CN116231713A - 海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法及装置 - Google Patents

海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本公开提出一种海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法及装置，该方法包括获取网侧并网点的额定频率和额定电压、网侧换流器的无功功率实测值和无功功率参考值、网侧换流器直流侧的直流电压测量值和直流电压额定值、网侧换流器交流侧的交流电压测量值、并网点电流和最大电流；利用额定频率、直流电压测量值、直流电压额定值额定电压、无功功率实测值和无功功率参考值获得相位参考值和电压参考值；基于交流电压测量值、相位参考值、电压参考值、并网点电流、最大电流和电流参考值获得三相电压参考值，从而控制网侧换流器，以实现直流电压动态调节。根据本公开的方法能够使得海上风电场柔性直流输电系统对接入电网具有较强的电压支撑能力。

Description

海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法及装置
技术领域
本公开涉及海上风电场柔性直流输电领域，尤其涉及一种海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法及装置。
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。风电发电包括陆上风力发电和海上风力发电。其中对于海上风力发电而言，柔性直流输电技术是目前深远海大规模风电送出的主流方式。海上风电柔性直流输电系统存在两个并网点，一个是陆上换流站与大电网(即陆上主网)连接的并网点，一个是海上换流站与风电场连接的并网点。通常对于陆上电网而言，通常不要求风电柔直系统参与系统电压、频率调节。但是随着海上风电并网规模的不断加大，风电对接入电网的影响越来越大，陆上大电网希望柔直系统连接的风电场在一定程度上能够对接入电网并网点电压起到一定支撑作用。因此，急需一种对接入电网并网点电压的支撑能力较强的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制技术。
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海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法，主要目的在于使得海上风电场柔性直流输电系统对接入电网具有较强的电压支撑能力。
本公开的第二个目的在于提出一种海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制装置。
本公开的第三个目的在于提出一种海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制设备。
为达上述目的，本公开第一方面实施例提出了一种海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法，所述海上风电场柔性直流系统包括网侧换流器和网侧并网点，网侧换流器经由网侧并网点与陆上主网连接，所述方法包括：
获取网侧并网点的额定频率和额定电压、网侧换流器的无功功率实测值和无功功率参考值、网侧换流器直流侧的直流电压测量值和直流电压额定值、网侧换流器交流侧的交流电压测量值、并网点电流和最大电流；
基于所述额定频率、所述直流电压测量值和所述直流电压额定值计算获得相位参考值，基于所述额定电压、所述无功功率实测值和所述无功功率参考值计算获得电压参考值；
基于所述交流电压测量值、所述相位参考值和所述电压参考值计算获得电流参考值；
基于所述并网点电流、所述最大电流、所述相位参考值和所述电流参考值计算获得三相电压参考值，基于所述三相电压参考值控制所述网侧换流器，从而实现直流电压动态调节。
在本公开的一个实施例中，所述基于所述额定频率、所述直流电压测量值和所述直流电压额定值计算获得相位参考值，包括：基于调节电压、所述直流电压测量值和所述直流电压额定值计算获得参考频率，基于所述参考频率获得所述相位参考值，其中所述调节电压基于第一阻尼系数、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，所述基于所述额定电压、所述无功功率实测值和所述无功功率参考值计算获得电压参考值，包括：基于调节功率、所述无功功率实测值和所述无功功率参考值计算获得电压参考值，其中所述调节功率基于第二阻尼系数、所述电压参考值和所述额定电压获得。
