CN117767452A - 构网型变流器控制系统、方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供的构网型变流器控制系统、方法、装置及存储介质，方法包括：通过无功功率控制模块满足电网对无功功率的需求，并通过接收构网型变流器的交流侧的参数，以利用有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块，生成调制波，进而对构网型变流器的输出电压进行调整，形成闭环控制，在保证构网型变流器的电压源特性的同时，对电流进行调节和限幅，避免产生过电流而损坏设备，提高构网型变流器的安全性。有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块均设置有目标PI控制器，目标PI控制器中比例单元与低通滤波器串联，能够滤除目标PI控制器中比例单元引入的高频分量，提高构网型变流器在工作时的稳定性。

Description

构网型变流器控制系统、方法、装置及存储介质

技术领域

本申请涉及新能源电力技术领域，尤其涉及一种构网型变流器控制系统、方法、装置及存储介质。

背景技术

随着可再生能源的快速发展，电力系统的电力电子设备渗透率逐步提高。当前的新能源变流器多以单机接入交流大电网设计，采用跟网型控制，在高比例电力电子系统背景下，传统跟网型变流器的物理特性和控制技术难以满足新型电力系统发展需求。为解决新能源领域的弱系统接入以及电压支撑问题，国内外相关学者提出了变流器构网型控制概念，通常要求构网型变流器呈现电压源特性、可实现电网频率和电压支撑、能够维持弱系统稳定运行、具有故障时快速电流注入能力。

然而，构网型变流器在实际应用中也面临着一些挑战和风险，其中之一就是高频谐振问题。高频谐振不仅会导致构网型变流器内部的电流和电压波动，还可能对变流器本身和其他电力设备造成损坏甚至故障。导致构网型变流器在并网工作过程中稳定性较差。

发明内容

本申请的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有技术中构网型变流器在应用时由于高频谐振问题导致在并网工作过程中稳定性较差的技术缺陷。

第一方面，本申请提供了一种构网型变流器控制系统，所述系统包括无功功率控制模块、有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块以及坐标变换模块；

所述无功功率控制模块的输入端与构网型变流器连接，输出端与所述坐标变换模块连接；所述无功功率控制模块用于根据所述构网型变流器输出的无功功率，生成对应的参考相角，所述坐标变换模块用于将三相坐标系下的变量和dq坐标系下的变量进行相互转换；

所述有功功率控制模块的输入端与所述构网型变流器连接，输出端与所述电压控制模块的输入端连接；所述有功功率控制模块用于根据所述构网型变流器输出的有功功率，调整所述构网型变流器的交流侧的电压参考值；

所述电压控制模块的输出端与所述电流控制模块的输入端连接；所述电压控制模块用于根据有功功率控制模块的输出，生成所述构网型变流器的交流侧的电流参考值；

所述电流控制模块的输出端与所述坐标变换模块连接；所述电流控制模块用于根据电压控制模块的输出，生成用于调整所述构网型变流器的输出电压的调制波；

其中，所述有功功率控制模块、所述电压控制模块和所述电流控制模块均设置有目标PI控制器；所述目标PI控制器包括比例单元、积分单元和低通滤波器；所述比例单元与所述低通滤波器串联，所述积分单元与所述比例单元和所述低通滤波器并联。

在其中一个实施例中，所述坐标变换模块包括第一变换单元和第二变换单元；所述第一变换单元用于将三相坐标系下的变量转换为dq坐标系下的变量，所述第二变换单元用于将dq坐标系下的变量转换为三相坐标系下的变量。

第二方面，本申请提供了一种构网型变流器控制方法，应用于如上述任一项所述的构网型变流器控制系统，所述系统包括无功功率控制模块、有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块以及坐标变换模块；所述方法包括：

当接收到控制指令时，采集当前时刻的构网型变流器的交流侧的电压信号、第一电流信号和第二电流信号，以确定所述构网型变流器的有功功率和无功功率；

分别对所述电压信号和所述第一电流信号进行坐标变换，得到所述构网型变流器的交流侧的d轴电压、q轴电压、d轴电流和q轴电流；

将有功功率和无功功率分别输入至所述有功功率控制模块和所述无功功率控制模块中，经由所述无功功率控制模块生成参考相角，并得到由所述有功功率控制模块生成的d轴电压参考值和q轴电压参考值；

