CN117096960B - 考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电力系统柔性直流输电领域，提供了一种考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法及系统。其中，考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法包括基于换流站的模型参数，推导桥臂电流、换流站视在功率和电容电压分别需要满足的约束条件，确定出这三个电气量的最大限值；实时获取桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的瞬时值，并分别与各自最大限值对应作差，将对应差值作为相应电气量的待修正值；根据桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值与0的比较结果，判断是否启动限幅运行控制策略。其能够在一个或多个电气量参数超出限值时，利用缩减系数保证电气量自动保持在约束限制内，实现虚拟同步发电机运行在合理安全的范围。

Description

考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法及系统
技术领域
本发明属于电力系统柔性直流输电领域，尤其涉及一种考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
在现代电力系统中，随着新能源(风力发电、光伏发电等)电源通过并网逆变器并入电网，模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)凭借其较低的损耗、高质量的输出波形、较强的故障处理能力以及较低的制造难度等优势，越来越多地应用于并网逆变器上。由于MMC缺少惯性，使得电网惯量下降，进而导致系统的频率稳定性变差。为解决频率稳定性变差的问题，虚拟同步发电机技术应运而生。虚拟同步发电机可以实现MMC模拟同步发电机的运行机理的功能，其本质是在MMC的控制方式中引入同步发电机的工作原理，从而获得类似同步发电机的运行特性。虚拟同步发电机因集成了同步发电机的优势而广受研究学者的青睐，其在现代电力系统的应用也日益广泛。
MMC的内部存在着大量的半导体晶体管器件，桥臂电流、换流器容量等多个因素都会影响到虚拟同步发电机的安全运行区域。现有技术《电网对称短路故障时虚拟同步机电流解析计算及影响因素分析》中，提出了电压幅值切换的控制策略，在故障情况下切换虚拟内电势基准值，以此抑制短路时的过电流，但是该方法中虚拟内电势基准值是人为给定的，在不同的工况下不能跟随变化，具有极大的局限性，这样不能保证虚拟同步发电机运行在合理安全的工作点上，从而影响电网频率的稳定以及整个系统的运行。现有技术中还提供了考虑MMC内部动态约束的换流站安全稳定控制方法，其通过设计控制器得到功率调整的距离比例，实时调整功率运行点，保证MMC内部各个变量不会越限，但该方法适应的场景仅为定有功功率与无功功率控制的MMC，不能应用于虚拟同步控制下的MMC。
综上所述，现有的考虑MMC内部动态约束的换流站安全稳定控制技术不适用于虚拟同步控制下的MMC；另外，现有的控制策略不能保证虚拟同步发电机运行在合理安全的工作点上，影响电网频率的稳定以及整个系统的运行。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法及系统，其在一个或多个电气量参数超出限值时，利用缩减系数保证电气量自动保持在约束限制内，实现虚拟同步发电机运行在合理安全的范围。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法，其包括：
基于换流站的模型参数，推导桥臂电流、换流站视在功率和电容电压分别需要满足的约束条件，并确定出桥臂电流、换流站视在功率和电容电压这三个电气量的最大限值；
实时获取桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的瞬时值，并分别与各自最大限值对应作差，将对应差值作为相应电气量的待修正值；
根据桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值与0的比较结果，判断是否启动限幅运行控制策略。
作为本发明的第一个方面的一种实施方式，当桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值均小于或等于0时，不启动限幅运行控制策略。
作为本发明的第一个方面的一种实施方式，当桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值中至少一个大于0时，启动限幅运行控制策略。