在本公开的一个实施例中，所述电压参考值包括d轴电压参考分量和q轴电压参考分量，所述基于所述交流电压测量值、所述相位参考值和所述电压参考值计算获得电流参考值，包括：利用派克变换基于所述交流电压测量值和所述相位参考值获得d轴电压分量和q轴电压分量；基于d轴电压参考分量、q轴电压参考分量、d轴电压分量、q轴电压分量获得电流参考值，所述电流参考值包括d轴电流参考分量和q轴电流参考分量。
在本公开的一个实施例中，所述基于所述并网点电流、所述最大电流、所述相位参考值和所述电流参考值计算获得三相电压参考值，包括：利用派克变换基于所述并网点电流和所述相位参考值获得d轴电流分量和q轴电流分量；基于所述最大电流、所述d轴电流参考分量、所述q轴电流参考分量获得目标d轴电流参考分量和目标q轴电流参考分量；利用派克逆变换基于所述d轴电流分量、所述q轴电流分量、所述目标d轴电流参考分量和所述目标q轴电流参考分量获得三相电压参考值。
在本公开的一个实施例中，所述利用派克逆变换基于所述d轴电流分量、所述q轴电流分量、所述目标d轴电流参考分量和所述目标q轴电流参考分量获得三相电压参考值，包括：基于d轴电流分量、目标d轴电流参考分量和d轴电压分量获得d轴电压目标值；基于q轴电流分量、目标q轴电流参考分量和q轴电压分量获得q轴电压目标值；利用派克逆变换基于所述d轴电压目标值和所述q轴电压目标值获得三相电压参考值。
为达上述目的，本公开第二方面实施例提出了一种海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制装置，所述海上风电场柔性直流系统包括网侧换流器和网侧并网点，网侧换流器经由网侧并网点与陆上主网连接，所述装置包括：
获取模块，用于获取网侧并网点的额定频率和额定电压、网侧换流器的无功功率实测值和无功功率参考值、网侧换流器直流侧的直流电压测量值和直流电压额定值、网侧换流器交流侧的交流电压测量值、并网点电流和最大电流；
计算模块，用于基于所述额定频率、所述直流电压测量值和所述直流电压额定值计算获得相位参考值，基于所述额定电压、所述无功功率实测值和所述无功功率参考值计算获得电压参考值；
控制模块，用于基于所述交流电压测量值、所述相位参考值和所述电压参考值计算获得电流参考值；基于所述并网点电流、所述最大电流、所述相位参考值和所述电流参考值计算获得三相电压参考值，基于所述三相电压参考值控制所述网侧换流器，从而实现直流电压动态调节。
在本公开的一个实施例中，所述计算模块，具体用于：基于调节电压、所述直流电压测量值和所述直流电压额定值计算获得参考频率，基于所述参考频率获得所述相位参考值，其中所述调节电压基于第一阻尼系数、所述参考频率和所述额定频率获得；基于调节功率、所述无功功率实测值和所述无功功率参考值计算获得电压参考值，其中所述调节功率基于第二阻尼系数、所述电压参考值和所述额定电压获得。
在本公开的一个实施例中，所述控制模块，具体用于：利用派克变换基于所述交流电压测量值和所述相位参考值获得d轴电压分量和q轴电压分量；基于d轴电压参考分量、q轴电压参考分量、d轴电压分量、q轴电压分量获得电流参考值，所述电流参考值包括d轴电流参考分量和q轴电流参考分量；利用派克变换基于所述并网点电流和所述相位参考值获得d轴电流分量和q轴电流分量；基于所述最大电流、所述d轴电流参考分量、所述q轴电流参考分量获得目标d轴电流参考分量和目标q轴电流参考分量；利用派克逆变换基于所述d轴电流分量、所述q轴电流分量、所述目标d轴电流参考分量和所述目标q轴电流参考分量获得三相电压参考值。
为达上述目的，本公开第三方面实施例提出了一种海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制设备，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海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法。