将所述d轴电压参考值、所述q轴电压参考值、所述d轴电压和所述q轴电压输入至所述电压控制模块中，生成d轴电流参考值和q轴电流参考值；

将所述d轴电流参考值、所述q轴电流参考值、所述d轴电流、所述q轴电流、所述d轴电压和所述q轴电压输入至所述电流控制模块中，生成调制波的d轴分量和q轴分量；

对所述调制波的d轴分量和q轴分量以及所述参考相角进行坐标变换和PWM调制，以生成调制脉冲信号；

将所述调制脉冲信号输入至所述构网型变流器中，以对所述构网型变流器的输出电压进行调节。

在其中一个实施例中，所述生成参考相角，包括：

获取所述构网型变流器当前的无功功率参考值以及交流电力系统的频率初始值；

将所述无功功率与所述无功功率参考值之差确定为第一差值；

获取所述无功功率控制模块中的目标PI控制器的比例参数；

根据所述第一差值、所述比例参数以及所述频率初始值，确定交流电力系统的频率参考值；

基于所述频率参考值，确定参考相角。

在其中一个实施例中，所述生成d轴电压参考值和q轴电压参考值，包括：

获取所述构网型变流器当前的有功功率参考值以及d轴电压初始值；

将所述有功功率参考值与所述有功功率之差确定为第二差值；

获取所述有功功率控制模块中的目标PI控制器的传递函数；

根据所述第二差值、所述传递函数和所述d轴电压初始值，确定d轴电压参考值，并将所述q轴电压参考值设置为零。

在其中一个实施例中，按照以下表达式生成d轴电流参考值和q轴电流参考值：

式中，为d轴电流参考值，/>为q轴电流参考值，/>为d轴电压参考值，u_gd为d轴电压，/>为q轴电压参考值，u_gq为q轴电压，/>为电压控制模块中的目标PI控制器的传递函数，k_p2为该目标PI控制器的比例参数，k_i2为该目标PI控制器的积分参数，s为拉普拉斯算子，ω为交流电力系统当前的频率，C为构网型变流器的交流侧的LC滤波器的电容值。

在其中一个实施例中，按照以下表达式生成所述构网型变流器的调制波的d轴分量和q轴分量：

式中，为调制波的d轴分量，/>为调制波的q轴分量，/>为d轴电流参考值，为q轴电流参考值，i_vd为d轴电流，i_vq为q轴电流，/>为电流控制模块中的目标PI控制器的传递函数，k_p3为该目标PI控制器的比例参数，k_i3为该目标PI控制器的积分参数，s为拉普拉斯算子，ω为交流电力系统当前的频率，L为构网型变流器的交流侧的LC滤波器的电感值，u_gd为d轴电压，u_gq为q轴电压。

第三方面，本申请提供了一种构网型变流器控制装置，应用于如上述任一项所述的构网型变流器控制系统，所述系统包括无功功率控制模块、有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块以及坐标变换模块；所述装置包括：

信号采集模块，用于当接收到控制指令时，采集当前时刻的构网型变流器的交流侧的电压信号和电流信号，以确定所述构网型变流器的有功功率和无功功率；

坐标变换模块，用于对所述电压信号和所述电流信号进行坐标变换，得到所述构网型变流器的交流侧的d轴电压、q轴电压、d轴电流和q轴电流；

功率处理模块，用于将有功功率和无功功率分别输入至所述有功功率控制模块和所述无功功率控制模块中，经由所述无功功率控制模块生成参考相角，并得到由所述有功功率控制模块生成的d轴电压参考值和q轴电压参考值；

电压处理模块，用于将所述d轴电压参考值、所述q轴电压参考值、所述d轴电压和所述q轴电压输入至所述电压控制模块中，生成d轴电流参考值和q轴电流参考值；

电流处理模块，用于将所述d轴电流参考值、所述q轴电流参考值、所述d轴电流、所述q轴电流、所述d轴电压和所述q轴电压输入至所述电流控制模块中，生成调制波的d轴分量和q轴分量；

脉冲信号生成模块，用于对所述调制波的d轴分量和q轴分量以及所述参考相角进行坐标变换和PWM调制，以生成调制脉冲信号；

参数调节模块，用于将所述调制脉冲信号输入至所述构网型变流器中，以对所述构网型变流器的输出电压进行调节。

第四方面，本申请提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如上述任一项实施例所述构网型变流器控制方法的步骤。

