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海上能输电系统的控制方法、装置及电子设备

申请号 CN202410097876.6 申请日 2024-01-23 公开(公告)号 CN117955182A 公开(公告)日 2024-04-30
申请人 华能广东汕头海上风电有限责任公司; 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司; 发明人 李春华; 贾嵩; 郭小江; 陈怡静; 蒋学站; 申旭辉; 孙栩; 李洪楷; 彭程; 李铮; 曾泽榕; 张钧阳; 许哲煌;
摘要 本公开提供了一种海上 风 能 输电系统的控制方法、装置及 电子 设备,涉及输电技术。具体技术方案为:获取在第一时间段内 风 力 发电装置的风速、风速的变化率、精简矩阵变换器直流侧 电流 信息以及精简矩阵变换器直流侧 电压 信息;基于风速以及风速的变化率,确定风力发电装置的有功功率给定值;根据有功功率给定值、精简矩阵变换器直流侧的电流电压信息,确定精简矩阵变换器的第一控制 信号 ;基于第一 控制信号 控制精简矩阵变换器工作,并获取交流 电网 的 三相电流 信息、 三相电压 信息;基于交流电网的三相电流信息、三相电压信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息,确定逆变器的第二控制信号,并基于第二控制信号控制逆变器工作。
权利要求

1.一种海上能输电系统的控制方法,其特征在于,包括:
获取在第一时间段内发电装置的风速、所述风速的变化率、精简矩阵变换器直流侧电流信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息;
基于所述风速以及所述风速的变化率,确定所述风力发电装置的有功功率给定值;
根据所述有功功率给定值、所述精简矩阵变换器直流侧的电流电压信息,确定所述精简矩阵变换器的第一控制信号
基于所述第一控制信号控制所述精简矩阵变换器工作,并获取交流电网三相电流信息、三相电压信息;
基于所述交流电网的三相电流信息、三相电压信息以及所述精简矩阵变换器直流侧电压信息,确定所述逆变器的第二控制信号,并基于所述第二控制信号控制所述逆变器工作。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述风速以及所述风速的变化率,确定所述风力发电装置的有功功率给定值,包括:
基于所述风速以及所述风速的变化率,确定有功功率修正系数;
基于所述风速以及所述风速的平均值,计算所述风速的标准方差;
基于所述标准方差、所述有功功率修正系数以及所述风速的平均值,确定所述风力发电装置的有功功率给定值。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述风速的标准方差可以通过以下式计算得到:
其中,vσ为所述风速的标准方差;为所述风速的平均值;t为第一时间段内某个时刻;T为第一时间段的时间长度。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述风力发电装置的有功功率给定值可以通过以下式计算得到:
*
其中,P为所述风力发电装置的有功功率给定值;Cp为风能利用系数;为所述风速的平均值;α(k)为所述有功功率修正系数;vσ为所述风速的标准方差;ρ为空气的密度;R为风力机叶片的旋转半径。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述有功功率给定值、所述精简矩阵变换器直流侧的电流电压信息,确定所述精简矩阵变换器的第一控制信号,包括:
将所述有功功率给定值确定为所述精简矩阵变换器的有功功率参考值;
基于所述精简矩阵变换器直流侧的电流电压信息,计算得到所述精简矩阵变换器直流侧输出的实际有功功率;
基于所述有功功率给定值有功功率参考值以及所述实际有功功率,得到所述精简矩阵变换器的调制信号;
基于所述精简矩阵变换器的调制信号对所述精简矩阵变换器进行双空间矢量调制,得到所述精简矩阵变换器的控制信号。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述基于所述有功功率参考值以及所述实际有功功率,得到所述精简矩阵变换器的调制信号,包括:
获取所述风力发电装置的损耗功率;
基于所述有功功率参考值、所述实际有功功率以及所述风力发电装置的损耗功率,得到电流参考值;
基于所述电流参考值以及所述精简矩阵变换器直流侧的电流值,获取所述精简矩阵变换器的两相电流参考信号;
基于所述两相电流参考信号进行坐标变换,得到所述精简矩阵变换器的调制信号。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述交流电网的三相电流信息、三相电压信息以及所述精简矩阵变换器直流侧电压信息,确定所述逆变器的第二控制信号,并基于所述第二控制信号控制所述逆变器工作,包括:
基于所述交流电网的三相电压信息进行坐标变换,得到所述交流电网的两相电压信息;
基于所述交流电网的三相电流信息进行坐标变换,得到所述交流电网的两相电流信息;
基于所述交流电网的两相电压信息以及两相电流信息,确定耦合补偿项;
将精简矩阵变换器直流侧电压给定值配置为第一值,并将所述逆变器的无功电流给定值配置为第二值;
