CN116526504A - 一种电压源型换流器的控制方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电压源型换流器的控制方法及其装置，包括：获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，计算系统短路比，确定自适应参数；获取并对电压源型换流器并网点的电网电压和电流进行旋转坐标系分解，得到电压的第一轴电压分量和第二轴电压分量；计算电压源型换流器交流侧的相位参考值；计算出电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电流参考值和第二轴电流参考值；计算出电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值；计算得到静止坐标系的调制电压参考值，并根据调制电压参考值，生成相应的控制脉冲，从而实现对电压源型换流器的控制。本发明解决了在不同电网强度的连接下能够保持换流器同步稳定运行的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及电压源型换流器控制技术领域，尤其涉及一种电压源型换流器的控制方法及其装置。
背景技术
目前在实际工程中电压源型换流器大多采用跟网型(gird-following)控制，即矢量电流控制，跟网型控制通过锁相环(phase-locked loop,PLL)来跟踪电网的电压频率，实现与电网的同步，接入强电网时有很好的同步稳定性。但锁相环只能被动跟踪电网频率，无法主动给出频率，与弱电网连接或者与无源网络连接时无法运行。为了让换流器在连接弱电网或连接无源网络的情况下能够正常运行，换流器需要采用构网型(grid-forming)控制。构网型控制通过控制输出有功功率来主动建立频率，在与弱电网连接或者与无源网络连接的情况下有很好的同步稳定性。
而目前构网型控制在与强电网连接的情况下，换流器主动建立的频率和电网的实际频率会发生冲突，使换流器无法保持同步稳定，导致无法适应于不同电网强度的电压源型换流器。
因此，目前亟需一种在不同电网强度的连接下能够保持换流器同步稳定运行的控制方法。
发明内容
本发明提供了一种电压源型换流器的控制方法及其装置，以解决现有技术中在不同电网强度的连接下能够保持换流器同步稳定运行的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电压源型换流器的控制方法，包括：
获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，计算系统短路比，并根据所述系统短路比，确定自适应参数；
获取并对所述电压源型换流器并网点的电网电压和电流进行旋转坐标系分解，得到所述电压源型换流器并网点的电压在所述旋转坐标系下的第一轴电压分量和第二轴电压分量；
获取所述电压源型换流器中电压幅值的参考值、输出有功功率参考值及其实际值，并根据所述自适应参数、第二轴电压分量、输出有功功率参考值及其实际值，计算所述电压源型换流器交流侧的相位参考值；
根据所述电压幅值的参考值、第一轴电压分量和第二轴电压分量，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电流参考值和第二轴电流参考值；
根据所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值；
根据所述第一轴电压参考值和第二轴电压参考值，计算得到静止坐标系下的调制电压参考值，并根据所述调制电压参考值，生成相应的控制脉冲，从而实现对电压源型换流器的控制。
作为优选方案，所述获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，计算系统短路比，具体为：
获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，以及所述电压源型换流器的并网点的短路容量、额定直流功率和额定电压；
根据所述等效抗阻、短路容量、额定直流功率和额定电压，计算得到系统短路比；
所述系统短路比的计算公式为：
其中，Sac为换流器并网点的短路容量，PdN为额定直流功率，UN为换流器并网点的额定电压，Zg为等效阻抗。
作为优选方案，所述自适应参数的计算公式为：
其中，λSCR为所述系统短路比。
作为优选方案，所述根据所述自适应参数、第二轴电压分量、输出有功功率参考值及其实际值，计算所述电压源型换流器交流侧的相位参考值，具体为：
根据所述自适应参数、第二轴电压分量、输出有功功率参考值及其实际值，以及所述电压源型换流器交流侧电网的同步角频率、功率同步控制环节参数和锁相环控制环节参数，计算得到所述电压源型换流器交流侧的相位参考值；
其中，所述相位参考值的计算公式为：
其中，s为拉普拉斯算子，ω1为所述电压源型换流器交流侧电网的同步角频率，KP和FP分别为功率同步控制环节参数和锁相环控制环节参数，Pref为所述电压源型换流器输出有功功率参考值，P为所述电压源型换流器输出有功功率实际值，Eq为所述电压源型换流器并网点的第二轴电压分量。
作为优选方案，所述根据所述电压幅值的参考值、第一轴电压分量和第二轴电压分量，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，具体为：
