CN116054288A - 基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法及装置 - Google Patents

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CN116054288A CN202211728604.9A CN202211728604A CN116054288A CN 116054288 A CN116054288 A CN 116054288A CN 202211728604 A CN202211728604 A CN 202211728604A CN 116054288 A CN116054288 A CN 116054288A
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张钧阳
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孙捷
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Abstract

本公开提出一种基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法及装置，该方法包括获取网侧变流器的交流电压、无功功率、q轴电流分量和d轴电流分量，全功率变流器的直流电压、最大电流、风电机组馈入的有功功率参考值和有功功率测量值、风电机组的额定频率；基于额定频率、有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率；基于交流电压或无功功率、最大电流、直流电压获得q轴电流参考值和d轴电流参考值；基于q轴电流参考值、d轴电流参考值、参考频率、q轴电流分量和d轴电流分量获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量；基于d轴电压参考分量、q轴电压参考分量和参考频率进行脉宽调制生成调制波，基于调制波控制网侧换流器。

Description

基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法及装置
技术领域
本公开涉及风电并网领域，尤其涉及一种基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法及装置。
背景技术
随着新能源发电的快速发展，风电发电在电力系统中逐渐占据较大比重。对于风电并网系统而言，通常其所并网的系统为强电网，即不需要风电场对接入电网进行相关的有功无功功率调节功能。随着风电规模化开发，当风电高比例接入电力系统后，对接入电网运行带来巨大影响，对风电机组的主动调控能力也提出一定的要求。因此，急需一种风电机组大规模接入电网情况下的全功率变流器风机控制器优化控制技术。
发明内容
本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本公开的第一个目的在于提出一种基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法，主要目的在于在风电机组大规模接入电网情况下，优化对全功率变流器的控制以更好地对电网提供有功功率主动支撑。
本公开的第二个目的在于提出一种基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制装置。
本公开的第三个目的在于提出一种基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制设备。
为达上述目的，本公开第一方面实施例提出了一种基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法，应用于风电并网系统，所述风电并网系统包括风力机组、全功率变流器和变压器，所述全功率变流器包括网侧变流器和机侧变流器，所述风力机组经由所述全功率变流器、所述变压器与电网连接，所述方法包括：
获取全功率变流器的直流电压、网侧变流器的交流电压和无功功率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量、全功率变流器的最大电流、风电机组馈入的有功功率参考值和有功功率测量值、风电机组的额定频率；
基于所述额定频率、所述有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率；
基于所述交流电压或所述无功功率获得q轴电流参考值，基于所述最大电流、所述q轴电流参考值、所述直流电压获得d轴电流参考值；
基于所述q轴电流参考值、所述d轴电流参考值、所述参考频率、所述网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量；
基于所述d轴电压参考分量、所述q轴电压参考分量和所述参考频率进行脉宽调制生成调制波，基于所述调制波控制所述网侧换流器。
在本公开的一个实施例中，所述基于所述额定频率、所述有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率，包括：基于调节功率、所述有功功率参考值和所述有功功率测量值计算获得参考频率，其中所述调节功率基于阻尼系数、所述参考频率和所述额定频率获得。
在本公开的一个实施例中，所述直流电压包括直流电压测量值和直流电压参考值，所述基于所述最大电流、所述q轴电流参考值、所述直流电压获得d轴电流参考值，包括：计算直流电压测量值与直流电压参考值的第一差值，基于所述第一差值、所述最大电流、所述q轴电流参考值获得d轴电流参考值。
在本公开的一个实施例中，所述基于所述q轴电流参考值、所述d轴电流参考值、所述参考频率、所述网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量，包括：基于所述d轴电流参考值和所述d轴电流分量获得第一电压，基于所述参考频率和所述q轴电流分量获得第二电压，基于所述q轴电流参考值和所述q轴电流分量获得第三电压，基于所述参考频率和所述d轴电流分量获得第四电压，基于所述第一电压、第二电压、第三电压和第四电压获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量。
在本公开的一个实施例中，所述基于所述d轴电压参考分量、所述q轴电压参考分量和所述参考频率进行脉宽调制生成调制波，包括：基于所述参考频率、所述d轴电压参考分量和所述q轴电压参考分量利用派克逆变换获得三相电压参考值，对所述三相电压参考值进行脉宽调制生成调制波。
