CN114258620B - 一种电压不对称故障时的电流控制方法及系统 - Google Patents

一种电压不对称故障时的电流控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种电压不对称故障时的电流控制方法及系统，当发生电压不对称故障时，根据故障后的正序电压和故障前的正序无功电流获得第一电流限值，根据故障后的负序电压和故障前的负序电压获得第二电流限值；根据第一电流限值和第二电流限值获得第三电流限值和第四电流限值；利用第三电流限值对正序无功电流限幅，利用第四电流限值对负序无功电流限幅，防止在电压不对称故障时注入的负序无功电流造成电流过流。该方法一次性地获得正序无功电流的限幅值和负序无功电流的限幅值，无需经过反复迭代计算，在较短的时间内获得符合要求的正序无功电流和负序无功电流，缩短无功电流的调节时间，解决负序无功电流使变流器过电流的问题。

Description

一种电压不对称故障时的电流控制方法及系统
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电压不对称故障时的电流控制方法及系统。
背景技术
当电网的传输线发生单相或者两相故障时，电网电压会出现不对称故障，例如：不对称高压故障或不对称低压故障。为了降低不对称故障带来的影响，变流器不脱网运行，并向电网注入正序无功电流和负序无功电流。
然而，负序无功电流会造成变流器的三相电流不平衡，容易引起变流器过电流的问题。
为解决上述问题，根据给定的正序无功电流初始值和负序无功电流初始值，控制变流器输出三相电流，当检测到输出的三相电流有一相超过允许值后，则调整注入的正序无功电流和负序无功电流，利用凋整后的正序无功电流和负序无功电流再次控制变流器输出三相电流，直至输出的三相电流全部符合要求。
上述解决方案，为了得到符合要求的三相电流，需要进行反复迭代，才能满足要求。获得无功电流所经过的时间较长，该较长的时间无法满足并网标准对无功电流调节时间的要求。
申请内容
本申请提供了一种电压不对称故障时的电流控制方法及系统，能够在发生电压不对称故障时，满足无功电流调节时间的要求。
本申请提供一种电压不对称故障时的电流控制方法，当发生电压不对称故障时，根据故障后的正序电压和故障前的正序无功电流获得第一电流限值，根据故障后的负序电压和故障前的负序电压获得第二电流限值；根据第一电流限值I1和第二电流限值I2获得第三电流限值I3和第四电流限值I4；所述I3与所述I1成正比，所述I4与所述I2成正比；利用所述I3对正序无功电流进行限幅，利用所述I4对负序无功电流进行限幅。防止在电压不对称故障时注入的负序无功电流造成电流过流。该方法一次性地获得正序无功电流的限幅值和负序无功电流的限幅值，无需经过反复迭代计算，在较短的时间内获得符合要求的正序无功电流和负序无功电流，缩短无功电流的调节时间。
本申请不限定判断电压不对称故障的具体方式，例如：可以通过变流器端口的三相电压来判断是否发生电压不对称故障，三相电压可以为三相线电压，也可以为三相相电压。
可以通过三相电压的有效值来判断三相电压是否相等。具体地，可以判断三相相电压的有效值是否相同，或者判断三相线电压的有效值是否相等。判断三相电压最小值是否小于低电压故障触发阈值；或，判断三相电压最大值是否大于高压故障触发阈值；如果是，则判断发生电压不对称故障。
例如，应用场景为三相电网，可以根据限幅后的正序无功电流指令值和限幅后的负序无功电流指令值对变流器进行控制，具体可以根据限幅后的正序无功电流指令值和限幅后的负序无功电流指令值，生成变流器中开关管的驱动脉冲信号，进而使变流器的电流不会出现过流现象。
本申请还提供了对正序有功电流进行限幅的方法，即根据所述I3和所述I4获得第五电流限值I5，利用所述I5对正序有功电流进行限幅。
优选地，根据所述I1和所述I2获得所述I3，具体包括：当所述I1与所述I2的和I12小于等于预设电流时，所述I3等于所述I1；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流；当所述I1与所述I2的和I12大于所述预设电流时，按照所述I1与所述I12的比例和所述预设电流获得所述I3。
优选地，根据所述I1和所述I2获得所述I4，具体包括：当所述I1与所述I2的和I12小于等于预设电流时，所述I4等于所述I2；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流；当所述I1与所述I2的和I12大于所述预设电流时，按照所述I2与所述I12的比例和所述预设电流获得所述I4。
优选地，根据所述I3和所述I4获得第五电流限值I5，具体包括：根据所述I3、所述I4和预设电流获得所述I5；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流。
优选地，按照所述I1与所述I12的比例和所述预设电流获得所述I3，具体通过以下公式获得：
其中，ILMT为所述预设电流。
优选地，按照所述I2与所述I12的比例和所述预设电流获得所述I4，具体通过以下公式获得：
其中，ILMT为所述预设电流。
优选地，根据所述I3、所述I4和预设电流获得所述I5，具体通过以下公式获得：
其中，ILMT为所述预设电流；K3为正序有功电流的预设调节系数，0＜K3≤1。
优选地，根据所述IQ0和所述U1获得第一电流限值I1，具体通过以下公式获得：
I1＝|IQ0+K1·ILMT·(U01-U1)/UN|
其中，ILMT为预设电流；U01为故障前的正序电压；UN为变流器的额定电压；K1为正序无功电流的预设调节系数；0＜K1≤10；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流。
优选地，根据所述IQ0和所述U1获得第一电流限值I1，具体通过以下公式获得：
I1＝|IQ0+K1·ILMT·(UTR-U1)/UN|
