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海上电系统中化多电平换流器的控制方法、装置

申请号 CN202410078445.5 申请日 2024-01-18 公开(公告)号 CN117955352A 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; 陈怡静; 朱亚波; 郭小江; 田峰; 孙栩; 申旭辉; 王俊伟; 张钧阳; 周润洪; 李铮; 曾泽榕; 彭程; 许哲煌;
摘要 本 发明 是关于一种海上 风 电系统中 模 块 化多电平换流器 的控制方法、装置,所述方法包括:获取d轴参考 电流 i*d、d轴 电压 分量ud、d轴电流分量电流i的uud**、diffdiffqdi轴分量参*iq进行脉冲宽度调制*、qu,、q经q、轴电压分量i过qi和耗散 电阻 d反考值、q派轴参考克u*diffd变uq换,、PWMq输入电流无源 控制器 后得到差模电压和后轴电流分量q控制 信号 的分配得轴分量参到差模电i考值q和耗散电阻压参u*,diffq考以实现对海上风值;u将;*diff将u*idiffd;*d根、u和据d、电系统中模块化多电平换流器的控制。该方法可以实现无静差调节,使得参数调节较之前容易,且优化了系统动态特性。
权利要求

1.一种海上电系统中化多电平换流器的控制方法,其特征在于,包括:
* *
获取d轴参考电流id、d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴参考电流iq、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq和耗散电阻
* *
将所述d轴参考电流id、d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴参考电流i q、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq和耗散电阻,输入电流无源控制器后得到差模电压的d轴分量参考值* *
udiffd和q轴分量参考值udiffq;
* *
将所述差模电压的d轴分量参考值udiffd和q轴分量参考值udiffq,经过反派克变换后得*
到差模电压参考值udiff;
*
根据所述差模电压参考值u diff进行脉冲宽度调制PWM控制信号的分配,以实现对海上风电系统中模块化多电平换流器的控制。
*
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,获取所述d轴参考电流id和所述q轴参考电*
流iq,包括:
*
获取直流侧输出的直流电压Udc和直流参考电压Udc;
*
将所述直流电压Udc和所述直流参考电压Udc做差后输入比例积分PI控制器后得到参考*
电流i;
* *
将所述参考电流i输入dq轴电流分配器后得到所述d轴参考电流id和所述q轴参考电*
流iq。
*
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,将所述参考电流i 输入dq轴电流分配器后* *
得到所述d轴参考电流id和所述q轴参考电流iq,包括:
获取功率因数θ;
*
通过所述dq轴电流分配器根据所述功率因数角θ,对所述参考电流i输进行电流分配,* *
以得到所述d轴参考电流id和所述q轴参考电流iq。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述通过所述dq轴电流分配器根据所述功* *
率因数角θ,对所述参考电流i输进行电流分配,以得到所述d轴参考电流id和所述q轴参考*
电流iq,包括:
* *
所述d轴参考电流id=icos(θ);
* *
所述q轴参考电流iq=isin(θ)。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,获取所述d轴电压分量ud、所述d轴电流分量id、所述q轴电压分量uq、所述q轴电流分量iq,包括:
获取风电场电机的交流电压uabc和电流iabc;
获取相环的输出频率ωt;
将所述交流电压uabc和电流iabc,结合所述输出频率ωt,对所述交流电压uabc和电流iabc进行派克变换后得到所述d轴电压分量ud、所述d轴电流分量id、所述q轴电压分量uq、所述q轴电流分量iq。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,获取所述耗散电阻,包括:
获取电机的电流iabc的有效值;
计算所述电流iabc的有效值的变化率;
根据所述有效值和所述变化率,确定注入的所述耗散电阻。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述根据所述有效值和所述变化率,确定注入的所述耗散电阻,包括:
如果所述有效值在设定范围且所述变化率小于设定变化率,确定注入的所述耗散电阻为第一电阻值;