为达上述目的，本公开第二方面实施例提出了一种基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制装置，应用于风电并网系统，所述风电并网系统包括风力机组、全功率变流器和变压器，所述全功率变流器包括网侧变流器和机侧变流器，所述风力机组经由所述全功率变流器、所述变压器与电网连接，所述装置包括：
获取模块，用于获取全功率变流器的直流电压、网侧变流器的交流电压和无功功率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量、全功率变流器的最大电流、风电机组馈入的有功功率参考值和有功功率测量值、风电机组的额定频率；
计算模块，用于基于所述额定频率、所述有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率；基于所述交流电压或所述无功功率获得q轴电流参考值，基于所述最大电流、所述q轴电流参考值、所述直流电压获得d轴电流参考值；基于所述q轴电流参考值、所述d轴电流参考值、所述参考频率、所述网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量；
控制模块，用于基于所述d轴电压参考分量、所述q轴电压参考分量和所述参考频率进行脉宽调制生成调制波，基于所述调制波控制所述网侧换流器。
在本公开的一个实施例中，所述计算模块，具体用于：基于调节功率、所述有功功率参考值和所述有功功率测量值计算获得参考频率，其中所述调节功率基于阻尼系数、所述参考频率和所述额定频率获得。
在本公开的一个实施例中，所述计算模块，具体用于：基于所述d轴电流参考值和所述d轴电流分量获得第一电压，基于所述参考频率和所述q轴电流分量获得第二电压，基于所述q轴电流参考值和所述q轴电流分量获得第三电压，基于所述参考频率和所述d轴电流分量获得第四电压，基于所述第一电压、第二电压、第三电压和第四电压获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量。
在本公开的一个实施例中，所述控制模块，具体用于：基于所述参考频率、所述d轴电压参考分量和所述q轴电压参考分量利用派克逆变换获得三相电压参考值，对所述三相电压参考值进行脉宽调制生成调制波。
为达上述目的，本公开第三方面实施例提出了一种基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本公开第一方面实施例的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法。
在本公开一个或多个实施例中，应用于风电并网系统，风电并网系统包括风力机组、全功率变流器和变压器，全功率变流器包括网侧变流器和机侧变流器，风力机组经由全功率变流器、变压器与电网连接，方法包括：获取全功率变流器的直流电压、网侧变流器的交流电压和无功功率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量、全功率变流器的最大电流、风电机组馈入的有功功率参考值和有功功率测量值、风电机组的额定频率；基于额定频率、有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率；基于交流电压或无功功率获得q轴电流参考值，基于最大电流、q轴电流参考值、直流电压获得d轴电流参考值；基于q轴电流参考值、d轴电流参考值、参考频率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量；基于d轴电压参考分量、q轴电压参考分量和参考频率进行脉宽调制生成调制波，基于调制波控制网侧换流器。在这种情况下，综合全功率变流器的直流电压、网侧变流器的交流电压和无功功率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量、全功率变流器的最大电流、风电机组馈入的有功功率参考值和有功功率测量值、风电机组的额定频率获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量，进而得到调制波，基于调制波控制网侧换流器，其中结合了额定频率、有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率参与d轴电压参考分量和q轴电压参考分量的生成，此时在风电机组大规模接入电网情况下，在优化对全功率变流器的控制的同时能够更好地对电网提供有功功率主动支撑。
本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施方式，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。本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本公开实施例所提供的风电并网系统的拓扑结构示意图；
图2为本公开实施例所提供的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法的流程示意图；
图3为本公开实施例提供的网侧换流器的控制原理图；
图4为本公开实施例所提供的一种基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制装置的框图；
图5是用来实现本公开实施例的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制设备的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。还应当理解，本公开中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。
本公开提供了一种基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法及装置，主要目的在于在风电机组大规模接入电网情况下，优化对全功率变流器的控制以更好地对电网提供有功功率主动支撑。
本公开的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法及装置应用于风电并网系统，易于理解地，风电并网系统包括风力机组、全功率变流器和变压器，全功率变流器包括网侧变流器和机侧变流器，风力机组经由全功率变流器、变压器与电网连接。