基于所述精简矩阵变换器直流侧电压信息、所述精简矩阵变换器直流侧电压给定值、所述逆变器的无功电流给定值、所述交流电网的两相电流信息以及所述耦合补偿项,确定所述逆变器的三相电压参考值;
基于所述逆变器的三相电压参考值对所述逆变器进行空间矢量调制处理,确定所述逆变器的第二控制信号,并基于所述第二控制信号控制所述逆变器工作。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述基于所述精简矩阵变换器直流侧电压信息、所述精简矩阵变换器直流侧电压给定值、所述逆变器的无功电流给定值、所述交流电网的两相电流信息以及所述耦合补偿项,确定所述逆变器的三相电压参考值,包括:
基于所述精简矩阵变换器直流侧电压信息、所述精简矩阵变换器直流侧电压给定值以及所述交流电网的两相电流信息进行比例积分调节,得到所述逆变器的有功电流给定值;
基于所述逆变器的无功电流给定值以及所述交流电网的两相电流信息进行比例积分调节,得到所述逆变器的无功电流参考值;
基于所述逆变器的有功电流给定值、所述逆变器的无功电流参考值与所述耦合补偿项,确定所述逆变器的两相电压参考值;
基于所述逆变器的两相电压参考值进行坐标变换,得到所述逆变器的三相电压参考值。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
获取所述风力发电装置的转速、额定转速;
基于所述风力发电装置的转速与所述额定转速,控制所述风力发电装置的桨距。
10.一种海上风能输电系统的控制装置,其特征在于,包括:
第一获取模,用于获取在第一时间段内风力发电装置的风速、所述风速的变化率、精简矩阵变换器直流侧电流信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息;
第一确定模块,用于基于所述风速以及所述风速的变化率,确定所述风力发电装置的有功功率给定值;
第二确定模块,用于根据所述有功功率给定值、所述精简矩阵变换器直流侧的电流电压信息,确定所述精简矩阵变换器的第一控制信号;
第一控制模块,用于基于所述第一控制信号控制所述精简矩阵变换器工作,并获取交流电网的三相电流信息、三相电压信息;
第二控制模块,用于基于所述交流电网的三相电流信息、三相电压信息以及所述精简矩阵变换器直流侧电压信息,确定所述逆变器的第二控制信号,并基于所述第二控制信号控制所述逆变器工作。
11.一种电子设备,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1‑9中任一项所述的方法。
12.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1‑9中任一项所述的方法。

说明书全文

海上能输电系统的控制方法、装置及电子设备

技术领域

[0001] 本公开涉及输电技术,尤其涉及一种海上风能输电系统的控制方法、装置及电子设备。

背景技术

[0002] 随着化石能源紧缺和环境污染的问题日益严重,世界各国开始大发展可再生能源发电。海上风电具有能源蕴含量大、风速较稳定、设备年利用小时数高、对周边环境污染少等优点。近年来,海上风电凭借其独特的优势得到迅猛发展,并逐渐远离海岸进行风电场的建设。发明内容
[0003] 本公开提供了一种海上风能输电系统的控制方法、装置及电子设备。
[0004] 根据本公开的第一方面,提供了一种海上风能输电系统的控制方法,包括:
[0005] 获取在第一时间段内风力发电装置的风速、风速的变化率、精简矩阵变换器直流侧电流信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息;
[0006] 基于风速以及风速的变化率,确定风力发电装置的有功功率给定值;
[0007] 根据有功功率给定值、精简矩阵变换器直流侧的电流电压信息,确定精简矩阵变换器的第一控制信号
[0008] 基于第一控制信号控制精简矩阵变换器工作,并获取交流电网三相电流信息、三相电压信息;
[0009] 基于交流电网的三相电流信息、三相电压信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息,确定逆变器的第二控制信号,并基于第二控制信号控制逆变器工作。
[0010] 根据本公开的第二方面,提供了一种海上风能输电系统的控制装置,包括:
[0011] 第一获取模,用于获取在第一时间段内风力发电装置的风速、风速的变化率、精简矩阵变换器直流侧电流信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息;
[0012] 第一确定模块,用于基于风速以及风速的变化率,确定风力发电装置的有功功率给定值;
[0013] 第二确定模块,用于根据有功功率给定值、精简矩阵变换器直流侧的电流电压信息,确定精简矩阵变换器的第一控制信号;
[0014] 第一控制模块,用于基于第一控制信号控制精简矩阵变换器工作,并获取交流电网的三相电流信息、三相电压信息;
[0015] 第二控制模块,用于基于交流电网的三相电流信息、三相电压信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息,确定逆变器的第二控制信号,并基于第二控制信号控制逆变器工作。
[0016] 根据本公开的第三方面,提供一种电子设备,包括:
[0017] 至少一个处理器;以及
