CN117543674A - 一种直流母线的电压控制方法及装置和电力系统 - Google Patents

一种直流母线的电压控制方法及装置和电力系统 Download PDF

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Abstract

本申请的实施例提供一种直流母线的电压控制方法及装置和电力系统，涉及电力技术领域，能够快速识别逆变电路与交流电网间的电压，从而对直流母线的电压实现及时的控制，以提高电力系统的稳定性。该方法包括：获取变换电路与直流母线间的电气参数；根据该电气参数以及电压预测模型生成所述逆变电路与交流电网间的预测电压，电压预测模型为根据直流母线的等效电路生成的模型，或者电压预测模型为根据直流母线以及逆变电路的等效电路生成的模型；根据所述预测电压控制变换电路与直流母线间的电压。

Description

一种直流母线的电压控制方法及装置和电力系统
本申请是分案申请，原申请的申请号是202010706718.8，原申请日是2020年07月21日，原申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及电力技术领域，尤其涉及一种直流母线的电压控制方法及装置和电力系统。
背景技术
目前，可再生能源发电设备由于在环保方面的优势，发展前景看好。然而，以光伏/风电为代表的高比例可再生能源发电设备由电力电子设备进行控制、并网，例如，发电设备依次通过变换电路、直流母线、逆变电路连接交流电网；可再生能源发电设备的特性与传统电力系统中同步发电机存在较大不同，这就为现代电力系统的安全稳定运行带来了巨大的挑战。世界各国均通过并网要求，对可再生能源发电设备的并网行为进行了规范，特别是故障穿越等暂态情况发生时。
以高电压穿越电网故障为例，高电压穿越期间交流电网的电压骤升，此时通常要求高电压穿越期间未脱网的逆变电路，在电网故障期间输出的有功功率应保持与故障前输出的有功功率相同，允许误差不应超过10％PN(额定功率)。这就对逆变电路在电网故障期间提出了功率可控的需求。
高电压穿越期间，由于交流电网侧电压快速升高，直流母线上的电压会因为逆变电路的控制环路对脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)调制比的限制而同步提高。此时在故障过程的初期，变换电路(例如可以是升压Boost电路)尚未接收到电网侧故障的信息(例如，交流电网与逆变电路间的电压)，电力系统的控制处于最大功率点跟踪(maximum power point tracking，MPPT)正常工作状态。而在变换电路接收到电网侧故障的信息，并根据电网侧故障的信息完成直流母线电压控制过程之前，变换电路侧直流母线的电压无法跟上逆变电路侧直流母线的电压的提升，这往往会出现直流侧功率无法顺利送出，且功率不可控的情况。尤其对于集散式逆变器，其包含的逆变电路与变换电路间通过长距离(通常超过1KM)的直流母线连接，当检测到交流电网的电压后，传输至变换电路，实现对变换电路的控制会有很大的延迟。总之，此时逆变电路无法发出功率，一方面在高电压穿越期间交流电网面临有功功率不平衡的问题，由于输出至交流电网的功率减小，交流电网需要提高频率保持有功功率，这样会影响交流电网频率稳定；另一方面由于有功功率突然下降，这将进一步抬高交流电网的电压，不利于逆变电路保持并网。随着可再生能源发电并网容量的不断增大，其对交流电网稳定的影响变得格外重要。
发明内容
本申请实施例提供一种直流母线的电压控制方法及装置和电力系统，能够快速识别逆变电路与交流电网间的电压，从而对直流母线的电压实现及时的控制，以提高电网的稳定性。
为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
第一方面，提供一种直流母线的电压控制方法。用于电力系统，电力系统包括直流源、变换电路、直流母线、逆变电路以及交流电网，直流母线连接变换电路和逆变电路；所述变换电路连接直流源，逆变电路连接交流电网；该直流母线的电压控制方法包括：获取变换电路与所述直流母线间的电气参数；根据所述电气参数以及电压预测模型生成所述逆变电路与所述交流电网间的预测电压，所述电压预测模型为根据所述直流母线的等效电路生成的模型，或者所述电压预测模型为根据所述直流母线以及所述逆变电路的等效电路生成的模型；根据所述预测电压控制所述变换电路与所述直流母线间的电压。其中，本申请的实施例中电气参数可以为电压、电流、功率、谐波参数等电气参数的一种或多种。其中，功率、谐波参数可以是对电压及电流采样处理生成。
其中，在上述的方案中，直流母线的电压控制装置能够在获取变换电路与直流母线间的电气参数后，直接根据电气参数以及电压预测模型生成逆变电路与交流电网间的预测电压，电压预测模型为根据直流母线的等效电路生成的模型，或者电压预测模型为根据直流母线以及逆变电路的等效电路生成的模型；然后，根据预测电压控制变换电路与直流母线间的电压；可以避免逆变电路与变换电路间通过长距离的直流母线连接时，获取变换电路与直流母线间的电压造成的延迟，能够快速识别逆变电路与交流电网间的电压，从而对直流母线的电压实现及时的控制，以提高电网的稳定性。
在一种可能的实现方式中，根据电压预测模型的区别，例如，电压预测模型为根据直流母线以及逆变电路的等效电路生成的模型。根据电气参数以及所述电压预测模型生成所述逆变电路与所述交流电网间的预测电压，包括：可以将电气参数输入电压预测模型，生成逆变电路与交流电网间的预测电压。即直接对逆变电路与交流电网间的电压进行预测。变换电路与所述直流母线间的电气参数与逆变电路与交流电网间的电压的关系主要与等效电路中的电感的感抗、以及电容的容抗有关，因此该电压预测模型可以为将变换电路与直流母线间的电压作为学习网络的输入，将逆变电路与交流电网间的电压作为学习网络的输出进行训练得到。例如，可以在不同的时刻对变换电路与直流母线间的电压进行采样，并将变换电路与直流母线间的电压对应的变换电路与直流母线间的电压进行采样形成映射关系，然后通过学习网络对上述映射关系进行训练生成电压预测模型。这样，对于得到的电压预测模型，对该电压预测模型输入变换电路与直流母线间的电压时，输出为变换电路与直流母线间的电压。
在一种可能的实现方式中，根据电压预测模型的区别，例如，电压预测模型为根据直流母线以及逆变电路的等效电路生成的模型。根据变换电路与直流母线间的电气参数以及电压预测模型生成所述逆变电路与所述交流电网间的预测电压，包括：根据变换电路与直流母线间的电气参数以及电压预测模型生成逆变电路与交流电网间的第二电压变化量；电压预测模型为根据直流母线以及逆变电路的等效电路生成的模型；根据第二电压变化量生成交流电网与逆变电路间的预测电压。即对交流电网与逆变电路间的电压变化情况进行预测，然后根据交流电网与逆变电路间的电压变化情况生成交流电网与逆变电路间的预测电压。由于变换电路与所述直流母线间的电气参数与逆变电路与交流电网间的电压的关系主要与等效电路中的电感的感抗、以及电容的容抗有关，因此该电压预测模型可以为将任意两个变换电路与直流母线间的电压作为学习网络的输入，将逆变电路与交流电网间的第二电压变化量作为学习网络的输出进行训练得到，其中第二电压变化量对应在第一时刻t1的变换电路与直流母线间的电压以及第二时刻t2的变换电路与直流母线间的电压时，逆变电路与交流电网间的电压变化。然后将第二电压变化量与逆变电路与交流电网间的正常电压相加得到预测电压，其中正常电压可以是稳态下的电网电压，该正常电压可以是默认值或者预先测得的值，例如可以是在稳态状态下通过检测设备检测的逆变电路与交流电网间的电压，该正常电压可以为在预定时间段[t1,t2]之前的任意时刻检测的电压。此外,该变换电路与直流母线间的电气参数还可以是电压的变化值，例如，第一时刻t1变换电路与直流母线间的电压以及第二时刻t2变换电路与直流母线间的电压时的电压变化值。这样该电压预测模型可以为将变换电路与直流母线间的电压变化值作为学习网络的输入，将逆变电路与交流电网间的第二电压变化量作为学习网络的输出进行训练得到。