图1为本公开实施例所提供的风电并网系统的拓扑结构示意图。如图1所示，风电并网系统包括风力机和永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator，PMSG)。风力机和永磁同步发电机组成风力机组。风电并网系统还包括全功率变流器和升压变压器。全功率变流器包括网侧变流器和机侧变流器。网侧变流器经升压变压器与电网连接。机侧变流器与永磁同步发电机连接。全功率变流器还包括连接网侧变流器直流侧正极和直流侧负极的集中式电容。
在第一个实施例中，图2为本公开实施例所提供的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法的流程示意图。如图2所示，该基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法包括以下步骤：
步骤S11，获取全功率变流器的直流电压、网侧变流器的交流电压和无功功率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量、全功率变流器的最大电流、风电机组馈入的有功功率参考值和有功功率测量值、风电机组的额定频率。
具体地，在步骤S11中，获取全功率变流器的直流电压包括直流电压测量值和直流电压额定值。其中，直流电压测量值可以用符号udc表示。直流电压额定值可以用符号udcref表示。网侧变流器的交流电压包括交流电压测量值和交流电压额定值。其中，交流电压测量值可以用符号ug表示。交流电压额定值可以用符号ugref表示。网侧变流器的无功功率包括无功功率测量值和无功功率额定值。其中，无功功率测量值可以用符号Qg表示。无功功率额定值可以用符号Qgref表示。网侧变流器交流侧的q轴电流分量可以用符号igq表示，网侧变流器交流侧的d轴电流分量可以用符号igd表示。全功率变流器的最大电流，最大电流可以用符号imax表示。风电机组馈入的有功功率参考值可以用符号Pref表示。风电机组馈入的有功功率参考值也即整个系统希望风电机组馈入的有功功率。风电机组馈入的有功功率测量值可以用符号P表示。风电机组的额定频率可以用符号ωref。
步骤S12，基于额定频率、有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率。
在步骤S12中，基于额定频率、有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率，包括：基于调节功率、有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率，其中调节功率基于阻尼系数、参考频率和额定频率获得。其中，参考频率可以用符号ω表示。
具体地，计算调节调节功率和有功功率参考值Pref的和，然后计算求和的结果与有功功率测量值P的差值，将该差值送至PI调节器中利用惯量控制参数Jp进行积分计算，从而获得参考频率ω。即参考频率ω可以通过式(1)获得：
Figure BDA0004028020780000061
其中，Jp表示惯量控制参数，t表示时间，Dp表示阻尼控制参数(即阻尼系数)，基于(ωref-)Dp获得调节功率。
在步骤S12中，还可以将参考频率ω送至PI调节器中进行积分计算，从而获得相位参考值θ。即相位参考值满足
Figure BDA0004028020780000062
在步骤S12中通过参考频率ω以及相位参考值的式子可以取代传统的PLL生成锁相环，基于步骤S12中获得参考频率ω和相位参考值参与后续的控制从而达到调节功率的作用。
步骤S13，基于交流电压或无功功率获得q轴电流参考值，基于最大电流、q轴电流参考值、直流电压获得d轴电流参考值。
在步骤S13中，可以基于网侧变流器的交流电压获得q轴电流参考值，也可以基于网侧变流器的无功功率获得q轴电流参考值。其中，q轴电流参考值可以用符号igqref表示。
在一些实施例中，基于网侧变流器的交流电压获得q轴电流参考值包括基于交流电压测量值和交流电压额定值获得q轴电流参考值。基于网侧变流器的无功功率获得q轴电流参考值包括基于无功功率测量值和无功功率额定值获得q轴电流参考值。
具体地，图3为本公开实施例提供的网侧变流器的控制原理图。
如图3所示，生成q轴电流参考值igqref有两种方式，方式1是计算无功功率测量值Qg与无功功率额定值Qgref的差值，将该差值送至PI调节器中计算获得q轴电流参考值igqref。方式2是计算交流电压额定值ugref与交流电压测量值ug的差值，将该差值送至PI调节器中计算获得q轴电流参考值igqref。其中方式1和方式2可以基于需要进行选择。
在步骤S13中，基于最大电流、q轴电流参考值、直流电压获得d轴电流参考值，包括：计算直流电压测量值与直流电压参考值的第一差值，基于第一差值、最大电流、q轴电流参考值获得d轴电流参考值。
具体地，如图3所示，计算直流电压测量值udc与直流电压参考值udcref的第一差值，将第一差值送至PI调节器计算得到第一目标d轴电流参考值igdref1，基于q轴电流参考值igqref和最大电流imax获得第二目标d轴电流参考值igdref2，第二目标d轴电流参考值igdref2满足：
Figure BDA0004028020780000071
如图3所示，选择第一目标d轴电流参考值和第二目标d轴电流参考值中的最小值作为d轴电流参考值，即d轴电流参考值igdref满足：
igdref＝min(igdref1,igdref2)。
步骤S14，基于q轴电流参考值、d轴电流参考值、参考频率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量。
在步骤S14中，基于q轴电流参考值、d轴电流参考值、参考频率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量，包括：基于d轴电流参考值和d轴电流分量获得第一电压，基于参考频率和q轴电流分量获得第二电压，基于q轴电流参考值和q轴电流分量获得第三电压，基于参考频率和d轴电流分量获得第四电压，基于第一电压、第二电压、第三电压和第四电压获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量。另外基于交流电压测量值获得d轴电压分量ud和q轴电压分量uq。
具体地，如图3所示，计算d轴电流参考值igdref与网侧变流器交流侧的d轴电流分量igd的差值，将该差值送至PI调节器(即比例积分控制器)中计算获得第一电压V1，基于网侧变流器交流侧的q轴电流分量igq、网侧变流器的感抗值ωgLg获得第二电压V2，其中频率ωg的值等于步骤S12计算得到的参考频率ω。将d轴电压分量ud加上第一电压V1后减去第二电压V2获得d轴电压参考分量Ugd。计算q轴电流参考值igqref与网侧变流器交流侧的q轴电流分量igq的差值，将该差值送至PI调节器(即比例积分控制器)中计算获得第三电压V3，基于网侧变流器交流侧的d轴电流分量igd、网侧变流器的感抗值ωgLg获得第四电压V4，将q轴电压分量uq加上第三电压V3后再加上第四电压V4获得q轴电压参考分量Ugq。