作为本发明的第一个方面的一种实施方式，所述限幅运行控制策略为：
大于0的待修正值经过预设控制得到对应过程缩减系数，其他小于或等于0的待修正值所对应的过程缩减系数设为0；
取三个过程缩减系数中的最大值作为最终的缩减系数，利用最终的缩减系数减小虚拟内电势峰值的参考值，得到减少后的虚拟内电势峰值的参考值；
减少后的虚拟内电势峰值的参考值经过电压电流双内环生成新的电压参考信号；
利用新的电压参考信号产生对应调制信号并作用于虚拟同步发电机内部桥臂。
作为本发明的第一个方面的一种实施方式，大于0的待修正值经过PI控制得到对应过程缩减系数。
作为本发明的第一个方面的一种实施方式，利用最终的缩减系数减小虚拟内电势峰值的参考值的过程为：
计算设定的标准虚拟内电势基准值与初始电势值的差值；
将上述差值按照缩减系数进行缩减，得到缩减值；
将设定的标准虚拟内电势基准值与缩缩减值作差，得到标准虚拟内电势基准值缩减后的实际值。
本发明的第二个方面提供一种考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制系统，其包括：
电气量最大限值确定模块，其用于基于换流站的模型参数，推导桥臂电流、换流站视在功率和电容电压分别需要满足的约束条件，并确定出桥臂电流、换流站视在功率和电容电压这三个电气量的最大限值；
电气量待修正值确定模块，其用于实时获取桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的瞬时值，并分别与各自最大限值对应作差，将对应差值作为相应电气量的待修正值；
限幅控制启动判断模块，其用于根据桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值与0的比较结果，判断是否启动限幅运行控制策略。
作为本发明的第二个方面的一种实施方式，在所述限幅控制启动判断模块中，当桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值均小于或等于0时，不启动限幅运行控制策略。
作为本发明的第二个方面的一种实施方式，在所述限幅控制启动判断模块中，当桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值中至少一个大于0时，启动限幅运行控制策略。
作为本发明的第二个方面的一种实施方式，在所述限幅控制启动判断模块中，所述限幅运行控制策略为：
大于0的待修正值经过预设控制得到对应过程缩减系数，其他小于或等于0的待修正值所对应的过程缩减系数设为0；
取三个过程缩减系数中的最大值作为最终的缩减系数，利用最终的缩减系数减小虚拟内电势峰值的参考值，得到减少后的虚拟内电势峰值的参考值；
减少后的虚拟内电势峰值的参考值经过电压电流双内环生成新的电压参考信号；
利用新的电压参考信号产生对应调制信号并作用于虚拟同步发电机内部桥臂。
本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法中的步骤。
本发明的第四个方面提供一种电子设备。
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过实时检测系统桥臂电流、换流器视在功率和电容电压是否在限制范围内，将桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的瞬时值与其各自对应的最大限值的差值作为相应电气量的待修正值，将相应待修正值作为启动限幅运行控制策略的标志，当在一个或多个电气量的待修正值大于0时，启动限幅运行控制策略，可以在交流侧出现负荷扰动或三相对称故障时满足虚拟同步发电机多个关键电气量运行在合理的范围内。
(2)本发明利用大于0的待修正值经过预设控制得到对应过程缩减系数，其他小于或等于0的待修正值所对应的过程缩减系数设为0，通过选取三个过程缩减系数中的最大值得到最终的缩减系数，减小虚拟内电势峰值的参考值，经过电压电流双内环最终作用于虚拟同步发电机内部，最终保持虚拟同步发电机传输最大安全功率，保证了电网频率的稳定，实现了整个系统运行在安全稳定的区域内。
本发明附加方面的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，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的限幅运行控制器连接虚拟同步外环的结构示意图；
图2是本发明实施例的连接弱交流电网的单端MMC测试系统的结构示意图；
图3(a)是本发明实施例的电压信号坐标转换示意图；
图3(b)是本发明实施例的电流信号坐标转换示意图；
图3(c)是本发明实施例的测试系统的虚拟同步外环、电压电流双内环的控制器示意图；
图4(a)是本发明实施例的测试桥臂电流越限后电流波形图；