如果所述有效值在设定范围且所述变化率大于或等于设定变化率,确定注入的所述耗散电阻为第二电阻值;其中,所述第二电阻值大于第一电阻值;
如果所述有效值小于设定范围的谷值且所述变化率小于设定变化率,确定注入的所述耗散电阻为第三电阻值;其中,所述第三电阻值小于第二电阻值;
如果所述有效值小于设定范围的谷值且所述变化率大于或等于设定变化率,确定注入的所述耗散电阻为第一电阻值。
8.一种海上风电系统中模块化多电平换流器的控制装置,其特征在于,包括:
* *
获取模块,用于获取d轴参考电流id、d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴参考电流iq、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq和耗散电阻;
*
第一确定模块,用于将所述d轴参考电流id、d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴参考电*
流iq、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq和耗散电阻,输入电流无源控制器后得到差模电压的* *
d轴分量参考值udiffd和q轴分量参考值udiffq;
* *
第二确定模块,用于将所述差模电压的d轴分量参考值udiffd和q轴分量参考值udiffq,*
经过反派克变换后得到差模电压参考值udiff;
*
分配模块,用于根据所述差模电压参考值udiff进行PWM控制信号的分配,以实现对海上风电系统中模块化多电平换流器的控制。
9.一种电子设备,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1‑7中任一项所述的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序指令,其特征在于,该程序指令被处理器执行时实现权利要求1‑7中任一项所述的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法。

说明书全文

海上电系统中化多电平换流器的控制方法、装置

技术领域

[0001] 本发明涉及海上风电系统技术领域,尤其涉及一种海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法、装置。

背景技术

[0002] 海上风电直流送出方案中,不可控电二极管整流单元因其成本低廉、技术成熟的优点成为海上换流站首选整流方案,在早期工程化近海风电系统中被广泛采用,但这种不可控的整流方案不能隔离陆上系统故障,风电场侧易受陆上系统故障的影响,未来深远海风电直流送出方案中将优选可控整流器
[0003] 目前,基于PI(Proportional Integral,比例积分)控制器的PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)整流控制应用非常广泛,但高电压、大电流的深远海风电MMC(Modular Multilevel Converter,模块化多电平换流器)中,由于MMC中存在环流且输送功率变化范围较大,PI控制器难以实现无静差调节,参数调节较困难且难以提供满意的动态特性。

发明内容

[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005] 为此,本发明的第一个目的在于提出一种海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法,该方法可以实现无静差调节,使得参数调节较之前容易,且优化了系统动态特性。
[0006] 本发明的第二个目的在于提出一种海上风电系统中模块化多电平换流器的控制装置。
[0007] 本发明的第三个目的在于提出一种电子设备。
[0008] 本发明的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
[0009] 本发明的第五个目的在于提出一种计算机程序产品。
[0010] 为达到上述目的,本发明第一方面实施例提出了一种海上风电系统中模块化多电*平换流器的控制方法,包括:获取d轴参考电流id、d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴参考* *
电流iq、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq和耗散电阻;将所述d轴参考电流id、d轴电压分量*
ud、d轴电流分量id、q轴参考电流iq、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq和耗散电阻,输入电流* *
无源控制器后得到差模电压的d轴分量参考值udiffd和q轴分量参考值udiffq;将所述差模电* *
