CN115021320A - 一种变流器的控制方法及控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种变流器的控制方法及控制装置，变流器与控制器电连接，控制器包括第一调节控制单元和第二调节控制单元，该方法包括：采集变流器的交流侧的三相电压值以及三相电流值；将三相电压值以及三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元，控制输出三相主调制波信号；将三相电流值作为反馈信号输入至第二调节控制单元，控制输出三相调制波微调信号；将三相主调制波信号与三相调制波微调信号分别对应相加得到变流器的三相调制波信号；利用调制波信号通过脉宽调制控制单元，控制输出脉冲信号，以驱动变流器工作。本发明实施例提供的技术方案，以提高变流器运行的稳定性和安全性，从而减小对电网安全运行的危害，提高电能质量。

Description

一种变流器的控制方法及控制装置
技术领域
本发明实施例涉及变流器控制技术领域，尤其涉及一种变流器的控制方法及控制装置。
背景技术
基于变流器拓扑结构的不同变流器包括多种类型，其中基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)的柔性直流输电技术具有控制灵活、谐波含量低、可向无源系统供电、无换相失败问题等优点，在远距离输电、海上风电直流送出、新能源并网、异步电网互联、孤岛钻井平台供电等领域得到广泛应用。柔性直流换流器为非线性电力电子设备，其在正常运行过程中易在直流侧产生谐波。柔性直流换流器产生直流侧谐波的原因主要有：其一，当交流电网电压存在背景谐波时，换流器交流侧将产生相同次数的谐波电流，并通过换流器的作用传递至直流侧产生不同频次的谐波；另外，由于MMC通常采用最近电平逼近调制，调制过程可能会使交直流侧产生特征谐波分量，电平数越低越为明显。
在输电线路、直流电抗器、柔性直流换流器等环节的共同作用下，直流网络本身存在固有谐振点，当直流侧谐波频率与固有谐振频率一致时将易引发谐振现象，危害电力系统安全稳定运行。同时，由于柔性直流换流器交直流侧的相互作用，直流侧谐波还会传递回交流侧，进一步恶化交流侧谐波电流电能质量，因此有必要对柔性直流换流器直流侧谐波进行抑制。
发明内容
本发明提供了一种变流器的控制方法及控制装置，以提高变流器运行的稳定性和安全性，从而减小对电网安全运行的危害，提高电能质量。
第一方面，本发明实施例提供了一种变流器的控制方法，所述变流器与控制器电连接，所述控制器用于控制所述变流器运行，所述控制器包括第一调节控制单元和第二调节控制单元，所述方法包括：
采集所述变流器的交流侧的三相电压值以及三相电流值；
将所述三相电压值以及所述三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元，控制输出三相主调制波信号；
将所述三相电流值作为反馈信号输入至第二调节控制单元，控制输出三相调制波微调信号；
将所述三相主调制波信号与所述三相调制波微调信号分别对应相加得到所述变流器的三相调制波信号；
利用所述调制波信号通过脉宽调制控制单元，控制输出脉冲信号，以驱动所述变流器工作。
第二方面，本发明实施例还提供了一种变流器的控制装置，包括所述变流器以及与所述变流器电连接的控制器，所述控制器用于控制所述变流器运行，所述控制器包括采样模块、控制模块和驱动模块，所述控制模块包括第一调节控制单元和第二调节控制单元；
所述采样模块，用于采集所述变流器的交流侧的三相电压值以及三相电流值；
所述控制模块，用于将所述三相电压值以及所述三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元，控制输出三相主调制波信号，以及将所述三相电流值作为反馈信号输入至第二调节控制单元，控制输出三相调制波微调信号，然后将所述三相主调制波信号与所述三相调制波微调信号分别对应相加得到所述变流器的三相调制波信号；
所述驱动模块，用于利用所述调制波信号通过脉宽调制控制单元，控制输出脉冲信号，以驱动所述变流器工作。
本发明实施例的技术方案，通过采集变流器交流侧的三相电压值以及三相电流值，将三相电压值以及三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元，控制输出三相主调制波信号，同时，将三相电流值作为反馈信号输入至第二调节控制单元，控制输出三相调制波微调信号，三相调制波微调信号可以对变流器的进一步稳定工作以及电能质量的提高进行补偿，然后将三相主调制波信号与三相调制波微调信号分别对应相加得到变流器的三相调制波信号，再利用调制波信号通过脉宽调制控制单元，控制输出脉冲信号，以驱动变流器工作，使得变流器的并网电流谐波含量较少，具有较高的质量，保证变流器的稳定运行，同时提高电网系统的电能质量以及安全性。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例提供的一种变流器的控制结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种变流器的控制方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的另一种变流器的控制方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的另一种变流器的控制结构示意图；