其中，ILMT为预设电流；UTR为电压不对称故障的预设触发阈值；UN为变流器的额定电压；K1为正序无功电流的预设调节系数；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流。
优选地，根据所述U2和所述U02获得第二电流限值I2，具体通过以下公式获得：
I2＝|K2·ILMT·(U02-U2)/UN|
其中，ILMT为预设电流；UN为变流器的额定电压；K2为负序无功电流的预设调节系数；0＜K2≤10；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流。
优选地，利用所述I3对正序无功电流进行限幅、利用所述I4对负序无功电流进行限幅；具体为：
|IQ1 *|≤I3，|IQ2 *|≤I4；
其中，IQ1 *为正序无功电流指令值；IQ2 *为负序无功电流指令值。
优选地，利用所述I5对正序有功电流进行限幅；具体为：
|IP1 *|≤I5；
其中，IP1 *为正序有功电流指令值。
本申请还提供一种变流系统，可以防止在电压不对称故障时注入的负序无功电流造成电流过流。该方法一次性地获得正序无功电流的限幅值和负序无功电流的限幅值，无需经过反复迭代计算，在较短的时间内获得符合要求的正序无功电流和负序无功电流，缩短无功电流的调节时间。系统包括：变流器和控制器；所述变流器第一侧用于连接直流电，所述变流器的第二侧用于连接电网；所述变流器，用于将直流电转换为交流电输送给所述电网，或，用于将所述电网传送的交流电整流为直流电；所述控制器，用于当发生电压不对称故障时，获得故障后的正序电压U1、故障后的负序电压U2、故障前的负序电压U02和故障前的正序无功电流IQ0；根据所述IQ0和所述U1获得第一电流限值I1，根据所述U2和所述U02获得第二电流限值I2；根据所述I1和所述I2获得第二电流限值I3，根据所述IQ0和所述U1获得第四电流限值I4；利用所述I3对正序无功电流进行限幅，利用所述I4对负序无功电流进行限幅；其中，所述I3与所述I1成正比，所述I4与所述I2成正比。
本申请不限定判断电压不对称故障的具体方式，例如：可以通过变流器端口的三相电压来判断是否发生电压不对称故障，三相电压可以为三相线电压，也可以为三相相电压。
可以通过三相电压的有效值来判断三相电压是否相等。具体地，可以判断三相相电压的有效值是否相同，或者判断三相线电压的有效值是否相等。判断三相电压最小值是否小于低电压故障触发阈值；或，判断三相电压最大值是否大于高压故障触发阈值；如果是，则判断发生电压不对称故障。
优选地，所述控制器，还用于根据所述I3和所述I4获得第五电流限值I5，利用所述I5对正序有功电流进行限幅。
优选地，所述控制器，具体用于当所述I1与所述I2的和I12小于等于预设电流时，使所述I3等于所述I1；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流；当所述I1与所述I2的和I12大于所述预设电流时，按照所述I1与所述I12的比例和所述预设电流获得所述I3。
优选地，所述控制器，具体用于当所述I1与所述I2的和I12小于等于预设电流时，所述I4等于所述I2；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流；当所述I1与所述I2的和I12大于所述预设电流时，按照所述I2与所述I12的比例和所述预设电流获得所述I4。
优选地，所述控制器，具体用于根据所述I3、所述I4和预设电流获得所述I5；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流。
优选地，所述控制器，具体用于通过以下公式获得所述I3：，
其中，ILMT为所述预设电流。
优选地，所述控制器，具体用于通过以下公式获得所述I4：
其中，ILMT为所述预设电流。
优选地，所述控制器，具体用于通过以下公式获得所述I5：
其中，ILMT为所述预设电流；K3为正序有功电流的预设调节系数，0＜K3≤1。
优选地，所述控制器，具体用于通过以下方式对正序无功电流进行限幅，对负序无功电流进行限幅；
|IQ1 *|≤I3，|IQ2 *|≤I4；
其中，IQ1 *为正序无功电流指令值；IQ2 *为负序无功电流指令值。
优选地，所述控制器，具体用于通过以下方式对所述正序有功电流进行限幅；
|IP1 *|≤I5；
其中，IP1 *为正序有功电流指令值。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
当发生电压不对称故障时，根据故障后的正序电压和故障前的正序无功电流获得第一电流限值，根据故障后的负序电压和故障前的负序电压获得第二电流限值；根据第一电流限值和第二电流限值获得第三电流限值和第四电流限值；基于变流器的端口获取的参数来直接获得正序无功电流的限幅值，即第三电流限值，和直接获得负序无功电流的限幅值，即第四电流限值。获得第三电流限值和第四电流限值后，利用第三电流限值对正序无功电流进行限幅，利用第四电流限值对负序无功电流进行限幅，从而使正序无功电流不超过第三电流限值，负序无功电流不超过第四电流限值，从而防止在电压不对称故障时注入的负序无功电流造成电流过流。
该电流控制方法可以直接一次性地获得正序无功电流的限幅值和负序无功电流的限幅值，无需经过反复迭代的计算，在较短的时间内获得符合要求的正序无功电流和负序无功电流，因此可以缩短无功电流的调节时间。本申请提供的技术方案，在电压不对称故障时，可以在满足时间要求的前提下，将符合要求的正序无功电流和负序无功电流注入到电网中时，解决负序无功电流使变流器过电流的问题。
附图说明
图1为本申请实施例提供的输变电的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种不平衡电流的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种电流控制方法的流程图；
图4为本申请实施例提供的一种确定电压不对称故障的流程图；
图5为本申请实施例提供的一种获得I3的方法流程图；