压的d轴分量参考值udiffd和q轴分量参考值udiffq,经过反派克变换后得到差模电压参考值* *
udiff;根据所述差模电压参考值udiff进行脉冲宽度调制PWM控制信号的分配,以实现对海上风电系统中模块化多电平换流器的控制。
[0011] 根据本发明实施例的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法,先获取d* *轴参考电流id、d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴参考电流iq、q轴电压分量uq、q轴电流*
分量iq和耗散电阻,并将所述d轴参考电流id、d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴参考电流*
iq、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq和耗散电阻,输入电流无源控制器后得到差模电压的d* * *
轴分量参考值udiffd和q轴分量参考值u diffq,然后将所述差模电压的d轴分量参考值udiffd* *
和q轴分量参考值udiffq,经过反派克变换后得到差模电压参考值udiff,最后根据所述差模*
电压参考值udiff进行脉冲宽度调制PWM控制信号的分配,以实现对海上风电系统中模块化多电平换流器的控制。由此,该方法可以实现无静差调节,使得参数调节较之前容易,且优化了系统动态特性。
[0012] 另外,本发明第一方面实施例提出的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0013] 根据本发明的一个实施例,获取所述d轴参考电流i*d和所述q轴参考电流i*q,包括:
[0014] 获取直流侧输出的直流电压Udc和直流参考电压U*dc;
[0015] 将所述直流电压Udc和所述直流参考电压U*dc做差后输入比例积分PI控制器后得到*参考电流i;
[0016] 将所述参考电流i*输入dq轴电流分配器后得到所述d轴参考电流i*d和所述q轴参*考电流iq。
[0017] 根据本发明的一个实施例,将所述参考电流i*输入dq轴电流分配器后得到所述d* *轴参考电流id和所述q轴参考电流iq,包括:
[0018] 获取功率因数θ;
[0019] 通过所述dq轴电流分配器根据所述功率因数角θ,对所述参考电流i*输进行电流* *分配,以得到所述d轴参考电流id和所述q轴参考电流iq。
[0020] 根据本发明的一个实施例,所述通过所述dq轴电流分配器根据所述功率因数角θ,* * *对所述参考电流i输进行电流分配,以得到所述d轴参考电流id和所述q轴参考电流iq,包括:
[0021] 所述d轴参考电流i*d=i*cos(θ);
[0022] 所述q轴参考电流i*q=i*sin(θ)。
[0023] 根据本发明的一个实施例,获取所述d轴电压分量ud、所述d轴电流分量id、所述q轴电压分量uq、所述q轴电流分量iq,包括:
[0024] 获取风电场侧电机的交流电压uabc和电流iabc;
[0025] 获取相环的输出频率ωt;
[0026] 将所述交流电压uabc和电流iabc,结合所述输出频率ωt,对所述交流电压uabc和电流iabc进行派克变换后得到所述d轴电压分量ud、所述d轴电流分量id、所述q轴电压分量uq、所述q轴电流分量iq。
[0027] 根据本发明的一个实施例,获取所述耗散电阻,包括:
[0028] 获取电机的电流iabc的有效值;
[0029] 计算所述电流iabc的有效值的变化率;
[0030] 根据所述有效值和所述变化率,确定注入的所述耗散电阻。
[0031] 根据本发明的一个实施例,所述根据所述有效值和所述变化率,确定注入的所述耗散电阻,包括:
[0032] 如果所述有效值在设定范围且所述变化率小于设定变化率,确定注入的所述耗散电阻为第一电阻值;
[0033] 如果所述有效值在设定范围且所述变化率大于或等于设定变化率,确定注入的所述耗散电阻为第二电阻值;其中,所述第二电阻值大于第一电阻值;
[0034] 如果所述有效值小于设定范围的谷值且所述变化率小于设定变化率,确定注入的所述耗散电阻为第三电阻值;其中,所述第三电阻值小于第二电阻值;
[0035] 如果所述有效值小于设定范围的谷值且所述变化率大于或等于设定变化率,确定注入的所述耗散电阻为第一电阻值。
[0036] 为达到上述目的,本发明第二方面实施例提出了一种海上风电系统中模块化多电*平换流器的控制装置,包括:获取模块,用于获取d轴参考电流i d、d轴电压分量ud、d轴电流*
分量id、q轴参考电流iq、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq和耗散电阻;第一确定模块,用于将* *
所述d轴参考电流i d、d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴参考电流iq、q轴电压分量uq、q轴*