图5为本发明实施例提供的又一种变流器的控制方法的流程图；
图6为本发明实施例提供的又一种变流器的控制结构示意图；
图7为本发明实施例提供的又一种变流器的控制方法的流程图；
图8为本发明实施例提供的又一种变流器的控制结构示意图；
图9为本发明实施例提供的又一种变流器的控制方法的流程图；
图10为本发明实施例提供的又一种变流器的控制结构示意图；
图11为本发明实施例提供的又一种变流器的控制方法的流程图；
图12为本发明实施例提供的又一种变流器的控制结构示意图；
图13为本发明实施例提供的又一种变流器的控制方法的流程图；
图14为本发明实施例提供的又一种变流器的控制结构示意图；
图15为本发明实施例提供的又一种变流器的控制方法的流程图；
图16为本发明实施例提供的又一种变流器的控制结构示意图；
图17为本发明实施例提供的一种变流器的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1为本发明实施例提供的一种变流器的控制结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种变流器的控制方法的流程图，结合图1和图2所示，变流器与控制器100电连接，控制器100用于控制变流器运行，控制器100包括第一调节控制单元11和第二调节控制单元12，该控制方法包括：
S101、采集变流器的交流侧的三相电压值以及三相电流值。
S102、将三相电压值以及三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元，控制输出三相主调制波信号。
其中，第一调节控制单元可以采用变流器常规的控制策略来控制输出三相主调制波信号，例如由功率外环和电流内环构成的控制策略，本发明实施例对此不做限定。
S103、将三相电流值作为反馈信号输入至第二调节控制单元，控制输出三相调制波微调信号。
其中，第二调节控制单元用于基于三相电流值进行谐波抑制控制，并产生三相调制波微调信号，以抑制由于电网电压存在背景谐波导致的变流器直流侧产生的谐波。
S104、将三相主调制波信号与三相调制波微调信号分别对应相加得到变流器的三相调制波信号。
S105、利用调制波信号通过脉宽调制控制单元，控制输出脉冲信号，以驱动变流器工作。
可以理解的，变流器包括基于模块化多电平换流器(modular multilevelconverter，MMC)，参考图1所示，图1示例性地示出了MMC变流器的电路结构示意图，变流器的每个桥臂上串联至少一个单功率模组(SM)，Larm为交流侧的滤波电感，交流侧的三相电压分别为ua、ub和uc(为便于描述，三相电压可以用uabc表示)，三相电流分别为ia、ib和ic(为便于描述，三相电流可以用iabc表示)，MMC变流器通过变压器T与交流电网电连接，通过控制器10与变流器电连接，采集变流器交流侧的三相电压uabc，以及三相电流iabc进行闭环控制，并输出脉冲信号给变流器中单功率模组内的开关管，来实现变流器的稳定运行。
其中，控制器100可以是基于数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)或其他控制芯片进行控制算法运行的控制器，本发明实施例对此不做限定。
具体的，通过电压传感器采集变流器的交流侧的三相电压值uabc以及电流传感器采集变流器的交流侧的三相电流值iabc，然后将三相电压值uabc和三相电流值iabc输入至第一调节控制单元11进行控制处理，可以得到三相主调制波um1abc，可以理解的，第一调节控制单元11可以通过采用传统的双闭环控制策略(即功率外环和电流内环的控制策略)进行控制处理，然后输出三相主调制波um1abc，若仅采用三相主调制波um1abc通过脉宽调制控制单元13控制输出可驱动变流器内开关管导通或关断的脉冲信号，来驱动变流器工作，一旦交流电网存在奇数次背景谐波时，将会在变流器的直流侧衍生出偶数次谐波，且在电网系统中多个变流器直流侧的相互作用下，直流侧谐波还会传递回交流侧，进一步恶化交流侧电能质量，影响变流器的稳定运行，甚至威胁电网系统的安全运行。进一步的，将采集到的三相电流iabc同时输入至第二调节控制单元12进行谐波抑制控制，并输出三相调制波微调信号um2abc，并将三相主调制波um1abc和三相调制波微调信号um2abc相加，得到三相调制波信号umabc，然后将三相调制波信号umabc通过脉宽调制控制单元13进行调制处理，并输出脉冲信号来驱动变流器的工作，以抑制变流器直流侧的谐波，从而保证变流器的并网电流具有较高的质量，谐波含量较少，提高电网系统的电能质量以及安全性。