在本公开一个或多个实施例中，海上风电场柔性直流系统包括网侧换流器和网侧并网点，网侧换流器经由网侧并网点与陆上主网连接，控制方法包括：获取网侧并网点的额定频率和额定电压、网侧换流器的无功功率实测值和无功功率参考值、网侧换流器直流侧的直流电压测量值和直流电压额定值、网侧换流器交流侧的交流电压测量值、并网点电流和最大电流；基于额定频率、直流电压测量值和直流电压额定值计算获得相位参考值，基于额定电压、无功功率实测值和无功功率参考值计算获得电压参考值；基于交流电压测量值、相位参考值和电压参考值计算获得电流参考值；基于并网点电流、最大电流、相位参考值和电流参考值计算获得三相电压参考值，基于三相电压参考值控制网侧换流器，从而实现直流电压动态调节。在这种情况下，综合网侧并网点的额定频率和额定电压、网侧换流器的无功功率实测值和无功功率参考值、网侧换流器直流侧的直流电压测量值和直流电压额定值、网侧换流器交流侧的交流电压测量值、并网点电流和最大电流获得三相电压参考值，利用三相电压参考值控制网侧换流器，此时在接入的陆上主网存在小扰动的情况下柔性直流系统仍然能够维持直流电压的稳定性，因此根据本公开的方法能够使得海上风电场柔性直流输电系统对接入电网具有较强的电压支撑能力。
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海上风电场柔性直流系统的拓扑结构示意图；
图2为本公开实施例所提供的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节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直流电压外环控制一部分原理图；
图4为本公开实施例提供的网侧换流器的直流电压外环控制另一部分原理图；
图5为本公开实施例提供的网侧换流器的内环控制部分原理图；
图6为本公开实施例所提供的一种海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制装置的框图；
图7是用来实现本公开实施例的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制设备的框图。
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。
本公开提供了一种海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法及装置，主要目的在于使得海上风电场柔性直流输电系统对接入电网具有较强的电压支撑能力。
易于理解地，本公开的海上风电场柔性直流系统也称海上风电场柔性直流输电系统。海上风电场柔性直流系统包括网侧换流器、网侧并网点、机侧换流器和机侧并网点，网侧换流器经由网侧并网点与陆上主网连接，机侧换流器经机侧并网点与海上风电场连接。
图1为本公开实施例所提供的海上风电场柔性直流系统的拓扑结构示意图。如图1所示，海上风电场柔性直流系统包括依次连接的机侧联接变压器、海上换流站、电缆线路、陆上换流站和网侧联接变压器。其中，机侧联接变压器的一端连接海上换流站(即机侧换流器)，机侧联接变压器的另一端连接海上风电场，机侧联接变压器与海上风电场的连接点为机侧并网点。网侧联接变压器的一端连接陆上换流站(即网侧换流器)，网侧联接变压器的另一端连接陆上主网，网侧联接变压器与陆上主网的连接点为网侧并网点。陆上换流站和海上换流站采用电压源换流器(Voltage Source Converter，VSC)。电缆线路用于输送高压直流电。电缆线路的近陆上换流站侧设置有耗能装置。耗能装置用于消耗柔性直流输电系统直流侧盈余功率，配合实现柔直系统交流故障穿越，在故障无法清除时也为风机争取动作时间，以提高整个柔直系统的安全可靠性。
在第一个实施例中，图2为本公开实施例所提供的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法的流程示意图。如图2所示，该海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法包括以下步骤：
步骤S11，获取网侧并网点的额定频率和额定电压、网侧换流器的无功功率实测值和无功功率参考值、网侧换流器直流侧的直流电压测量值和直流电压额定值、网侧换流器交流侧的交流电压测量值、并网点电流和最大电流。
具体地，在步骤S11中，获取的网侧并网点的额定频率可以用符号ωref表示，获取的网侧并网点的额定电压可以用符号Vmref表示，获取的网侧换流器的无功功率实测值可以用符号Q表示，获取的网侧换流器的无功功率参考值可以用符号Qref表示，获取的网侧换流器直流侧的直流电压测量值可以用符号Udc表示，获取的网侧换流器的直流电压额定值可以用符号Udcref表示，获取的网侧换流器交流侧的交流电压测量值可以用符号VABC表示。并网点电流为网侧并网点的电流，并网点电流可以用符号IABC表示，最大电流可以用符号Imax表示。其中，最大电流为换流器限流能力要求中的电流上限值。