[0018] 与至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
[0019] 存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,指令被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器能够执行上述第一方面所述的海上风能输电系统的控制方法。
[0020] 根据本公开实施例的第四方面,提供一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质。其中,计算机指令用于使计算机执行上述第二方面所述的海上风能输电系统的控制方法。
[0021] 根据本公开的第五方面,提供一种计算机程序产品,包括计算机程序,计算机程序在被处理器执行时实现前述第二方面所述的海上风能输电系统的控制方法。
[0022] 本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:基于风速以及风速的变化率,确定风力发电装置的有功功率给定值;根据有功功率给定值、精简矩阵变换器直流侧的电流电压信息,确定精简矩阵变换器的第一控制信号;基于第一控制信号控制精简矩阵变换器工作;基于交流电网的三相电流信息、三相电压信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息,确定逆变器的第二控制信号,并基于第二控制信号控制逆变器工作,这样,提高了海上风能输电系统的稳定性、风能利用率以及有功功率平滑性能。
[0023] 应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。附图说明
[0024] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理,并不构成对本公开的不当限定。
[0025] 图1是根据本公开实施例提供的一种海上风能输电系统的控制方法的流程图
[0026] 图2是根据本公开实施例提供的海上风能输电系统中风力发电装置的控制框图
[0027] 图3是根据本公开实施例提供的又一种海上风能输电系统的控制方法的流程图。
[0028] 图4是根据本公开实施例提供的另一种海上风能输电系统的控制方法的流程图。
[0029] 图5是根据本公开实施例提供的另一种海上风能输电系统的控制方法的流程图。
[0030] 图6是根据本公开实施例提供的一种海上风能输电系统的控制装置的结构框图。
[0031] 图7是根据本公开实施例提供的电子设备的结构框图。

具体实施方式

[0032] 为了使本领域普通人员更好地理解本公开的技术方案,下面将结合附图,对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0033] 需要说明的是,本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。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、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0034] 需要说明的是,在本公开的描述中,除非另有说明,“/”表示或的意思,例如,A/B可以表示A或B;本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。
[0035] 随着化石能源的日益枯竭,新能源发电成为解决能源危机的一种有效途径。海上风力发电是一种利用风能发电的可再生能源技术,它利用海上的强劲风力,通过风力发电机将风能转化为电能。但是,由于风速的随机性以及波动性特征,风力发电提供的电能存在剧烈波动,当通过输电线路将这部分能量馈入到交流电网时,将会对交流电网产生冲击,甚至引起电网电压频率或幅值的波动,从而加大了电力系统的调度难度。
[0036] 海上风能输电系统主要包括风力发电装置、精简矩阵变换器、高频变压器二极管不可控整流桥、网侧逆变器以及变压器。其中,风力发电装置包括风力机以及永磁同步电机。
[0037] 图1是根据本公开实施例提供的一种海上风能输电系统的控制方法的流程图。如图1所示,该海上风能输电系统的控制方法包括但不限于以下步骤:
[0038] 在步骤S101中,获取在第一时间段内风力发电装置的风速、风速的变化率、精简矩阵变换器直流侧电流信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息。
[0039] 在本公开一些实施例中,第一时间段可以为一个采样周期,也可以包括多个采样周期。
[0040] 可选的,当第一时间段包括一个采样周期时,获取当前采样周期内的风速、风速的变化率、精简矩阵变换器直流侧电流信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息,并根据当前采样周期获取的数据对海上风能输电系统进行控制。
[0041] 可选的,当第一时间段包括多个采样周期时,获取多个采样周期内的风速、风速的变化率、精简矩阵变换器直流侧电流信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息,并根据多个采样周期获取的数据的均值对海上风能输电系统进行控制。