在一种可能的实现方式中，根据电压预测模型的区别，例如，电压预测模型为根据直流母线的等效电路生成的模型；根据变换电路与直流母线间的电气参数以及所述电压预测模型生成所述逆变电路与所述交流电网间的预测电压，包括：根据变换电路与直流母线间的电气参数以及电压预测模型生成逆变电路与直流母线间的电压；根据逆变电路与直流母线间的电压生成交流电网与逆变电路间的预测电压。由于变换电路与直流母线间的电气参数与直流母线与逆变电路间的电压的关系主要与等效电路中直流母线的电感的感抗、以及电容的容抗有关，因此该电压预测模型为根据直流母线的等效电路生成的模型；例如,电压预测模型可以为将逆变电路与直流母线间的电压作为学习网络的输入，将直流母线与逆变电路间的电压作为学习网络的输出进行训练得到。例如，可以在不同的时刻对逆变电路与直流母线间的电压进行采样，并对对应的直流母线与逆变电路间的电压进行采样形成映射关系，然后通过学习网络对上述映射关系进行训练生成电压预测模型。此时，将采样的变换电路与直流母线间的电压输入该电压预测模型时可以得到直流母线与逆变电路间的电压。由于逆变电路的电气特性是固定，逆变电路两侧的电压比例主要与控制信号的调制比相关，因此根据逆变电路的调制比可以将直流母线与逆变电路间的电压直接变换为逆变电路与交流电网间的电压。通常，逆变电路的调制比定义为直流母线与逆变电路间的相电压的峰值/二分之一逆变电路与交流电网间的电压，调制比在控制过程中一般保持固定。即便是在交流电网的电压骤升故障的暂态状态下，根据逆变电路控制逻辑也会保持不变，通常在取值在1.14附近(物理极限最大值1.15)。
在一种可能的实现方式中，根据电压预测模型的区别，例如，电压预测模型为根据直流母线的等效电路生成的模型；根据变换电路与直流母线间的电气参数以及所述电压预测模型生成所述逆变电路与所述交流电网间的预测电压，包括：根据变换电路与直流母线间的电气参数以及电压预测模型生成所述逆变电路与所述直流母线间的第一电压变化量；电压预测模型为根据直流母线的等效电路生成的模型；根据第一电压变化量生成所述交流电网与所述逆变电路间的预测电压。由于变换电路与直流母线间的电气参数与逆变电路与直流母线间的第一电压变化量的关系主要与直流母线的等效电路中的电感的感抗、以及电容的容抗有关，因此该电压预测模型可以为将任意两个变换电路与直流母线间的电压作为学习网络的输入，将逆变电路与直流母线间的第一电压变化量作为学习网络的输出进行训练得到，其中第一电压变化量对应在第一时刻t1变换电路与直流母线间的电压Ub1以及第二时刻t2变换电路与直流母线间的Ub2时，逆变电路与直流母线间的电压变化。然后，由于逆变电路的电气特性是固定，其两侧的电压比例主要与控制信号的调制比相关，因此根据逆变电路的调制比可以将逆变电路与直流母线间的电压直接变换为交流电网与逆变电路间的电压。因此，根据第一电压变化量以及逆变电路的电气特性生成逆变电路与交流电网间的第三电压变化量；根据第三电压变化量以及预存的所述逆变电路与所述交流电网间的正常电压值，生成预测电压。例如：可以根据第一电压变化量以及逆变电路的电气特性，将第一电压变化量转换为逆变电路与交流电网间的第三电压变化量。将第三电压变化量与逆变电路与交流电网间的正常电压相加得到预测电压，其中正常电压可以是稳态下的电网电压，该正常电压可以是在稳态状态下通过检测设备检测的逆变电路与交流电网间的电压，例如该正常电压可以为在预定时间段之前的任意时刻检测的电压。此外，该变换电路与直流母线间的电气参数还可以是电压的变化值，例如，第一时刻t1变换电路与直流母线间的电压以及第二时刻t2变换电路与直流母线间的电压时的电压变化值。这样该电压预测模型可以为将变换电路与直流母线间的变化值作为学习网络的输入，将逆变电路与直流母线间的第一电压变化量作为学习网络的输出进行训练得到。
在一种可能的实现方式中，根据所述预测电压控制所述变换电路与所述直流母线间电压，包括：当确定所述预测电压大于电压阈值时，将所述预测电压换算为所述变换电路与所述直流母线间的电压参考值；根据所述电压参考值以及所述变换电路与所述直流母线间的第一电压测量值生成第二电流参考值；根据所述第二电流参考值调整所述变换电路与所述直流母线间的电压。
在一种可能的实现方式中，所述将所述预测电压换算为所述变换电路与所述直流母线间的电压参考值；包括：根据所述直流母线以及所述逆变电路的电气特性，将所述预测电压换算为所述变换电路与所述直流母线间的电压参考值。
在一种可能的实现方式中，根据所述预测电压控制所述变换电路与所述直流母线间的电压，包括：当确定所述预测电压小于或等于电压阈值时，根据所述直流源与所述变换电路间的电流测量值确定所述直流源的最大功率点，并生成所述最大功率点对应的第一电流参考值；根据所述第一电流参考值调整所述变换电路与所述直流母线间的电压。
在一种可能的实现方式中，根据所述预测电压控制所述变换电路与所述直流母线间的电压，包括：将所述预测电压换算为所述变换电路与所述直流母线间的电压参考值；根据所述电压参考值以及所述变换电路与所述直流母线间的第一电压测量值生成第二电流参考值；根据所述直流源与所述变换电路间的电流测量值确定所述直流源的最大功率点，并生成所述最大功率点对应的第一电流参考值；当确定所述第一电流参考值大于所述第二电流参考值时，根据所述第二电流参考值调整所述变换电路与所述直流母线间的电压；当确定所述第一电流参考值小于或等于所述第二电流参考值时，根据所述第一电流参考值调整所述变换电路与所述直流母线间的电压。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述电气参数以及电压预测模型生成所述逆变电路与所述交流电网间的预测电压之前，还包括：根据所述直流母线以及所述逆变电路的等效电路，将所述变换电路与所述直流母线间的电气参数作为学习网络的输入参数，将所述逆变电路与所述交流电网间的电压作为所述学习网络的输出参数进行训练，生成所述电压预测模型。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述电气参数以及电压预测模型生成所述逆变电路与所述直流母线间的第一电压变化量之前，还包括：根据所述直流母线的等效电路，将所述变换电路与所述直流母线间的电气参数作为学习网络的输入参数，将所述逆变电路与所述直流母线间的电压变化量作为所述学习网络的输出参数进行训练，生成所述电压预测模型。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述电气参数以及电压预测模型生成所述逆变电路与所述交流电网间的第二电压变化量之前，还包括：根据所述直流母线以及所述逆变电路的等效电路，将所述变换电路与所述直流母线间的电气参数作为学习网络的输入参数，将所述逆变电路与所述交流电网间的电压变化量作为所述学习网络的输出参数进行训练，生成所述电压预测模型。
第二方面，提供一种直流母线的电压控制装置，用于实现上述各种方法。该基于振荡电路的品质因子检测装置包括实现上述方法相应的模块、单元、或手段(means)，该模块、单元、或means可以通过硬件实现，软件实现，或者通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块或单元。
第三方面，提供了一种直流母线的电压控制装置，用于电力系统，所述电力系统包括直流源、变换电路、直流母线、逆变电路以及交流电网，所述直流母线连接所述变换电路和所述逆变电路；所述变换电路连接所述直流源，所述逆变电路连接所述交流电网；包括：处理器和存储器；该存储器用于存储计算机指令，当该处理器执行该指令时，以使直流母线的电压控制装置执行上述任一方面的方法。