步骤S12，基于额定频率、直流电压测量值和直流电压额定值计算获得相位参考值，基于额定电压、无功功率实测值和无功功率参考值计算获得电压参考值。
在步骤S12中，相位参考值可以用符号θ表示，电压参考值可以用符号V表示。
在步骤S12中，基于额定频率、直流电压测量值和直流电压额定值计算获得相位参考值，包括：基于调节电压、直流电压测量值和直流电压额定值计算获得参考频率，基于参考频率获得相位参考值，其中调节电压基于第一阻尼系数、参考频率和额定频率获得。
在步骤S12中，基于额定电压、无功功率实测值和无功功率参考值计算获得电压参考值，包括：基于调节功率、无功功率实测值和无功功率参考值计算获得电压参考值，其中调节功率基于第二阻尼系数、电压参考值和额定电压获得。
具体地，图3为本公开实施例提供的网侧换流器的直流电压外环控制一部分原理图。
在一些实施例中，如图3所示，计算调节电压△U和直流电压额定值Udcref的和，然后计算求和的结果与直流电压测量值Udc的第一差值，将第一差值送至PI调节器(即比例积分控制器)中利用第一惯量系数Jp进行积分计算(1/S表示积分运算)，从而获得参考频率ω，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，其中，在初次计算时调节电压△U设置有初始值，后续计算时调节电压△U基于第一阻尼系数Dp、参考频率ω和额定频率ωref实时更新。具体地，计算额定频率ωref和参考频率ω的第二差值，将第二差值送至PI调节器中与第一阻尼系数DP进行乘积从而获得调节电压△U。计算调节功率△Q和无功功率参考值的Qref的和，然后计算求和的结果与无功功率实测值Q的第三差值，将第三差值送至PI调节器中利用第二惯量系数Jq进行积分计算，从而获得电压参考值V，其中，在初次计算时调节功率△Q设置有初始值，后续计算时调节功率△Q基于第二阻尼系数Dq、电压参考值V和额定电压Vmref实时更新。具体地，计算额定电压Vmref和电压参考值V的第四差值，将第四差值送至PI调节器中与第二阻尼系数Dq进行乘积从而获得调节功率△Q。
步骤S13，基于交流电压测量值、相位参考值和电压参考值计算获得电流参考值。
在步骤S13中，基于交流电压测量值、相位参考值和电压参考值计算获得电流参考值，包括：利用派克变换基于交流电压测量值和相位参考值获得d轴电压分量和q轴电压分量；基于d轴电压参考分量、q轴电压参考分量、d轴电压分量、q轴电压分量获得电流参考值，电流参考值包括d轴电流参考分量和q轴电流参考分量。
易于理解地，派克变换(即Park矩阵变化)是将a,b,c三相的电流或电压投影到直轴(d轴)和交轴(q轴)上，以便对同步电动机的运行分析起到了简化作用，也即abc坐标系变换到dq坐标系。派克逆变换(即park矩阵逆变换)是将dq坐标系变换到abc坐标系。
在步骤S13中，电压参考值包括d轴电压参考分量和q轴电压参考分量，d轴电压分量可以用符号Vd表示。q轴电压分量可以用符号Vq表示。d轴电压参考分量可以用符号Vdref表示。q轴电压参考分量可以用符号Vqref表示。d轴电流参考分量可以用符号Idref表示。q轴电流参考分量可以用符号Iqref表示。
具体地，图4为本公开实施例提供的网侧换流器的直流电压外环控制另一部分原理图。
在一些实施例中，如图4所示，对交流电压测量值VABC和相位参考值θ进行派克变换(即abc/dq)处理后，获得d轴电压分量Vd和q轴电压分量Vq，电压参考值V包括d轴电压参考分量Vdref和q轴电压参考分量Vqref，其中(Vdref)2+(Vqref)2＝V2。计算d轴电压参考分量Vdref与d轴电压分量Vd的差值，并将该差值送入PI调节器计算得到d轴电流参考分量Idref；计算q轴电压参考分量Vqref与q轴电压分量Vq的差值，并将该差值送入PI调节器计算得到q轴电流参考分量Iqref。
步骤S14，基于并网点电流、最大电流、相位参考值和电流参考值计算获得三相电压参考值，基于三相电压参考值控制网侧换流器，从而实现直流电压动态调节。
在步骤S14中，基于并网点电流、最大电流、相位参考值和电流参考值计算获得三相电压参考值，包括：利用派克变换基于并网点电流和相位参考值获得d轴电流分量和q轴电流分量；基于最大电流、d轴电流参考分量、q轴电流参考分量获得目标d轴电流参考分量和目标q轴电流参考分量；利用派克逆变换基于d轴电流分量、q轴电流分量、目标d轴电流参考分量和目标q轴电流参考分量获得三相电压参考值。
在步骤S14中，基于最大电流、d轴电流参考分量、q轴电流参考分量获得目标d轴电流参考分量和目标q轴电流参考分量，包括：比较最大电流和d轴电流参考分量选取最大值作为目标d轴电流参考分量；利用最大电流、目标d轴电流参考分量和q轴电流参考分量获得目标q轴电流参考分量。其中，目标d轴电流参考分量满足：