第五方面，本申请提供了一种计算机设备，包括：一个或多个处理器，以及存储器；

所述存储器中存储有计算机可读指令，所述一个或多个处理器执行时所述计算机可读指令时，执行如上述任一项实施例所述构网型变流器控制方法的步骤。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请提供的构网型变流器控制系统、方法、装置及存储介质，所述方法包括：无功功率控制模块、有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块以及坐标变换模块，通过无功功率控制模块满足电网对无功功率的需求，并通过接收构网型变流器的交流侧的参数信息，以利用有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块，生成调制波，进而对构网型变流器的输出电压进行调整，形成闭环控制，能够在保证构网型变流器的电压源特性的同时，对电流进行调节和限幅，避免构网型变流器产生过电流而损坏设备，提高构网型变流器的安全性和稳定性。而且，有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块均设置有目标PI控制器，目标PI控制器中比例单元与低通滤波器串联，能够滤除目标PI控制器中比例单元引入的高频分量，从而抑制高频谐振，达到提高构网型变流器在工作时的稳定性的目的。

具体而言，当将构网型变流器控制方法应用于上述系统中时，将信号通过有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块进行处理，以使得能够滤除目标PI控制器中比例单元引入的高频分量，进而提高构网型变流器在工作时的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种构网型变流器控制系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种构网型变流器控制方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种构网型变流器控制装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种计算机设备的内部结构图。

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清楚、完整地描述，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。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，在一个实施例中，本申请提供了一种构网型变流器控制系统，所述系统包括无功功率控制模块、有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块以及坐标变换模块；

无功功率控制模块的输入端与构网型变流器连接，输出端与坐标变换模块连接；无功功率控制模块用于根据构网型变流器输出的无功功率，生成对应的参考相角，坐标变换模块用于将三相坐标系下的变量和dq坐标系下的变量进行相互转换；

有功功率控制模块的输入端与构网型变流器连接，输出端与电压控制模块的输入端连接；有功功率控制模块用于根据构网型变流器输出的有功功率，调整构网型变流器的交流侧的电压参考值；

电压控制模块的输出端与电流控制模块的输入端连接；电压控制模块用于根据有功功率控制模块的输出，生成构网型变流器的交流侧的电流参考值；

电流控制模块的输出端与坐标变换模块连接；电流控制模块用于根据电压控制模块的输出，生成用于调整构网型变流器的输出电压的调制波；

其中，有功功率控制模块、电压控制模块和电流控制模块均设置有目标PI控制器；目标PI控制器包括比例单元、积分单元和低通滤波器；比例单元与低通滤波器串联，积分单元与比例单元和低通滤波器并联。

可以理解的是，图中还包括构网型变流器，其直流侧的U_dc表示直流侧的输入电压，其交流侧的L为电感器，C为电容器，T为变压器。通过坐标变换模块能够将u_g(并网点电压)转变为u_gd(d轴电压)和u_gq(q轴电压)，将i_v(第一电流信号，即交流侧的输出电流)转变为i_vd(d轴电流)和i_vq(q轴电流)。其中，u_v为交流侧的输出电压，i_g为并网点电流。通过并网点电压和并网点电流，可以计算得到有功功率和无功功率。

具体而言，采用电压控制模块和电流控制模块的目的在于使构网型变流器表现出电压源特性。而且，还能对电流进行快速调节和限幅，避免产生过电流而损坏设备。

可以理解的是，有功功率控制模块、电压控制模块和电流控制模块中设置的目标PI控制器为结构均相同的PI控制器。通过在有功功率控制模块、电压控制模块和电流控制模块的PI控制器中添加低通滤波器，使得低通滤波器与比例单元串联，而由于比例单元是影响构网型变流器的高频阻抗特性的关键，因此，通过低通滤波器与比例单元的串联，能够滤除比例单元引入的高频分量。

本申请提供的构网型变流器控制系统、方法、装置及存储介质，所述方法包括：无功功率控制模块、有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块以及坐标变换模块，通过无功功率控制模块满足电网对无功功率的需求，并通过接收构网型变流器的交流侧的参数信息，以利用有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块，生成调制波，进而对构网型变流器的输出电压进行调整，形成闭环控制，能够在保证构网型变流器的电压源特性的同时，对电流进行调节和限幅，避免构网型变流器产生过电流而损坏设备，提高构网型变流器的安全性和稳定性。而且，有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块均设置有目标PI控制器，目标PI控制器中比例单元与低通滤波器串联，能够滤除目标PI控制器中比例单元引入的高频分量，从而抑制高频谐振，达到提高构网型变流器在工作时的稳定性的目的。