第四方面，提供了一种直流母线的电压控制装置，用于电力系统，所述电力系统包括直流源、变换电路、直流母线、逆变电路以及交流电网，所述直流母线连接所述变换电路和所述逆变电路；所述变换电路连接所述直流源，所述逆变电路连接所述交流电网；包括：处理器和传输接口；处理器被配置为调用存储在存储器中的程序指令以执行如上述任一方面的方法。
在一种可能的实现方式中，该直流母线的电压控制装置还包括存储器，该存储器，用于保存必要的程序指令和数据。该直流母线的电压控制装置是芯片系统时，可以由芯片构成，也可以包含芯片和其他分立器件。
第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有程序指令，当该程序指令在计算机或处理器上运行时，使得计算机或处理器可以执行上述任一方面的方法。
第六方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当该指令在计算机或处理器上运行时，使得计算机或处理器可以执行上述任一方面的方法。
第七方面，提供一种逆变器，包括逆变电路、变换电路以及直流母线，其中变换电路通过直流母线与逆变电路连接；变换电路连接直流源，逆变电路连接交流电网；逆变器还包括如上述的任意一种直流母线的电压控制装置。
第八方面，提供一种电压变换设备，包括变换电路以及上述的直流母线的电压控制装置，其中所述变换电路通过直流母线与所述逆变电路连接；所述变换电路连接直流源，所述逆变电路连接交流电网。
第九方面，提供一种汇流箱，包括变换电路以及上述的直流母线的电压控制装置，其中所述变换电路通过直流母线与所述逆变电路连接；所述变换电路连接直流源，所述逆变电路连接交流电网。
第十方面，提供一种电力系统，包括直流源、电压变换器、直流母线、逆变电路、以及交流电网；其中，所述直流母线连接变换电路和逆变电路；所述变换电路连接直流源，所述逆变电路连接交流电网；还包括：上述的直流母线的电压控制装置。
第十一方面，提供一种电力系统，包括第七方面所述的逆变器，直流源以及交流电网；所述逆变器包括逆变电路、变换电路以及直流母线，其中所述变换电路通过直流母线与所述逆变电路连接；所述变换电路连接直流源，所述逆变电路连接交流电网。
其中，第二方面至第十一方面中任一种设计方式所带来的技术效果可参见上述第一方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。
附图说明
图1为本申请的实施例提供的一种电力系统的结构示意图；
图2为本申请的实施例提供的一种boost电路的结构示意图；
图3为本申请的实施例提供的一种逆变电路的结构示意图；
图4为本申请的另一实施例提供的一种电力系统的结构示意图；
图5为本申请的再一实施例提供的一种电力系统的结构示意图；
图6为本申请的又一实施例提供的一种电力系统的结构示意图；
图7为本申请的实施例提供的一种直流母线的电压控制方法的流程示意图；
图8为本申请的实施例提供的一种直流母线及逆变电路的等效电路示意图；
图9为本申请的另一实施例提供的一种直流母线的电压控制方法的流程示意图；
图10为本申请的另一实施例提供的一种电力系统的结构示意图；
图11为本申请的再一实施例提供的一种直流母线的电压控制方法的流程示意图；
图12为本申请的又一实施例提供的一种电力系统的结构示意图；
图13为本申请的实施例提供的一种逆变电路输出的u相电流的波形图；
图14为本申请的另一实施例提供的一种逆变电路输出的u相电流的波形图；
图15为本申请的实施例提供的一种直流母线的电压控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
电力系统的稳态：通常指电力系统正常的三相对称的运行状态，其运行参量(电压、电流、功率等)持续在某一平均值附近变化，由于变化很小，可以认定为常数。在电力系统的实际运行中，理想的稳态很少存在。因此，工程中的稳态认为，电力系统的运行参量持续在某一平均值附近变化，且变化很小。工程中稳态波动范围用相对偏差表示，常见的偏差取值为5％、2％和1％等。
电力系统的暂态：通常指从一种稳态到另一种稳态的过渡过程，过渡过程其运行参量会发生较大的变化。暂态过程有两种，一种是电力系统中转动元件，如发电机和电动机，其暂态过程由于机械转矩或电磁转矩之间不平衡引起的，通常称为机电暂态；另一种是电压器、输电线等原件中，并不牵涉角位移、角速度等，其暂态过程称为电磁暂态。
光伏组件：由太阳能电池片串并联封装构成的直流电源。
光伏组串：由多个光伏组件通过正负极首尾串联方式构成的直流电源。
以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
此外，本申请中，“上”、“下”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”可以是实现信号传输的电性连接的方式，“连接”可以是直接的电性连接，也可以通过中间媒介间接的电性连接。
本申请的实施例应用于电力系统，其中如图1所示，本申请的实施例可以应用于包含直流源11、变换电路12、直流母线13、逆变电路14以及交流电网15，其中直流源11连接变换电路12，变换电路12通过直流母线13连接逆变电路14，逆变电路14连接交流电网15，其中，直流源11可以是可再生能源发电设备，例如风力发电机、光伏(photovoltaic，PV)设备，本申请中的光伏发电设备可以是光伏组件或光伏组串，以下方案中直流源以PV设备为例进行说明。直流源11用于将风能、光伏能、水能等自然能转换为直流性质的电力信号，并将该直流性质的电力信号(例如，该电力信号的电压为Upv、电流为Ipv)发送至变换电路12。变换电路12用于将接收到的电力信号进行升压，并将升压后的电力信号(例如该升压后的电力信号的电压为Ub，电流为Ib)通过直流母线13传输至逆变电路14，其中变换电路12通常采用可控型直流电压变换(direct current to direct current，DCDC)电路，例如：可以采用升压(boost)电路，典型的boost电路利用一个全控型开关管和一个续流二极管加上电感、电容构成的直流/直流升压电路，通过调制控制开关管导通与截止状态转换的控制信号(例如脉宽调制(pulse width modulation,PWM)信号)实现boost电路的电压转换功能。
如图2所示，boost电路包括电感L1，开关管TV1、二极管D1以及电容C1，电感L1的一端连接PV设备的输出端的正极(+)，电感L1的第二端连接开关管TV1的第一端(例如可以是源极(source，s))，开关管TV1的第二端(例如可以是漏极(drain，d))，开关管TV1的控制端(例如栅极(gate，g))输入控制信号，电感的另一端还连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电容C1的第一端，电容C1的第二端连接开关管TV1的第二端，开关管TV1的第二端连接PV设备的输出端的负极(-)，C1的两端通过直流母线连接至逆变电路，其中boost电路在控制信号的控制下可以将PV设备输入的电压Upv转换为Ub，其中控制信号的占空比能够调节Upv与Ub的比例关系。以下介绍中，变换电路以boost电路为例进行说明。逆变电路14用于将接收自直流母线13的电力信号(由于直流母线具有阻抗(根据直流母线的形态可以表现为感抗和容抗)，通常电力信号在直流母线上传输会产生电压降，例如此时该电力信号的电压Ui)进行直流交流转换(direct current to alternating current，DC-AC)生成交流性质的电力信号(通常是将接收自直流母线的电力信号转换为三相，每相的相电压的峰值电压为E＝Eu＝Ev＝Ew)，最终将交流性质的电力信号输出至交流电网15，当然，逆变电路14与交流电网15之间还可以设置有交流变压器，该交流变压器用于对逆变电路14输出的交流性质的电力信号进行升压后输出至交流电网15。其中，逆变电路14通常采用可控型逆变电路，以三相交流电逆变电路为例，通常的逆变电路14可以包含三个并联于直流母线间的桥臂电路，桥臂电路的上、下桥臂各包含一个全控型开关管，通过调制控制各桥臂上的开关管导通与截止状态转换的控制信号(例如，PWM信号)实现控制逆变电路在上、下桥臂的中间连接点输出的三相交流电的输出。