可以理解的是，在通过第一调节控制单元11和第二调节控制单元12进行控制处理中，包括本领域技术人员熟知的坐标变换等信号处理方法，本发明实施例对此不做特殊限定，可根据实际控制策略的不同选择坐标变换的具体方式。
需要说明的是，本发明对脉宽调制控制单元13采用的具体的脉宽调制策略不做具体限定，例如采用载波调制策略或者空间矢量调制策略等。
本发明实施例中，通过采集变流器交流侧的三相电压值以及三相电流值，将三相电压值以及三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元，控制输出三相主调制波信号，同时，将三相电流值作为反馈信号输入至第二调节控制单元，控制输出三相调制波微调信号，三相调制波微调信号可以对变流器的进一步稳定工作以及电能质量的提高进行补偿，然后将三相主调制波信号与三相调制波微调信号分别对应相加得到变流器的三相调制波信号，再利用调制波信号通过脉宽调制控制单元，控制输出脉冲信号，以驱动变流器工作，使得变流器的并网电流谐波含量较少，具有较高的质量，保证变流器的稳定运行，同时提高电网系统的电能质量以及安全性。
可选的，图3为本发明实施例提供的另一种变流器的控制方法的流程图，图4为本发明实施例提供的另一种变流器的控制结构示意图，结合图3和图4所示，第二调节控制单元12包括环流抑制单元121和谐波抑制单元122；将三相电流作为反馈信号输入至第二调节控制单元，控制输出三相调制波微调信号，包括：将三相电流值进行第一坐标变换，得到两相旋转坐标系下的直轴电流和交轴电流，其中，第一坐标变换的角度为θ，θ＝2θPLL，θPLL为三相电压值中正序电压的相角；将直轴电流和交轴电流输入至环流抑制单元，控制输出直轴电压信号和交轴电压信号；将三相电流值中的每一相电流相加得到零序环流信号，将零序环流信号输入至谐波抑制单元，控制输出零序电压信号；将直轴电压信号、交轴电压信号和零序电压信号通过第二坐标变换得到三相坐标系下的三相调制波微调信号，其中，第二坐标变换的角度为θ，θ＝2θPLL，θPLL为三相电压值中正序电压的相角。因此，该控制方法包括：
S201、采集变流器的交流侧的三相电压值以及三相电流值。
S202、将三相电压值以及三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元，控制输出三相主调制波信号。
S203、将三相电流值进行第一坐标变换，得到两相旋转坐标系下的直轴电流和交轴电流，其中，第一坐标变换的角度为θ，θ＝2θPLL，θPLL为三相电压值中正序电压的相角。
具体的，根据第一坐标变换公式(即abc-dq坐标变换公式)可以直接将三相坐标系下的三相电流值iabc转换为两相旋转坐标系下的直轴电流id和交轴电流iq，在进行坐标变换时，对应的变换的角度为θ是电网电压值中正序电压的相角的两倍，即θ＝2θPLL。其中，三相电压值中正序电压的相角θPLL可以通过常规的锁相环对三相电网电压值中的正序电压进行相角提取，本发明实施例对锁相环的具体类型不做任何限定。
S204、将直轴电流和交轴电流输入至环流抑制单元，控制输出直轴电压信号和交轴电压信号。
其中，环流抑制单元121可以包括用于跟随控制处理的比例积分微分调节控制单元，或者比例积分调节控制单元，本发明实施例对此不做限定。
具体的，环流抑制单元根据获取到的直轴电流id和交轴电流iq进行进一步的控制处理得到直轴电压信号ud和交轴电压信号uq。
S205、将三相电流值中的每一相电流相加得到零序环流信号，将零序环流信号输入至谐波抑制单元，控制输出零序电压信号。
可以理解的，理想情况下，三相电流值iabc中的每一相电流相加后对应的零序环流信号i0应该为零，即i0＝ia+ib+ic＝0。
其中，谐波抑制单元122可以包括用于跟随控制处理的比例谐振调节控制单元等，本发明实施例对此不做限定。
具体的，谐波抑制单元122在获取到零序环流信号i0后进行进一步的控制处理，并输出零序电压信号u0。
S206、将直轴电压信号、交轴电压信号和零序电压信号通过第二坐标变换得到三相坐标系下的三相调制波微调信号，其中，第二坐标变换的角度为θ，θ＝2θPLL，θPLL为三相电压值中正序电压的相角。
具体的，根据第二坐标变换公式(dq0-abc坐标变换公式)可以将直轴电压信号ud、交轴电压信号uq和零序电压信号u0转换成三相坐标系下的三相电压信号，即三相调制波微调信号um2abc。
S207、将三相主调制波信号与三相调制波微调信号分别对应相加得到变流器的三相调制波信号。