电流分量iq和耗散电阻,输入电流无源控制器后得到差模电压的d轴分量参考值udiffd和q* *
轴分量参考值udiffq;第二确定模块,用于将所述差模电压的d轴分量参考值udiffd和q轴分* *
量参考值udiffq,经过反派克变换后得到差模电压参考值udiff;分配模块,用于根据所述差*
模电压参考值udiff进行PWM控制信号的分配,以实现对海上风电系统中模块化多电平换流器的控制。
[0037] 根据本发明实施例的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制装置,通过获取* *模块获取d轴参考电流id、d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴参考电流iq、q轴电压分量*
uq、q轴电流分量iq和耗散电阻,通过第一确定模块将d轴参考电流id、d轴电压分量ud、d轴电*
流分量id、q轴参考电流iq、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq和耗散电阻,输入电流无源控制* *
器后得到差模电压的d轴分量参考值udiffd和q轴分量参考值udiffq,通过第二确定模块将差* *
模电压的d轴分量参考值udiffd和q轴分量参考值udiffq,经过反派克变换后得到差模电压参* *
考值u diff,通过分配模块根据差模电压参考值u diff进行PWM控制信号的分配,以实现对海上风电系统中模块化多电平换流器的控制。由此,该装置可以实现无静差调节,使得参数调节较之前容易,且优化了系统动态特性。
[0038] 另外,本发明第二方面实施例提出的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制装置还可以具有如下附加的技术特征:
[0039] 根据本发明的一个实施例,获取模块,包括:
[0040] 第一获取单元,用于获取直流侧输出的直流电压Udc和直流参考电压U*dc,将所述直* *流电压Udc和所述直流参考电压Udc做差后输入比例积分PI控制器后得到参考电流i,将所* * *
述参考电流i输入dq轴电流分配器后得到所述d轴参考电流id和所述q轴参考电流iq。
[0041] 根据本发明的一个实施例,所述第一获取单元用于将所述参考电流i*输入dq轴电* *流分配器后得到所述d轴参考电流id和所述q轴参考电流iq时,包括:
[0042] 获取功率因数角θ;
[0043] 通过所述dq轴电流分配器根据所述功率因数角θ,对所述参考电流i*输进行电流* *分配,以得到所述d轴参考电流id和所述q轴参考电流iq。
[0044] 根据本发明的一个实施例,所述第一获取单元用于通过所述dq轴电流分配器根据* *所述功率因数角θ,对所述参考电流i输进行电流分配,以得到所述d轴参考电流id和所述q*
轴参考电流iq时,包括:
[0045] 所述d轴参考电流i*d=i*cos(θ);
[0046] 所述q轴参考电流i*q=i*sin(θ)。
[0047] 根据本发明的一个实施例,所述获取模块,包括:
[0048] 第二获取单元,用于获取风电场侧电机的交流电压uabc和电流iabc,以及获取锁相环的输出频率ωt,并将所述交流电压uabc和电流iabc,结合所述输出频率ωt,对所述交流电压uabc和电流iabc进行派克变换后得到所述d轴电压分量ud、所述d轴电流分量id、所述q轴电压分量uq、所述q轴电流分量iq。
[0049] 根据本发明的一个实施例,所述获取模块,包括:
[0050] 第三获取单元,用于获取电机的电流iabc的有效值,计算所述电流iabc的有效值的变化率,并根据所述有效值和所述变化率,确定注入的所述耗散电阻。
[0051] 根据本发明的一个实施例,所述第三获取单元用于根据所述有效值和所述变化率,确定注入的所述耗散电阻时,包括:
[0052] 如果所述有效值在设定范围且所述变化率小于设定变化率,确定注入的所述耗散电阻为第一电阻值;
[0053] 如果所述有效值在设定范围且所述变化率大于或等于设定变化率,确定注入的所述耗散电阻为第二电阻值;其中,所述第二电阻值大于第一电阻值;
[0054] 如果所述有效值小于设定范围的谷值且所述变化率小于设定变化率,确定注入的所述耗散电阻为第三电阻值;其中,所述第三电阻值小于第二电阻值;
[0055] 如果所述有效值小于设定范围的谷值且所述变化率大于或等于设定变化率,确定注入的所述耗散电阻为第一电阻值。
[0056] 为达到上述目的,本发明第三方面实施例还提出了一种电子设备,包括:
[0057] 至少一个处理器;以及
[0058] 与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
[0059] 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上述的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法。