[0042] 可选的,可以根据第一时间段内的风速,计算风速的变化率。
[0043] 在步骤S102中,基于风速以及风速的变化率,确定风力发电装置的有功功率给定值。
[0044] 在本公开一些实施例中,可以基于风速以及风速的变化率,通过模糊控制器获取有功功率修正系数。基于第一时间段内的风速,确定第一时间段内风速的平均值。基于第一时间段内的风速以及风速的平均值,计算风速的标准方差。基于基于标准方差、有功功率修正系数以及风速的平均值,确定风力发电装置的有功功率给定值。
[0045] 在步骤S103中,根据有功功率给定值、精简矩阵变换器直流侧的电流电压信息,确定精简矩阵变换器的第一控制信号。
[0046] 在本公开一些实施例中,基于有功功率给定值、精简矩阵变换器直流侧的电流电压信息,确定精简矩阵变换器的调制信号;基于精简矩阵变换器的调制信号对精简矩阵变换器进行双空间矢量调制,得到精简矩阵变换器的控制信号。
[0047] 在步骤S104中,基于第一控制信号控制精简矩阵变换器工作,并获取交流电网的三相电流信息、三相电压信息。
[0048] 可选的,基于第一控制信号,控制精简矩阵变换器中IGBT开关管的占空比;基于精简矩阵变换器中IGBT开关管的占空比,控制精简矩阵变换器工作。
[0049] 在步骤S105中,基于交流电网的三相电流信息、三相电压信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息,确定逆变器的第二控制信号,并基于第二控制信号控制逆变器工作。
[0050] 在本公开一些实施例中,基于交流电网的三相电流信息、三相电压信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息,确定精简矩阵变换器直流侧电压给定值、逆变器的无功电流给定值、交流电网的两相电流信息以及耦合补偿项;基于精简矩阵变换器直流侧电压信息、精简矩阵变换器直流侧电压给定值、逆变器的无功电流给定值、交流电网的两相电流信息以及耦合补偿项,确定逆变器的三相电压参考值;基于逆变器的三相电压参考值对逆变器进行空间矢量调制处理,确定逆变器的第二控制信号,并基于第二控制信号控制逆变器工作。
[0051] 需要说明的是,桨距指定的风力机叶片径向位置叶片弦线与风轮旋转面的夹角。当风力发电装置的转速超过额定转速时,可以通过桨距控制系统对风力发电装置的桨距角进行控制,减少风力发电装置的机械转矩。
[0052] 在本公开一些实施例中,获取风力发电装置的转速、额定转速;基于风力发电装置的转速与额定转速,控制风力发电装置的桨距角。
[0053] 图2是根据本公开实施例提供的海上风能输电系统中风力发电装置的控制框图。如图2所示,当风力发电装置的转速ω超过额定转速ωrate时,进行风力发电装置桨距控制。
基于风力发电装置的转速ω与额定转速ωrate进行差值计算,得到风力发电装置的转速差值。基于风力发电装置的转速差值进行比例积分调节,得到风力发电装置的桨距角参考值* *
β。基于风力发电装置的桨距角参考值β以及传递函数 得到风力发电装置的桨距角实*
际值β。其中,βmax与βmin是指风力发电装置的桨距角参考值β 的上限和下限,也就是说对风*
力发电装置的桨距角参考值β进行了限幅。βup与βdown是指风力发电装置的桨距角实际值β的上限和下限,意思就是对风力发电装置的桨距角实际值β进行了限幅。
[0054] 在本公开的实施例中,基于风速以及风速的变化率,确定风力发电装置的有功功率给定值;根据有功功率给定值、精简矩阵变换器直流侧的电流电压信息,确定精简矩阵变换器的第一控制信号;基于第一控制信号控制精简矩阵变换器工作;基于交流电网的三相电流信息、三相电压信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息,确定逆变器的第二控制信号,并基于第二控制信号控制逆变器工作,这样,提高了海上风能输电系统的稳定性、风能利用率以及有功功率平滑性能。
[0055] 图3是根据本公开实施例提供的又一种海上风能输电系统的控制方法的流程图。如图3所示,该海上风能输电系统的控制方法包括但不限于以下步骤:
[0056] 在步骤S301中,获取在第一时间段内风力发电装置的风速、风速的变化率、精简矩阵变换器直流侧电流信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息。
[0057] 在本公开的实施例中,步骤S301可以分别采用本公开的各实施例中的任一种方式实现,本公开实施例并不对此作出限定,也不再赘述。
[0058] 在步骤S302中,基于风速以及风速的变化率,确定有功功率修正系数。
[0059] 在本公开一些实施例中,基于第一时间段内的风速以及风速的变化率,通过模糊控制器进行模糊控制处理,确定有功功率修正系数。
[0060] 需要说明的是,模糊控制器中预设的模糊控制规则可以为Mamdani控制规则,即当第一时间段内风速的变化率较快时,有功功率修正系数取值较大,当第一时间段内风速的变化率较慢时,有功功率修正系数取值较小。
[0061] 在步骤S303中,基于风速以及风速的平均值,计算风速的标准方差。
[0062] 在本公开一些实施例中,基于第一时间段内的风速,确定第一时间段内的平均值;基于第一时间段内的风速以及风速的平均值,确定风速的标准方差。举例而言,可以通过以下公式(1)计算风速的标准方差:
[0063]