S208、利用调制波信号通过脉宽调制控制单元，控制输出脉冲信号，以驱动变流器工作。
本实施例中，在利用第二调节控制单元12对三相电流值iabc进行控制处理时，可以先将直轴电流id和交轴电流iq输入至环流抑制单元121进行控制处理，得到直轴电压信号ud和交轴电压信号uq，同时将三相电流值iabc中的每一相电流相加得到零序环流信号i0，将零序环流信号i0输入至
将三相电流值中的每一相电流相加得到零序环流信号，将零序环流信号输入至谐波抑制单元122进行控制处理，得到零序电压信号u0，然后将直轴电压信号ud、交轴电压信号uq和零序电压信号u0通过第二坐标变换公式进行进一步计算，得到三相坐标系下的三相调制波微调信号um2abc，再然后使其与三相主调制波um1abc相加得到三相调制波信号umabc，然后将三相调制波信号umabc通过脉宽调制控制单元13进行调制处理输出脉冲信号来驱动变流器的工作，以抑制变流器直流侧的谐波，从而保证变流器的并网电流具有较高的质量，谐波含量较少，提高电网系统的电能质量以及安全性。
需要说明的是，第一坐标变换和第二变换的公式为本领域技术人员常用的计算公式，此处不做进行详细描述。
可选的，图5为本发明实施例提供的又一种变流器的控制方法的流程图，图6为本发明实施例提供的又一种变流器的控制结构示意图，结合图5和图6所示，谐波抑制单元122包括带通滤波单元1221和比例谐振控制单元1222；将三相电流值中的每一相电流相加得到零序环流信号，将零序环流信号输入至谐波抑制单元，控制输出零序电压信号，包括：将三相电流值中的每一相电流相加得到零序环流信号，将零序环流信号输入带通滤波单元，控制输出谐波信号；通过第一参考信号减去谐波信号得到第一差值，将第一差值输入至比例谐振控制单元，控制输出零序电压信号。因此，该控制方法包括：
S301、采集变流器的交流侧的三相电压值以及三相电流值。
S302、将三相电压值以及三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元，控制输出三相主调制波信号。
S303、将三相电流值进行第一坐标变换，得到两相旋转坐标系下的直轴电流和交轴电流，其中，第一坐标变换的角度为θ，θ＝2θPLL，θPLL为三相电压值中正序电压的相角。
S304、将直轴电流和交轴电流输入至环流抑制单元，控制输出直轴电压信号和交轴电压信号。
S305、将三相电流值中的每一相电流相加得到零序环流信号，将零序环流信号输入带通滤波单元，控制输出谐波信号。
已知带通滤波单元1221的传递函数可以表示为：
Figure BDA0003737433760000101
其中，Avp为带通增益，Q品质因素(1/Q阻尼系数)，ωn为特征角频率。
具体的，本发明实施例对Avp和Q的取值不做具体限定，根据控制算法的设计需要可以选择性设置。ωn为导通滤波单元的特征角频率，根据ωn设置具体频率不同，带通滤波单元1221可以对除ωn以外的其他角频率的信号进行衰减，即仅能输出角频率为ωn的谐波信号。
S306、通过第一参考信号减去谐波信号得到第一差值，将第一差值输入至比例谐振控制单元，控制输出零序电压信号。
已知比例谐振控制单元1222的传递函数可以表示为：
Figure BDA0003737433760000111
其中，kp为比例系数，kr为谐振系数，ωn为特征角频率。
具体的，第一参考信号可以为零，通过将第一参考信号与谐波信号相减得到比例谐振控制单元1222的控制输入信号，即第一差值，然后通过比例谐振控制单元对第一差值进行进一步的控制处理得到零序电压信号u0。
S307、将直轴电压信号、交轴电压信号和零序电压信号通过第二坐标变换得到三相坐标系下的三相调制波微调信号，其中，第二坐标变换的角度为θ，θ＝2θPLL，θPLL为三相电压值中正序电压的相角。
S308、将三相主调制波信号与三相调制波微调信号分别对应相加得到变流器的三相调制波信号。
S309、利用调制波信号通过脉宽调制控制单元，控制输出脉冲信号，以驱动变流器工作。
本发明实施例中，在利用谐波抑制单元122对零序环流信号进行控制处理时，需要先将三相电流值iabc中的每一相电流相加得到零序环流信号i0，并将零序环流信号输入至带通滤波单元1221，以进一步获取到角频率为特征角频率的谐波信号，然后将谐波信号与第一参考信号(即0)进行作差得到误差控制信号，并由比例谐振控制单元1222进行调节控制，是谐波信号跟随第一参考信号，并输出零序电压信号u0，以进行后续的控制处理，实现对变流器直流侧谐波的抑制，提高变流器运行的稳定性和安全性。
可选的，带通滤波单元1221和比例谐振控制单元1222中的谐振频率相同，即对应于带通滤波单元1221中的特征角频率和比例谐振控制单元1222中的特征角频率的参数设置值相同。以保证整个控制系统的稳定性。