根据所述电压幅值的参考值、第一轴电压分量和第二轴电压分量，以及电压控制器的比例参数、积分参数、第一轴电压分量耦合到第二轴电流分量的比例参数，计算得到所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电流参考值和第二轴电流参考值；
其中，所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值的计算公式为：
其中，Eref为电网电压幅值参考值，H(s)为低通滤波器，KPV和KIV分别是电压控制器的比例参数和积分参数，Ed为电压源型换流器并网点的第二轴电压分量,KV为电压源型换流器并网点第一轴电压分量耦合到第二轴电流分量的比例参数。
作为优选方案，所述根据所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值，具体为：
根据所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，以及从所述电压源型换流器并网点获取的电流在所述旋转坐标系下的第一轴电流分量和第二轴电流分量，计算得到所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值；
其中，所述第一轴电压参考值和第二轴电压参考值的计算公式为：
其中，Id和Iq分别为换流器并网点电流在旋转坐标系下的第一轴电流分量和第二轴电流分量，ω为电网实际角速度，LF为电压源型换流器交流侧滤波器的电感值，s为拉普拉斯算子，KPC和KIC分别是电流控制器的比例参数和积分参数。
作为优选方案，所述静止坐标系下的调制电压参考值的计算公式为：
其中，所述静止坐标系包括a轴、b轴和c轴，a轴电压参考值为b轴电压参考值为/>c轴电压参考值为/>θ*为电压源型换流器交流侧的相位参考值，/>和/>分别是电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值。
相应地，本发明还提供一种电压源型换流器的控制装置，包括：自适应参数模块、分解模块、相位参考值模块、电流参考值模块、电压参考值模块和控制模块；
所述自适应模块，用于获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，计算系统短路比，并根据所述系统短路比，确定自适应参数；
所述分解模块，用于获取并对所述电压源型换流器并网点的电网电压和电流进行旋转坐标系分解，得到所述电压源型换流器并网点的电压在所述旋转坐标系下的第一轴电压分量和第二轴电压分量；
所述相位参考值模块，用于获取所述电压源型换流器中电压幅值的参考值、输出有功功率及其实际值，并根据所述自适应参数、第二轴电压分量、输出有功功率参考值及其实际值，计算所述电压源型换流器交流侧的相位参考值；
所述电流参考值模块，用于根据所述电压幅值的参考值、第一轴电压分量和第二轴电压分量，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电流参考值和第二轴电流参考值；
所述电压参考值模块，用于根据所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值；
所述控制模块，用于根据所述第一轴电压参考值和第二轴电压参考值，计算得到静止坐标系下的调制电压参考值，并根据所述调制电压参考值，生成相应的控制脉冲，从而实现对电压源型换流器的控制。
本发明还提供一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项所述的电压源型换流器的控制方法。
相应地，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上任意一项所述的电压源型换流器的控制方法。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明的技术方案通过获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，从而可以得到对应的系统短路比，使得控制器能够改变自适应参数来调整控制结构，使得换流器能够适应于所接电网的强度，进而通过对电压源型换流器并网点的电网电压和电流进行旋转坐标系分解，进而计算得到相位参考值、第一轴电流参考值、第二轴电流参考值、第一轴电压参考值和第二轴电压参考值，最终计算得到静止坐标系下的调制电压参考值，来生成控制脉冲对电压源型换流器进行控制，让电压源型换流器无论在强电网下还是弱电网下都能与电网实现同步，稳定运行。
附图说明
图1：为本发明实施例所提供的一种电压源型换流器的控制方法的步骤流程图；
图2：为本发明实施例所提供的在系统短路比为5的强电网情况下功率波动的仿真波形示意图；
图3：为本发明实施例所提供的在系统短路比为2的强电网情况下功率波动的仿真波形示意图；
图4：为本发明实施例所提供的在系统短路比为1的强电网情况下功率波动的仿真波形示意图；
图5：为本发明实施例所提供的一种电压源型换流器的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参照图1，为本发明实施例提供的一种电压源型换流器的控制方法，包括以下步骤S101-S106：