图6为本申请实施例提供的一种获得I4的方法流程图；
图7A为现有技术的一种无功电流调节的效果图；
图7B为本申请实施例提供的一种无功电流调节的效果图；
图8为本申请实施例提供的又一种电流控制方法的流程图；
图9为本申请实施例提供的一种变流系统的示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解和实施本申请实施例提供的技术方案，下面结合附图对其应用场景进行详细的介绍。
参见图1，该图为本申请实施例提供的输变电的示意图。
其中，变流器103可以将直流电逆变为交流电传输给变压器102，变流器103可以为逆变器。变流器输入端的直流电的来源可以为直流电源，例如光伏发电系统提供的直流电。
变压器102用于对变流器103传输的交流电进行变压后通过传输线传输给电网101，此处电网101为交流电网。
另外，变流器103也可以为整流器，即将变压器102传输的从电网101过来的交流电整流为直流电。本申请实施例中均不限定。变流器103可以为双向变流器，在不同的场景可以作为整流器，也可以作为逆变器来使用。
由于实际工作过程中，工作环境比较恶劣，实际场景比较复杂，传输线容易发生电压不对称故障，例如单相故障或两相故障等。此时在保证变流器103不脱网的同时，可以向电网101注入正序无功电流和负序无功电流。但是负序无功电流容易引起变流器103的三相电流不平衡。
为了解决电流的过流问题，以及满足电网对于无功电流调节的时间要求，下面介绍本申请实施例提供的具体方法。
方法实施例一：
当电网电压出现不对称故障时，为了有助于电网的不对称恢复，变流器会向电网中注入正序无功电流和负序无功电流，然而负序无功电流会引起变流器的三相电流不平衡，下面结合附图介绍引起电流不平衡的原因。
参见图2，该图为本申请实施例提供的一种不平衡电流的示意图。
正序电流和负序电流的轨迹均为圆形。
其中，虚线圆1为负序无功电流的轨迹，虚线圆2为正序无功电流的轨迹，实线椭圆3为实际电流的轨迹。
虚线圆1是以圆心O为圆心，以负序无功电流OA为半径进行顺时针旋转形成的轨迹。
虚线圆2是以圆心O为圆心，以正序无功电流OB为半径进行逆时针旋转形成的轨迹。
预设电流为变流器的额定电流或变流器的最大电流，当正序无功电流OA和负序无功电流OB之和超过该预设电流则说明可能出现过流。
由图可知，当负序无功电流OA和正序无功电流OB同向时，负序无功电流OA和正序无功电流OB的和将会超过预设电流，可能引发变流器过电流的问题。
为了满足无功电流调节时间的要求，又解决变流器过电流的问题，本申请实施例提供了一种电压不对称故障时的电流控制方法。当发生电压不对称故障时，该方法直接通过变流器的端口处获得的参数来获得负序无功电流的限幅值和正序无功电流的限幅值，再利用负序无功电流的限幅值对负序无功电流限幅，利用正序无功电流的限幅值对正序无功电流进行限幅。该方法可以直接一次性地获得正序无功电流的限幅值和负序无功电流的限幅值，无需经过反复迭代的计算，因此可以缩短无功电流的调节时间。在电网电压出现不对称故障时，既能满足并网标准无功电流调节时间的要求，又能解决变流器过电流的问题。
参见图3，该图为本申请实施例提供的一种电流控制方法的流程图。
本申请实施例提供的电流控制方法包括以下步骤：
步骤201：当发生电压不对称故障时，获得故障后的正序电压U1、故障后的负序电压U2、故障前的负序电压U02和故障前的正序无功电流IQ0。
本申请不限定判断电压不对称故障的具体方式，例如：可以通过变流器端口的三相电压来判断是否发生电压不对称故障，三相电压可以为三相线电压，也可以为三相相电压。
参见图4，该图为本申请实施例提供的一种确定电压不对称故障的流程图。
该流程包括：
步骤301：确定二相电压的不相等。
例如可以通过三相电压的有效值来判断三相电压是否相等。
具体地，可以判断三相相电压的有效值是否相同，或者判断三相线电压的有效值是否相等。
步骤302：判断三相电压最小值是否小于低电压故障触发阈值；或，判断三相电压最大值是否大于高压故障触发阈值。
若利用三相相电压确定三相电压的有效值不相等，则在后续判断电压不对称故障的过程中均利用三相相电压；若利用三相线电压确定三相电压的有效值不相等，则在后续判断电压不对称故障的过程中均利用三相线电压。
下面以三相相电压为例，进行详细介绍。
若通过三相相电压确定三相电压的有效值不相等，则在判断三相电压最小值是否小于低电压故障触发阈值时，通过三相相电压最小值与低电压故障触发阈值进行比较；或，在判断三相电压最大值是否大于高压故障触发阈值时，通过三相相电压最大值与高电压故障触发阈值进行比较。同理，通过三相线电压来判断是否发生不对称故障与通过三相相电压来判断是否发生不对称故障的原理相同，仅是两者对应的故障触发阈值有所不同，在此不再赘述。
步骤303：若是，则确定发生电压不对称故障。
当三相电压最小值小于低电压故障触发阈值时；或，当三相电压最大值大于高压故障触发阈值时，则确定发生电压不对称故障。
确定发生电压不对称故障后，为了获得符合要求的负序无功电流和正序无功电流，需要通过故障后的正序电压U1、故障后的负序电压U2、故障前的负序电压U02和故障前的正序无功电流IQ0来获得负序无功电流的限幅值和正序无功电流的限幅值，然后利用负序无功电流的限幅值对负序无功电流限幅，利用正序无功电流的限幅值对正序无功电流限幅，以使变流器利用限幅后的负序无功电流和限幅后的正序无功电流运行时，不会出现过电流问题。
本申请实施例不限定获得故障后的正序电压U1、故障后的负序电压U2、故障前的负序电压U02和故障前的正序无功电流IQ0的过程，例如：可以为实时获得；也可以为实时检测变流器端口的三相电压和三相电流，在确定发生电压不对称故障时，再获取故障后的正序电压U1、故障后的负序电压U2、故障前的负序电压U02和故障前的正序无功电流IQ0。
步骤202：根据IQ0和U1获得第一电流限值I1，根据U2和U02获得第二电流限值I2。
为了满足不同标准的故障期间正序无功电流的要求，本申请实施例中提供两种获得第一电流限值I1的实现方式。