步骤S15，基于d轴电压参考分量、q轴电压参考分量和参考频率进行脉宽调制生成调制波，基于调制波控制网侧变流器。
在步骤S15中，基于d轴电压参考分量、q轴电压参考分量和参考频率进行脉宽调制生成调制波，包括：基于参考频率、d轴电压参考分量和q轴电压参考分量利用派克逆变换获得三相电压参考值，对三相电压参考值进行脉宽调制生成调制波。
具体地，基于参考频率获得相位参考值，基于相位参考值、d轴电压参考分量Ugd和q轴电压参考分量Ugq利用派克逆变换获得三相电压参考值，对三相电压参考值进行脉宽调制生成调制波，从而参与网侧变流器的直流电压调节，更好地对电网提供有功功率主动支撑，进而确保直流电压的稳定性。
在本公开实施例的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法中，应用于风电并网系统，风电并网系统包括风力机组、全功率变流器和变压器，全功率变流器包括网侧变流器和机侧变流器，风力机组经由全功率变流器、变压器与电网连接，方法包括：获取全功率变流器的直流电压、网侧变流器的交流电压和无功功率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量、全功率变流器的最大电流、风电机组馈入的有功功率参考值和有功功率测量值、风电机组的额定频率；基于额定频率、有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率；基于交流电压或无功功率获得q轴电流参考值，基于最大电流、q轴电流参考值、直流电压获得d轴电流参考值；基于q轴电流参考值、d轴电流参考值、参考频率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量；基于d轴电压参考分量、q轴电压参考分量和参考频率进行脉宽调制生成调制波，基于调制波控制网侧变流器。在这种情况下，综合全功率变流器的直流电压、网侧变流器的交流电压和无功功率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量、全功率变流器的最大电流、风电机组馈入的有功功率参考值和有功功率测量值、风电机组的额定频率获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量，进而得到调制波，基于调制波控制网侧变流器，其中结合了额定频率、有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率参与d轴电压参考分量和q轴电压参考分量的生成，此时在风电机组大规模接入电网情况下，在优化对全功率变流器的控制的同时能够更好地对电网提供有功功率主动支撑，还改善了风电机组的主动调控能力。通过本公开的方法能够更好地对电网提供一定的有功无功支撑。
下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。
本公开涉及一种基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制装置。利用该基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制装置能够在风电机组大规模接入电网情况下，在优化对全功率变流器的控制的同时能够更好地对电网提供有功功率主动支撑。基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制装置应用于风电并网系统，风电并网系统包括风力机组、全功率变流器和变压器，全功率变流器包括网侧变流器和机侧变流器，风力机组经由全功率变流器、变压器与电网连接。
请参见图4，图4为本公开实施例所提供的一种基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制装置的框图。该基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制装置10包括获取模块11、计算模块12和控制模块13，其中：
获取模块11，用于获取全功率变流器的直流电压、网侧变流器的交流电压和无功功率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量、全功率变流器的最大电流、风电机组馈入的有功功率参考值和有功功率测量值、风电机组的额定频率；
计算模块12，用于基于额定频率、有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率；基于交流电压或无功功率获得q轴电流参考值，基于最大电流、q轴电流参考值、直流电压获得d轴电流参考值；基于q轴电流参考值、d轴电流参考值、参考频率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量；
控制模块13，用于基于d轴电压参考分量、q轴电压参考分量和参考频率进行脉宽调制生成调制波，基于调制波控制网侧变流器。
可选地，计算模块12，具体用于：基于调节功率、有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率，其中调节功率基于阻尼系数、参考频率和额定频率获得。
可选地，计算模块12，具体用于：基于q轴电流参考值和q轴电流分量获得第三电压，基于d轴电流参考值和d轴电流分量获得第一电压，基于参考频率和q轴电流分量获得第二电压，基于参考频率和d轴电流分量获得第四电压，基于第一电压、第二电压、第三电压和第四电压获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量。
可选地，控制模块13，具体用于：基于参考频率、d轴电压参考分量和q轴电压参考分量利用派克逆变换获得三相电压参考值，对三相电压参考值进行脉宽调制生成调制波。
需要说明的是，前述对基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法实施例的解释说明也适用于该实施例的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制装置，此处不在赘述。