[0064] 其中,vσ为风速的标准方差;为风速的平均值;t为第一时间段内某个时刻;T为第一时间段的时间长度。
[0065] 在步骤S304中,基于标准方差、有功功率修正系数以及风速的平均值,确定风力发电装置的有功功率给定值。
[0066] 在本公开一些实施例中,获取风力机叶片的旋转半径;基于标准方差、风力机叶片的旋转半径、有功功率修正系数以及风速的平均值,确定风力发电装置的有功功率给定值。举例而言,可以通过以下公式(2)计算风力发电装置的有功功率给定值:
[0067]
[0068] 其中,P*为风力发电装置的有功功率给定值;Cp为风能利用系数;为风速的平均值;α(k)为有功功率修正系数;vσ为风速的标准方差;ρ为空气的密度;R为风力机叶片的旋转半径。
[0069] 在步骤S305中,根据有功功率给定值、精简矩阵变换器直流侧的电流电压信息,确定精简矩阵变换器的第一控制信号。
[0070] 在本公开的实施例中,步骤S305可以分别采用本公开的各实施例中的任一种方式实现,本公开实施例并不对此作出限定,也不再赘述。
[0071] 在步骤S306中,基于第一控制信号控制精简矩阵变换器工作,并获取交流电网的三相电流信息、三相电压信息。
[0072] 在本公开的实施例中,步骤S306可以分别采用本公开的各实施例中的任一种方式实现,本公开实施例并不对此作出限定,也不再赘述。
[0073] 在步骤S307中,基于交流电网的三相电流信息、三相电压信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息,确定逆变器的第二控制信号,并基于第二控制信号控制逆变器工作。
[0074] 在本公开的实施例中,步骤S307可以分别采用本公开的各实施例中的任一种方式实现,本公开实施例并不对此作出限定,也不再赘述。
[0075] 在本公开的实施例中,基于风速以及风速的变化率,通过模糊控制器确定风力发电装置的有功功率给定值。这样可以在风速变化较快时,确保海上风能输电系统的稳定运行;在风速较平稳时,能够使风力发电装置输出较为平滑的有功功率。
[0076] 图4是根据本公开实施例提供的另一种海上风能输电系统的控制方法的流程图。如图4所示,该海上风能输电系统的控制方法包括但不限于以下步骤:
[0077] 在步骤S401中,获取在第一时间段内风力发电装置的风速、风速的变化率、精简矩阵变换器直流侧电流信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息。
[0078] 在本公开的实施例中,步骤S401可以分别采用本公开的各实施例中的任一种方式实现,本公开实施例并不对此作出限定,也不再赘述。
[0079] 在步骤S402中,基于风速以及风速的变化率,确定风力发电装置的有功功率给定值。
[0080] 在本公开的实施例中,步骤S402可以分别采用本公开的各实施例中的任一种方式实现,本公开实施例并不对此作出限定,也不再赘述。
[0081] 在步骤S403中,将有功功率给定值确定为精简矩阵变换器的有功功率参考值。
[0082] 在步骤S404中,基于精简矩阵变换器直流侧的电流电压信息,计算得到精简矩阵变换器直流侧输出的实际有功功率。
[0083] 可选的,基于精简矩阵变换器直流侧的电流信息与精简矩阵变换器直流侧的电压信息进行相乘计算,得到精简矩阵变换器直流侧输出的实际有功功率。
[0084] 在步骤S405中,基于有功功率参考值以及实际有功功率,得到精简矩阵变换器的调制信号。
[0085] 在本公开一些实施例中,获取风力发电装置的损耗功率;基于有功功率参考值、实际有功功率以及风力发电装置的损耗功率,得到电流参考值;基于电流参考值以及精简矩阵变换器直流侧的电流值,获取精简矩阵变换器的两相电流参考信号;基于两相电流参考信号进行坐标变换,得到精简矩阵变换器的调制信号。
[0086] 可选的,基于有功功率参考值以及风力发电装置的损耗功率进行差值计算,得到第一差值;基于第一差值以及实际有功功率进行差值计算,得到第二差值;基于第二差值进行比例积分调节处理,得到电流参考值;将电流参考值确定为有功电流第一分量;将精简矩阵变换器直流侧的电流值确定为有功电流第二分量;基于有功电流第一分量以及有功电流第二分量,得到精简矩阵变换器的两相电流参考信号。
[0087] 可选的,基于两相电流参考信号进行坐标变换,得到三相电流参考信号;将三相电流参考信号确定为精简矩阵变换器的调制信号。
[0088] 在步骤S406中,基于精简矩阵变换器的调制信号对精简矩阵变换器进行双空间矢量调制,得到精简矩阵变换器的控制信号。
[0089] 需要说明的是,基于精简矩阵变换器的调制信号对精简矩阵变换器进行双空间矢量调制,可以使精简矩阵变换器在一个开关周期内,两个大小一致极性相反的目标电流矢量导通时间是各自占据整个开关周期的二分之一,这样,基于得到的精简矩阵变换器的控制信号可以将风力发电装置输出的三相交流电变换成正负交变的高频电压。
[0090] 在步骤S407中,基于第一控制信号控制精简矩阵变换器工作,并获取交流电网的三相电流信息、三相电压信息。
[0091] 在本公开的实施例中,步骤S407可以分别采用本公开的各实施例中的任一种方式实现,本公开实施例并不对此作出限定,也不再赘述。
[0092] 在步骤S408中,基于交流电网的三相电流信息、三相电压信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息,确定逆变器的第二控制信号,并基于第二控制信号控制逆变器工作。