[0060] 本发明实施例的电池设备,通过执行上述的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法,可以实现无静差调节,使得参数调节较之前容易,且优化了系统动态特性。
[0061] 为达到上述目的,本发明第四方面实施例还提出了一种计算机可读存储介质,所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法。
[0062] 本发明实施例的计算机可读存储介质,通过执行上述的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法,可以实现无静差调节,使得参数调节较之前容易,且优化了系统动态特性。
[0063] 为达到上述目的,本发明第五方面试实施例还提出了一种计算机程序产品,当计算机程序产品中的指令处理器执行时,执行上述的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法。
[0064] 本发明实施例的计算机程序产品,通过执行上述的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法,可以实现无静差调节,使得参数调节较之前容易,且优化了系统动态特性。
[0065] 本发明附加的方面和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
[0066] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。
[0067] 图1是根据本发明实施例的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法的流程图
[0068] 图2是根据本发明一个实施例的海上风电系统的示意图;
[0069] 图3是根据本发明一个实施例的MMC的数学模型的等值电路图;
[0070] 图4是根据本发明一个实施例的无源电流控制器的结构图;
[0071] 图5是根据本发明一个实施例的MMC的控制框图
[0072] 图6是根据本发明实施例的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制装置的方框示意图。

具体实施方式

[0073] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0074] 下面参考附图描述本发明实施例的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法、装置。
[0075] 图1是根据本发明实施例的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法的流程图。
[0076] 如图1所示,本发明实施例的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法,包括:
[0077] S1,获取d轴参考电流i*d、d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴参考电流i*q、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq和耗散电阻。
[0078] 在该步骤中,结合图2,获取d轴参考电流i*d和q轴参考电流i*q的过程如下:
[0079] 先获取直流侧输出的直流电压Udc和直流参考电压U*dc,然后将直流电压Udc和直流* * *参考电压Udc做差后输入比例积分PI控制器后得到参考电流i,最后将参考电流i 输入dq轴* *
电流分配器后得到d轴参考电流id和q轴参考电流iq。
[0080] 其中,将参考电流i*输入dq轴电流分配器后得到d轴参考电流i*d和q轴参考电流i*q的过程可以包括:先获取功率因数角θ,再通过dq轴电流分配器根据功率因数角θ,对参考电* * * * *流i输进行电流分配,以得到d轴参考电流id和q轴参考电流iq。其中,d轴参考电流id=i* *
cos(θ);q轴参考电流iq=isin(θ)。
[0081] 需要说明的是,通过修改dq轴参考电流i*d和i*q,不影响风电场送出的有功功率,但能均衡电流无源控制器内部的散耗电阻功率效率,有利于电流无源控制器的使用寿命。
[0082] 在该步骤中,结合图2,获取d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq的过程如下:
[0083] 获取风电场侧电机的交流电压uabc和电流iabc,以及获取锁相环的输出频率ωt,然后将交流电压uabc和电流iabc,结合输出频率ωt,对交流电压uabc和电流iabc进行派克变换后得到d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq。