I’ dref＝max(Imax,Idref)
目标q轴电流参考分量满足：
Figure BDA0004028022820000081
其中，I’ dref表示目标d轴电流参考分量。I’ qref表示目标q轴电流参考分量。
在步骤S14中，利用派克逆变换基于d轴电流分量、q轴电流分量、目标d轴电流参考分量和目标q轴电流参考分量获得三相电压参考值，包括：基于d轴电流分量、目标d轴电流参考分量和d轴电压分量获得d轴电压目标值；基于q轴电流分量、目标q轴电流参考分量和q轴电压分量获得q轴电压目标值；利用派克逆变换基于d轴电压目标值和q轴电压目标值获得三相电压参考值。
在步骤S14中，d轴电流分量可以用符号Id表示。q轴电流分量可以用符号Iq表示。d轴电压目标值可以用符号Vcdref表示。q轴电压目标值可以用符号Vcqref表示。
具体地，图5为本公开实施例提供的网侧换流器的内环控制部分原理图。
在一些实施例中，如图5所示，对并网点电流IABC和相位参考值θ进行派克变换(即abc/dq)处理后，获得d轴电流分量Id和q轴电流分量Iq；计算目标d轴电流参考分量I’ dref与d轴电流分量Id的差值，并将该差值送入PI调节器计算获得第一电压V1，基于网侧换流器的电感值L和q轴电流分量Iq获得第二电压V2，将d轴电压分量Vd加上第二电压V2后减去第一电压V1获得d轴电压目标值Vcdref。
计算目标q轴电流参考分量I’ qref与q轴电流分量Iq的差值，并将该差值送入PI调节器计算获得第三电压V3，基于网侧换流器的电感值L和d轴电流分量Id获得第四电压V4，将q轴电压分量Vq减去第三电压V3后再减去第四电压V4获得q轴电压目标值Vcqref。
基于相位参考值θ，对d轴电压目标值Vcdref和q轴电压目标值Vcqref进行派克逆变换(即dq/abc)获得三相电压参考值，基于三相电压参考值控制网侧换流器，从而实现直流电压动态调节。其中，VcAref、VcBref和VcCref是三相电压参考值的各相电压参考值。三相电压参考值为网侧换流器的调制参考波，参与网侧换流器的直流电压和无功功率的控制调节。基于获得的三相电压参考值控制网侧换流器能够确保直流电压的稳定性。
在本公开实施例的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法中，海上风电场柔性直流系统包括网侧换流器和网侧并网点，网侧换流器经由网侧并网点与陆上主网连接，控制方法包括：获取网侧并网点的额定频率和额定电压、网侧换流器的无功功率实测值和无功功率参考值、网侧换流器直流侧的直流电压测量值和直流电压额定值、网侧换流器交流侧的交流电压测量值、并网点电流和最大电流；基于额定频率、直流电压测量值和直流电压额定值计算获得相位参考值，基于额定电压、无功功率实测值和无功功率参考值计算获得电压参考值；基于交流电压测量值、相位参考值和电压参考值计算获得电流参考值；基于并网点电流、最大电流、相位参考值和电流参考值计算获得三相电压参考值，基于三相电压参考值控制网侧换流器，从而实现直流电压动态调节。在这种情况下，综合网侧并网点的额定频率和额定电压、网侧换流器的无功功率实测值和无功功率参考值、网侧换流器直流侧的直流电压测量值和直流电压额定值、网侧换流器交流侧的交流电压测量值、并网点电流和最大电流获得三相电压参考值，利用三相电压参考值控制网侧换流器，此时在接入的陆上主网存在小扰动的情况下柔性直流系统仍然能够维持直流电压的稳定性，因此根据本公开的方法能够使得海上风电场柔性直流输电系统对接入电网具有较强的电压支撑能力。相较于传统的定直流电压控制，本公开基于柔性直流系统自身具备一定的直流电压波动能力和换流器限流能力要求(即最大电流)，对直流电压外环进行改变，从而提供一种可应对接入电网小扰动下对电网电压的并网点电压有一定支撑能力的控制方法。
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。
本公开涉及一种海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制装置。利用该海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制装置能够使得海上风电场柔性直流输电系统对接入电网具有较强的电压支撑能力。其中海上风电场柔性直流系统包括网侧换流器和网侧并网点，网侧换流器经由网侧并网点与陆上主网连接。