如图3所示，三相交流电逆变电路包括三个桥臂，开关管TV1与TV2构成的第一桥臂串联于直流母线之间，开关管TV3与TV4构成的第二桥臂串联于直流母线之间，开关管TV5与TV6构成的第二桥臂串联于直流母线之间，通过在TV1-TV6的控制端输入控制信号，将接收自交流母线的电流信号(例如电压为Ui，转换为三相交流电，并在三个桥臂的中间节点a、b、c输出至交流电网)。以上简述了直流源的并网过程。
结合图4所示，在一些方案中，本申请的实施例提供的电力系统可以应用于集散式逆变器场景，其中该集散式逆变器10包括：至少一路boost电路12、直流母线13以及逆变电路14；以直流源采用PV设备为例，其中，boost电路12分别与PV设备11相连，boost电路12的输入端口正极(+)与相应PV设备11的正极(+)相连，boost电路12的输入端口负极(-)与相应PV设备11的负极(-)相连；boost电路12的输出端口正极(+)通过直流母线13连接逆变电路14的直流侧输入端口正极(+)，boost电路12的输出端口负极(-)通过直流母线13连接逆变电路14的直流侧输入端口负极(-)；逆变电路14的交流出线端作为集散式逆变器10的输出端口，通过变压器接入交流电网15或直接接入交流电网15。此外集散式逆变器10还可以包括集成于boost电路12或者单独设置的boost电路的控制电路，该boost电路12的控制电路用于向boost电路输出控制信号；集散式逆变器10还可以包括集成于逆变电路14或者单独设置的逆变电路的控制电路，该逆变电路的控制电路用于向逆变电路输出控制信号。由于，集散式逆变器的boost电路12和逆变电路14的物理距离通常较远，最长可达一公里以上，其中boost电路12的控制电路可以实时采集boost电路12的输入电压、输入电流，以及boost电路12的输出电压、输出电流，逆变电路的控制电路还可以实时采集逆变电路14的输入电压、输入电流以及逆变电路14的输出电压、输出电流，并根据相关控制策略实时给出每路boost电路12的控制信号和逆变电路14的控制信号，中间通过慢速通讯方式交换两侧设备基本信息，实现基本控制的协同。集散式逆变器10的boost电路12和逆变电路14通常是分离并且距离较远的物理距离设置，在一些示例中，boost电路12也可以包含在汇流箱中，其中，汇流箱包含电流检测、接地、防雷防反等基础功能的基础上，还具有DCDC电压变换(通过boost电路12实现)、温度检测等功能，集散式逆变器的汇流箱还包多路最大功率点跟踪(maximumpower point tracking，MPPT)跟踪功能。
通常，集散式逆变器采用分散MPPT寻优，集中并网发电的模式，即对于每一个PV设备通过单独的MPPT确定该PV设备的最大功率点时的工作电压，并集中通过统一的逆变电路进行逆变并网；因此，其中MPPT控制主要是根据PV设备输出的电力信号通过控制boost电路使得PV设备工作在最大功率点。本申请对MPPT不做限定，例如，可以为开环或闭环MPPT方法，开环MPPT方法主要包括电压跟踪法、短路电流比例系数法和插值计算法等；闭环MPPT方法，闭环MPPT方法主要包括有扰动观察法(perturbation and observation method，P&O)和电导增量法(incremental conductance，INC)等自寻优MPPT算法。示例性的，参考图4对通过MPPT功能控制boost电路的方式简单说明如下，结合图2所示，通常boost电路12中的开关管TV1的控制信号为PWM发生器发出的PWM信号，其中Upv与Ub的关系主要通过PWM信号控制TV1的占空比D进行调节。通常MPPT功能能够根据PV设备输出的电力信号的电压Upv实现最大功率点的跟踪，例如：在稳态下，boost电路与直流母线间的电压Ub固定。根据PV设备端口电压指令指示的/>将Upv调整为/>可以将/>与Upv输入控制环路生成PV设备的参考电流/>然后，根据/>与Ipv对PWM发生器进行电流控制可以采用环路控制将PV设备端口电压调整为/>例如，可以采用PI控制器实现电流控制，具体为：根据/>与Ipv两者的差值控制PWM发生器生成的PWM信号的占空比增大或减小，进而实现对TV1的占空比D的调节，从而实现对Upv和Ub的调节。
其中，电网暂态过程中，逆变电路侧的直流母线电压受主动控制(例如MPPT)或被动响应(例如交流电网发生电压升高故障)的原因发生快速的变化。由于，直流母线线路长度长，分布参数(例如电感、电容)大，因此逆变电路侧直流电压的变化将无法瞬间传至boost电路侧。而当检测到交流电网的电压后，传输至变换电路，实现对boost电路的控制会有很大的延迟，这样boost电路与逆变电路控制的协同存在延迟，造成上述的问题。而本申请中，在预定时间段内测量boost电路本地直流电压和电流等变化的电气参数，并通过提前根据直流母线(或直流母线以及逆变电路)建立的电压预测模型预测出逆变电路与交流母线间的电压。则可以根据预测电压实时控制boost电路实现对直流母线的电压控制，从而能够快速识别逆变电路与交流电网间的电压，从而对直流母线的电压实现及时的控制，以提高电力系统的稳定性。
在另一种方案中，本申请的实施例提供的电力系统可以是直流微电网，如图5所示，直流微网由多台电压变换设备(1-n，例如DC/DC设备，包含上述的变换电路)和逆变设备(例如DC/AC设备，包含上述的逆变电路)组成，多台电压变换设备共同接入直流母线并与逆变设备的直流端口连接，逆变设备通过变压器或直接与交流电网相连。
基于上述的电力系统，本申请的实施例提供一种直流母线的电压控制方法，电力系统还包括直流母线的电压控制装置，如图6所示，在以下方案中，主要介绍直流母线的电压控制装置对电力系统中直流母线的电压控制，该直流母线的电压控制装置可以是单独的控制器，或者集成于变换电路的控制器中。
本申请的实施例提供了上述的直流母线的电压控制方法，应用于图6中的直流母线的电压控制装置，参照图7所示，具体包括如下步骤：
101、获取变换电路与直流母线间的电气参数。
102、根据电气参数以及电压预测模型生成逆变电路与交流电网间的预测电压。
其中，电压预测模型为根据直流母线的等效电路生成的模型，或者电压预测模型为根据直流母线以及逆变电路的等效电路生成的模型。
其中，本申请的实施例，电气参数(如图6所示)可以为电压Ub、电流Ib、功率Pb、谐波参数等电气参数的一种或多种。其中，功率Pb、谐波参数可以是对电压Ub及电流Ib采样处理生成。步骤101中，可以是通过检测设备实时对变换电路12的输出侧的电气参数的跟踪检测，获取变换电路与直流母线间的电气参数。当然，该电气参数也可以是预定时间段内上述电气参数的变化值，例如电压的变化值ΔUb，电流的变化值ΔIb。变化值可以是根据预定时间段[t1,t2]内t1时刻的电气参数以及t2时刻的电气参数做差计算获得，或者检测设备在预定时间段检测到电气参数发生改变时直接获取的变化值。