图4(b)是本发明实施例的测试桥臂电流越限后的过程缩减系数波形图；
图4(c)是本发明实施例的测试桥臂电流越限后的虚拟内电势峰值的参考值波形图；
图5(a)是本发明实施例的测试换流器视在功率越限后的视在功率波形图；
图5(b)是本发明实施例的测试换流器视在功率越限后的过程缩减系数波形图；
图5(c)是本发明实施例的测试换流器视在功率越限后的虚拟内电势峰值的参考值波形图；
图6(a)是本发明实施例的测试换流器桥臂电容电压越限后的电容电压波形图；
图6(b)是本发明实施例的测试换流器桥臂电容电压越限后的过程缩减系数波形图；
图6(c)是本发明实施例的测试换流器桥臂电容电压越限后的虚拟内电势峰值的参考值波形图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明针对三相对称故障或负荷扰动引起虚拟同步发电机关键电气量越限的情况，提出一种考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法及系统，当电网系统发生对称故障或外部负荷扰动导致虚拟同步发电机的一个或多个电气量超出约束时，该方法可以控制所有的电气量参数实际值靠拢正常工作状态时的稳态值并最终保持在允许范围内。
其中，虚拟同步发电机采用虚拟同步外环与电压电流双内环的控制方式，虚拟同步外环用于生成虚拟相角与虚拟内电势，电压电流双内环用于输出电压参考值。
实施例一
本实施例提供了一种考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法，其包括：
步骤1：基于换流站的模型参数，推导桥臂电流、换流站视在功率和电容电压分别需要满足的约束条件，并确定出桥臂电流、换流站视在功率和电容电压这三个电气量的最大限值。
在本实施例中，桥臂电流需要满足的约束条件为：
ibri_j≤Ibri_lim
其中，ibri_j表示换流器三相桥臂中流通的电流(j＝a,b,c)，Ibri_lim表示MMC桥臂电流额定最大值，根据实际情况得到。
换流器的视在功率需要满足的约束条件为：
其中，Pv与Qv表示换流器交流出口处测量得到的有功功率与无功功率，SvN表示换流器额定视在功率值，根据实际情况得到。
换流器的电容电压需要满足的约束条件为：
VCm_j≤VCN
其中，VCm_j表示换流器三相桥臂所有子模块电容的电压瞬时最大值(j＝a,b,c)，VCN表示MMC桥臂电容电压额定最大值，根据实际情况得到。
步骤2：实时获取桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的瞬时值，并分别与各自最大限值对应作差，将对应差值作为相应电气量的待修正值。
在具体实施过程中，通过测量装置对换流站的关键电气量进行实时采集，经计算后实时检测桥臂电流、换流站视在功率与电容电压的瞬时值。
步骤3：根据桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值与0的比较结果，判断是否启动限幅运行控制策略。
在具体实施过程中，当桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值均小于或等于0时，不启动限幅运行控制策略。
在具体实施过程中，当桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值中至少一个大于0时，启动限幅运行控制策略。
根据图1，本实施例的桥臂电流生成的待修正值通过与之连接的PI控制器生成过程缩减系数l1，换流器视在功率生成的待修正值通过与之连接的PI控制器生成过程缩减系数l2，换流器电容电压生成的待修正值通过与之连接的PI控制器生成过程缩减系数l3，其中的最大值通过最大值选取模块确定为限幅运行控制器的输出缩减系数l。
其中，所述限幅运行控制策略为：
大于0的待修正值经过预设控制得到对应过程缩减系数，其他小于或等于0的待修正值所对应的过程缩减系数设为0；
取三个过程缩减系数中的最大值作为最终的缩减系数，利用最终的缩减系数减小虚拟内电势峰值的参考值，得到减少后的虚拟内电势峰值的参考值；
减少后的虚拟内电势峰值的参考值经过电压电流双内环生成新的电压参考信号；
利用新的电压参考信号产生对应调制信号并作用于虚拟同步发电机内部桥臂，以调整虚拟同步发电机内部桥臂的调制比。
具体地，大于0的待修正值经过PI控制得到对应过程缩减系数。
对于过程缩减系数l1，有
l1＝(kpl1+kil1/s)·(Ivm-Ilim)
其中，Ivm为三相桥臂电流瞬时值的最大值，Ilim表示MMC桥臂电流额定最大值，二者的差值即为桥臂电流生成的待修正值；kpl1与kil1分别为桥臂电流待修正值所连接PI环节中的比例积分系数。
对于过程缩减系数l2，有
l2＝(kpl2+kil2/s)·(Sv-Slim)