可选的，图7为本发明实施例提供的又一种变流器的控制方法的流程图，图8为本发明实施例提供的又一种变流器的控制结构示意图，结合图7和图8所示，谐波抑制单元122还包括限幅单元1223；在通过第一参考信号减去谐波信号得到第一差值，将第一差值输入至比例谐振控制单元，控制输出零序电压信号之后，包括：将零序电压信号与限幅单元内由下限值至上限值构成的限幅范围进行比较，判断零序电压信号是否超出限幅范围；若零序电压信号未超出限幅范围，则输出的零序电压信号不变；若零序电压信号超出限幅范围，则输出的零序电压信号为上限值或下限值。因此，该控制方法包括：
S401、采集变流器的交流侧的三相电压值以及三相电流值。
S402、将三相电压值以及三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元，控制输出三相主调制波信号。
S403、将三相电流值进行第一坐标变换，得到两相旋转坐标系下的直轴电流和交轴电流，其中，第一坐标变换的角度为θ，θ＝2θPLL，θPLL为三相电压值中正序电压的相角。
S404、将直轴电流和交轴电流输入至环流抑制单元，控制输出直轴电压信号和交轴电压信号。
S405、将三相电流值中的每一相电流相加得到零序环流信号，将零序环流信号输入带通滤波单元，控制输出谐波信号。
S406、通过第一参考信号减去谐波信号得到第一差值，将第一差值输入至比例谐振控制单元，控制输出零序电压信号。
S407、将零序电压信号与限幅单元内由下限值至上限值构成的限幅范围进行比较，判断零序电压信号是否超出限幅范围，若零序电压信号未超出限幅范围，则输出的零序电压信号不变，若零序电压信号超出限幅范围，则输出的零序电压信号为上限值或下限值。
其中，限幅单元1223中的下限值和上限值可以根据实际控制需求选择性设置，本发明实施例对此不做限定。
具体的，为减小第二调节控制单元12对系统稳定性的影响，通过对比例谐振控制单元1222输出的零序电压信号进行限幅处理，可以避免在电网电压出现扰动时，进而影响比例谐振控制单元1222的输出，使零序电压信号u0超出正常可控范围，进而使得第二调节控制单元12最终得到的三相调制波微调信号超出调制波的最大调制度(通常为1，可以理解的，1为标幺值)，从而影响变流器的运行。示例性的，限幅值限幅单元1223中的下限值和上限值的绝对值不宜大于0.1。
S408、将直轴电压信号、交轴电压信号和零序电压信号通过第二坐标变换得到三相坐标系下的三相调制波微调信号，其中，第二坐标变换的角度为θ，θ＝2θPLL，θPLL为三相电压值中正序电压的相角。
S409、将三相主调制波信号与三相调制波微调信号分别对应相加得到变流器的三相调制波信号。
S410、利用调制波信号通过脉宽调制控制单元，控制输出脉冲信号，以驱动变流器工作。
可选的，图9为本发明实施例提供的又一种变流器的控制方法的流程图，图10为本发明实施例提供的又一种变流器的控制结构示意图，结合图9和图10所示，第二调节控制单元12还包括谐波检测单元123；在将三相电流值中的每一相电流相加得到零序环流信号之后，还包括：对零序环流信号进行谐波检测，确定零序环流信号的谐波频率，并将谐波频率输入至谐波抑制单元。因此，该控制方法包括：
S501、采集变流器的交流侧的三相电压值以及三相电流值。
S502、将三相电压值以及三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元，控制输出三相主调制波信号。
S503、将三相电流值进行第一坐标变换，得到两相旋转坐标系下的直轴电流和交轴电流，其中，第一坐标变换的角度为θ，θ＝2θPLL，θPLL为三相电压值中正序电压的相角。
S504、将直轴电流和交轴电流输入至环流抑制单元，控制输出直轴电压信号和交轴电压信号。
S505、将三相电流值中的每一相电流相加得到零序环流信号。
S506、对零序环流信号进行谐波检测，确定零序环流信号的谐波频率，并将谐波频率输入至谐波抑制单元。
参考图8和图10，谐波抑制单元122在利用零序环流信号i0进行控制处理时，需要获取零序环流信号i0中谐波分量的频率值，然后将其换成特征角频率值，因此，可以通过谐波检测单元123对零序环流信号i0进行谐波检测，以获取零序环流信号i0中谐波分量的频率值。
需要说明的是，本发明实施例对谐波检测单元123的具体检测方法不做任何限定，例如采用傅里叶分析法进行谐波频率的检测。
S507、将零序环流信号输入至谐波抑制单元，控制输出零序电压信号。
S508、将直轴电压信号、交轴电压信号和零序电压信号通过第二坐标变换得到三相坐标系下的三相调制波微调信号，其中，第二坐标变换的角度为θ，θ＝2θPLL，θPLL为三相电压值中正序电压的相角。
S509、将三相主调制波信号与三相调制波微调信号分别对应相加得到变流器的三相调制波信号。
S510、利用调制波信号通过脉宽调制控制单元，控制输出脉冲信号，以驱动变流器工作。