本申请实施例不限定获得第一电流限值I1的具体实现方式，本领域技术人员可以根据实际需要来选择第一电流限值I1的获得方法。
第一种：
根据IQ0、U1、预设电流ILMT、故障前的正序电压U01和变流器的额定电压UN获得第一电流限值I1，具体通过以下公式获得：
I1＝|IQ0+K1·ILMT·(U01-U1)/UN|
其中，ILMT和UN为变流器的参数，当变流器确定后，ILMT和UN均为已知量。K1为正序无功电流的预设调节系数；0＜K1≤10；ILMT为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流。
第二种：
根据IQ0、U1、预设电流ILMT、电压不对称故障的预设触发阈值UTR和变流器的额定电压UN获得第一电流限值I1，具体通过以下公式获得：
I1＝|IQ0+K1·ILMT·(UTR-U1)/UN|
其中，K1为正序无功电流的预设调节系数；0＜K1≤10。UTR可以为低电压故障触发阈值，也可以为高电压故障触发阈值；ILMT为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流。
本申请实施例不限定UTR的具体取值，对于低电压故障和高电压故障，UTR的取值不同，高电压故障对应的UTR大于低电压故障对应的UTR。例如：低电压故障触发阈值为0.9，高电压故障触发阈值为1.1。
下面介绍第二电流限值I2的获取方式。
根据U2、预设电流ILMT、变流器的额定电压UN和U02获得第二电流限值I2，具体通过以下公式获得：
I2＝|K2·ILMT·(U02-U2)/UN|
其中，K2为负序无功电流的预设调节系数；0＜K2≤10。
步骤203：根据I1和I2获得第三电流限值I3，根据I1和I2获得第四电流限值I4。
其中，I3与I1成正比，I4与I2成正比，因此，在获得I1和I2后，可以根据I1和I2获得I3和I4。本申请实施例提供的技术方案，在获取I3和I4的过程中，无需经过复杂的迭代运算，而是直接获得正序无功电流的限幅值，即I3，直接获得负序无功电流的限幅值，即I4。
本申请实施例中不限定获得I3和I4的先后顺序，可以同时获得，也可以分别获得。
为了便于本领域技术人员理解，下面详细介绍具体获得I3的过程，后续详细介绍获得I4的过程。
参见图5，该图为本申请实施例提供的一种获得I3的方法流程图。
本申请实施例提供的获取第三电流限值的方法包括以下步骤：
步骤401：判断I1与I2之和I12是否小于等于ILMT；若是(即图中Y)，则执行步骤402；若否(即图中N)，则执行步骤403。
其中，I12＝I1+I2。
步骤402：I3等于I1，即I12≤ILMT时，I3＝I1。
当I1与I2之和I12小于等于ILMT时，表明通过U1、U2、U02和IQ0获得的I1与I2之和I12未超过预设电流ILMT，因此，可以直接将I1作为I3，利用I3对正序无功电流进行限幅，从而使正序无功电流与负序无功电流之和不超过预设电流。
步骤403：即I12＞ILMT时，根据I1与I12的比例和ILMT获得I3。
当I1与I2的之和I12大于ILMT时，表明通过U1、U2、U02和IQ0获得的I1和I2后，I1与I2的和I12超过预设电流ILMT，因此，需要对I1进行等比例调整，然后再利用调整后得到的I3对正序无功电流进行限幅，从而使正序无功电流与负序无功电流的之和不超过预设电流ILMT。
对I1进行调整后得到I3的具体过程如下：
其中，ILMT为预设电流。即，根据I1的等比例关系获得I3。
结合图2，实线椭圆3为实际电流的轨迹，即I1与I2的和I12。
当I1与I2之和I12大于ILMT时，通过I1对正序无功电流进行限幅后，正序无功电流和负序无功电流的和仍然会超过预设电流ILMT。因此，需要根据I1与I12的比例和ILMT对I1进行等比例缩小得到I3。
因此，利用I3对正序无功电流进行限幅时，能够使正序无功电流与负序无功电流之和不超过预设电流ILMT。
下面介绍获得I4的过程。
参见图6，该图为本申请实施例提供的一种获得I4的方法流程图。
该方法包括：
步骤601：判断I1与I2的和I12是否小于等于ILMT；若是(即图中Y)，则执行步骤602；若否(即图中N)，则执行步骤603。
其中，I12＝I1+I2。
步骤602：I4等于I2，即I12≤ILMT时，I4＝I2。
当I1与I2之和I12小于等于ILMT时，表明通过U1、U2、U02和IQ0获得的I1和I2均未超过预设电流ILMT，因此，可以直接将I2作为I4，利用I4对负序无功电流进行限幅，从而使负序无功电流与正序无功电流之和不超过预设电流。
步骤603：即I12＞ILMT时，根据I2与I12的比例和ILMT获得I4。
当I1与I2之和I12大于ILMT时，表明通过U1、U2、U02和IQ0获得的I1和I2后，I1与I2之和I12超过预设电流ILMT，因此，需要根据I2与I12的比例和ILMT对I1与I2进行等比例缩小得到I4，然后再利用调整后得到的I4对负序无功电流进行限幅，从而使负序无功电流与正序无功电流的之和不超过预设电流IIMT。
对I2进行调整后得到I4的公式如下：
其中，ILMT为预设电流。即，根据I2的等比例关系获得I4。
获得I4的原理与获得I3的原理相类似，具体原理可以参见步骤403以及图2，此处不再赘述。
在以上获得I3和I4的过程中，无需经过反复迭代的计算，而是通过U1、U2、U02和IQ0直接获得I3和I4，然后利用I3对正序无功电流进行限幅，使正序无功电流不超过I3；利用I4对负序无功电流进行限幅，使负序无功电流不超过I4。因此，本申请实施例提供的电流控制方法，可以降低获得符合要求的正序无功电流和负序无功电流所需要的时间。
步骤204：利用I3对正序无功电流进行限幅，利用I4对负序无功电流进行限幅。
利用I3对正序无功电流进行限幅以及利用I4对负序无功电流进行限幅，从而使正序无功电流与负序无功电流之和不超过预设电流IIMT。