[0093] 在本公开的实施例中,步骤S408可以分别采用本公开的各实施例中的任一种方式实现,本公开实施例并不对此作出限定,也不再赘述。
[0094] 在本公开的实施例中,基于有功功率参考值以及实际有功功率,得到精简矩阵变换器的调制信号;基于精简矩阵变换器的调制信号对精简矩阵变换器进行双空间矢量调制,得到精简矩阵变换器的控制信号,可以基于精简矩阵变换器的控制信号对相应开关的占空比进行控制,调节精简矩阵变换器直流侧输出电压的幅值,提高了海上风能输电系统进行功率调节的灵活性。
[0095] 图5是根据本公开实施例提供的另一种海上风能输电系统的控制方法的流程图。如图5所示,该海上风能输电系统的控制方法包括但不限于以下步骤:
[0096] 在步骤S501中,获取在第一时间段内风力发电装置的风速、风速的变化率、精简矩阵变换器直流侧电流信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息。
[0097] 在本公开的实施例中,步骤S501可以分别采用本公开的各实施例中的任一种方式实现,本公开实施例并不对此作出限定,也不再赘述。
[0098] 在步骤S502中,基于风速以及风速的变化率,确定风力发电装置的有功功率给定值。
[0099] 在本公开的实施例中,步骤S502可以分别采用本公开的各实施例中的任一种方式实现,本公开实施例并不对此作出限定,也不再赘述。
[0100] 在步骤S503中,根据有功功率给定值、精简矩阵变换器直流侧的电流电压信息,确定精简矩阵变换器的第一控制信号。
[0101] 在本公开的实施例中,步骤S503可以分别采用本公开的各实施例中的任一种方式实现,本公开实施例并不对此作出限定,也不再赘述。
[0102] 在步骤S504中,基于第一控制信号控制精简矩阵变换器工作,并获取交流电网的三相电流信息、三相电压信息。
[0103] 在本公开的实施例中,步骤S504可以分别采用本公开的各实施例中的任一种方式实现,本公开实施例并不对此作出限定,也不再赘述。
[0104] 在步骤S505中,基于交流电网的三相电压信息进行坐标变换,得到交流电网的两相电压信息。
[0105] 可选的,基于交流电网的三相电压信息进行坐标变换,将三相静止坐标变换为两相旋转坐标,得到交流电网的两相电压信息。
[0106] 在步骤S506中,基于交流电网的三相电流信息进行坐标变换,得到交流电网的两相电流信息。
[0107] 可选的,基于交流电网的三相电流信息进行坐标变换,将三相静止坐标变换为两相旋转坐标,得到交流电网的两相电流信息。
[0108] 在步骤S507中,基于交流电网的两相电压信息以及两相电流信息,确定耦合补偿项。
[0109] 在本公开一些实施例中,获取交流电网的电气角速度;基于交流电网的电气角速度、交流电网的两相电压信息以及两相电压信息,确定耦合补偿项。
[0110] 需要说明的是,耦合补偿项可以包括第一耦合补偿项以及第二耦合补偿项。其中第一耦合补偿项用于计算逆变器的两相电压参考值的第一分量;第二耦合补偿项用于逆变器的两相电压参考值的第二分量。
[0111] 在步骤S508中,将精简矩阵变换器直流侧电压给定值配置为第一值,并将逆变器的无功电流给定值配置为第二值。
[0112] 可选的,第一值可以设置为0;第二值可以设置为0。
[0113] 在步骤S509中,基于精简矩阵变换器直流侧电压信息、精简矩阵变换器直流侧电压给定值、逆变器的无功电流给定值、交流电网的两相电流信息以及耦合补偿项,确定逆变器的三相电压参考值。
[0114] 可选的,基于精简矩阵变换器直流侧电压信息、精简矩阵变换器直流侧电压给定值以及交流电网的两相电流信息进行比例积分调节,得到逆变器的有功电流给定值;基于逆变器的无功电流给定值以及交流电网的两相电流信息进行比例积分调节,得到逆变器的无功电流参考值;基于逆变器的有功电流给定值、逆变器的无功电流参考值与耦合补偿项,确定逆变器的两相电压参考值;基于逆变器的两相电压参考值进行坐标变换,得到逆变器的三相电压参考值。
[0115] 在步骤S510中,基于逆变器的三相电压参考值对逆变器进行空间矢量调制处理,确定逆变器的第二控制信号,并基于第二控制信号控制逆变器工作。
[0116] 可选的,基于逆变器的三相电压参考值对逆变器进行空间矢量调制处理,生成第二控制信号以控制逆变器的开关,由此产生交流电网所需的调制电压。
[0117] 在本公开的实施例中,基于交流电网的三相电流信息、三相电压信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息,确定逆变器的三相电压参考值;基于逆变器的三相电压参考值对逆变器进行空间矢量调制处理,确定逆变器的第二控制信号,并基于第二控制信号控制逆变器产生交流电网所需的调制电压,这样提高了海上风能输电系统的稳定性以及有功功率平滑性能。
[0118] 图6是根据本公开实施例提供的一种海上风能输电系统的控制装置的结构框图。如图6所示,该海上风能输电系统的控制装置可以包括第一获取模块601、第一确定模块
602、第二确定模块603、第一控制模块604以及第二控制模块605。
[0119] 第一获取模块601,用于获取在第一时间段内风力发电装置的风速、风速的变化率、精简矩阵变换器直流侧电流信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息。