在其中一个实施例中，坐标变换模块包括第一变换单元和第二变换单元；第一变换单元用于将三相坐标系下的变量转换为dq坐标系下的变量，第二变换单元用于将dq坐标系下的变量转换为三相坐标系下的变量。

在其中一个实施例中，本申请提供了一种构网型变流器控制方法，下述实施例以该方法应用于服务器进行说明。该服务器能够控制构网型变流器控制系统。可以理解，执行构网型变流器控制方法可以是单个服务器，也可以是由多个服务器组成的服务器集群，还可以是构网型变流器控制系统中的控制单元，本申请对此不作具体限制。

如图2所示，本申请提供了一种构网型变流器控制方法，应用于如上述任一项的构网型变流器控制系统，系统包括无功功率控制模块、有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块以及坐标变换模块；所述方法包括：

步骤S101：当接收到控制指令时，采集当前时刻的构网型变流器的交流侧的电压信号、第一电流信号和第二电流信号，以确定构网型变流器的有功功率和无功功率。

其中，电压信号为构网型变流器的并网点电压。第一电流信号为构网型变流器的交流侧的电流，即输出电流。第二电流信号为并网点的电流，即并网电流。构网型变流器是一种将直流电能转换为交流电能，并将其与电力系统(电网)进行连接的装置。

在本步骤中，当用户启用构网型变流器控制系统时，可以发起控制指令，当服务端接收到控制指令时，控制构网型变流器控制系统采集当前时刻构网型变流器的交流侧的参数信息，例如电压信号、电流信号等等。具体而言，可以根据电压信号和第二电流信号，确定构网型变流器的有功功率和无功功率。

更进一步地，确定构网型变流器的有功功率和无功功率的过程可以包括：确定电压信号和第二电流信号的相位差，进而根据相位差，确定有功功率对应的功率因子，以及确定无功功率对应的功率因子，将电压信号和第二电流信号以及有功功率对应的功率因子之积确定为有功功率，并将电压信号和第二电流信号以及无功功率对应的功率因子之积确定为无功功率。

步骤S102：分别对电压信号和第一电流信号进行坐标变换，得到构网型变流器的交流侧的d轴电压、q轴电压、d轴电流和q轴电流。

在本步骤中，利用坐标变换模块，分别将电压信号和第一电流信号从三相坐标下的变量转变为dq坐标系下的变量。其中，三相坐标系是描述三相交流电路中电压、电流和功率等物理量的坐标系。dq坐标系是一种旋转坐标系，常用于电机控制系统中描述电机定子电流和磁场的方向。d轴(直轴)对应于磁场的方向，q轴(正交轴)对应于转子电流的方向。可以理解的是，通过坐标变换，可以将三相交流系统中的电压、电流转换到dq坐标系下进行分析和控制。

步骤S103：将有功功率和无功功率分别输入至有功功率控制模块和无功功率控制模块中，经由无功功率控制模块生成参考相角，并得到由有功功率控制模块生成的d轴电压参考值和q轴电压参考值。

其中，参考相角用于确定dq坐标系与abc坐标系(三相坐标系)之间的相位偏移。d轴电压参考值是指构网型变流器的并网点电压的d轴分量的参考值，其大小决定了构网型变流器的输出电压的幅值。q轴电压参考值是指构网型变流器的并网点电压的q轴分量的参考值，其大小决定了变流器输出电压的无功功率成分。

在本步骤中，确定有功功率和无功功率后，将有功功率输入至有功功率控制模块，通过有功功率控制模块中的目标PI控制器，生成d轴电压参考值和q轴电压参考值。以及将无功功率输入至无功功率控制模块，生成对应的参考相角。可以理解的是，由于目标PI控制器中比例单元与低通滤波器串联，因此，能够将有功功率控制模块中的比例单元所引入的高频分量滤除，从而达到抑制高频谐振的目的。

步骤S104：将d轴电压参考值、q轴电压参考值、d轴电压和q轴电压输入至电压控制模块中，生成d轴电流参考值和q轴电流参考值。

其中，d轴电流参考值是指电流控制模块中电流的d轴分量的参考值。q轴电流参考值是指电流控制模块中电流的q轴分量的参考值。

在本步骤中，将d轴电压参考值和q轴电压参考值输入至电压控制模块，并结合d轴电压和q轴电压，通过电压控制模块中的目标PI控制器，生成d轴电压参考值和q轴电压参考值。可以理解的是，由于目标PI控制器中比例单元与低通滤波器串联，因此，能够将电压控制模块中的比例单元所引入的高频分量滤除，从而达到抑制高频谐振的目的。