可选的，图11为本发明实施例提供的又一种变流器的控制方法的流程图，图12为本发明实施例提供的又一种变流器的控制结构示意图，结合图11和图12所示，环流抑制单元121包括第一比例积分调节控制单元1211和第二比例积分调节控制单元1212；将直轴电流和交轴电流输入至环流抑制单元，控制输出直轴电压信号和交轴电压信号，包括：将直轴电流输入至第一比例积分调节控制单元，控制输出直轴电压信号；将交轴电流输入至第二比例积分调节控制单元，控制输出交轴电压信号。因此，该控制方法包括：
S601、采集变流器的交流侧的三相电压值以及三相电流值。
S602、将三相电压值以及三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元，控制输出三相主调制波信号。
S603、将三相电流值进行第一坐标变换，得到两相旋转坐标系下的直轴电流和交轴电流，其中，第一坐标变换的角度为θ，θ＝2θPLL，θPLL为三相电压值中正序电压的相角。
S604、将直轴电流输入至第一比例积分调节控制单元，控制输出直轴电压信号，将交轴电流输入至第二比例积分调节控制单元，控制输出交轴电压信号。
已知比例积分调节控制单元的传递函数可以表示为：
Figure BDA0003737433760000151
其中，kpi为比例系数，ki为积分系数。
第一比例积分调节控制单元1211和第二比例积分调节控制单元1212中的比例系数和积分系数的具体数值可根据实际情况选择性设置，本发明实施例对此不做限定。
此外，第一比例积分调节控制单元和第二比例积分调节控制单元中的比例系数或积分系数可以相同，也可以不同，本发明实施例对此也不做限定。
S605、将三相电流值中的每一相电流相加得到零序环流信号，将零序环流信号输入至谐波抑制单元，控制输出零序电压信号。
S606、将直轴电压信号、交轴电压信号和零序电压信号通过第二坐标变换得到三相坐标系下的三相调制波微调信号，其中，第二坐标变换的角度为θ，θ＝2θPLL，θPLL为三相电压值中正序电压的相角。
S607、将三相主调制波信号与三相调制波微调信号分别对应相加得到变流器的三相调制波信号。
S608、利用调制波信号通过脉宽调制控制单元，控制输出脉冲信号，以驱动变流器工作。
可选的，图13为本发明实施例提供的又一种变流器的控制方法的流程图，图14为本发明实施例提供的又一种变流器的控制结构示意图，结合图13和图14所示，第一调节控制单元11包括功率控制单元111和电流控制单元112；将三相电压值以及三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元，控制输出三相主调制波信号，包括：将三相电压值以及三相电流值输入至功率控制单元，控制输出电流参考值；将电流参考值与三相电流值输入至电流控制单元，控制输出三相主调制波信号。因此，该控制方法包括：
S701、采集变流器的交流侧的三相电压值以及三相电流值。
S702、将三相电压值以及三相电流值输入至功率控制单元，控制输出电流参考值。
其中，功率控制单元111可以包括对变流器网侧进行无功控制和有功控制，在保证变流器输出最大有功功率情况下，还能够提供无功功率，具体包括感性无功或者容性无功，以维持电网电压的稳定。
具体的，功率控制单元111可以根据三相电压值uabc和三相电流值iabc进行有功功率和无功功率的控制，并控制输出电流参考值iref，以作为电流控制单元112中对电流进行控制的参考值。可以理解的是，根据功率功率控制单元111在控制过程中所基于的坐标系不同，输出的电流参考值iref也会不同，例如，功率控制单元111是基于将三相电压值uabc和三相电流值iabc转换到两相旋转坐标系下进行控制的，此时，功率控制单元111控制输出电流参考值则为iref_dq，即为直流电流参考值iref_d和交轴电流参考值iref_q，对应电流控制单元112中的反馈电流信号也需要为两相旋转坐标系下的电流，即需要将三相电流值iabc进行坐标变换得到两相旋转坐标系下的电流。
本发明实施例对功率控制单元111的具体控制策略不再进行详细描述，可采用常规的功率控制策略进行控制。
S703、将电流参考值与三相电流值输入至电流控制单元，控制输出三相主调制波信号。
具体的，电流控制单元112可以是基于三相电流值的正负序解耦控制，即直流电流参考值iref_d和交轴电流参考值iref_q作为正序电流的闭环控制参考值，负序电流的闭环控制参考值则为零，同时，将三相电流值通过常规的正负序解耦单元计算得到的正、负序电流分量，将正、负序电流分量分别与对应的参考值进行作差，并将差值分别通过调节控制单元(例如比例积分调节控制单元)进行跟踪控制，然后得到电压信号，在进行坐标变换得到三相主调制波信号。可以理解的，电流控制单元112采用三相电流值的正负序解耦控制算法，可以进一步抑制三相电流中的负序分量，从而有利用三相电流的平衡，提高入网电流的质量。
其中，本发明实施例对正负序解耦单元的具体算法不再进行详细描述，本领域技术人员对此较为熟知。