利用I3对止序无功电流进行限幅可以为对止序无功电流指令值进行限幅，具体为|IQ1 *|≤I3；利用I4对负序无功电流进行限幅可以为对负序无功电流指令值进行限幅，具体为|IQ2 *|≤I4。
其中，IQ1 *为正序无功电流指令值；IQ2 *为负序无功电流指令值。
利用I3对正序无功电流指令值进行限幅后，可以根据限幅后的正序无功电流指令值和限幅后的负序无功电流指令值对变流器进行控制，具体可以根据限幅后的正序无功电流指令值和限幅后的负序无功电流指令值，生成变流器中开关管的驱动脉冲信号，进而使变流器的电流不会出现过流现象。
为了本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的技术方案的技术效果，下面结合现有技术中的方案进行对比说明，分别参见图7A和图7B，其中，图7A为现有技术的一种无功电流调节的效果图；图7B为本申请实施例提供的一种无功电流调节的效果图。
从图7A可以看出，现有技术提供的技术方案对于无功电流的调节时间超过了100ms，而图7B本申请实施例提供的方案对于无功电流的调节时间小于30ms。显然，30ms比100ms缩短了无功电流的调节时间，从而满足电网对于无功电流调节的时间要求。
因此，本申请实施例提供的电流控制方法，在正序无功电流指令值和负序无功电流指令值生成时，利用第三电流限值对正序无功电流指令值进行限幅，利用第四电流限值对负序无功电流指令值进行限幅，从而使正序无功电流不超过第三电流限值，负序无功电流不超过第四电流限值，从而防止在电压不对称故障时注入的负序无功电流造成电流过流。该电流控制方法可以直接一次性地获得正序无功电流的限幅值和负序无功电流的限幅值，无需经过反复迭代的计算，在较短的时间内获得符合要求的正序无功电流和负序无功电流，因此可以缩短无功电流的调节时间。本申请提供的技术方案，在电压不对称故障时，可以在满足时间要求的前提下，将符合要求的正序无功电流和负序无功电流注入到电网中时，解决负序无功电流使变流器过电流的问题。
方法实施例二：
本申请实施例二中提供的电流控制方法，在对正序无功电流进行限幅以及对负序无功电流进行限幅的基础上，进一步对正序有功电流进行限幅。
参见图8，该图为本申请实施例提供的又一种电流控制方法流程图。
其中，步骤701-步骤703与方法实施例一中步骤201-步骤203相类似，此处不再赘述。
在步骤701－步骤703的基础上，该方法还包括：
步骤704：根据I3和I4获得第五电流限值I5。
当电网电压出现不对称故障时，为了保证安全性，还需要对正序有功电流进行限幅。
因此，在对无功电流进行限幅的同时，还需要对正序有功电流进行限幅。
根据I3和I4获得第五电流限值I5的公式如下：
其中，ILMT为预设电流；K3为正序有功电流的预设调节系数，0＜K3≤1。
由上述公式可知，I5的取值为和K3·ILMT中的较大值。
当时，
当时，I5＝K3·ILMT。
而当时，I5可以取值为或K3·ILMT。
本申请实施例提供的电流控制方法，在获取I5的过程中，无需经过反复迭代的计算，在获得I3和I4后，即可根据I3和I4直接获得I5，从而降低了获得符合要求的正序有功电流的时间。因此，采用本申请提供的技术方案，变流器能够在较短的时间内，对正序有功电流限幅、对正序无功电流限幅、对负序无功电流限幅。
步骤705：利用I3对正序无功电流进行限幅，利用I4对负序无功电流进行限幅，利用I5对正序有功电流进行限幅。
利用I3对正序无功电流进行限幅以及利用I4对负序无功电流进行限幅的具体过程可以参见方法实施例一及步骤204，此处不在不再赘述。下面详细介绍利用I5对正序有功电流进行限幅。
利用I5对正序有功电流进行限幅可以为对正序有功电流指令值进行限幅，具体为|IP1 *|≤I5。
其中，IP1 *为正序有功电流指令值。
对正序有功电流指令值、正序无功电流指令值和负序无功电流指令值限幅后，可以根据限幅后的正序有功电流指令值、限幅后的正序无功电流指令值和限幅后的负序无功电流指令值对变流器进行控制，具体可以根据限幅后的正序有功电流指令值、限幅后的正序无功电流指令值和限幅后的负序无功电流指令值，生成变流器中开关管的驱动脉冲信号，进而使变流器的电流不会出现过流现象。
本申请实施例提供的电流控制方法可以直接一次性地获得正序有功电流的限幅值、正序无功电流的限幅值和负序无功电流的限幅值，无需经过反复迭代的计算，即可获得符合要求的正序有功电流、负序无功电流和正序无功电流，从而降低获得符合要求的正序有功电流、负序无功电流和正序无功电流所需要的时间。因此，变流器能够在满足时间要求的前提下，将符合要求的正序无功电流和负序无功电流注入到电网中，解决负序无功电流使变流器过电流的问题。
系统实施例一：
参见图9，该图为本申请实施例提供的一种变流系统的示意图。
该变流系统至少包括：变流器103和控制器904。
在某些实现方式中，变流系统进一步包括变压器102，下面以变流系统包括变压器102为例进行介绍。
变流器103第一侧用于连接直流电，变流器103的第二侧用于连接变压器102的第一侧。
变流器103可以为双向变流器，即可以将直流电转换为交流电输送给电网101，也可以将所述电网101传送的交流电整流为直流电。
变压器102的第二侧用于连接电网101。
变压器102可以将变流器103传输的交流电进行变压变换后通过传输线给电网101。
由于在实际工作过程中的场景比较复杂，传输线会发生电压不对称故障，例如单相故障或两相故障等。此时保证变流器103不脱网的同时，可以向电网101注入正序无功电流和负序无功电流。但是负序无功电流容易引起变流器103的三相电流不平衡。
为了解决电流的过流问题，以及满足电网对于无功电流调节的时间要求，本申请系统实施例通过控制器904一次性地获取正序无功电流的限幅值和负序无功电流的限幅值，无需经过反复迭代的计算，因此可以缩短无功电流的调节时间。然后控制器904利用正序无功电流的限幅值对正序无功电流进行限幅，利用负序无功电流的限幅值对负序无功电流进行限幅。因此，在电网电压出现不对称故障时，既能满足并网标准无功电流调节时间的要求，又能解决变流器过电流的问题。