步骤S105：将d轴电流参考值、q轴电流参考值、d轴电流、q轴电流、d轴电压和q轴电压输入至电流控制模块中，生成调制波的d轴分量和q轴分量。

在本步骤中，将d轴电流参考值和q轴电流参考值输入至电流控制模块中，并结合d轴电流、q轴电流、d轴电压和q轴电压，通过电流控制模块中的目标PI控制器，生成用于调节构网型变流器的输出电压的调制波的d轴分量和q轴分量。可以理解的是，由于目标PI控制器中比例单元与低通滤波器串联，因此，能够将电流控制模块中的比例单元所引入的高频分量滤除，从而达到抑制高频谐振的目的。

步骤S106：对调制波的d轴分量和q轴分量以及参考相角进行坐标变换和PWM调制，以生成调制脉冲信号。

可以理解的是，将调制波的d轴分量和q轴分量以及参考相角输入至坐标变换模块中，以根据调制波的d轴分量和q轴分量以及参考相角，得到构网型变流器的输出电压的三相分量。进而对构网型变流器的输出电压的三相分量进行PWM调制，生成用于控制构网型变量的输出电压的调制脉冲信号。

步骤S107：将调制脉冲信号输入至构网型变流器中，以对构网型变流器的输出电压进行调节。

在本步骤中，将经过PWM调制后的脉冲信号(调制脉冲信号)输入至构网型变流器中，以实现对构网型变流的输出电压的精准调控。

具体而言，当将构网型变流器控制方法应用于上述系统中时，将信号通过有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块进行处理，以使得能够滤除目标PI控制器中比例单元引入的高频分量，进而提高构网型变流器在工作时的稳定性。

在其中一个实施例中，生成参考相角，包括：

获取构网型变流器当前的无功功率参考值以及交流电力系统的频率初始值；

将无功功率与无功功率参考值之差确定为第一差值；

获取无功功率控制模块中的目标PI控制器的比例参数；

根据第一差值、比例参数以及频率初始值，确定交流电力系统的频率参考值；

基于频率参考值，确定参考相角。

其中，交流电力系统是指一种电力传输和分配系统，其中电能以交流形式传输。交流电力系统通常由发电厂、变电站、输电线路和配电网络等组成。交流系统的频率是由发电机转子的旋转速度决定的。发电机转子的旋转速度越快，产生的电流周期就越短，频率也就越高。比例参数是指其对应的控制器中的比例增益。

具体而言，根据第一差值、比例参数以及频率初始值，按照以下表达式确定交流电力系统的频率参考值：

ω^*＝ω₀+k_q(Q_g-Q₀)

式中，ω^*为频率参考值，ω₀为频率初始值，k_q为比例参数，(Q_g-Q₀)为第一差值，Q_g为无功功率，Q₀为无功功率参考值。

基于频率参考值，按照以下表达式确定参考相角：

其中，θ为参考相角，ω^*为频率参考值，s为复平面上的复数变量。

在其中一个实施例中，生成d轴电压参考值和q轴电压参考值，包括：

获取构网型变流器当前的有功功率参考值以及d轴电压初始值；

将有功功率参考值与有功功率之差确定为第二差值；

获取有功功率控制模块中的目标PI控制器的传递函数；

根据第二差值、传递函数和d轴电压初始值，确定d轴电压参考值，并将q轴电压参考值设置为零。

在本实施例中，目标PI控制器的传递函数可以表示为：

式中，G_PI代表传递函数，k_p代表比例参数，k_i代表积分系数，G_f代表低通滤波器的传递函数，s为拉普拉斯算子。

可以理解的是，上述传递函数的表达式也可以用于表示本方法中的其他目标PI控制器。

具体而言，可以按照以下表达式生成d轴电压参考值和q轴电压参考值：

在其中一个实施例中，按照以下表达式生成d轴电流参考值和q轴电流参考值：

式中，为d轴电流参考值，/>为q轴电流参考值，/>为d轴电压参考值，u_gd为d轴电压，/>为q轴电压参考值，u_gq为q轴电压，/>为电压控制模块中的目标PI控制器的传递函数，k_p2为该目标PI控制器的比例参数，k_i2为该目标PI控制器的积分参数，s为拉普拉斯算子，ω为交流电力系统当前的频率，C为构网型变流器的交流侧的LC滤波器的电容值。