其中，Sv为换流器视在功率的计算瞬时值，且满足Slim表示MMC视在功率额定值，二者的差值即为换流器视在功率生成的待修正值；kpl2与kil2分别为换流器视在功率待修正值所连接PI环节中的比例积分系数。
对于过程缩减系数l3，有
l3＝(kpl3+kil3/s)·(Udifimax-Ulim)
其中，Udifimax为三相桥臂电容电压瞬时值的最大值，Ulim表示MMC桥臂电容电压额定最大值，二者的差值即为电容电压生成的待修正值；kpl3与kil3分别为电容电压待修正值所连接PI环节中的比例积分系数。
在一些具体实施过程中，利用最终的缩减系数减小虚拟内电势峰值的参考值的过程为：
计算设定的标准虚拟内电势基准值与初始电势值的差值；
将上述差值按照缩减系数进行缩减，得到缩减值；
将设定的标准虚拟内电势基准值与缩缩减值作差，得到标准虚拟内电势基准值缩减后的实际值。
例如：缩减系数l影响虚拟内电势基准值大小的过程为：
E*＝E0-l(E0-Ei)
其中，Ei为初始电势值，一般情况下Ei＝0；E0为设定的标准虚拟内电势基准值；E*为标准虚拟内电势基准值缩减后的实际值；l为缩减系数，且满足0≤l≤1；在限幅运行控制测量不启动时，满足l＝0，且E*＝E0。
根据图1，虚拟内电势幅值的参考值Eref受到E*的影响后缩减其输出值，并作用于电压电流内环，内环输出新的电压参考值，经过PWM调制模块输入至虚拟同步发电机内部，使得电气量都保持在限值内。
作为可选择的实施方式，当电气量都重新保持在限制范围内时，检测的待修正值会小于或等于0，限幅运行控制器将停止作用，虚拟内电势幅值的参考值Eref保持在刚好使得所有电气量都处在限制范围内的数值上不再变化。
在图1中，通过约束条件计算出桥臂电流的可允许最大值Ilim、换流站视在功率的可允许最大值Slim和电容电压的可允许最大值Ulim.；通过测量装置对换流站的关键电气量进行实时采集和计算，取任意时刻换流器a相、b相和c相的桥臂电流中的最大值作为桥臂电流瞬时值最大值Ivm，计算任意时刻的换流器视在功率作为视在功率的瞬时值Sv，取任意时刻换流器a相、b相和c相的桥臂中所有子模块的电容电压最大值作为桥臂电容电压瞬时值的最大值Udifimax。
对得到的关键电气量瞬时值和求取的可允许最大值作差，得到各个电气量的待修正值，并实时判断与0的大小关系；求取过程缩减系数l1、l2、l3，取其中的最大值作为最终的缩减系数l。最后，利用缩减系数、设定的标准虚拟内电势基准值E0及初始电势值Ei，求取虚拟内电势基准值缩减后的实际值E*，虚拟内电势峰值的参考值Eref跟随E*进行变化，进而影响电压电流双内环，输出新的电压参考值，最终经过PWM调制模块将新的电压参考值输入至虚拟同步发电机内部，使得电气量都保持在限值内。
图2为连接弱交流电网的单端MMC测试系统中的模型，其参数如表1所示；约束条件参数，如表2所示。MMC测试系统的虚拟同步外环、电压电流双内环的控制器示意图，如图3(a)-图3(c)所示。
表1测试系统参数
表2约束条件参数
在测试系统中，为了能够使得不同的电气量都能触发限幅运行控制器启动，根据实际情况设置系统交流侧发生三相对称短路故障或不同程度的负载扰动，时间为仿真启动后的第20s，且每次测试时虚拟同步发电机输出的有功功率、无功功率和电网的短路比也分别取不同的值。为便于观察，本实施例将在30s开始工作。
图4(a)中虚线代表的是最大允许桥臂电流。如图4(a)-图4(c)所示，在系统稳定运行时，桥臂电流的检测值为1.08kA，小于最大允许桥臂电流的值，因此实施例的限幅运行控制模块不会动作，输出的缩减系数l1为0，虚拟内电势峰值的参考值保持147kV不变。在仿真进行到第20s时，在公共并网点处投入过渡电阻Rg＝20Ω的三相对称短路故障。因为并联特性，会导致系统电压降低，交流电流升高。因此桥臂电流飙升至1.5kA，超出限值1.15kA，而由于边界控制模块没有投入，因此虚拟内电势峰值的参考值Eref仍然保持不变，在第30s投入限幅运行控制模块后，输出缩减系数l1使得Eref降低至119kV，导致虚拟同步发电机的桥臂电流降低至1.15kA，与设定的最大允许桥臂电流一致。
图5(a)中虚线代表的是三相视在功率额定值。如图5(a)-图5(c)所示，在系统稳定运行时，虚拟同步发电机的视在功率值为415MVA，在最大允许范围之内，因此虚拟同步发电机视在功率限幅运行控制模块不会动作,输出的缩减系数l2为0，虚拟内电势参考值保持147kV不变，在第20s时，投入有功功率为150MW的外界负荷扰动。由于负荷增加投入，基于虚拟同步发电机的外特性，其视在功率的值急升至560MVA，超出限值450MVA，而由于限幅运行控制模块没有投入，因此Eref仍然保持不变，在第30s投入限幅运行控制模块后，输出缩减系数l2使得Eref降低至132kV，导致虚拟同步发电机输出的视在功率降低至450MVA，与设定的三相视在功率额定值一致。