具体地，控制器904，用于当发生电压不对称故障时，获得故障后的正序电压U1、故障后的负序电压U2、故障前的负序电压U02和故障前的正序无功电流IQ0，根据IQ0和U1获得第一电流限值I1，根据U2和U02获得第二电流限值I2，根据I1和I2获得第三电流限值I3，根据I1和I2获得第四电流限值I4，利用I3对正序无功电流进行限幅，利用I4对负序无功电流进行限幅。
控制器904可以通过获得变流器103断开的三相电压来判断是否发送电压不对称故障，具体判断过程参见方法实施例一及图4，此处不再赘述。
控制器904确定发生电压不对称故障后，根据IQ0和U1获得第一电流限值I1以及根据U2和U02获得第二电流限值I2。
下面先介绍控制器904根据IQ0和U1获得I1后续介绍根据U2和U02获得I2。
为了满足两种不同的限流标准，控制器904可以通过两种不同的方式获得I1。
第一种：
控制器904根据IQ0、U1、预设电流ILMT、故障前的正序电压U01和变流器的额定电压UN获得第一电流限值I1，具体通过以下公式获得：
I1＝|IQ0+K1·ILMT·(U01-U1)/UN|
其中，ILMT和UN为变流器的参数，当变流器确定后，ILMT和UN均为已知量。K1为正序无功电流的预设调节系数；0＜K1≤10；ILMT为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流。
第二种：
控制器904根据IQ0、U1、预设电流ILMT、电压不对称故障的预设触发阈值UTR和变流器的额定电压UN获得第一电流限值I1，具体通过以下公式获得：
I1＝|IQ0+K1·ILMT·(UTR-U1)/UN|
其中，K1为正序无功电流的预设调节系数；0＜K1≤10。UTR可以为低电压故障触发阈值，也可以为高电压故障触发阈值；ILMT为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流。
下面介绍I2的获取方式。
控制器904根据U2、预设电流ILMT、变流器的额定电压UN和U02获得第二电流限值I2，具体通过以下公式获得：
I2＝|K2·ILMT·(U02-U2)/UN|
其中，K2为负序无功电流的预设调节系数；0＜K2≤10。
由于13与I1成正比，I4与I2成正比，因此，控制器904在获得I1和I2后，可以根据I1和I2获得I3和I4。控制器904在获取I3和I4的过程中，无需经过复杂的迭代运算，而是直接获得正序无功电流的限幅值，即I3，直接获得负序无功电流的限幅值，即I4。
控制器904根据I1和I2获得I3的具体过程如下：
控制器904判断I1与I2的和I12是否小于等于ILMT，即，I12＝I1+I2；若是，则表明通过U1、U2、U02和IQ0获得的I1与I2之和I12未超过预设电流ILMT，因此，控制器904可以直接将I1作为I3，即I12≤ILMT时，I3＝I1，利用I3对正序无功电流进行限幅，从而使正序无功电流与负序无功电流之和不超过预设电流；若否，则表明通过U1、U2、U02和1Q0获得的I1和I2后，I1与I2的和I12超过预设电流ILMT，即I12＞ILMT，因此，控制器904需要对I1进行等比例调整，然后再利用调整后得到的I3对正序无功电流进行限幅，从而使正序无功电流与负序无功电流的之和不超过预设电流ILMT。
具体地，控制器可以通过如下公式对I1进行等比例调整：
其中，ILMT为预设电流。即，根据I1的等比例关系获得I3。
当I1与I2之和I12大于ILMT时，通过I1对正序无功电流进行限幅后，正序无功电流和负序无功电流的和仍然会超过预设电流ILMT。因此，需要根据I1与I12的比例和ILMT对I1与I2进行等比例缩小得到I3，以使缩小后的得到的I3与缩小后I2之和I12不超过预设电流ILMT。
因此，控制器904利用I3对正序无功电流进行限幅时，能够使正序无功电流与负序无功电流之和不超过预设电流ILMT。
控制器904根据I1和I2获得I4的具体过程如下：
控制器904判断I1与I2的和I12是否小于等于ILMT，即，I12＝I1+I2；若是，则表明通过U1、U2、U02和IQ0获得的I1和I2均未超过预设电流ILMT，因此，可以直接将I2作为I4，即I12≤ILMT时，I4＝I2，利用I4对负序无功电流进行限幅，从而使负序无功电流与正序无功电流之和不超过预设电流；若否，则表明通过U1、U2、U02和IQ0获得的I1和I2后，I1与I2之和I12超过预设电流ILMT，即I12＞ILMT，因此，需要根据I2与I12的比例和ILMT对I2进行等比例缩小得到I4，然后再利用调整后得到的I4对负序无功电流进行限幅，从而使负序无功电流与正序无功电流的之和不超过预设电流ILMT。
具体地，控制器可以通过如下公式对I2进行等比例调整：
其中，ILMT为预设电流。即，根据I2的等比例关系获得I4。
控制器904获得I3和I4的过程中，无需经过反复迭代的计算，而是通过U1、U2、U02和IQ0直接获得I3和I4，然后利用I3对正序无功电流进行限幅，使正序无功电流不超过I3；利用I4对负序无功电流进行限幅，使负序无功电流不超过I4。因此，本申请实施例提供的电流控制方法，可以降低获得符合要求的正序无功电流和负序无功电流所需要的时间。
控制器904在获得I3和I4后，利用I3对正序无功电流进行限幅以及利用I4对负序无功电流进行限幅，从而使正序无功电流与负序无功电流之和不超过预设电流ILMT。
具体地，控制器904可以利用I3对正序无功电流指令值进行限幅，以达到对正序无功电流进行限幅的目的，同理，控制器904也可以利用I4对负序无功电流指令值进行限幅。
下面介绍控制器904通过I3对正序无功电流指令值进行限幅。
控制器904设置|IQ1*|≤I3，其中，IQ1*为正序无功电流指令值。
下面介绍控制器904通过I4对负序无功电流指令值进行限幅。
控制器904设置|IQ2 *|≤I4，其中，IQ2 *为负序无功电流指令值。
