中，若电网相位未发生大幅跳变，则控制装置可以根据所述功率转换器中直流电容处电压确定所述d轴参考电流值idref，以及根据所述功率转换器的无功功率，确定所述q轴参考电流值iqref。在此情形下，控制装置生成的控制信号，可以驱动功率转换器输出的电流中有功电流部分接近d轴参考电流值，无功电流部分接近q轴参考电流值。控制装置执行步骤S104后，执行步骤S111。

一种可能的设计中，控制装置可以调整所述比例积分调整器的参数或者所述积分器的参数，以提升锁相成功的速度。

步骤S105，基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值以及所述电网的电流，计算所述功率转换器的第一调制电压。

由于电网发生相位跳变情形下的d轴参考电流值idref、所述q轴参考电流值iqref与电网未发生相位跳变情形下的d轴参考电流值idref、所述q轴参考电流值iqref不同。为了区分，在步骤S105中，将利用步骤S103确定出的d轴参考电流值idref、所述q轴参考电流值iqref，所计算出的调制电压记为第一调制电压。控制装置执行步骤S104后，执行步骤S106。

步骤S106，利用预设虚拟电阻参数和所述电网的电流，计算所述功率转换器的补偿电压，所述补偿电压用于在确定所述功率转换器的总调制电压对所述第一调制电压补偿。

本申请实施例中，在电网发生相位大幅跳变的情形下，利用虚拟电阻参数，生成补偿电压，可视为为功率转换器增加虚拟动态电阻，降低功率转换器出有功功率和无功功率的波动，减少对设备的暂态冲击。

本申请实施例中，控制装置可以同步执行步骤S105和步骤S106中的操作，也可以先执行步骤S105中的操作，再执行步骤S106中的操作。控制装置也可以先执行步骤S106中的操作，再执行步骤S105中的操作。也即，本申请不对步骤S105和步骤S106的先后次序不作具体限定。

步骤S107，将所述第一调制电压和所述补偿电压的总和作为所述总调制电压，其中，所述总调制电压与所述电网的电压之间的差值小于所述功率转换器输出的电压与所述电网的电压之间的差值。

本申请实施例中，在电网发生相位大幅跳变的情形下，利用虚拟电阻参数，生成补偿电压。利用补偿电压对第一调制电压进行补偿，使得用于生成功率转换器的控制信号的调制电压(即总调制电压)矢量与电网电压矢量之间的矢量差d1，小于功率转换器的输出电压矢量与电网电压矢量之间的矢量差d2。可实现，在电网发生相位大幅跳变的情形下，降低功率转换器输出电压与电网电压之间的差异，例如，电压幅值差异或者电压相位差异，从而降低电网处的功率返灌到功率转换器的返灌程度。对功率转换器形成保护，并减少功率转换器的遭受的暂态冲击。

步骤S108，基于所述总调制电压，生成用于驱动功率转换器的控制信号，并驱动功率转换器。

例如，控制装置可以基于总调制电压，以及PWM调制技术，生成功率转换器的控制信号，并施加给功率转换器，对功率转换器进行驱动，使功率转换器输出总调制电压。

步骤S109，确定功率转换器输出的电压的相位角与电网电压的相位角之间的相位角差值。

控制装置在执行步骤S108后，可以再次确定功率转换器输出的电压的相位角与电网电压的相位角之间的相位角差值。

步骤S110，判断相位角差值是否小于第二角度阈值，若是下一步执行步骤S103，若否下一步执行步骤S111。

在另一种可能的设计中，控制装置执行步骤110时，可以执行如下步骤，判断电网电压在q轴的分量uq的绝对值|uq|是否小于电压阈值uqthr，若是，下一步执行步骤S111，若否下一步执行步骤S103。换句话说，控制装置还可以利用电网电压在q轴的分量与电压阈值，判断是否锁相成功。

控制装置可以再次确定相位角差值，以确定是否锁相成功或者确定电网电压的相位是否发生相位跳变。第二角度阈值可以小于第一角度阈值。若相位角差值大于或等于第二角度阈值，可反映控制装置未锁相成功，下一步执行步骤S103。若相位角差值小于第二角度阈值，可反映控制装置锁相成功，下一步执行步骤S111，恢复对功率转换器的常规驱动。