在本实施例中，在确定d轴电流参考值的过程中：构网型变流器的d轴电压参考值减去d轴电压，并通过目标PI控制器，即乘以目标PI控制器的传递函数，进而减去电容电压解耦项ωCu_gq，以得到d轴电流参考值。在确定q轴电流参考值的过程中：构网型变流器的q轴电压参考值减去q轴电压，并通过目标PI控制器，即乘以目标PI控制器的传递函数，进而加上电容电压解耦项ωCu_gd，以得到q轴电流参考值。

在其中一个实施例中，按照以下表达式生成所述构网型变流器的调制波的d轴分量和q轴分量：

式中，为调制波的d轴分量，/>为调制波的q轴分量，/>为d轴电流参考值，为q轴电流参考值，i_vd为d轴电流，i_vq为q轴电流，/>为电流控制模块中的目标PI控制器的传递函数，k_p3为该目标PI控制器的比例参数，k_i3为该目标PI控制器的积分参数，s为拉普拉斯算子，ω为交流电力系统当前的频率，L为构网型变流器的交流侧的LC滤波器的电感值，u_gd为d轴电压，u_gq为q轴电压。

在本实施例中，在调制波的d轴分量的过程中：d轴电流参考值减去d轴电流，并通过目标PI控制器，即乘以目标控制器的传递函数，进而减去电流解耦项ωLi_vq，再加上电压前馈项u_gd，即d轴电压，以得到调制波的d轴分量。在调制波的d轴分量的过程中：q轴电流参考值减去q轴电流，并通过目标PI控制器，即乘以目标控制器的传递函数，进而加上电流解耦项ωLi_vd，再加上电压前馈项u_gq，即q轴电压，以得到调制波的d轴分量。

应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

下面对本申请实施例提供的构网型变流器控制装置进行描述，下文描述的构网型变流器控制装置与上文描述的构网型变流器控制方法可相互对应参照。

如图3所示，本申请提供了一种构网型变流器控制装置200，应用于如上述任一项的构网型变流器控制系统，系统包括无功功率控制模块、有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块以及坐标变换模块；所述装置包括：

信号采集模块201，用于当接收到控制指令时，采集当前时刻的构网型变流器的交流侧的电压信号、第一电流信号和第二电流信号，以确定构网型变流器的有功功率和无功功率；

坐标变换模块202，用于分别对电压信号和第一电流信号进行坐标变换，得到构网型变流器的交流侧的d轴电压、q轴电压、d轴电流和q轴电流；

功率处理模块203，用于将有功功率和无功功率分别输入至有功功率控制模块和无功功率控制模块中，经由无功功率控制模块生成参考相角，并得到由有功功率控制模块生成的d轴电压参考值和q轴电压参考值；

电压处理模块204，用于将d轴电压参考值、q轴电压参考值、d轴电压和q轴电压输入至电压控制模块中，生成d轴电流参考值和q轴电流参考值；

电流处理模块205，用于将d轴电流参考值、q轴电流参考值、d轴电流、q轴电流、d轴电压和q轴电压输入至电流控制模块中，生成调制波的d轴分量和q轴分量；

脉冲信号生成模块206，用于对调制波的d轴分量和q轴分量以及参考相角进行坐标变换和PWM调制，以生成调制脉冲信号；

参数调节模块207，用于将调制脉冲信号输入至构网型变流器中，以对构网型变流器的输出电压进行调节。

在其中一个实施例中，功率处理模块包括：

第一数据获取子模块，用于获取构网型变流器当前的无功功率参考值以及交流电力系统的频率初始值；

第一差值计算子模块，用于将无功功率与无功功率参考值之差确定为第一差值；

比例参数获取子模块，用于获取无功功率控制模块中的目标PI控制器的比例参数；

参考值确定子模块，用于根据第一差值、比例参数以及频率初始值，确定交流电力系统的频率参考值；

参考相角确定子模块，用于基于频率参考值，确定参考相角。

在其中一个实施例中，功率处理模块包括：

第二数据获取子模块，用于获取构网型变流器当前的有功功率参考值以及d轴电压初始值；

第二差值计算子模块，用于将有功功率参考值与有功功率之差确定为第二差值；

传递函数获取子模块，用于获取有功功率控制模块中的目标PI控制器的传递函数；

数据确定子模块，用于根据第二差值、传递函数和d轴电压初始值，确定d轴电压参考值，并将q轴电压参考值设置为零。

上述构网型变流器控制装置中各个模块的划分仅仅用于举例说明，在其他实施例中，可将构网型变流器控制装置按照需要划分为不同的模块，以完成上述构网型变流器控制装置的全部或部分功能。上述构网型变流器控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，本申请还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如上述实施例中任一项所述构网型变流器控制方法的步骤。