控制器904利用I3对正序无功电流指令值进行限幅后，可以根据限幅后的正序无功电流指令值和限幅后的负序无功电流指令值对变流器进行控制，具体可以根据限幅后的正序无功电流指令值和限幅后的负序无功电流指令值，生成变流器中开关管的驱动脉冲信号，进而使变流器的电流不会出现过流现象。
因此，本申请实施例提供的变流系统，控制器可以在生成正序无功电流指令值和负序无功电流指令值时，利用第三电流限值对正序无功电流指令值进行限幅，利用第四电流限值对负序无功电流指令值进行限幅，从而使正序无功电流不超过第三电流限值，负序无功电流不超过第四电流限值，从而防止在电压不对称故障时注入的负序无功电流造成电流过流。该变流系统的控制器可以直接一次性地获得正序无功电流的限幅值和负序无功电流的限幅值，无需经过反复迭代的计算，在较短的时问内获得符合要求的正序无功电流和负序无功电流，因此可以缩短无功电流的调节时间。本申请实施例提供的技术方案，在电压不对称故障时，可以在满足时间要求的前提下，将符合要求的正序无功电流和负序无功电流注入到电网中时，解决负序无功电流使变流器过电流的问题。
系统实施例二：
结合图9，控制器904在正序无功电流进行限幅以及对负序无功电流进行限幅的基础上，进一步对正序有功电流进行限幅。
控制器904可以根据I3和I4获得第五电流限值I5。
当电网电压出现不对称故障时，为了保证安全性，还需要对正序有功电流进行限幅。
因此，控制器904在对无功电流进行限幅的同时，还需要对正序有功电流进行限幅。从而正序有功电流、正序无功电流与负序无功电流之和满足预设电流的要求。
控制器904根据I3和I4获得第五电流限值I5的公式如下：
其中，ILMT为预设电流；K3为正序有功电流的预设调节系数，0＜K3≤1。
由上述公式可知，I5的取值为和K3·ILMT中的较大值。
当时，
当时，I5＝K3·ILMT。
而当时，I5可以取值为或K3·ILMT。
控制器904在获取I5的过程中，无需经过反复迭代的计算，在获得I3和I4后，即可根据I3和I4直接获得I5，从而降低了获得符合要求的正序有功电流的时间。因此，变流器103能够在较短的时间内，对正序有功电流限幅、对正序无功电流限幅、对负序无功电流限幅。
控制器904利用I5对正序有功电流进行限幅可以为对正序有功电流指令值进行限幅，具体为|IP1 *|≤I5。
其中，IP1 *为正序有功电流指令值。
控制器对正序有功电流指令值、正序无功电流指令值和负序无功电流指令值限幅后，可以根据限幅后的正序有功电流指令值、限幅后的正序无功电流指令值和限幅后的负序无功电流指令值对变流器进行控制，具体可以根据限幅后的正序有功电流指令值、限幅后的正序无功电流指令值和限幅后的负序无功电流指令值，生成变流器中开关管的驱动脉冲信号，进而使变流器的电流不会出现过流现象。
本申请实施例提供的变流系统，控制器可以直接一次性地获得正序有功电流的限幅值、正序无功电流的限幅值和负序无功电流的限幅值，无需经过反复迭代的计算，即可获得符合要求的正序有功电流、负序无功电流和正序无功电流，从而降低获得符合要求的正序有功电流、负序无功电流和正序无功电流所需要的时间。因此，变流器能够在满足时间要求的前提下，将符合要求的正序无功电流和负序无功电流注入到电网中，解决负序无功电流使变流器过电流的问题。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (16)

1.一种电压不对称故障时的电流控制方法，其特征在于，包括：
当发生电压不对称故障时，获得故障后的正序电压U1、故障后的负序电压U2、故障前的负序电压U02和故障前的正序无功电流IQ0；
根据所述IQ0和所述U1获得第一电流限值I1，具体通过以下公式获得：
I1＝|IQ0+K1·ILMT·(U01-U1)/UN|
其中，ILMT为预设电流；U01为故障前的正序电压；UN为变流器的额定电压；K1为正序无功电流的预设调节系数；0<K1≤10；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流；或，根据所述IQ0和所述U1获得第一电流限值I1，具体通过以下公式获得：
I1＝|IQ0+K1·ILMT·(UTR-U1)/UN|
其中，ILMT为预设电流；UTR为电压不对称故障的预设触发阈值；UN为变流器的额定电压；K1为正序无功电流的预设调节系数；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流；
根据所述U2和所述U02获得第二电流限值I2，具体通过以下公式获得：
I2＝|K2·ILMT·(U02-U2)/UN|
其中，ILMT为预设电流；UN为变流器的额定电压；K2为负序无功电流的预设调节系数；0<K2≤10；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流；
根据所述I1和所述I2获得第三电流限值I3，当所述I1与所述I2的和I12小于等于预设电流时，所述I3等于所述I1；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流；当所述I1与所述I2的和I12大于所述预设电流时，按照所述I1与所述I12的比例和所述预设电流获得所述I3；根据所述I1和所述I2获得第四电流限值I4；当所述I1与所述I2的和I12小于等于预设电流时，所述I4等于所述I2；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流；当所述I1与所述I2的和I12大于所述预设电流时，按照所述I2与所述I12的比例和所述预设电流获得所述I4；所述I3与所述I1成正比，所述I4与所述I2成正比；
利用所述I3对正序无功电流进行限幅，利用所述I4对负序无功电流进行限幅。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述I3和所述I4获得第五电流限值I5，利用所述I5对正序有功电流进行限幅。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述I3和所述I4获得第五电流限值I5，具体包括：