其中，根据直流母线、逆变电路的具体形式,可以分别将其等效为电感、电容连接组成的电路。例如，直流母线通常具有π型拓扑、T型拓扑等；如图8所示，提供一种直流母线以及逆变电路的等效电路，其中直流母线的等效电路包括电容C1、电容C2以及电感L1；电容C1、C2以及电感L1组成π型拓扑，C1并联于boost电路的输出侧，其中C1的第一端连接boost的输出端口正极(+)，C1的第二端连接boost电路的输出端口负极(-)，电压为Ub；电感L1的第一端连接电容C1的第一端，电感L1的第二端连接电容C2的第一端，电容C2的第二端连接电容C2的第二端。逆变电路的等效电路包含电感L和电容C，电感L的第一端作为逆变电路的直流输入端口正极(+)与电感L1的第二端耦合(该耦合表示电感L的第一端与电感L1的第二端并非直接连接，例如：根据逆变电路的结构，电感L的第一端与电感L1的第二端通过逆变电路中的开关管连接)，电感L的第二端连接电容C的第一端，电容C的第二端作为逆变电路的直流输入端口负极(-)(逆变电路的直流输入端口正极(+)与逆变电路的直流输入端口负极(-)之间电压为Ui)；电感L的第二端以及电容C的第二端用作逆变电路的交流输出端口向交流电网输出电压为E。其中图8示出的拓扑仅表示直流母线与逆变电路的输出的任一相之间的拓扑，由于逆变器输出任一相的电压时，与该相相关的开关管均为导通状态(相当于开关管的两端直接短路)，因此并未将逆变电路中的开关管做等效，图8示出的等效电路主要用于解释Ub、Ui与E的关系。
针对上述电气参数，以电气参数为电压Ub或者ΔUb为例，对本申请的实施例提供的电压预测模型的生成以及预测电压的生成具体说明如下：
示例一：将变换电路与直流母线间的电气参数输入电压预测模型，生成逆变电路与交流电网间的预测电压。其中，结合图8所示，由于变换电路与直流母线间的电压Ub与逆变电路与交流电网间的电压E的关系主要与图8示出的等效电路中的电感的感抗、以及电容的容抗有关，因此该电压预测模型可以为将变换电路与直流母线间的电压Ub作为学习网络的输入，将逆变电路与交流电网间的电压E作为学习网络的输出进行训练得到。例如，可以在不同的时刻对Ub进行采样，并将Ub对应的电压E进行采样形成映射关系，然后通过学习网络对上述映射关系进行训练生成电压预测模型。这样，对于得到的电压预测模型，对该电压预测模型输入电压Ub时，输出为电压E。
示例二：根据变换电路与直流母线间的电气参数以及电压预测模型生成逆变电路与交流电网间的第二电压变化量。根据第二电压变化量生成交流电网与逆变电路间的预测电压。结合图8所示，该示例二中电压预测模型为根据直流母线以及逆变电路的等效电路生成的模型；由于变换电路与直流母线间的电压Ub与逆变电路与交流电网间的第二电压变化量ΔE的关系主要与图8示出的等效电路中的电感的感抗、以及电容的容抗有关，因此该电压预测模型可以为将任意两个电压Ub作为学习网络的输入，将逆变电路与交流电网间的第二电压变化量ΔE作为学习网络的输出进行训练得到，其中第二电压变化量ΔE对应在第一时刻t1输入的电压Ub1以及第二时刻t2输入的电压Ub2时，逆变电路与交流电网间的电压变化。然后，将ΔE与逆变电路与交流电网间的正常电压E0相加得到预测电压E，其中正常电压E0可以是稳态下的电网电压，该E0可以是默认值或者预先测得的值，例如可以是在稳态状态下通过检测设备检测的逆变电路与交流电网间的电压，该正常电压可以为在预定时间段[t1,t2]之前的任意时刻检测的电压。此外,该变换电路与直流母线间的电气参数还可以是电压的变化值ΔUb，例如，第一时刻t1输入的电压Ub1以及第二时刻t2输入的电压Ub2时的电压变化值。这样该电压预测模型可以为将ΔUb作为学习网络的输入，将第二电压变化量ΔE作为学习网络的输出进行训练得到。以上示例二中，对相应的电压预测模型输入Ub或ΔUb时，可以输出第二电压变化量ΔE。
以上示例一和示例二是直接对逆变电路与交流电网间的电压进行预测，在示例三、四中还提供了一种间接对逆变电路与交流电网间的电压进行预测的方式：
示例三：根据变换电路与直流母线间的电气参数以及电压预测模型生成逆变电路与直流母线间的电压Ui；根据电压Ui生成交流电网与逆变电路间的预测电压E。
其中，结合图8所示，由于变换电路与直流母线间的电压Ub与直流母线与逆变电路之间的电压Ui关系主要与图8示出的等效电路中直流母线的电感的感抗、以及电容的容抗有关，因此该电压预测模型为根据直流母线的等效电路生成的模型；例如,电压预测模型可以为将电压Ub作为学习网络的输入，将电压Ui作为学习网络的输出进行训练得到。例如，可以在不同的时刻对电压Ub进行采样，并对Ub对应的电压Ui进行采样形成映射关系，然后通过学习网络对上述映射关系进行训练生成电压预测模型。此时，将采样的Ub输入该电压预测模型时可以得到电压Ui。由于逆变电路的电气特性是固定，参照图8所示，其逆变电路两侧的电压比例主要与控制信号的调制比相关，因此根据逆变电路的调制比可以将电压Ui直接变换为电压E。通常，逆变电路的调制比M定义为交流电网与逆变电路间的相电压的峰值/二分之一逆变电路与直流母线间的电压Ui(即M＝E/(U i/2))，这个值M在控制过程中一般保持固定。即便是在交流电网的电压骤升故障的暂态状态下，根据逆变电路控制逻辑也会保持不变，通常在M取值在1.14附近(物理极限最大值1.15)。
示例四：根据变换电路与直流母线间的电气参数以及电压预测模型生成逆变电路与直流母线间的第一电压变化量ΔUi；电压预测模型为根据所述直流母线的等效电路生成的模型；根据第一电压变化量ΔUi生成交流电网与逆变电路间的预测电压E。
具体的，根据第一电压变化量ΔUi以及逆变电路的电气特性生成逆变电路与交流电网间的第三电压变化量ΔE；根据第三电压变化量ΔE以及预存的逆变电路与交流电网间的正常电压值E0，生成预测电压E。结合图8所示该示例中电压预测模型为根据直流母线的等效电路生成的模型生成；由于变换电路与直流母线间的电压Ub与逆变电路与直流母线间的第一电压变化量ΔUi的关系主要与图8示出的直流母线的等效电路中的电感的感抗、以及电容的容抗有关，因此该电压预测模型可以为将任意两个电压Ub作为学习网络的输入，将第一电压变化量ΔUi作为学习网络的输出进行训练得到，其中第一电压变化量ΔUi对应在第一时刻t1输入的电压Ub1以及第二时刻t2输入的电压Ub2时，逆变电路与直流母线间的电压变化。然后，由于逆变电路的电气特性是固定，参照图8所示，其两侧的电压比例主要与控制信号的调制比相关，因此根据逆变电路的调制比可以将电压Ui直接变换为电压E。通常，逆变电路的调制比M定义为交流电网与逆变电路间的相电压的峰值/二分之一逆变电路与直流母线间的电压Ui，这个值M在控制过程中一般保持固定。即便是在交流电网的电压骤升故障的暂态状态下，根据逆变电路控制逻辑也会保持不变，通常在M取值在1.14附近(物理极限最大值1.15)。因此，可以根据第一电压变化量ΔUi以及逆变电路的电气特性，将第一电压变化量ΔUi转换为逆变电路与交流电网间的第三电压变化量ΔE。将ΔE与逆变电路与交流电网间的正常电压E0相加得到预测电压E，其中正常电压E0可以是稳态下的电网电压，该E0可以是在稳态状态下通过检测设备检测的逆变电路与交流电网间的电压，例如该正常电压可以为在预定时间段之前的任意时刻检测的电压。此外该变换电路与直流母线间的电气参数还可以是电压的变化值ΔUb，例如，第一时刻t1输入的电压Ub1以及第二时刻t2输入的电压Ub2时的电压变化值。这样该电压预测模型可以为将变换电路与直流母线间的ΔUb作为学习网络的输入，将逆变电路与交流电网间的第一电压变化量ΔUi作为学习网络的输出进行训练得到。以上示例四中，对相应的电压预测模型输入Ub或ΔUb时，可以输出第一电压变化量ΔUi。
103、根据预测电压控制变换电路与直流母线间的电压。
具体的，结合以上的描述，步骤103中具体为根据预测电压生成电压变换器的控制信号，实现对变换电路与直流母线间的电压的控制。
其中，在上述的方案中，直流母线的电压控制装置能够在获取变换电路与直流母线间的电气参数后，直接根据电气参数以及电压预测模型生成逆变电路与交流电网间的预测电压，电压预测模型为根据直流母线的等效电路生成的模型，或者电压预测模型为根据直流母线以及逆变电路的等效电路生成的模型；然后，根据预测电压控制变换电路与直流母线间的电压；可以避免逆变电路与变换电路之间通过长距离的直流母线连接时，获取变换电路与直流母线间的电压造成的延迟，能够快速识别逆变电路与交流电网间的电压，从而对直流母线的电压实现及时的控制，以提高电网的稳定性。