步骤S111，基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值以及所述电网的电流，计算所述功率转换器的第二调制电压，并将所述第二调制电压作为总调制电压。

由于电网发生相位跳变情形下的d轴参考电流值idref、所述q轴参考电流值iqref与电网未发生相位跳变情形下的d轴参考电流值idref、所述q轴参考电流值iqref不同。将利用步骤S104确定出的d轴参考电流值idref、所述q轴参考电流值iqref，所计算出的调制电压记为第二调制电压。

步骤S112，基于所述第二调制电压，生成用于驱动功率转换器的控制信号，并驱动功率转换器。

控制装置在执行步骤S112后可以再次执行步骤S101至步骤S112的过程，根据功率转换器输出电压的相位和电网电压的相位之间的相位差值，动态地调整对确定用于驱动功率转换器的调制电压的方式。在电网发生相位跳变时，控制装置可以采用步骤S103至步骤S109中的过程，确定功率转换器的调制电压，以及在锁相成功后，采用步骤S104、步骤S111及步骤S112中的过程，确定功率转换器的调制电压，并对功率转换器进行驱动。在电网未发生相位跳变时，采用步骤S104、步骤S111及步骤S112中的过程，确定功率转换器的调制电压，并对功率转换器进行驱动。

在一种可能的场景中，若功率转换器和控制装置应用于光伏发电系统，控制装置还可以控制向功率转换器提供直流电能的至少一个光伏组串运行在最大功率追踪模式或者有功功率调度模式。

如图6所示，通过仿真实验，在电网电压相位发生180°跳变时，采用本申请提供的控制装置和现有控制装置分别对功率转换器进行驱动，功率转换器直流母线电容处的功率的变化情况。粗线示出采用现有控制装置对功率转换器进行驱动，功率转化器中直流母线电容的功率变化情况，细线示出采用本申请提供的控制装置对功率转换器进行驱动，功率转化器直流母线电容处的功率变化情况。通过对比可见，电网电压相位大幅跳变时，本申请提供的控制装置对功率转换器进行驱动，可使功率反灌现象大幅减少，功率转换器直流母线电容应力降低，与电网电压相位再次同步的时间降低50％以上，大大改善功率转换器的暂态性能。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digitalsubscriber line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包括一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid statedisk，SSD))等。

本申请实施例还提供一种可读存储介质，用于存储上述实施例提供的方法或算法。例如，随机存取存储器(random access memory，RAM)、闪存、只读存储器(read onlymemory，ROM)、EPROM存储器、非易失性只读存储器(Electronic Programmable ROM，EPROM)、寄存器、硬盘、可移动磁盘或本领域中其它任意形式的存储媒介。

本申请实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入控制装置。控制装置可以包括RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘或本领域中其它任意形式的存储媒介，用于存储本申请实施例提供的方法或算法的步骤。示例性地，存储媒介可以与控制装置中的处理模块或者处理器(或控制器)连接，以使得处理模块、处理器(或控制器)可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理模块、处理器(或控制器)中。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述，显而易见的，在不脱离本申请的范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的保护范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (18)

1.一种功率转换器控制方法，其特征在于，应用于向电网提供功率的功率转换器，所述功率转换器与滤波电路连接，所述滤波电路与所述电网连接，所述方法包括：

确定所述功率转换器输出的电压的相位角与所述电网电压的相位角之间的相位角差值，所述电网电压为所述滤波电路与所述电网之间的电压，所述功率转换器输出的电压为所述滤波电路与所述功率转换器之间的电压；

若所述相位角差值大于或等于第一角度阈值，执行下述过程，所述第一角度阈值用于指示所述电网发生相位跳变时所述相位角差值的最小角度：

将用于确定所述功率转换器的调制电压的d轴参考电流值和q轴参考电流值设置为预设固定数值；

基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值以及所述电网电流，计算所述功率转换器的第一调制电压，其中，所述第一调制电压用于确定所述功率转换器的总调制电压，所述总调制电压用于生成所述功率转换器的控制信号，所述控制信号用于驱动所述功率转换器输出所述总调制电压；