需要说明的是，电流控制单元112包括但不限于上述方法，还可以采用其他的常规控制方法，本发明实施例对此不做限定。
S704、将三相电流值作为反馈信号输入至第二调节控制单元，控制输出三相调制波微调信号。
S705、将三相主调制波信号与三相调制波微调信号分别对应相加得到变流器的三相调制波信号。
S706、利用调制波信号通过脉宽调制控制单元，控制输出脉冲信号，以驱动变流器工作。
可选的，图15为本发明实施例提供的又一种变流器的控制方法的流程图，图16为本发明实施例提供的又一种变流器的控制结构示意图，结合图15和图16所示，控制器100还包括锁相控制单元14；在采集变流器的交流侧的三相电压值以及三相电流值之后，还包括：将三相电压值输入至锁相控制单元，控制输出三相电压值中正序电压的相角；将三相电压值中正序电压的相角输入至第一调节控制单元和第二调节控制单元。因此，该控制方法包括：
S801、采集变流器的交流侧的三相电压值以及三相电流值。
S802、将三相电压值输入至锁相控制单元，控制输出三相电压值中正序电压的相角，将三相电压值中正序电压的相角输入至第一调节控制单元和第二调节控制单元。
其中，锁相控制单元14包括但不限于基于二阶广义积分器的锁相环(SOGI-PLL)进行相角检测，采用SOGI-PLL进行相角检测可以快速准确地检测到三相电压值中正序电压的相角θPLL，然后将其传输至第一调节控制单元11和第二调节控制单元12，以作为第一调节控制单元11和第二调节控制单元12中坐标变换的旋转角度。
S803、将三相电压值以及三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元，控制输出三相主调制波信号。
S804、将三相电流值作为反馈信号输入至第二调节控制单元，控制输出三相调制波微调信号。
S805、将三相主调制波信号与三相调制波微调信号分别对应相加得到变流器的三相调制波信号。
S806、利用调制波信号通过脉宽调制控制单元，控制输出脉冲信号，以驱动变流器工作。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种变流器的控制装置，图17为本发明实施例提供的一种变流器的控制装置的结构示意图，该控制装置包括变流器200以及与变流器200电连接的控制器100，控制器100用于控制变流器200运行，控制器100包括采样模块20、控制模块10和驱动模块30，控制模块10包括第一调节控制单元11和第二调节控制单元12；采样模块20，用于采集变流器的交流侧的三相电压值以及三相电流值。控制模块10，用于将三相电压值以及三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元11，控制输出三相主调制波信号，以及将三相电流值作为反馈信号输入至第二调节控制单元12，控制输出三相调制波微调信号，然后将三相主调制波信号与三相调制波微调信号分别对应相加得到变流器的三相调制波信号，并利用所述调制波信号通过脉宽调制控制单元，控制输出脉冲信号。驱动模块30，用于根据输出脉冲信号驱动变流器工作。
其中，采样模块20包括电压传感器和电流传感器，电压传感器用于采集变流器的交流侧的三相电压值，电流传感器用于采集变流器的交流侧的三相电流值，本发明实施例对电压传感器和电流传感器的具体类型不做限定，可根据实际情况选择性设置。此外，采样模块20还可以包括滤波等信号处理单元，以滤除噪声等信号，保证整个控制系统的稳定性。
具体的，控制模块10包括但不限于DSP或者其他控制芯片，将三相电压值以及三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元11，控制输出三相主调制波信号，以及将三相电流值作为反馈信号输入至第二调节控制单元12，控制输出三相调制波微调信号，然后将三相主调制波信号与三相调制波微调信号分别对应相加得到变流器的三相调制波信号，并利用调制波信号通过脉宽调制控制单元控制输出脉冲信号，然后由驱动模块30将脉冲信号输出至电流器的各个开关管，以驱动变流器工作，保证变流器的并网电流具有较高的质量，谐波含量较少，提高电网系统的电能质量以及安全性。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变流器的控制方法，其特征在于，所述变流器与控制器电连接，所述控制器用于控制所述变流器运行，所述控制器包括第一调节控制单元和第二调节控制单元，所述方法包括：
采集所述变流器的交流侧的三相电压值以及三相电流值；
将所述三相电压值以及所述三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元，控制输出三相主调制波信号；
将所述三相电流值作为反馈信号输入至第二调节控制单元，控制输出三相调制波微调信号；