以下针对步骤103的具体实施方式中说明如下：
实施例一：
本申请的实施例提供一种直流母线的电压控制方法，应用于图6中的直流母线的电压控制装置，参照图9、图10所示，具体包括如下步骤：
201、获取变换电路与直流母线间的电气参数。
202、根据电气参数以及电压预测模型生成逆变电路与交流电网间的预测电压。
其中，步骤201和203的描述可以直接参考步骤101以及步骤102的描述此处不再赘述。
203、当确定预测电压E大于电压阈值kEn时，将预测电压E换算为变换电路与直流母线间的电压参考值
其中，电压阈值kEn可以根据交流电网的额定工作电压En设定，例如，电压阈值可以设定为kEn，k值由不同的电网运营商确定，表示不同标准的并网高电压穿越要求，例如，k值通常设置为110％～130％。其中，k值取值越大，表示对设备(逆变器)高电压穿越功能的要求越高，逆变器需要支持在更高的电网电压骤升故障下，依然能够保证逆变器不脱网，且输出的有功功率快速可控。此外，由于逆变电路的调制比M一般保持固定。这就使得在交流电网电压E变化时，逆变电路侧直流电压Ui(逆变电路与直流母线间的电压)也会按相同比例升高。为了保证暂态故障期间逆变器依然能够向交流电网输出有功功率并保持可控，因此，电压参考值也应该根据调制比M并结合预测电压E设定，以使其在最短时间内恢复可控。例如，/>(M通常在1.14附近)，在此之上也可根据需要上下浮动调整/>保证暂态过程中逆变器动态特性最佳。其中，结合上述的示例一至四，当根据电压预测模型直接测预测电压E或者电压Ui时，无需获取E0。而，根据电压预测模型预测ΔUi或ΔE时，还需要在稳态下，在逆变电路侧通过检测设备测得交流电网的E0通过慢速通信传输至直流母线的电压控制装置或者其他方式(例如可以是预存配置的默认值或者预先测得的值)。图10中示出，E0为通过设置于交流电网侧的检测设备对交流电网与逆变电路间的电压进行检测获取，并通过延迟通信的方式传输给直流母线的电压控制装置，此外直流母线的电压控制装置可以对E0进行故障锁存，即在稳态下获取交流电网与逆变电路间的电压E0并进行存储，若出现暂态(例如交流电网电压骤升故障)，则将E0用作对交流电网与逆变电路间的电压预测，在本申请实施例提供的方法执行过程中，重新接收或采集交流电网与逆变电路间的电压E。
204、根据电压参考值以及变换电路与直流母线间的第一电压测量值Ub生成第二电流参考值/>
205、根据第二电流参考值调整变换电路与直流母线间的电压。
在该方案中，由于最终对直流母线的电压的调整结果是将变换电路与直流母线的第一电压测量值Ub调整为因此在该方案中，步骤204可以对直流母线的电压进行环路控制，生成直流源的第二电流参考值/>具体根据/>与Ub的差值生成/>在步骤205中根据/>调整变换电路与直流母线间的电压后的变换电路与直流母线间的电压为/>其中，根据/>调整变换电路与直流母线间的电压的方式，为采用电流控制，例如：根据/>与Ipv对PWM发生器进行电流控制可以采用环路控制，例如，可以采用PI控制器实现电流控制，具体为：根据/>与Ipv两者的差值控制PWM发生器生成的PWM信号的占空比增大或减小，进而实现对TV1的占空比D的调节，从而实现对Ub的调节。
206、当确定预测电压E小于或等于电压阈值kEn时，根据直流源与变换电路间的电流测量值Ipv确定直流源的最大功率点，并生成最大功率点对应的第一电流参考值
207、根据第一电流参考值调整变换电路与直流母线间的电压。
其中步骤206、207可以采用对变换电路的MPPT控制，具体可以参考上述图4对应的描述，不在赘述。
在上述实施例一中，上述方法示例中步骤103通过步骤203-207实现。其中上述实施例一中，在预测电压E大于电压阈值kEn时，电力系统发生高电压穿越，直流母线的电压控制装置将预测电压E直接换算为变换电路与直流母线间的电压参考值然后根据变换电路与直流母线间的电压测量值Ub进行环路控制生成第二电流参考值/>并根据第二电流参考值/>生成变换电路的控制信号实现控制，实现变换电路与直流母线间的电压的调整，由于能够实时根据变换电路与直流母线间的电气参数以及电压预测模型获取预测电压E，因此能够降低对变换电路与直流母线间的电压的调整的时延，尤其是在电力系统发生高电压穿越等暂态状态时，能够及时调整直流母线的电压，提高电力系统的稳定性。
实施例二：
本申请的实施例提供一种直流母线的电压控制方法，应用于图6中的直流母线的电压控制装置，参照图11、图12所示，具体包括如下步骤：
301、获取变换电路与直流母线间的电气参数。
302、根据电气参数以及电压预测模型生成逆变电路与交流电网间的预测电压。
其中，步骤301和303的描述可以直接参考步骤101以及步骤102的描述此处不再赘述。
303、将预测电压E换算为变换电路与直流母线间的电压参考值
该步骤中对预测电压E的换算可以参考步骤203，此处不再赘述。
304、根据电压参考值以及变换电路与直流母线间的第一电压测量值Ub生成第二电流参考值/>
其中步骤304可以参照上述步骤204的描述，此处不再赘述。
305、根据直流源与变换电路间的电流测量值Ub确定直流源的最大功率点，并生成最大功率点对应的第一电流参考值
306、当确定第一电流参考值大于第二电流参考值/>时，根据第二电流参考值调整变换电路与直流母线间的电压。
其中，根据步骤306根据调整变换电路与直流母线间的电压的方式可以参照步骤205的描述，这里不在赘述。
307、当确定第一电流参考值小于或等于第二电流参考值/>时，根据第一电流参考值/>调整变换电路与直流母线间的电压。
其中，根据步骤调整变换电路与直流母线间的电压的方式，参照步骤上述图4对应的描述，不在赘述。
在上述实施例二中，上述方法示例中步骤103通过步骤303-307实现。其中，直流母线的电压控制装置将预测电压E直接换算为变换电路与直流母线间的电压参考值然后根据变换电路与直流母线间的电压测量值Ub进行环路控制生成第二电流参考值/>同时，通过对直流源进行MPPT控制，生成最大功率点对应的第一电流参考值/>并以/>与/>对变换电路控制环路进行环路竞争，以两者中较小的电流值参与变换电路的环路控制，如前所述，通常由于电力系统在暂态状态下交流电网的电压会升至较高的电压，/>相应的也会升至较高的电压，此时，/>会是一个较小的电流值，为了使得变换电路能够有效输出功率，需要将变换电路与直流母线间的电压调整至/>因此，通过/>与/>对变换电路控制环路进行环路竞争，以两者中较小的电流值参/>与变换电路的环路控制可以保证暂态状况下变换电路能够有效输出功率。另外，当电力系统恢复稳态后，交流电网的电压降低，/>也会降低，此时，/>会是一个较大的电流值，当/>足够大时(例如大于或等于/>)，将变换电路的控制通过/>与/>对变换电路控制环路进行环路竞争重新交由MPPT控制。当然，根据预测电压E对直流母线的电压控制方式，并不限于上述两种方式，例如：在该方案中步骤305可以通过MPPT控制生成用于步骤306及307中对变换电路控制环路进行环路竞争的参考电流/>也可以通过其他方式设计对变换电路控制环路进行环路竞争，例如，本领域技术人员还可以直接根据PV设备的端口电压指令指示的/>与预测电压E的关系设计出其他关于变换电路控制环路进行环路竞争的方式。
上述方案中，在实现变换电路与直流母线间的电压的调整时，由于能够实时根据变换电路与直流母线间的电气参数以及电压预测模型获取预测电压E，因此能够降低对变换电路与直流母线间的电压的调整的时延，尤其是在电力系统发生高电压穿越等暂态状态时，能够及时调整直流母线的电压，提高电力系统的稳定性。