请参见图6，图6为本公开实施例所提供的一种海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制装置的框图。该海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制装置10包括获取模块11、计算模块12、控制模块13，其中：
获取模块11，用于获取网侧并网点的额定频率和额定电压、网侧换流器的无功功率实测值和无功功率参考值、网侧换流器直流侧的直流电压测量值和直流电压额定值、网侧换流器交流侧的交流电压测量值、并网点电流和最大电流；
计算模块12，用于基于额定频率、直流电压测量值和直流电压额定值计算获得相位参考值，基于额定电压、无功功率实测值和无功功率参考值计算获得电压参考值；
控制模块13，用于基于交流电压测量值、相位参考值和电压参考值计算获得电流参考值；基于并网点电流、最大电流、相位参考值和电流参考值计算获得三相电压参考值，基于三相电压参考值控制网侧换流器，从而实现直流电压动态调节。
可选地，计算模块12，具体用于：基于调节电压、直流电压测量值和直流电压额定值计算获得参考频率，基于参考频率获得相位参考值，其中调节电压基于第一阻尼系数、参考频率和额定频率获得。
可选地，计算模块12，具体用于：基于调节功率、无功功率实测值和无功功率参考值计算获得电压参考值，其中调节功率基于第二阻尼系数、电压参考值和额定电压获得。
可选地，控制模块13，具体用于：利用派克变换基于交流电压测量值和相位参考值获得d轴电压分量和q轴电压分量；基于d轴电压参考分量、q轴电压参考分量、d轴电压分量、q轴电压分量获得电流参考值，电流参考值包括d轴电流参考分量和q轴电流参考分量。
可选地，控制模块13，具体用于：利用派克变换基于并网点电流和相位参考值获得d轴电流分量和q轴电流分量；基于最大电流、d轴电流参考分量、q轴电流参考分量获得目标d轴电流参考分量和目标q轴电流参考分量；利用派克逆变换基于d轴电流分量、q轴电流分量、目标d轴电流参考分量和目标q轴电流参考分量获得三相电压参考值。
可选地，控制模块13，具体用于：基于d轴电流分量、目标d轴电流参考分量和d轴电压分量获得d轴电压目标值；基于q轴电流分量、目标q轴电流参考分量和q轴电压分量获得q轴电压目标值；利用派克逆变换基于d轴电压目标值和q轴电压目标值获得三相电压参考值。
需要说明的是，前述对海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法实施例的解释说明也适用于该实施例的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制装置，此处不在赘述。
在本公开实施例的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制装置中，获取模块用于获取网侧并网点的额定频率和额定电压、网侧换流器的无功功率实测值和无功功率参考值、网侧换流器直流侧的直流电压测量值和直流电压额定值、网侧换流器交流侧的交流电压测量值、并网点电流和最大电流；计算模块用于基于额定频率、直流电压测量值和直流电压额定值计算获得相位参考值，基于额定电压、无功功率实测值和无功功率参考值计算获得电压参考值；控制模块用于基于交流电压测量值、相位参考值和电压参考值计算获得电流参考值；基于并网点电流、最大电流、相位参考值和电流参考值计算获得三相电压参考值，基于三相电压参考值控制网侧换流器，从而实现直流电压动态调节。在这种情况下，综合网侧并网点的额定频率和额定电压、网侧换流器的无功功率实测值和无功功率参考值、网侧换流器直流侧的直流电压测量值和直流电压额定值、网侧换流器交流侧的交流电压测量值、并网点电流和最大电流获得三相电压参考值，利用三相电压参考值控制网侧换流器，此时在接入的陆上主网存在小扰动的情况下柔性直流系统仍然能够维持直流电压的稳定性，因此根据本公开的方法能够使得海上风电场柔性直流输电系统对接入电网具有较强的电压支撑能力。相较于传统的定直流电压控制，本公开基于柔性直流系统自身具备一定的直流电压波动能力和换流器限流能力要求(即最大电流)，对直流电压外环进行改变，从而提供一种可应对接入电网小扰动下对电网电压的并网点电压有一定支撑能力的控制装置。
根据本公开的实施例，本公开还提供了一种海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