利用预设虚拟电阻参数和所述电网电流，计算所述功率转换器的补偿电压，所述补偿电压用于在确定所述功率转换器的总调制电压时对所述第一调制电压补偿，所述电网电流为所述滤波电路与所述电网之间的电流；

将所述第一调制电压和所述补偿电压的总和作为所述总调制电压，其中，所述总调制电压与所述电网电压之间的差值小于所述功率转换器输出的电压与所述电网电压之间的差值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值以及所述电网电流，计算所述功率转换器的第一调制电压，包括：

根据三相坐标系与两相坐标系转换关系和所述电网电流，计算所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量，其中，所述两相坐标系中d轴的正方向与所述三相坐标系中A轴正方向的夹角为所述电网电压的相位角；

基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值、所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量，计算在所述两相坐标系中所述功率转换器的第一调制电压。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用预设虚拟电阻参数K和所述电网电流，计算所述功率转换器的补偿电压，包括：

根据第一电压和第二电压，确定所述补偿电压，其中，所述第一电压为所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量与所述虚拟电阻参数的乘积，所述第二电压为所述电网电流在所述两相坐标系中的q轴分量与所述虚拟电阻参数的乘积。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述确定所述补偿电压之前，所述方法还包括：

分别对所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量进行滤波，以消除所述电网电流在所述两相坐标系中所述d轴分量和所述q轴分量中的噪声信号。

5.如权利要求2-4任一所述的方法，其特征在于，所述确定所述功率转换器输出的电压的相位角与所述电网电压的相位角之间的相位角差值之前，所述方法还包括：

根据所述三相坐标系与两相坐标系的转换关系和以及所述电网电压，计算所述电网电压在所述两相坐标系中的q轴分量；

将所述电网电压在所述两相坐标系中的q轴分量输入比例积分调节器，生成旋转频率参数；

将所述旋转频率参数输入积分器，生成所述电网电压的相位角。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定所述功率转换器输出的电压的相位角与所述电网电压的相位角之间的相位角差值，包括：

基于所述三相坐标系与两相坐标系的转换关系和所述电网电压，计算所述电网电压在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量；

利用预设函数、所述电网电压在所述两相坐标系中的d轴分量(ud)和q轴分量uq，确定所述相位角差值。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述计算所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量之前，所述方法还包括：

调整所述比例积分调整器的参数或者所述积分器的参数，以提升使生成的电网电压的相位角等于所述电网电压的相位角的速度。

8.如权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，在所述将所述第一调制电压和所述补偿电压的总和作为所述总调制电压之后，所述方法还包括：

若最近一次确定的所述功率转换器输出的电压的相位角与所述线缆上的电压的相位角之间的相位角差值小于第二角度阈值，执行下述过程，所述第二角度阈值小于所述第一角度阈值：

根据所述功率转换器中直流电容处电压确定所述d轴参考电流值，以及根据所述功率转换器的无功功率，确定所述q轴参考电流值；

基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值以及所述电网电流，计算所述功率转换器的第二调制电压，其中，基于所述第二调制电压生成的所述功率转换器的控制信号用于驱动所述功率转换器输出的有功电流为所述d轴参考电流值以及输出的无功电流为所述q轴参考电流值。

9.一种控制装置，其特征在于，用于控制功率转换器，所述功率转换器与滤波电路连接，所述滤波电路与所述电网连接，所述装置包括：电压电流采集模块和处理模块；

所述电压电流采集模块，用于采集所述电网电流和所述电网电压，所述电网电压为所述滤波电路与所述电网之间的电压，所述电网电流为所述滤波电路与所述电网之间的电流；

所述处理模块，用于：

确定所述功率转换器输出的电压的相位角与所述电网电压的相位角之间的相位角差值；

若所述相位角差值大于或等于第一角度阈值，执行如下过程，所述角度阈值用于指示所述电网发生相位跳变时所述相位角差值的最小角度：

将用于确定所述功率转换器的调制电压的d轴参考电流值和q轴参考电流值设置为预设固定数值；

基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值以及所述电网电流，计算所述功率转换器的第一调制电压，其中，所述第一调制电压用于确定所述功率转换器的总调制电压，所述总调制电压用于生成所述功率转换器的控制信号，所述控制信号用于驱动所述功率转换器输出所述总调制电压；