其中，图13提供了交流电网的电压突增为1.3En时的暂态响应过程中，使用本申请的实施例提供的方式对电力系统暂态过程中变换电路的控制后，逆变电路输出的u相电流的电压随时间(T)变化的波形图，其中，如图13所示，交流电网的u相电流在电压Eu突增为1.3En后持续10ms，u相电流的电压恢复正常。图14提供了交流电网的电压Eu突增为1.3En时的暂态响应过程中，使用现有技术的方式对电力系统暂态过程中变换电路的控制后，逆变电路输出的u相电流的电压随时间(T)变化的波形图，其中，如图14所示，在现有技术中，当交流电网的u相电流的电压突增为1.3Un时，由于通信延迟的原因，在故障发生后100ms之后逆变电路才恢复有功功率的输出，无法满足日益严格的故障穿越标准。
可以理解的是，以上各个实施例提供的直流母线的电压控制方法，可以由直流母线的电压控制装置实现，上述的方法和/或步骤，也可以由可用于直流母线的电压控制装置的部件(例如芯片或者电路)实现。
可以理解的是，该直流母线的电压控制装置为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
本申请实施例可以根据上述方法实施例中对直流母线的电压控制装置进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
图15示出了一种直流母线的电压控制装置，用于电力系统，电力系统包括直流源、变换电路、直流母线、逆变电路以及交流电网，直流母线连接变换电路和逆变电路；变换电路连接直流源，逆变电路连接交流电网；所述直流母线的电压控制装置，包括：
获取单元151，用于获取所述变换电路与所述直流母线间的电气参数；
处理单元152，用于根据所述获取单元获取的所述电气参数以及电压预测模型生成所述逆变电路与所述交流电网间的预测电压，所述电压预测模型为根据所述直流母线的等效电路生成的模型，或者所述电压预测模型为根据所述直流母线以及所述逆变电路的等效电路生成的模型；根据所述预测电压控制所述变换电路与所述直流母线间的电压。
可选的，处理单元152具体用于根据所述电气参数以及电压预测模型生成所述逆变电路与所述直流母线间的第一电压变化量；所述电压预测模型为根据所述直流母线的等效电路生成的模型；根据所述第一电压变化量生成所述交流电网与所述逆变电路间的预测电压。
可选的，处理单元152具体用于根据所述第一电压变化量以及所述逆变电路的电气特性生成所述逆变电路与所述交流电网间的第三电压变化量；根据所述第三电压变化量以及预存的所述逆变电路与所述交流电网间的正常电压值，生成所述预测电压。
可选的，处理单元152具体用于根据所述电气参数以及电压预测模型生成所述逆变电路与所述交流电网间的第二电压变化量；所述电压预测模型为根据所述直流母线以及所述逆变电路的等效电路生成的模型；根据所述第二电压变化量生成所述交流电网与所述逆变电路间的预测电压。
可选的，处理单元152具体用于当确定所述预测电压大于电压阈值时，将所述预测电压换算为所述变换电路与所述直流母线间的电压参考值；根据所述电压参考值以及所述变换电路与所述直流母线间的第一电压测量值生成第二电流参考值；根据所述第二电流参考值调整所述变换电路与所述直流母线间的电压。
可选的，处理单元152具体用于根据所述直流母线以及所述逆变电路的电气特性，将所述预测电压换算为所述变换电路与所述直流母线间的电压参考值。
可选的，处理单元152具体用于当确定所述预测电压小于或等于电压阈值时，根据所述直流源与所述变换电路间的电流测量值确定所述直流源的最大功率点，并生成所述最大功率点对应的第一电流参考值；根据所述第一电流参考值调整所述变换电路与所述直流母线间的电压。
可选的，处理单元152具体用于将所述预测电压换算为所述变换电路与所述直流母线间的电压参考值；根据所述电压参考值以及所述变换电路与所述直流母线间的第一电压测量值生成第二电流参考值；根据所述直流源与所述变换电路间的电流测量值确定所述直流源的最大功率点，并生成所述最大功率点对应的第一电流参考值；当确定所述第一电流参考值大于所述第二电流参考值时，根据所述第二电流参考值调整所述变换电路与所述直流母线间的电压；当确定所述第一电流参考值小于或等于所述第二电流参考值时，根据所述第一电流参考值调整所述变换电路与所述直流母线间的电压。
可选的，处理单元152还用于根据所述直流母线以及所述逆变电路的等效电路，将所述变换电路与所述直流母线间的电气参数作为学习网络的输入参数，将所述逆变电路与所述交流电网间的电压作为所述学习网络的输出参数进行训练，生成所述电压预测模型。
可选的，处理单元152还用于根据所述直流母线的等效电路，将所述变换电路与所述直流母线间的电气参数作为学习网络的输入参数，将所述逆变电路与所述直流母线间的电压变化量作为所述学习网络的输出参数进行训练，生成所述电压预测模型。
可选的，处理单元152还用于根据所述直流母线以及所述逆变电路的等效电路，将所述变换电路与所述直流母线间的电气参数作为学习网络的输入参数，将所述逆变电路与所述交流电网间的电压变化量作为所述学习网络的输出参数进行训练，生成所述电压预测模型。
其中，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。
在本实施例中，该直流母线的电压控制装置以采用集成的方式划分各个功能模块的形式来呈现。这里的“模块”可以指特定ASIC，电路，执行一个或多个软件或固件程序的处理器和存储器，集成逻辑电路，和/或其他可以提供上述功能的器件。
例如，提供一种直流母线的电压控制装置，用于电力系统，电力系统包括直流源、变换电路、直流母线、逆变电路以及交流电网，所述直流母线连接所述变换电路和所述逆变电路；所述变换电路连接所述直流源，所述逆变电路连接所述交流电网；所述直流母线的电压控制装置包括：处理器和传输接口；处理器被配置为调用存储在存储器中的程序指令，以执行如上述的方法。具体的，图15中的处理单元152的功能/实现过程可以通过直流母线的电压控制装置中的处理器调用存储器中存储的计算机执行指令来实现。图15中的获取单元151的功能/实现过程可以通过直流母线的电压控制装置中的传输接口来实现。由于本实施例提供的直流母线的电压控制装置可执行上述的方法，因此其所能获得的技术效果可参考上述方法实施例，在此不再赘述。
可选的，本申请实施例还提供了一种直流母线的电压控制装置(例如，该基于振荡电路的品质因子检测装置可以是芯片或芯片系统)，该直流母线的电压控制装置包括处理器，用于实现上述任一方法实施例中的方法。在一种可能的设计中，该直流母线的电压控制装置还包括存储器。该存储器，用于保存必要的程序指令和数据，处理器可以调用存储器中存储的程序代码以指令该直流母线的电压控制装置执行上述任一方法实施例中的方法。当然，存储器也可以不在该直流母线的电压控制装置中。该直流母线的电压控制装置是芯片系统时，可以由芯片构成，也可以包含芯片和其他分立器件，本申请实施例对此不作具体限定。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件程序实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式来实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可以用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)，光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(sol id state d isk，SSD))等。本申请实施例中，计算机可以包括前面所述的装置。
尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述，显而易见的，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (19)

1.一种直流母线的电压控制方法，用于电力系统，所述电力系统包括直流源、变换电路、直流母线、逆变电路以及交流电网，所述直流母线连接所述变换电路和所述逆变电路；所述变换电路连接所述直流源，所述逆变电路连接所述交流电网；其特征在于，所述直流母线的电压控制方法包括：