将所述三相主调制波信号与所述三相调制波微调信号分别对应相加得到所述变流器的三相调制波信号；
利用所述调制波信号通过脉宽调制控制单元，控制输出脉冲信号，以驱动所述变流器工作。
2.根据权利要求1所述的变流器的控制方法，其特征在于，所述第二调节控制单元包括环流抑制单元和谐波抑制单元；
将所述三相电流值作为反馈信号输入至第二调节控制单元，控制输出三相调制波微调信号，包括：
将所述三相电流值进行第一坐标变换，得到两相旋转坐标系下的直轴电流和交轴电流，其中，第一坐标变换的角度为θ，θ＝2θPLL，θPLL为所述三相电压值中正序电压的相角；
将所述直轴电流和所述交轴电流输入至所述环流抑制单元，控制输出直轴电压信号和交轴电压信号；
将所述三相电流值中的每一相电流相加得到零序环流信号，将所述零序环流信号输入至所述谐波抑制单元，控制输出零序电压信号；
将所述直轴电压信号、交轴电压信号和零序电压信号通过第二坐标变换得到三相坐标系下的所述三相调制波微调信号，其中，第二坐标变换的角度为θ，θ＝2θPLL，θPLL为所述三相电压值中正序电压的相角。
3.根据权利要求2所述的变流器的控制方法，其特征在于，所述谐波抑制单元包括带通滤波单元和比例谐振控制单元；
将所述三相电流值中的每一相电流相加得到零序环流信号，将所述零序环流信号输入至所述谐波抑制单元，控制输出零序电压信号，包括：
将所述三相电流值中的每一相电流相加得到零序环流信号，将所述零序环流信号输入所述带通滤波单元，控制输出谐波信号；
通过第一参考信号减去所述谐波信号得到第一差值，将所述第一差值输入至所述比例谐振控制单元，控制输出零序电压信号。
4.根据权利要求3所述的变流器的控制方法，其特征在于，所述带通滤波单元和所述比例谐振控制单元中的谐振频率相同。
5.根据权利要求3所述的变流器的控制方法，其特征在于，所述谐波抑制单元还包括限幅单元；
在通过第一参考信号减去所述谐波信号得到第一差值，将所述第一差值输入至所述比例谐振控制单元，控制输出零序电压信号之后，包括：
将所述零序电压信号与所述限幅单元内由下限值至上限值构成的限幅范围进行比较，判断所述零序电压信号是否超出所述限幅范围，若所述零序电压信号未超出所述限幅范围，则输出的零序电压信号不变，若所述零序电压信号超出所述限幅范围，则输出的零序电压信号为上限值或下限值。
6.根据权利要求2所述的变流器的控制方法，其特征在于，所述第二调节控制单元还包括谐波检测单元；
在将所述三相电流值中的每一相电流相加得到零序环流信号之后，还包括：
对所述零序环流信号进行谐波检测，确定所述零序环流信号的谐波频率，并将所述谐波频率输入至所述谐波抑制单元。
7.根据权利要求2所述的变流器的控制方法，其特征在于，所述环流抑制单元包括第一比例积分调节控制单元和第二比例积分调节控制单元；
将所述直轴电流和所述交轴电流输入至所述环流抑制单元，控制输出直轴电压信号和交轴电压信号，包括：
将所述直轴电流输入至所述第一比例积分调节控制单元，控制输出直轴电压信号；
将所述交轴电流输入至所述第二比例积分调节控制单元，控制输出交轴电压信号。
8.根据权利要求1所述的变流器的控制方法，其特征在于，所述第一调节控制单元包括功率控制单元和电流控制单元；
将所述三相电压值以及所述三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元，控制输出三相主调制波信号，包括：
将所述三相电压值以及所述三相电流值输入至所述功率控制单元，控制输出电流参考值；
将所述电流参考值与所述三相电流值输入至所述电流控制单元，控制输出三相主调制波信号。
9.根据权利要求1所述的变流器的控制方法，其特征在于，所述控制器还包括锁相控制单元；
在采集所述变流器的交流侧的三相电压值以及三相电流值之后，还包括：
将所述三相电压值输入至锁相控制单元，控制输出所述三相电压值中正序电压的相角；
将所述三相电压值中正序电压的相角输入至所述第一调节控制单元和所述第二调节控制单元。
10.一种变流器的控制装置，其特征在于，包括所述变流器以及与所述变流器电连接的控制器，所述控制器用于控制所述变流器运行，所述控制器包括采样模块、控制模块和驱动模块，所述控制模块包括第一调节控制单元和第二调节控制单元；
所述采样模块，用于采集所述变流器的交流侧的三相电压值以及三相电流值；
所述控制模块，用于将所述三相电压值以及所述三相电流值作为反馈信号输入至第一调节控制单元，控制输出三相主调制波信号，以及将所述三相电流值作为反馈信号输入至第二调节控制单元，控制输出三相调制波微调信号，然后将所述三相主调制波信号与所述三相调制波微调信号分别对应相加得到所述变流器的三相调制波信号，并利用所述调制波信号通过脉宽调制控制单元，控制输出脉冲信号；
所述驱动模块，用于根据所述脉冲信号驱动所述变流器工作。
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