在本公开实施例的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制装置中，获取模块用于获取全功率变流器的直流电压、网侧变流器的交流电压和无功功率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量、全功率变流器的最大电流、风电机组馈入的有功功率参考值和有功功率测量值、风电机组的额定频率；计算模块用于基于额定频率、有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率；基于交流电压或无功功率获得q轴电流参考值，基于最大电流、q轴电流参考值、直流电压获得d轴电流参考值；基于q轴电流参考值、d轴电流参考值、参考频率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量；控制模块用于基于d轴电压参考分量、q轴电压参考分量和参考频率进行脉宽调制生成调制波，基于调制波控制网侧变流器。在这种情况下，综合全功率变流器的直流电压、网侧变流器的交流电压和无功功率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量、全功率变流器的最大电流、风电机组馈入的有功功率参考值和有功功率测量值、风电机组的额定频率获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量，进而得到调制波，基于调制波控制网侧变流器，其中结合了额定频率、有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率参与d轴电压参考分量和q轴电压参考分量的生成，此时在风电机组大规模接入电网情况下，在优化对全功率变流器的控制的同时能够更好地对电网提供有功功率主动支撑，还改善了风电机组的主动调控能力。通过本公开的装置能够更好地对电网提供一定的有功无功支撑。
根据本公开的实施例，本公开还提供了一种基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
图5是用来实现本公开实施例的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制设备的框图。基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴电子设备和其它类似的计算装置。本公开所示的部件、部件的连接和关系、以及部件的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本公开中描述的和/或者要求的本公开的实现。
如图5所示，基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制设备20包括计算单元21，其可以根据存储在只读存储器(ROM)22中的计算机程序或者从存储单元28加载到随机访问存储器(RAM)23中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 23中，还可存储基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制设备20操作所需的各种程序和数据。计算单元21、ROM 22以及RAM 23通过总线24彼此相连。输入/输出(I/O)接口25也连接至总线24。
基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制设备20中的多个部件连接至I/O接口25，包括：输入单元26，例如键盘、鼠标等；输出单元27，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元28，例如磁盘、光盘等，存储单元28与计算单元21通信连接；以及通信单元29，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元29允许基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制设备20通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制设备交换信息/数据。
计算单元21可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元21的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元21执行上述所描述的各个方法和处理，例如执行基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法。例如，在一些实施例中，基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元28。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 22和/或通信单元29而被载入和/或安装到基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制设备20上。当计算机程序加载到RAM 23并由计算单元21执行时，可以执行上述描述的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元21可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法。
本公开中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑电子设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本公开中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或电子设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存电子设备、磁储存电子设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网和区块链网络。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务("Virtual Private Server"，或简称"VPS")中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。服务器也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本公开在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。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。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法，其特征在于，应用于风电并网系统，所述风电并网系统包括风力机组、全功率变流器和变压器，所述全功率变流器包括网侧变流器和机侧变流器，所述风力机组经由所述全功率变流器、所述变压器与电网连接，所述方法包括：