步骤S101：获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，计算系统短路比，并根据所述系统短路比，确定自适应参数。
需要说明的是，电压源型换流器是一种由可关断器件实现换流功能，直流侧储能元件为电容器的换流器。在本实施例中，获取与电压源型换流器相连接电网的戴维南等效阻抗，计算系统的短路比，进而根据系统的短路比来确定控制器自适应参数的取值。
作为本实施例的优选方案，所述获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，计算系统短路比，具体为：
获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，以及所述电压源型换流器的并网点的短路容量、额定直流功率和额定电压；根据所述等效抗阻、短路容量、额定直流功率和额定电压，计算得到系统短路比；所述系统短路比的计算公式为：其中，Sac为换流器并网点的短路容量，PdN为额定直流功率，UN为换流器并网点的额定电压，Zg为等效阻抗。
作为本实施例的优选方案，所述自适应参数的计算公式为：
其中，λSCR为所述系统短路比。
需要说明的是，系统短路比是指表征系统短路容量除以设备容量，所以当短路比大，指这个设备是接到一个强的系统中，表明设备的投切对系统影响不是很大。而短路容量在单位电压情况下数值上就等于系统导纳值，即为系统戴维南等值阻抗的倒数。短路容量越大，系统戴维南等效电阻越小，负荷、并联电容器或电抗器的投切不会引起电压幅值大的变化，因此系统为强电网系统，使得本实施例可用于强电网中对换流器进行控制。
步骤S102：获取并对所述电压源型换流器并网点的电网电压和电流进行旋转坐标系分解，得到所述电压源型换流器并网点的电压在所述旋转坐标系下的第一轴电压分量和第二轴电压分量。
在本实施例中，通过获取换流器并网点的电网电压和电流，并对换流器并网点的电压和电流进行dq分解，分别得到换流器并网点的电压在dq旋转坐标系下的d轴分量(第一轴电压分量)和q轴分量(第二轴电压分量)，获取换流器输出的有功功率，获取换流器输出有功功率参考值、换流器并网点电压幅值的参考值；优选地，旋转坐标系优选为dq旋转坐标系。
步骤S103：获取所述电压源型换流器中电压幅值的参考值、输出有功功率参考值及其实际值，并根据所述自适应参数、第二轴电压分量、输出有功功率参考值及其实际值，计算所述电压源型换流器交流侧的相位参考值。
作为本实施例的优选方案，所述根据所述自适应参数、第二轴电压分量、输出有功功率参考值及其实际值，计算所述电压源型换流器交流侧的相位参考值，具体为：
根据所述自适应参数、第二轴电压分量、输出有功功率参考值及其实际值，以及所述电压源型换流器交流侧电网的同步角频率、功率同步控制环节参数和锁相环控制环节参数，计算得到所述电压源型换流器交流侧的相位参考值；其中，所述相位参考值的计算公式为：其中，s为拉普拉斯算子，ω1为所述电压源型换流器交流侧电网的同步角频率，KP和FP分别为功率同步控制环节参数和锁相环控制环节参数，Pref为所述电压源型换流器输出有功功率参考值，P为所述电压源型换流器输出有功功率实际值，Eq为所述电压源型换流器并网点的第二轴电压分量。
在本实施例中，在进行电压源型换流器交流侧的相位参考值θ*计算之前，还需要对电压源型换流器交流侧电网的同步角频率、功率同步控制环节参数和锁相环控制环节参数进行获取与确定，从而能够准确地对相位参考值θ*进行计算。
步骤S104：根据所述电压幅值的参考值、第一轴电压分量和第一轴电压分量，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电流参考值和第二轴电流参考值。
作为本实施例的优选方案，所述根据所述电压幅值的参考值、第一轴电压分量和第一轴电压分量，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，具体为：
根据所述电压幅值的参考值、第一轴电压分量和第一轴电压分量，以及电压控制器的比例参数、积分参数、第一轴电压分量耦合到第二轴电流分量的比例参数，计算得到所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电流参考值和第二轴电流参考值；其中，所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值的计算公式为：其中，Eref为电网电压幅值参考值，H(s)为低通滤波器，KPV和KIV分别是电压控制器的比例参数和积分参数，Ed为电压源型换流器并网点的第一轴电压分量,KV为电压源型换流器并网点第一轴电压分量耦合到第二轴电流分量的比例参数。
在本实施例中，在计算电压源型换流器并网点的d轴电流参考值和q轴电流参考值/>之前，还需要对电压控制器的比例参数、积分参数、第一轴电压分量耦合到第二轴电流分量的比例参数进行获取，进而能够高效且准确地计算得到d轴电流参考值/>和q轴电流参考值/>
步骤S105：根据所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值。
作为本实施例的优选方案，所述根据所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值，具体为：