在一个实施例中，本申请还提供了一种计算机设备，所述计算机设备中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如上述实施例中任一项所述构网型变流器控制方法的步骤。

示意性地，如图4所示，图4为本申请实施例提供的一种计算机设备的内部结构示意图，该计算机设备300可以被提供为一服务器。参照图4，计算机设备300包括处理组件302，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器301所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件302的执行的指令，例如应用程序。存储器301中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件302被配置为执行指令，以执行上述任意实施例的构网型变流器控制方法。

计算机设备300还可以包括一个电源组件303被配置为执行计算机设备300的电源管理，一个有线或无线网络接口304被配置为将计算机设备300连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口305。计算机设备300可以操作基于存储在存储器301的操作系统，例如WindowsServer TM、Mac OS XTM、Unix TM、Linux TM、Free BSDTM或类似。

本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性，同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间可以根据需要进行组合，且相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种构网型变流器控制系统，其特征在于，所述系统包括无功功率控制模块、有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块以及坐标变换模块；

所述无功功率控制模块的输入端与构网型变流器连接，输出端与所述坐标变换模块连接；所述无功功率控制模块用于根据所述构网型变流器输出的无功功率，生成对应的参考相角，所述坐标变换模块用于将三相坐标系下的变量和dq坐标系下的变量进行相互转换；

所述有功功率控制模块的输入端与所述构网型变流器连接，输出端与所述电压控制模块的输入端连接；所述有功功率控制模块用于根据所述构网型变流器输出的有功功率，调整所述构网型变流器的交流侧的电压参考值；

所述电压控制模块的输出端与所述电流控制模块的输入端连接；所述电压控制模块用于根据有功功率控制模块的输出，生成所述构网型变流器的交流侧的电流参考值；

所述电流控制模块的输出端与所述坐标变换模块连接；所述电流控制模块用于根据电压控制模块的输出，生成用于调整所述构网型变流器的输出电压的调制波；

其中，所述有功功率控制模块、所述电压控制模块和所述电流控制模块均设置有目标PI控制器；所述目标PI控制器包括比例单元、积分单元和低通滤波器；所述比例单元与所述低通滤波器串联，所述积分单元与所述比例单元和所述低通滤波器并联。

2.根据权利要求1所述的构网型变流器控制系统，其特征在于，所述坐标变换模块包括第一变换单元和第二变换单元；所述第一变换单元用于将三相坐标系下的变量转换为dq坐标系下的变量，所述第二变换单元用于将dq坐标系下的变量转换为三相坐标系下的变量。

3.一种构网型变流器控制方法，其特征在于，应用于权利要求1或2所述的构网型变流器控制系统，所述系统包括无功功率控制模块、有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块以及坐标变换模块；所述方法包括：

当接收到控制指令时，采集当前时刻的构网型变流器的交流侧的电压信号、第一电流信号和第二电流信号，以确定所述构网型变流器的有功功率和无功功率；

分别对所述电压信号和所述第一电流信号进行坐标变换，得到所述构网型变流器的交流侧的d轴电压、q轴电压、d轴电流和q轴电流；

将有功功率和无功功率分别输入至所述有功功率控制模块和所述无功功率控制模块中，经由所述无功功率控制模块生成参考相角，并得到由所述有功功率控制模块生成的d轴电压参考值和q轴电压参考值；