[0084] 在该步骤中,结合图2,注入耗散电阻的确定过程如下:
[0085] 先获取电机的电流iabc(可以是相电流,也可以是线电流)的有效值RMS(Root Mean Square,有效值,即为多个电流iabc的平方的平均值的平方根)大小,再计算电流iabc的有效值的变化率(即 ),根据有效值和变化率,确定注入的耗散电阻。
[0086] 其中,如果有效值在设定范围且变化率小于设定变化率,确定注入的耗散电阻为第一电阻值,这样可以综合考虑系统谐波和电流无源控制器的稳定裕度;如果所述有效值在设定范围且所述变化率大于或等于设定变化率,确定注入的所述耗散电阻为第二电阻值,这样能够以电流无源控制器稳定裕度为主要考虑对象;其中,所述第二电阻值大于第一电阻值;如果所述有效值小于设定范围的谷值且所述变化率小于设定变化率,确定注入的所述耗散电阻为第三电阻值,这样能够以电流无源控制器的稳定性为主要考虑对象;其中,所述第三电阻值小于第二电阻值;如果有效值小于设定范围的谷值且变化率大于或等于设定变化率,确定注入的耗散电阻为第一电阻值,这样可以综合考虑系统谐波和电流无源控制器的稳定裕度。其中,需要说明的是,注入耗散电阻越大,电流无源控制器的稳定裕度越大,交流侧系统电流谐波也越大。
[0087] S2,将d轴参考电流i*d、d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴参考电流i*q、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq和耗散电阻,输入电流无源控制器后得到差模电压的d轴分量参考值* *udiffd和q轴分量参考值udiffq。
[0088] 也就是说,由电流无源控制器输出差模电压的dq轴分量参考值u*diffd和u*diffq。
[0089] S3,将差模电压的d轴分量参考值u*diffd和q轴分量参考值u*diffq,经过反派克变换*后得到差模电压参考值udiff。
[0090] 也就是说,将差模电压的dq轴分量参考值u*diffd和u*diffq经过反派克变换后得到差*模电压参考值udiff。
[0091] S4,根据差模电压参考值u*diff进行脉冲宽度调制PWM控制信号的分配,以实现对海上风电系统中模块化多电平换流器的控制。
[0092] 也就是说,利用差模电压参考值u*diff进行脉冲宽度调制PWM控制信号分配实现对海上风电系统中模块化多电平换流器MMC的控制。
[0093] 需要说明的是,海上风电系统中模块化多电平换流器MMC的数学模型(j=a、b、c三相),等值电路如图3所示,
[0094] 其中,udiffj=unj‑upj为差模电压,
[0095] 需要说明的是,本发明实施例的无源电流控制器的结构可以如图4所示,其中,Rh=[Rh1 0;0Rh2]为注入的耗散电阻;海上风电系统中模块化多电平换流器MMC的控制框图如图5所示。
[0096] 本发明将无源电流控制器应用于海上风电系统中模块化多电平换流器MMC中,无源电流控制器中的耗散电阻根据风电场送出功率(电流)的大小进行优化匹配,达到系统损耗和动态性能的综合效益最优。并且,通过对电压外环输出电流进行dq轴参考电流的分配,可实现电场侧交流系统的功率因数的因需调节。
[0097] 综上所述,根据本发明实施例的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方* *法,先获取d轴参考电流id、d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴参考电流iq、q轴电压分量*
uq、q轴电流分量iq和耗散电阻,并将d轴参考电流id、d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴参*
考电流iq、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq和耗散电阻,输入电流无源控制器后得到差模电* * *
压的d轴分量参考值udiffd和q轴分量参考值udiffq,然后将差模电压的d轴分量参考值udiffd* *
和q轴分量参考值udiffq,经过反派克变换后得到差模电压参考值udiff,最后根据差模电压*
参考值udiff进行脉冲宽度调制PWM控制信号的分配,以实现对海上风电系统中模块化多电平换流器的控制。由此,该方法可以实现无静差调节,使得参数调节较之前容易,且优化了系统动态特性。
[0098] 图6是根据本发明实施例的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制装置的方框示意图。
[0099] 如图6所示,本发明实施例的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制装置600,包括:获取模块610、第一确定模块620、第二确定模块630和分配模块640。