图6(a)中虚线代表的是单个桥臂中所有子模块最大允许电容电压之和。如图6(a)-图6(c)所示，在系统稳定运行时，MMC桥臂的电容总电压为424kV，在最大允许范围之内，因此电压稳定性限幅运行控制模块不会动作,输出的缩减系数l3为0，虚拟内电势参考值保持147kV不变，在第20s时，在公共并网点处投入过渡电阻Rg＝12Ω的三相对称短路故障。受到外部故障的影响，桥臂电容总电压的值被抬升至433kV，超出限值429.6kV，而由于限幅运行控制模块没有投入，因此Eref仍然保持不变，在第30s投入限幅运行控制模块后，输出缩减系数l3使得Eref降低至113.2kV，导致桥臂电容总电压的值降低并保持在可承受的电压最大值。
本实施例的方案构建了连接交流弱电网的单端MMC仿真模型验证本实施例该方法的准确性与有效性，分别测试在桥臂电流、换流器视在功率和桥臂子模块电容电压越限的情况下本实施例的作用效果，通过观察，仿真结果验证在误差允许的范围内，能够证明本实施例正确实现控制电气量保持在限值内，保证虚拟同步发电机运行在合理安全的范围内。
本实施例提出一种考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法，通过实时检测虚拟同步发电机关键电气量的瞬时值与可允许最大值的差值作为待修正值，并判断待修正值与0的关系，当待修正值小于或等于0时，限幅运行控制策略不启动，当待修正值小大于0时，将通过与待修正值连接的PI环节输出缩减系数，进而影响虚拟内电势峰值的参考值并作用于电压电流内环，内环输出新的电压参考值，经过PWM调制模块输入至虚拟同步发电机内部，使得电气量都保持在限值内。本实施例还采用模块化结构的运行控制策略，可以在交流侧出现负荷扰动或三相对称故障时满足虚拟同步发电机的多个关键电气量运行在合理的范围内，以传输最大安全功率，保证电网频率的稳定，实现整个系统运行在安全稳定的区域内。
实施例二
本实施例提供了一种虚拟同步发电机限幅运行控制系统，其包括：
(1)电气量最大限值确定模块，其用于基于换流站的模型参数，推导桥臂电流、换流站视在功率和电容电压分别需要满足的约束条件，并确定出桥臂电流、换流站视在功率和电容电压这三个电气量的最大限值；
(2)电气量待修正值确定模块，其用于实时获取桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的瞬时值，并分别与各自最大限值对应作差，将对应差值作为相应电气量的待修正值；
(3)限幅控制启动判断模块，其用于根据桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值与0的比较结果，判断是否启动限幅运行控制策略。
在具体实施过程中，在所述限幅控制启动判断模块中，当桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值均小于或等于0时，不启动限幅运行控制策略。
在具体实施过程中，在所述限幅控制启动判断模块中，当桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值中至少一个大于0时，启动限幅运行控制策略。
在具体实施过程中，在所述限幅控制启动判断模块中，所述限幅运行控制策略为：
大于0的待修正值经过预设控制得到对应过程缩减系数，其他小于或等于0的待修正值所对应的过程缩减系数设为0；
取三个过程缩减系数中的最大值作为最终的缩减系数，利用最终的缩减系数减小虚拟内电势峰值的参考值，得到减少后的虚拟内电势峰值的参考值；
减少后的虚拟内电势峰值的参考值经过电压电流双内环生成新的电压参考信号；
利用新的电压参考信号产生对应调制信号并作用于虚拟同步发电机内部桥臂。
其中，大于0的待修正值经过PI控制得到对应过程缩减系数。
利用最终的缩减系数减小虚拟内电势峰值的参考值的过程为：
计算设定的标准虚拟内电势基准值与初始电势值的差值；
将上述差值按照缩减系数进行缩减，得到缩减值；
将设定的标准虚拟内电势基准值与缩缩减值作差，得到标准虚拟内电势基准值缩减后的实际值。
此处需要说明的是，本实施例中的各个模块与实施例一中的各个步骤一一对应，其具体实施过程相同，此处不再累述。
实施例三
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的虚拟同步发电机限幅运行控制方法中的步骤。
实施例四
本实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的虚拟同步发电机限幅运行控制方法中的步骤。
本发明是参照本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法，其特征在于，包括：
基于换流站的模型参数，推导桥臂电流、换流站视在功率和电容电压分别需要满足的约束条件，并确定出桥臂电流、换流站视在功率和电容电压这三个电气量的最大限值；