根据所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，以及从所述电压源型换流器并网点获取的电流在所述旋转坐标系下的第一轴电流分量和第二轴电流分量，计算得到所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值；其中，所述第一轴电压参考值和第二轴电压参考值的计算公式为：其中，Id和Iq分别为换流器并网点电流在旋转坐标系下的第一轴电流分量和第二轴电流分量，ω为电网实际角速度，LF为电压源型换流器交流侧滤波器的电感值，s为拉普拉斯算子，KPC和KIC分别是电流控制器的比例参数和积分参数。
在本实施例中，在计算换流器出口处调制电压的d轴电压参考值和q轴电压参考值/>之前，还需要对压源型换流器并网点获取的电流在旋转坐标系下的第一轴电流分量和第二轴电流分量进行dq分解来获得，进而能够准确地计算出调制电压的d轴电压参考值/>和q轴电压参考值/>
步骤S106：根据所述第一轴电压参考值和第二轴电压参考值，计算得到静止坐标系下的调制电压参考值，并根据所述调制电压参考值，生成相应的控制脉冲，从而实现对电压源型换流器的控制。
作为本实施例的优选方案，所述静止坐标系下的调制电压参考值的计算公式为：
其中，所述静止坐标系包括a轴、b轴和c轴，a轴电压参考值为/>b轴电压参考值为/>c轴电压参考值为/>θ*为电压源型换流器交流侧的相位参考值，/>和/>分别是电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值。
需要说明的是，静止坐标系为包括abc三轴的静止坐标系。在本实施例中，计算换流器交流出口处的调制电压在abc静止坐标系下的a轴电压参考值、b轴电压参考值和c轴电压参考值，进而根据调制电压的参考值，利用脉冲宽度调制理论，生成相应的控制脉冲实现换流器的控制。
基于本实施例中的电压源型换流器的控制方法，采用直流电源通过换流器与短路比为5的强电网连接的测试系统进行仿真验证。换流器采用本发明所涉及的电压源型换流器控制方法。换流器输出的有功功率参考值最开始设定为0MW。在时间t＝7.0s时，有功功率参考值从0MW线性上升到200MW，变化速率为100MW/s。在时间t＝12.0s时，有功功率参考值从200MW阶跃上升到400MW。从仿真图2中可以看出，当换流器输出有功功率参考值线性变化或者阶跃变化时，换流器实际输出有功功率能够很好地跟踪参考值的变化，系统能够保持稳定运行。
进一步地，采用直流电源通过换流器与短路比为2的弱电网连接的测试系统进行仿真验证。换流器采用本发明所涉及的电压源型换流器控制方法。换流器输出的有功功率参考值最开始设定为0MW。在时间t＝7.0s时，有功功率参考值从0MW线性上升到200MW，变化速率为100MW/s。在时间t＝12.0s时，有功功率参考值从200MW阶跃上升到400MW。从仿真图3中可以看出，当换流器输出有功功率参考值线性变化或者阶跃变化时，换流器实际输出有功功率能够很好地跟踪参考值的变化，系统能够保持稳定运行。
进一步地，采用直流电源通过换流器与短路比为1的极弱电网连接的测试系统进行仿真验证。换流器采用本发明所涉及的电压源型换流器控制方法。换流器输出的有功功率参考值最开始设定为0MW。在时间t＝7.0s时，有功功率参考值从0MW线性上升到50MW，变化速率为25MW/s。在时间t＝12.0s时，有功功率参考值从50MW阶跃上升到150MW。从仿真图4中可以看出，当换流器输出有功功率参考值线性变化或者阶跃变化时，换流器实际输出有功功率能够很好地跟踪参考值的变化，系统能够保持稳定运行。
可以理解的是，本发明实施例的控制方法适用于各种强度电网，通过理论分析和仿真算例，验证了采用本发明控制方法的换流器在强电网、弱电网和极弱电网下，遇到功率扰动时都能保持稳定运行。
实施以上实施例，具有如下效果：
本发明的技术方案通过获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，从而可以得到对应的系统短路比，使得控制器能够改变自适应参数来调整控制结构，使得换流器能够适应于所接电网的强度，进而通过对电压源型换流器并网点的电网电压和电流进行旋转坐标系分解，进而计算得到相位参考值、第一轴电流参考值、第二轴电流参考值、第一轴电压参考值和第二轴电压参考值，最终计算得到静止坐标系下的调制电压参考值，来生成控制脉冲对电压源型换流器进行控制，让电压源型换流器无论在强电网下还是弱电网下都能与电网实现同步，稳定运行。
实施例二
请参阅图5，本发明还提供一种电压源型换流器的控制装置，包括：自适应参数模块201、分解模块202、相位参考值模块203、电流参考值模块204、电压参考值模块205和控制模块206。
所述自适应模块201，用于获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，计算系统短路比，并根据所述系统短路比，确定自适应参数；
所述分解模块202，用于获取并对所述电压源型换流器并网点的电网电压和电流进行旋转坐标系分解，得到所述电压源型换流器并网点的电压在所述旋转坐标系下的第一轴电压分量和第二轴电压分量；
所述相位参考值模块203，用于获取所述电压源型换流器中电压幅值的参考值、输出有功功率及其实际值，并根据所述自适应参数、第二轴电压分量、输出有功功率参考值及其实际值，计算所述电压源型换流器交流侧的相位参考值；