获取全功率变流器的直流电压、网侧变流器的交流电压和无功功率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量、全功率变流器的最大电流、风电机组馈入的有功功率参考值和有功功率测量值、风电机组的额定频率；
基于所述额定频率、所述有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率；
基于所述交流电压或所述无功功率获得q轴电流参考值，基于所述最大电流、所述q轴电流参考值、所述直流电压获得d轴电流参考值；
基于所述q轴电流参考值、所述d轴电流参考值、所述参考频率、所述网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量；
基于所述d轴电压参考分量、所述q轴电压参考分量和所述参考频率进行脉宽调制生成调制波，基于所述调制波控制所述网侧换流器。
2.根据权利要求1所述的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法，其特征在于，所述基于所述额定频率、所述有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率，包括：
基于调节功率、所述有功功率参考值和所述有功功率测量值计算获得参考频率，其中所述调节功率基于阻尼系数、所述参考频率和所述额定频率获得。
3.根据权利要求2所述的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法，其特征在于，所述直流电压包括直流电压测量值和直流电压参考值，所述基于所述最大电流、所述q轴电流参考值、所述直流电压获得d轴电流参考值，包括：
计算直流电压测量值与直流电压参考值的第一差值，基于所述第一差值、所述最大电流、所述q轴电流参考值获得d轴电流参考值。
4.根据权利要求3所述的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法，其特征在于，所述基于所述q轴电流参考值、所述d轴电流参考值、所述参考频率、所述网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量，包括：
基于所述d轴电流参考值和所述d轴电流分量获得第一电压，基于所述参考频率和所述q轴电流分量获得第二电压，基于所述q轴电流参考值和所述q轴电流分量获得第三电压，基于所述参考频率和所述d轴电流分量获得第四电压，基于所述第一电压、第二电压、第三电压和第四电压获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量。
5.根据权利要求4所述的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法，其特征在于，所述基于所述d轴电压参考分量、所述q轴电压参考分量和所述参考频率进行脉宽调制生成调制波，包括：
基于所述参考频率、所述d轴电压参考分量和所述q轴电压参考分量利用派克逆变换获得三相电压参考值，对所述三相电压参考值进行脉宽调制生成调制波。
6.一种基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制装置，其特征在于，应用于风电并网系统，所述风电并网系统包括风力机组、全功率变流器和变压器，所述全功率变流器包括网侧变流器和机侧变流器，所述风力机组经由所述全功率变流器、所述变压器与电网连接，所述装置包括：
获取模块，用于获取全功率变流器的直流电压、网侧变流器的交流电压和无功功率、网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量、全功率变流器的最大电流、风电机组馈入的有功功率参考值和有功功率测量值、风电机组的额定频率；
计算模块，用于基于所述额定频率、所述有功功率参考值和有功功率测量值计算获得参考频率；基于所述交流电压或所述无功功率获得q轴电流参考值，基于所述最大电流、所述q轴电流参考值、所述直流电压获得d轴电流参考值；基于所述q轴电流参考值、所述d轴电流参考值、所述参考频率、所述网侧变流器的q轴电流分量和d轴电流分量获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量；
控制模块，用于基于所述d轴电压参考分量、所述q轴电压参考分量和所述参考频率进行脉宽调制生成调制波，基于所述调制波控制所述网侧换流器。
7.根据权利要求6所述的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于：基于调节功率、所述有功功率参考值和所述有功功率测量值计算获得参考频率，其中所述调节功率基于阻尼系数、所述参考频率和所述额定频率获得。
8.根据权利要求7所述的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于：基于所述d轴电流参考值和所述d轴电流分量获得第一电压，基于所述参考频率和所述q轴电流分量获得第二电压，基于所述q轴电流参考值和所述q轴电流分量获得第三电压，基于所述参考频率和所述d轴电流分量获得第四电压，基于所述第一电压、第二电压、第三电压和第四电压获得d轴电压参考分量和q轴电压参考分量。
9.根据权利要求8所述的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制装置，其特征在于，所述控制模块，具体用于：基于所述参考频率、所述d轴电压参考分量和所述q轴电压参考分量利用派克逆变换获得三相电压参考值，对所述三相电压参考值进行脉宽调制生成调制波。
10.一种基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-5中任一项所述的基于全功率变流器风电机组电网电压支撑控制方法。
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