图7是用来实现本公开实施例的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制设备的框图。海上风电柔性直流系统直流电压动态调节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。海上风电柔性直流系统直流电压动态调节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7所示，海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制设备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，还可存储海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制设备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。
海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制设备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允许海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制设备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海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制设备交换信息/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，例如执行海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法。例如，在一些实施例中，海上风电柔性直流系统直流电压动态调节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/或安装到海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制设备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海上风电柔性直流系统直流电压动态调节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)而被配置为执行海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法。
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)

1.一种海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法，其特征在于，所述海上风电场柔性直流系统包括网侧换流器和网侧并网点，网侧换流器经由网侧并网点与陆上主网连接，所述方法包括：
获取网侧并网点的额定频率和额定电压、网侧换流器的无功功率实测值和无功功率参考值、网侧换流器直流侧的直流电压测量值和直流电压额定值、网侧换流器交流侧的交流电压测量值、并网点电流和最大电流；
基于所述额定频率、所述直流电压测量值和所述直流电压额定值计算获得相位参考值，基于所述额定电压、所述无功功率实测值和所述无功功率参考值计算获得电压参考值；
基于所述交流电压测量值、所述相位参考值和所述电压参考值计算获得电流参考值；
基于所述并网点电流、所述最大电流、所述相位参考值和所述电流参考值计算获得三相电压参考值，基于所述三相电压参考值控制所述网侧换流器，从而实现直流电压动态调节。
2.根据权利要求1所述的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法，其特征在于，所述基于所述额定频率、所述直流电压测量值和所述直流电压额定值计算获得相位参考值，包括：
基于调节电压、所述直流电压测量值和所述直流电压额定值计算获得参考频率，基于所述参考频率获得所述相位参考值，其中所述调节电压基于第一阻尼系数、所述参考频率和所述额定频率获得。
3.根据权利要求2所述的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法，其特征在于，所述基于所述额定电压、所述无功功率实测值和所述无功功率参考值计算获得电压参考值，包括：
基于调节功率、所述无功功率实测值和所述无功功率参考值计算获得电压参考值，其中所述调节功率基于第二阻尼系数、所述电压参考值和所述额定电压获得。