所述电流参考值模块204，用于根据所述电压幅值的参考值、第一轴电压分量和第二轴电压分量，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电流参考值和第二轴电流参考值；
所述电压参考值模块205，用于根据所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值；
所述控制模块206，用于根据所述第一轴电压参考值和第二轴电压参考值，计算得到静止坐标系下的调制电压参考值，并根据所述调制电压参考值，生成相应的控制脉冲，从而实现对电压源型换流器的控制。
作为优选方案，所述获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，计算系统短路比，具体为：
获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，以及所述电压源型换流器的并网点的短路容量、额定直流功率和额定电压；根据所述等效抗阻、短路容量、额定直流功率和额定电压，计算得到系统短路比；所述系统短路比的计算公式为：其中，Sac为换流器并网点的短路容量，PdN为额定直流功率，UN为换流器并网点的额定电压，Zg为等效阻抗。
作为优选方案，所述自适应参数的计算公式为：其中，λSCR为所述系统短路比。
作为优选方案，所述根据所述自适应参数、第二轴电压分量、输出有功功率参考值及其实际值，计算所述电压源型换流器交流侧的相位参考值，具体为：
根据所述自适应参数、第二轴电压分量、输出有功功率参考值及其实际值，以及所述电压源型换流器交流侧电网的同步角频率、功率同步控制环节参数和锁相环控制环节参数，计算得到所述电压源型换流器交流侧的相位参考值；其中，所述相位参考值的计算公式为：其中，s为拉普拉斯算子，ω1为所述电压源型换流器交流侧电网的同步角频率，KP和FP分别为功率同步控制环节参数和锁相环控制环节参数，Pref为所述电压源型换流器输出有功功率参考值，P为所述电压源型换流器输出有功功率实际值，Eq为所述电压源型换流器并网点的第一轴电压分量。
作为优选方案，所述根据所述电压幅值的参考值、第一轴电压分量和第一轴电压分量，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，具体为：
根据所述电压幅值的参考值、第一轴电压分量和第一轴电压分量，以及电压控制器的比例参数、积分参数、第一轴电压分量耦合到第二轴电流分量的比例参数，计算得到所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电流参考值和第二轴电流参考值；其中，所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值的计算公式为：其中，Eref为电网电压幅值参考值，H(s)为低通滤波器，KPV和KIV分别是电压控制器的比例参数和积分参数，Ed为电压源型换流器并网点的第一轴电压分量,KV为电压源型换流器并网点第一轴电压分量耦合到第二轴电流分量的比例参数。
作为优选方案，所述根据所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值，具体为：
根据所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，以及从所述电压源型换流器并网点获取的电流在所述旋转坐标系下的第一轴电流分量和第二轴电流分量，计算得到所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值；其中，所述第一轴电压参考值和第二轴电压参考值的计算公式为：
其中，Id和Iq分别为换流器并网点电流在旋转坐标系下的第一轴电流分量和第二轴电流分量，ω为电网实际角速度，LF为电压源型换流器交流侧滤波器的电感值，s为拉普拉斯算子，KPC和KIC分别是电流控制器的比例参数和积分参数。
作为优选方案，所述静止坐标系下的调制电压参考值的计算公式为：
其中，所述静止坐标系包括a轴、b轴和c轴，a轴电压参考值为/>b轴电压参考值为/>c轴电压参考值为/>θ*为电压源型换流器交流侧的相位参考值，/>和/>分别是电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值。
所属领域的技术人员可以清楚的了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
实施以上实施例，具有如下效果：
本发明的技术方案通过获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，从而可以得到对应的系统短路比，使得控制器能够改变自适应参数来调整控制结构，使得换流器能够适应于所接电网的强度，进而通过对电压源型换流器并网点的电网电压和电流进行旋转坐标系分解，进而计算得到相位参考值、第一轴电流参考值、第二轴电流参考值、第一轴电压参考值和第二轴电压参考值，最终计算得到静止坐标系下的调制电压参考值，来生成控制脉冲对电压源型换流器进行控制，让电压源型换流器无论在强电网下还是弱电网下都能与电网实现同步，稳定运行。
实施例三