根据所述I3、所述I4和预设电流获得所述I5；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照所述I1与所述I12的比例和所述预设电流获得所述I3，具体通过以下公式获得：
其中，ILMT为所述预设电流。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照所述I2与所述I12的比例和所述预设电流获得所述I4，具体通过以下公式获得：
其中，ILMT为所述预设电流。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述I3、所述I4和预设电流获得所述I5，具体通过以下公式获得：
其中，ILMT为所述预设电流；K3为正序有功电流的预设调节系数，0<K3≤1。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，利用所述I3对正序无功电流进行限幅、利用所述I4对负序无功电流进行限幅；具体为：
|IQ1 *|≤I3，|IQ2 *|≤I4；
其中，IQ1 *为正序无功电流指令值；IQ2 *为负序无功电流指令值。
8.根据权利要求2、3或6所述的方法，其特征在于，利用所述I5对正序有功电流进行限幅；具体为：
|IP1 *|≤I5；
其中，IP1 *为正序有功电流指令值。
9.一种变流系统，其特征在于，包括：变流器和控制器；
所述变流器第一侧用于连接直流电，所述变流器的第二侧用于连接电网；
所述变流器，用于将直流电转换为交流电输送给所述电网，或，用于将所述电网传送的交流电整流为直流电；
所述控制器，用于当发生电压不对称故障时，获得故障后的正序电压U1、故障后的负序电压U2、故障前的负序电压U02和故障前的正序无功电流IQ0；根据所述IQ0和所述U1获得第一电流限值I1，具体通过以下公式获得：
I1＝|IQ0+K1·ILMT·(U01-U1)/UN|
其中，ILMT为预设电流；U01为故障前的正序电压；UN为变流器的额定电压；K1为正序无功电流的预设调节系数；0<K1≤10；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流；或，根据所述IQ0和所述U1获得第一电流限值I1，具体通过以下公式获得：
I1＝|IQ0+K1·ILMT·(UTR-U1)/UN|
其中，ILMT为预设电流；UTR为电压不对称故障的预设触发阈值；UN为变流器的额定电压；K1为正序无功电流的预设调节系数；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流；
根据所述U2和所述U02获得第二电流限值I2，具体通过以下公式获得：
I2＝|K2·ILMT·(U02-U2)/UN|
其中，ILMT为预设电流；UN为变流器的额定电压；K2为负序无功电流的预设调节系数；0<K2≤10；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流；
根据所述I1和所述I2获得第三电流限值I3，当所述I1与所述I2的和I12小于等于预设电流时，所述I3等于所述I1；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流；当所述I1与所述I2的和I12大于所述预设电流时，按照所述I1与所述I12的比例和所述预设电流获得所述I3；根据所述IQ0和所述U1获得第四电流限值I4；当所述I1与所述I2的和I12小于等于预设电流时，所述I4等于所述I2；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流；当所述I1与所述I2的和I12大于所述预设电流时，按照所述I2与所述I12的比例和所述预设电流获得所述I4；利用所述I3对正序无功电流进行限幅，利用所述I4对负序无功电流进行限幅；
其中，所述I3与所述I1成正比，所述I4与所述I2成正比。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述控制器，还用于根据所述I3和所述I4获得第五电流限值I5，利用所述I5对正序有功电流进行限幅。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述控制器，具体用于根据所述I3、所述I4和预设电流获得所述I5；所述预设电流为变流器的额定电流或所述变流器的最大电流。
12.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述控制器，具体用于通过以下公式获得所述I3：’
其中，ILMT为所述预设电流。
13.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述控制器，具体用于通过以下公式获得所述I4：
其中，ILMT为所述预设电流。
14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制器，具体用于通过以下公式获得所述I5：
其中，ILMT为所述预设电流；K3为正序有功电流的预设调节系数，0<K3≤1。
15.根据权利要求9-14任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器，具体用于通过以下方式对正序无功电流进行限幅，对负序无功电流进行限幅；
|IQ1 *|≤I3，|IQ2 *|≤I4；
其中，IQ1 *为正序无功电流指令值；IQ2 *为负序无功电流指令值。
16.根据权利要求10、11或14所述的系统，其特征在于，所述控制器，具体用于通过以下方式对所述正序有功电流进行限幅；
|IP1 *|≤I5；
其中，IP1 *为正序有功电流指令值。
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