[0120] 第一确定模块602,用于基于风速以及风速的变化率,确定风力发电装置的有功功率给定值。
[0121] 第二确定模块603,用于根据有功功率给定值、精简矩阵变换器直流侧的电流电压信息,确定精简矩阵变换器的第一控制信号。
[0122] 第一控制模块604,用于基于第一控制信号控制精简矩阵变换器工作,并获取交流电网的三相电流信息、三相电压信息。
[0123] 第二控制模块605,用于基于交流电网的三相电流信息、三相电压信息以及精简矩阵变换器直流侧电压信息,确定逆变器的第二控制信号,并基于第二控制信号控制逆变器工作。
[0124] 可选的,第一确定模块602还可以用于:基于风速以及风速的变化率,确定有功功率修正系数;基于风速以及风速的平均值,计算风速的标准方差;基于标准方差、有功功率修正系数以及风速的平均值,确定风力发电装置的有功功率给定值。
[0125] 可选的,第一确定模块602还可以用于:通过以下公式计算风速的标准方差[0126]
[0127] 其中,vσ为风速的标准方差;为风速的平均值;t为第一时间段内某个时刻;T为第一时间段的时间长度。
[0128] 可选的,第一确定模块602还可以用于:通过以下公式计算风力发电装置的有功功率给定值
[0129]*
[0130] 其中,P为风力发电装置的有功功率给定值;Cp为风能利用系数;为风速的平均值;α(k)为有功功率修正系数;vσ为风速的标准方差;ρ为空气的密度;R为风力机叶片的旋转半径。
[0131] 可选的,第二确定模块603还可以用于:将有功功率给定值确定为精简矩阵变换器的有功功率参考值;基于精简矩阵变换器直流侧的电流电压信息,计算得到精简矩阵变换器直流侧输出的实际有功功率;基于有功功率给定值有功功率参考值以及实际有功功率,得到精简矩阵变换器的调制信号;基于精简矩阵变换器的调制信号对精简矩阵变换器进行双空间矢量调制,得到精简矩阵变换器的控制信号。
[0132] 可选的,第二确定模块603还可以用于:获取风力发电装置的损耗功率;基于有功功率参考值、实际有功功率以及风力发电装置的损耗功率,得到电流参考值;基于电流参考值以及精简矩阵变换器直流侧的电流值,获取精简矩阵变换器的两相电流参考信号;基于两相电流参考信号进行坐标变换,得到精简矩阵变换器的调制信号。
[0133] 可选的,第二控制模块605还可以用于:基于交流电网的三相电压信息进行坐标变换,得到交流电网的两相电压信息;基于交流电网的三相电流信息进行坐标变换,得到交流电网的两相电流信息;基于交流电网的两相电压信息以及两相电压信息,确定耦合补偿项;将精简矩阵变换器直流侧电压给定值配置为第一值,并将逆变器的无功电流给定值配置为第二值;基于精简矩阵变换器直流侧电压信息、精简矩阵变换器直流侧电压给定值、逆变器的无功电流给定值、交流电网的两相电流信息以及耦合补偿项,确定逆变器的三相电压参考值;基于逆变器的三相电压参考值对逆变器进行空间矢量调制处理,确定逆变器的控制信号。
[0134] 可选的,第二控制模块605还可以用于:基于精简矩阵变换器直流侧电压信息、精简矩阵变换器直流侧电压给定值以及交流电网的两相电流信息进行比例积分调节,得到逆变器的有功电流给定值;基于逆变器的无功电流给定值以及交流电网的两相电流信息进行比例积分调节,得到逆变器的无功电流参考值;基于逆变器的有功电流给定值、逆变器的无功电流参考值与耦合补偿项,确定逆变器的两相电压参考值;基于逆变器的两相电压参考值进行坐标变换,得到逆变器的三相电压参考值。
[0135] 可选的,该海上风能输电系统的控制装置还可以包括第二获取模块606以及第三控制模块607。
[0136] 可选的,第二获取模块606可用于获取风力发电装置的转速、额定转速。
[0137] 可选的,第三控制模块607可用于基于风力发电装置的转速与额定转速,控制风力发电装置的桨距。
[0138] 关于上述实施例中的装置,其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述,此处将不做详细阐述说明。
[0139] 根据本公开的实施例,本公开还提供了一种电子设备和一种可读存储介质。
[0140] 如图7所示,是根据本公开实施例提供的电子设备的结构框图。电子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。电子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、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例,并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。
[0141] 如图7所示,该电子设备包括:一个或多个处理器701、存储器702,以及用于连接各部件的接口,包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相连接,并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在电子设备内执行的指令进行处理,包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如,耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在其它实施方式中,若需要,可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样,可以连接多个电子设备,各个设备提供部分必要的操作(例如,作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图7中以一个处理器701为例。