将所述d轴电压参考值、所述q轴电压参考值、所述d轴电压和所述q轴电压输入至所述电压控制模块中，生成d轴电流参考值和q轴电流参考值；

将所述d轴电流参考值、所述q轴电流参考值、所述d轴电流、所述q轴电流、所述d轴电压和所述q轴电压输入至所述电流控制模块中，生成调制波的d轴分量和q轴分量；

对所述调制波的d轴分量和q轴分量以及所述参考相角进行坐标变换和PWM调制，以生成调制脉冲信号；

将所述调制脉冲信号输入至所述构网型变流器中，以对所述构网型变流器的输出电压进行调节。

4.根据权利要求3所述的构网型变流器控制方法，其特征在于，所述生成参考相角，包括：

获取所述构网型变流器当前的无功功率参考值以及交流电力系统的频率初始值；

将所述无功功率与所述无功功率参考值之差确定为第一差值；

获取所述无功功率控制模块中的目标PI控制器的比例参数；

根据所述第一差值、所述比例参数以及所述频率初始值，确定交流电力系统的频率参考值；

基于所述频率参考值，确定参考相角。

5.根据权利要求3所述的构网型变流器控制方法，其特征在于，所述生成d轴电压参考值和q轴电压参考值，包括：

获取所述构网型变流器当前的有功功率参考值以及d轴电压初始值；

将所述有功功率参考值与所述有功功率之差确定为第二差值；

获取所述有功功率控制模块中的目标PI控制器的传递函数；

根据所述第二差值、所述传递函数和所述d轴电压初始值，确定d轴电压参考值，并将所述q轴电压参考值设置为零。

6.根据权利要求3所述的构网型变流器控制方法，其特征在于，按照以下表达式生成d轴电流参考值和q轴电流参考值：

式中，为d轴电流参考值，/>为q轴电流参考值，/>为d轴电压参考值，u_gd为d轴电压，/>为q轴电压参考值，u_gq为q轴电压，/>为电压控制模块中的目标PI控制器的传递函数，k_p2为该目标PI控制器的比例参数，k_i2为该目标PI控制器的积分参数，s为拉普拉斯算子，ω为交流电力系统当前的频率，C为构网型变流器的交流侧的LC滤波器的电容值。

7.根据权利要求3所述的构网型变流器控制方法，其特征在于，按照以下表达式生成所述构网型变流器的调制波的d轴分量和q轴分量：

式中，为调制波的d轴分量，/>为调制波的q轴分量，/>为d轴电流参考值，/>为q轴电流参考值，i_vd为d轴电流，i_vq为q轴电流，/>为电流控制模块中的目标PI控制器的传递函数，k_p3为该目标PI控制器的比例参数，k_i3为该目标PI控制器的积分参数，s为拉普拉斯算子，ω为交流电力系统当前的频率，L为构网型变流器的交流侧的LC滤波器的电感值，u_gd为d轴电压，u_gq为q轴电压。

8.一种构网型变流器控制装置，其特征在于，应用于权利要求1或2所述的构网型变流器控制系统，所述系统包括无功功率控制模块、有功功率控制模块、电流控制模块、电压控制模块以及坐标变换模块；所述装置包括：

信号采集模块，用于当接收到控制指令时，采集当前时刻的构网型变流器的交流侧的电压信号和电流信号，以确定所述构网型变流器的有功功率和无功功率；

坐标变换模块，用于对所述电压信号和所述电流信号进行坐标变换，得到所述构网型变流器的交流侧的d轴电压、q轴电压、d轴电流和q轴电流；

功率处理模块，用于将有功功率和无功功率分别输入至所述有功功率控制模块和所述无功功率控制模块中，经由所述无功功率控制模块生成参考相角，并得到由所述有功功率控制模块生成的d轴电压参考值和q轴电压参考值；

电压处理模块，用于将所述d轴电压参考值、所述q轴电压参考值、所述d轴电压和所述q轴电压输入至所述电压控制模块中，生成d轴电流参考值和q轴电流参考值；

电流处理模块，用于将所述d轴电流参考值、所述q轴电流参考值、所述d轴电流、所述q轴电流、所述d轴电压和所述q轴电压输入至所述电流控制模块中，生成调制波的d轴分量和q轴分量；

脉冲信号生成模块，用于对所述调制波的d轴分量和q轴分量以及所述参考相角进行坐标变换和PWM调制，以生成调制脉冲信号；

参数调节模块，用于将所述调制脉冲信号输入至所述构网型变流器中，以对所述构网型变流器的输出电压进行调节。

9.一种存储介质，其特征在于：所述存储介质中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如权利要求3至7中任一项所述构网型变流器控制方法的步骤。

10.一种计算机设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器，以及存储器；

所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述一个或多个处理器执行时，执行如权利要求3至7中任一项所述构网型变流器控制方法的步骤。