相应地，本发明还提供一种终端设备，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项实施例所述的电压源型换流器的控制方法。
该实施例的终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序、计算机指令。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例一中的各个步骤，例如图1所示的步骤S101至S106。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述装置实施例中各模块/单元的功能，例如控制模块206。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。例如，所述控制模块206，用于根据所述第一轴电压参考值和第二轴电压参考值，计算得到静止坐标系下的调制电压参考值，并根据所述调制电压参考值，生成相应的控制脉冲，从而实现对电压源型换流器的控制。
所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，示意图仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据移动终端的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
实施例四
相应地，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上任意一项实施例所述的电压源型换流器的控制方法。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电压源型换流器的控制方法，其特征在于，包括：
获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，计算系统短路比，并根据所述系统短路比，确定自适应参数；
获取并对所述电压源型换流器并网点的电网电压和电流进行旋转坐标系分解，得到所述电压源型换流器并网点的电压在所述旋转坐标系下的第一轴电压分量和第二轴电压分量；
获取所述电压源型换流器中电压幅值的参考值、输出有功功率参考值及其实际值，并根据所述自适应参数、第二轴电压分量、输出有功功率参考值及其实际值，计算所述电压源型换流器交流侧的相位参考值；
根据所述电压幅值的参考值、第一轴电压分量和第二轴电压分量，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电流参考值和第二轴电流参考值；
根据所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值；
根据所述第一轴电压参考值和第二轴电压参考值，计算得到静止坐标系下的调制电压参考值，并根据所述调制电压参考值，生成相应的控制脉冲，从而实现对电压源型换流器的控制。
2.如权利要求1所述的一种电压源型换流器的控制方法，其特征在于，所述获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，计算系统短路比，具体为：
获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，以及所述电压源型换流器的并网点的短路容量、额定直流功率和额定电压；
根据所述等效抗阻、短路容量、额定直流功率和额定电压，计算得到系统短路比；
所述系统短路比的计算公式为：
其中，Sac为换流器并网点的短路容量，PdN为额定直流功率，UN为换流器并网点的额定电压，Zg为等效阻抗。
3.如权利要求2所述的一种电压源型换流器的控制方法，其特征在于，所述自适应参数的计算公式为：
其中，λSCR为所述系统短路比。
4.如权利要求3所述的一种电压源型换流器的控制方法，其特征在于，所述根据所述自适应参数、第二轴电压分量、输出有功功率参考值及其实际值，计算所述电压源型换流器交流侧的相位参考值，具体为：
根据所述自适应参数、第二轴电压分量、输出有功功率参考值及其实际值，以及所述电压源型换流器交流侧电网的同步角频率、功率同步控制环节参数和锁相环控制环节参数，计算得到所述电压源型换流器交流侧的相位参考值；
其中，所述相位参考值的计算公式为：
其中，s为拉普拉斯算子，ω1为所述电压源型换流器交流侧电网的同步角频率，KP和FP分别为功率同步控制环节参数和锁相环控制环节参数，Pref为所述电压源型换流器输出有功功率参考值，P为所述电压源型换流器输出有功功率实际值，Eq为所述电压源型换流器并网点的第二轴电压分量。
5.如权利要求4所述的一种电压源型换流器的控制方法，其特征在于，所述根据所述电压幅值的参考值、第一轴电压分量和第二轴电压分量，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，具体为：
根据所述电压幅值的参考值、第一轴电压分量和第二轴电压分量，以及电压控制器的比例参数、积分参数、第一轴电压分量耦合到第二轴电流分量的比例参数，计算得到所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电流参考值和第二轴电流参考值；
其中，所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值的计算公式为：