实时获取桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的瞬时值，并分别与各自最大限值对应作差，将对应差值作为相应电气量的待修正值；
根据桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值与0的比较结果，判断是否启动限幅运行控制策略；
所述限幅运行控制策略为：
大于0的待修正值经过预设控制得到对应过程缩减系数，其他小于或等于0的待修正值所对应的过程缩减系数设为0；
取三个过程缩减系数中的最大值作为最终的缩减系数，利用最终的缩减系数减小虚拟内电势峰值的参考值，得到减少后的虚拟内电势峰值的参考值；
减少后的虚拟内电势峰值的参考值经过电压电流双内环生成新的电压参考信号；
利用新的电压参考信号产生对应调制信号并作用于虚拟同步发电机内部桥臂。
2.如权利要求1所述的考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法，其特征在于，当桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值均小于或等于0时，不启动限幅运行控制策略。
3.如权利要求1所述的考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法，其特征在于，当桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值中至少一个大于0时，启动限幅运行控制策略。
4.如权利要求1所述的考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法，其特征在于，大于0的待修正值经过PI控制得到对应过程缩减系数。
5.如权利要求1所述的考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法，其特征在于，利用最终的缩减系数减小虚拟内电势峰值的参考值的过程为：
计算设定的标准虚拟内电势基准值与初始电势值的差值；
将上述差值按照缩减系数进行缩减，得到缩减值；
将设定的标准虚拟内电势基准值与缩缩减值作差，得到标准虚拟内电势基准值缩减后的实际值。
6.一种考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制系统，其特征在于，包括：
电气量最大限值确定模块，其用于基于换流站的模型参数，推导桥臂电流、换流站视在功率和电容电压分别需要满足的约束条件，并确定出桥臂电流、换流站视在功率和电容电压这三个电气量的最大限值；
电气量待修正值确定模块，其用于实时获取桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的瞬时值，并分别与各自最大限值对应作差，将对应差值作为相应电气量的待修正值；
限幅控制启动判断模块，其用于根据桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值与0的比较结果，判断是否启动限幅运行控制策略；
所述限幅运行控制策略为：
大于0的待修正值经过预设控制得到对应过程缩减系数，其他小于或等于0的待修正值所对应的过程缩减系数设为0；
取三个过程缩减系数中的最大值作为最终的缩减系数，利用最终的缩减系数减小虚拟内电势峰值的参考值，得到减少后的虚拟内电势峰值的参考值；
减少后的虚拟内电势峰值的参考值经过电压电流双内环生成新的电压参考信号；
利用新的电压参考信号产生对应调制信号并作用于虚拟同步发电机内部桥臂。
7.如权利要求6所述的考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制系统，其特征在于，在所述限幅控制启动判断模块中，当桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值均小于或等于0时，不启动限幅运行控制策略。
8.如权利要求7所述的考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制系统，在所述限幅控制启动判断模块中，当桥臂电流、换流站视在功率和电容电压的待修正值中至少一个大于0时，启动限幅运行控制策略。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法中的步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5中任一项所述的考虑电气量约束的虚拟同步机限幅运行控制方法中的步骤。
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