利用预设虚拟电阻参数和所述电网电流，计算所述功率转换器的补偿电压，所述补偿电压用于在确定所述功率转换器的总调制电压对所述第一调制电压补偿；

将所述第一调制电压和所述补偿电压的总和作为所述总调制电压，其中，所述总调制电压与所述电网电压之间的差值小于所述功率转换器输出的电压与所述电网电压之间的差值。

10.如权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述处理模块基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值以及所述电网电流，计算所述功率转换器的第一调制电压时，具体用于：

根据三相坐标系与两相坐标系转换关系和所述电网电流，计算所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量id和q轴分量iq，其中，所述两相坐标系中d轴的正方向与所述三相坐标系中A轴正方向的夹角为所述电网电压的相位角；

基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值、所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量，计算在所述两相坐标系中所述功率转换器的第一调制电压。

11.如权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述处理模块利用预设虚拟电阻参数K和所述电网电流，计算所述功率转换器的补偿电压时，具体用于：

根据第一电压和第二电压，确定所述补偿电压，其中，所述第一电压为所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量与所述虚拟电阻参数的乘积，所述第二电压为所述电网电流在所述两相坐标系中的q轴分量与所述虚拟电阻参数的乘积。

12.如权利要求11所述的控制装置，其特征在于，所述处理模块还用于：

在所述确定所述补偿电压之前，分别对所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量进行滤波，以消除所述电网电流在所述两相坐标系中所述d轴分量和所述q轴分量中的噪声信号。

13.如权利要求10-12任一所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括锁相环模块；所述锁相环模块包括三相坐标系与两相坐标系转换单元、比例积分调节器、积分器；

所述三相坐标系与两相坐标系转换单元，用于根据所述三相坐标系与两相坐标系的转换关系和所述电网电压，计算所述电网电压在所述两相坐标系中的q轴分量，并将所述电网电压在所述两相坐标系中的q轴分量输入所述比例积分调节器；

所述比例积分调节器，用于接收所述电网电压在所述两相坐标系中的q轴分量，生成旋转频率参数，并将所述旋转频率参数输入所述积分器；

所述积分器，用于接收所述旋转频率参数，生成所述电网电压的相位角，并提供给所述处理模块。

14.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述处理模块确定所述功率转换器输出的电压的相位角与所述电网电压的相位角之间的相位角差值时，具体用于：

基于所述三相坐标系与两相坐标系的转换关系、和所述电网电压，计算所述电网电压在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量；

利用预设函数、所述电网电压在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量，确定所述相位角差值。

15.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述处理模块还用于：

在所述计算所述电网电流在所述两相坐标系中的d轴分量和q轴分量之前，调整所述比例积分调整器的参数或者所述积分器的参数，以提升使生成的电网电压的相位角等于所述电网电压的相位角的速度。

16.如权利要求9-15任一所述的控制装置，其特征在于，所述处理模块还用于：

在所述将所述第一调制电压和所述补偿电压的总和作为所述总调制电压之后，若最近一次确定的所述功率转换器输出的电压的相位角与所述线缆上的电压的相位角之间的相位角差值小于第二角度阈值，执行下述过程，所述第二角度阈值小于所述第一角度阈值：根据所述功率转换器中直流电容处电压确定所述d轴参考电流值，以及根据所述功率转换器的无功功率，确定所述q轴参考电流值；

基于所述d轴参考电流值、所述q轴参考电流值以及所述电网电流，计算所述功率转换器的第二调制电压，其中，基于所述第二调制电压生成的所述功率转换器的控制信号用于驱动所述功率转换器输出的有功电流为所述d轴参考电流值以及输出的无功电流为所述q轴参考电流值。

17.一种功率转换系统，其特征在于包括如权利要求9-16任一所述的控制装置和功率转换器；

所述控制装置用于对所述功率转换器进行控制，使所述功率转换器向电网输出电能。

18.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机指令，当所述计算机指令被控制装置执行时，使得所述控制装置执行如权利要求1-9任一项权利要求所述的方法。

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