其中，Eref为电网电压幅值参考值，H(s)为低通滤波器，KPV和KIV分别是电压控制器的比例参数和积分参数，Ed为电压源型换流器并网点的第一轴电压分量,KV为电压源型换流器并网点第一轴电压分量耦合到第二轴电流分量的比例参数。
6.如权利要求5所述的一种电压源型换流器的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值，具体为：
根据所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，以及从所述电压源型换流器并网点获取的电流在所述旋转坐标系下的第一轴电流分量和第二轴电流分量，计算得到所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值；
其中，所述第一轴电压参考值和第二轴电压参考值的计算公式为：
其中，Id和Iq分别为换流器并网点电流在旋转坐标系下的第一轴电流分量和第二轴电流分量，ω为电网实际角速度，LF为电压源型换流器交流侧滤波器的电感值，s为拉普拉斯算子，KPC和KIC分别是电流控制器的比例参数和积分参数。
7.如权利要求6所述的一种电压源型换流器的控制方法，其特征在于，所述静止坐标系下的调制电压参考值的计算公式为：
其中，所述静止坐标系包括a轴、b轴和c轴，a轴电压参考值为b轴电压参考值为/>c轴电压参考值为/>θ*为电压源型换流器交流侧的相位参考值，/>和/>分别是电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值。
8.一种电压源型换流器的控制装置，其特征在于，包括：自适应参数模块、分解模块、相位参考值模块、电流参考值模块、电压参考值模块和控制模块；
所述自适应模块，用于获取与电压源型换流器连接的电网的等效抗阻，计算系统短路比，并根据所述系统短路比，确定自适应参数；
所述分解模块，用于获取并对所述电压源型换流器并网点的电网电压和电流进行旋转坐标系分解，得到所述电压源型换流器并网点的电压在所述旋转坐标系下的第一轴电压分量和第二轴电压分量；
所述相位参考值模块，用于获取所述电压源型换流器中电压幅值的参考值、输出有功功率及其实际值，并根据所述自适应参数、第二轴电压分量、输出有功功率参考值及其实际值，计算所述电压源型换流器交流侧的相位参考值；
所述电流参考值模块，用于根据所述电压幅值的参考值、第一轴电压分量和第二轴电压分量，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电流参考值和第二轴电流参考值；
所述电压参考值模块，用于根据所述第一轴电流参考值和第二轴电流参考值，计算出所述电压源型换流器出口处调制电压的第一轴电压参考值和第二轴电压参考值；
所述控制模块，用于根据所述第一轴电压参考值和第二轴电压参考值，计算得到静止坐标系下的调制电压参考值，并根据所述调制电压参考值，生成相应的控制脉冲，从而实现对电压源型换流器的控制。
9.一种终端设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任意一项所述的电压源型换流器的控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的电压源型换流器的控制方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310332233.0A CN116526504A (zh) | 2023-03-30 | 2023-03-30 | 一种电压源型换流器的控制方法及其装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310332233.0A CN116526504A (zh) | 2023-03-30 | 2023-03-30 | 一种电压源型换流器的控制方法及其装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN116526504A true CN116526504A (zh) | 2023-08-01 |
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Family Applications (1)
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| CN202310332233.0A Pending CN116526504A (zh) | 2023-03-30 | 2023-03-30 | 一种电压源型换流器的控制方法及其装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN (1) | CN116526504A (zh) |
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2023
- 2023-03-30 CN CN202310332233.0A patent/CN116526504A/zh active Pending
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