获取所述变换电路与所述直流母线间的电气参数，所述电气参数至少包括以下一项或多项：电压、电流、功率、谐波参数；
将所述电气参数输入电压预测模型生成所述逆变电路与所述交流电网间的预测电压，所述电压预测模型为将所述变换电路与所述直流母线间的电气参数作为学习网络的输入，将所述逆变电路与所述交流电网间的电压作为学习网络的输出进行训练得到；
根据所述预测电压控制所述变换电路与所述直流母线间的电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述预测电压控制所述变换电路与所述直流母线间的电压，包括：
当确定所述预测电压大于电压阈值时，将所述预测电压换算为所述变换电路与所述直流母线间的电压参考值；
根据所述电压参考值以及所述变换电路与所述直流母线间的第一电压测量值生成第二电流参考值；
根据所述第二电流参考值调整所述变换电路与所述直流母线间的电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述预测电压换算为所述变换电路与所述直流母线间的电压参考值；包括：
根据所述直流母线以及所述逆变电路的电气特性，将所述预测电压换算为所述变换电路与所述直流母线间的电压参考值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述预测电压控制所述变换电路与所述直流母线间的电压，包括：
当确定所述预测电压小于或等于电压阈值时，根据所述直流源与所述变换电路间的电流测量值确定所述直流源的最大功率点，并生成所述最大功率点对应的第一电流参考值；
根据所述第一电流参考值调整所述变换电路与所述直流母线间的电压。
5.据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述预测电压控制所述变换电路与所述直流母线间的电压，包括：
将所述预测电压换算为所述变换电路与所述直流母线间的电压参考值；
根据所述电压参考值以及所述变换电路与所述直流母线间的第一电压测量值生成第二电流参考值；
根据所述直流源与所述变换电路间的电流测量值确定所述直流源的最大功率点，并生成所述最大功率点对应的第一电流参考值；
当确定所述第一电流参考值大于所述第二电流参考值时，根据所述第二电流参考值调整所述变换电路与所述直流母线间的电压；
当确定所述第一电流参考值小于或等于所述第二电流参考值时，根据所述第一电流参考值调整所述变换电路与所述直流母线间的电压。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电气参数以及电压预测模型生成所述逆变电路与所述交流电网间的预测电压之前，还包括：
根据所述直流母线以及所述逆变电路的等效电路，将所述变换电路与所述直流母线间的电气参数作为学习网络的输入参数，将所述逆变电路与所述交流电网间的电压作为所述学习网络的输出参数进行训练，生成所述电压预测模型。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述电气参数，包括以下一项或多项：电压、电流、功率。
8.一种直流母线的电压控制装置，用于电力系统，所述电力系统包括直流源、变换电路、直流母线、逆变电路以及交流电网，所述直流母线连接所述变换电路和所述逆变电路；所述变换电路连接所述直流源，所述逆变电路连接所述交流电网；其特征在于，所述直流母线的电压控制装置，包括：
获取单元，用于获取所述变换电路与所述直流母线间的电气参数，所述电气参数至少包括以下一项或多项：电压、电流、功率、谐波参数；
处理单元，用于将所述电气参数输入电压预测模型生成所述逆变电路与所述交流电网间的预测电压，所述电压预测模型为将所述变换电路与所述直流母线间的电气参数作为学习网络的输入，将所述逆变电路与所述交流电网间的电压作为学习网络的输出进行训练得到；根据所述预测电压控制所述变换电路与所述直流母线间的电压。
9.根据权利要求8所述的直流母线的电压控制装置，其特征在于，所述处理单元具体用于当确定所述预测电压大于电压阈值时，将所述预测电压换算为所述变换电路与所述直流母线间的电压参考值；根据所述电压参考值以及所述变换电路与所述直流母线间的第一电压测量值生成第二电流参考值；根据所述第二电流参考值调整所述变换电路与所述直流母线间的电压。
10.根据权利要求9所述的直流母线的电压控制装置，其特征在于，所述处理单元具体用于根据所述直流母线以及所述逆变电路的电气特性，将所述预测电压换算为所述变换电路与所述直流母线间的电压参考值。
11.根据权利要求8所述的直流母线的电压控制装置，其特征在于，所述处理单元具体用于当确定所述预测电压小于或等于电压阈值时，根据所述直流源与所述变换电路间的电流测量值确定所述直流源的最大功率点，并生成所述最大功率点对应的第一电流参考值；根据所述第一电流参考值调整所述变换电路与所述直流母线间的电压。
12.据权利要求8所述的直流母线的电压控制装置，其特征在于，所述处理单元具体用于将所述预测电压换算为所述变换电路与所述直流母线间的电压参考值；根据所述电压参考值以及所述变换电路与所述直流母线间的第一电压测量值生成第二电流参考值；根据所述直流源与所述变换电路间的电流测量值确定所述直流源的最大功率点，并生成所述最大功率点对应的第一电流参考值；当确定所述第一电流参考值大于所述第二电流参考值时，根据所述第二电流参考值调整所述变换电路与所述直流母线间的电压；当确定所述第一电流参考值小于或等于所述第二电流参考值时，根据所述第一电流参考值调整所述变换电路与所述直流母线间的电压。
13.根据权利要求8所述的直流母线的电压控制装置，其特征在于，所述处理单元还用于根据所述直流母线以及所述逆变电路的等效电路，将所述变换电路与所述直流母线间的电气参数作为学习网络的输入参数，将所述逆变电路与所述交流电网间的电压作为所述学习网络的输出参数进行训练，生成所述电压预测模型。
14.一种直流母线的电压控制装置，用于电力系统，所述电力系统包括直流源、变换电路、直流母线、逆变电路以及交流电网，所述直流母线连接所述变换电路和所述逆变电路；所述变换电路连接所述直流源，所述逆变电路连接所述交流电网；其特征在于，所述直流母线的电压控制装置包括：处理器和传输接口；
所述处理器被配置为调用存储在存储器中的程序指令，以执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。
15.一种逆变器，其特征在于，包括逆变电路、变换电路以及直流母线；其中所述变换电路通过直流母线与所述逆变电路连接；所述变换电路连接直流源，所述逆变电路连接交流电网；所述逆变器还包括如权利要求8-13任一项所述的直流母线的电压控制装置。
16.一种变换设备，其特征在于，包括变换电路以及如权利要求8-13任一项所述的直流母线的电压控制装置；其中所述变换电路通过直流母线与所述逆变电路连接；所述变换电路连接直流源，所述逆变电路连接交流电网。
17.一种汇流箱，其特征在于，包括变换电路以及如权利要求8-13任一项所述的直流母线的电压控制装置；其中所述变换电路通过直流母线与所述逆变电路连接；所述变换电路连接直流源，所述逆变电路连接交流电网。
18.一种电力系统，其特征在于，包括直流源、电压变换器、直流母线、逆变电路、以及交流电网；其中，所述直流母线连接变换电路和逆变电路；所述变换电路连接直流源，所述逆变电路连接交流电网；还包括：如权利要求8-13任一项所述的直流母线的电压控制装置。
19.一种电力系统，其特征在于，包括如权利要求15所述的逆变器，直流源以及交流电网；所述逆变器包括逆变电路、变换电路以及直流母线，其中所述变换电路通过直流母线与所述逆变电路连接；所述变换电路连接直流源，所述逆变电路连接交流电网。
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