[0142] 存储器702即为本公开所提供的非瞬时计算机可读存储介质。其中,存储器存储有可由至少一个处理器执行的指令,以使至少一个处理器执行本公开所提供的海上风能输电系统的控制方法。本公开的非瞬时计算机可读存储介质存储计算机指令,该计算机指令用于使计算机执行本公开所提供的海上风能输电系统的控制方法。
[0143] 存储器702作为一种非瞬时计算机可读存储介质,可用于存储非瞬时软件程序、非瞬时计算机可执行程序以及模块,如本公开实施例中的信息处理方法对应的程序指令/模块(例如,附图6中所示的第一获取模块601、第一确定模块602、第二确定模块603、第一控制模块604以及第二控制模块605)。处理器701通过运行存储在存储器702中的非瞬时软件程序、指令以及模块,从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理,即实现上述方法实施例中的海上风能输电系统的控制方法。
[0144] 存储器702可以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、至少一个功能所需要的应用程序;存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。此外,存储器702可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非瞬时存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些实施例中,存储器702可选包括相对于处理器701远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0145] 该电子设备还可以包括:输入装置703和输出装置704。处理器701、存储器702、输入装置703和输出装置704可以通过总线或者其他方式连接,图7中以通过总线连接为例。
[0146] 输入装置703可接收输入的数字或字符信息,以及产生与该电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入,例如触摸屏、小键盘鼠标、轨迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹球、操纵杆等输入装置。输出装置704可以包括显示设备、辅助照明装置(例如,LED)和触觉反馈装置(例如,振动电机)等。该显示设备可以包括但不限于,液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器和等离子体显示器。在一些实施方式中,显示设备可以是触摸屏。
[0147] 根据本公开的实施例,本公开还提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序在被处理器执行时实现本公开实施例中的海上风能输电系统的控制方法。
[0148] 此处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、专用ASIC(专用集成电路)、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。
[0149] 这些计算程序(也称作程序、软件、软件应用、或者代码)包括可编程处理器的机器指令,并且可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。如本文使用的,术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何计算机程序产品、设备、和/或装置(例如,磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑装置(PLD)),包括,接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何信号。
[0150] 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。
[0151] 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。
[0152] 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。
[0153] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本发明的其它实施方案。本公开旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0154] 应当理解的是,本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
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