4.根据权利要求3所述的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法，其特征在于，所述电压参考值包括d轴电压参考分量和q轴电压参考分量，所述基于所述交流电压测量值、所述相位参考值和所述电压参考值计算获得电流参考值，包括：
利用派克变换基于所述交流电压测量值和所述相位参考值获得d轴电压分量和q轴电压分量；基于d轴电压参考分量、q轴电压参考分量、d轴电压分量、q轴电压分量获得电流参考值，所述电流参考值包括d轴电流参考分量和q轴电流参考分量。
5.根据权利要求4所述的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法，其特征在于，所述基于所述并网点电流、所述最大电流、所述相位参考值和所述电流参考值计算获得三相电压参考值，包括：
利用派克变换基于所述并网点电流和所述相位参考值获得d轴电流分量和q轴电流分量；
基于所述最大电流、所述d轴电流参考分量、所述q轴电流参考分量获得目标d轴电流参考分量和目标q轴电流参考分量；
利用派克逆变换基于所述d轴电流分量、所述q轴电流分量、所述目标d轴电流参考分量和所述目标q轴电流参考分量获得三相电压参考值。
6.根据权利要求5所述的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法，其特征在于，所述利用派克逆变换基于所述d轴电流分量、所述q轴电流分量、所述目标d轴电流参考分量和所述目标q轴电流参考分量获得三相电压参考值，包括：
基于d轴电流分量、目标d轴电流参考分量和d轴电压分量获得d轴电压目标值；
基于q轴电流分量、目标q轴电流参考分量和q轴电压分量获得q轴电压目标值；
利用派克逆变换基于所述d轴电压目标值和所述q轴电压目标值获得三相电压参考值。
7.一种海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制装置，其特征在于，所述海上风电场柔性直流系统包括网侧换流器和网侧并网点，网侧换流器经由网侧并网点与陆上主网连接，所述装置包括：
获取模块，用于获取网侧并网点的额定频率和额定电压、网侧换流器的无功功率实测值和无功功率参考值、网侧换流器直流侧的直流电压测量值和直流电压额定值、网侧换流器交流侧的交流电压测量值、并网点电流和最大电流；
计算模块，用于基于所述额定频率、所述直流电压测量值和所述直流电压额定值计算获得相位参考值，基于所述额定电压、所述无功功率实测值和所述无功功率参考值计算获得电压参考值；
控制模块，用于基于所述交流电压测量值、所述相位参考值和所述电压参考值计算获得电流参考值；基于所述并网点电流、所述最大电流、所述相位参考值和所述电流参考值计算获得三相电压参考值，基于所述三相电压参考值控制所述网侧换流器，从而实现直流电压动态调节。
8.根据权利要求7所述的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于：基于调节电压、所述直流电压测量值和所述直流电压额定值计算获得参考频率，基于所述参考频率获得所述相位参考值，其中所述调节电压基于第一阻尼系数、所述参考频率和所述额定频率获得；基于调节功率、所述无功功率实测值和所述无功功率参考值计算获得电压参考值，其中所述调节功率基于第二阻尼系数、所述电压参考值和所述额定电压获得。
9.根据权利要求8所述的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制装置，其特征在于，所述控制模块，具体用于：利用派克变换基于所述交流电压测量值和所述相位参考值获得d轴电压分量和q轴电压分量；基于d轴电压参考分量、q轴电压参考分量、d轴电压分量、q轴电压分量获得电流参考值，所述电流参考值包括d轴电流参考分量和q轴电流参考分量；利用派克变换基于所述并网点电流和所述相位参考值获得d轴电流分量和q轴电流分量；基于所述最大电流、所述d轴电流参考分量、所述q轴电流参考分量获得目标d轴电流参考分量和目标q轴电流参考分量；利用派克逆变换基于所述d轴电流分量、所述q轴电流分量、所述目标d轴电流参考分量和所述目标q轴电流参考分量获得三相电压参考值。
10.一种海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制设备，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1-6中任一项所述的海上风电柔性直流系统直流电压动态调节控制方法。
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