[0100] 其中,获取模块610用于获取d轴参考电流i*d、d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴*参考电流iq、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq和耗散电阻。第一确定模块620用于将d轴参考* *
电流id、d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴参考电流iq、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq和*
耗散电阻,输入电流无源控制器后得到差模电压的d轴分量参考值udiffd和q轴分量参考值* * *
udiffq。第二确定模块630用于将差模电压的d轴分量参考值udiffd和q轴分量参考值u diffq,* *
经过反派克变换后得到差模电压参考值udiff。分配模块640用于根据差模电压参考值udiff进行PWM控制信号的分配,以实现对海上风电系统中模块化多电平换流器的控制。
[0101] 根据本发明的一个实施例,获取模块610包括:
[0102] 第一获取单元,用于获取直流侧输出的直流电压Udc和直流参考电压U*dc,将直流电* * *压Udc和直流参考电压U dc做差后输入比例积分PI控制器后得到参考电流i ,将参考电流i* *
输入dq轴电流分配器后得到d轴参考电流id和q轴参考电流iq。
[0103] 根据本发明的一个实施例,第一获取单元用于将参考电流i*输入dq轴电流分配器* *后得到d轴参考电流id和q轴参考电流iq时,包括:
[0104] 获取功率因数角θ;
[0105] 通过dq轴电流分配器根据功率因数角θ,对参考电流i*输进行电流分配,以得到d* *轴参考电流id和q轴参考电流iq。
[0106] 根据本发明的一个实施例,第一获取单元用于通过dq轴电流分配器根据功率因数* * *角θ,对参考电流i输进行电流分配,以得到d轴参考电流id和q轴参考电流iq时,包括:
[0107] d轴参考电流i*d=i*cos(θ);
[0108] q轴参考电流i*q=i*sin(θ)。
[0109] 根据本发明的一个实施例,获取模块610包括:
[0110] 第二获取单元,用于获取风电场侧电机的交流电压uabc和电流iabc,以及获取锁相环的输出频率ωt,并将交流电压uabc和电流iabc,结合输出频率ωt,对交流电压uabc和电流iabc进行派克变换后得到d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq。
[0111] 根据本发明的一个实施例,获取模块610包括:
[0112] 第三获取单元,用于获取电机的电流iabc的有效值,计算电流iabc的有效值的变化率,并根据有效值和变化率,确定注入的耗散电阻。
[0113] 根据本发明的一个实施例,第三获取单元用于根据有效值和变化率,确定注入的耗散电阻时,包括:
[0114] 如果有效值在设定范围且变化率小于设定变化率,确定注入的耗散电阻为第一电阻值;
[0115] 如果有效值在设定范围且变化率大于或等于设定变化率,确定注入的耗散电阻为第二电阻值;其中,第二电阻值大于第一电阻值;
[0116] 如果有效值小于设定范围的谷值且变化率小于设定变化率,确定注入的耗散电阻为第三电阻值;其中,第三电阻值小于第二电阻值;
[0117] 如果有效值小于设定范围的谷值且变化率大于或等于设定变化率,确定注入的耗散电阻为第一电阻值。
[0118] 需要说明的是,本发明实施例的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制装置中未披露的细节,具体请参考本发明实施例的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法中所披露的细节,这里不再赘述。
[0119] 根据本发明实施例的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制装置,通过获取* *模块获取d轴参考电流id、d轴电压分量ud、d轴电流分量id、q轴参考电流iq、q轴电压分量*
uq、q轴电流分量iq和耗散电阻,通过第一确定模块将d轴参考电流id、d轴电压分量ud、d轴电*
流分量id、q轴参考电流iq、q轴电压分量uq、q轴电流分量iq和耗散电阻,输入电流无源控制* *
器后得到差模电压的d轴分量参考值udiffd和q轴分量参考值udiffq,通过第二确定模块将差* *
模电压的d轴分量参考值udiffd和q轴分量参考值udiffq,经过反派克变换后得到差模电压参* *
考值u diff,通过分配模块根据差模电压参考值u diff进行PWM控制信号的分配,以实现对海上风电系统中模块化多电平换流器的控制。由此,该装置可以实现无静差调节,使得参数调节较之前容易,且优化了系统动态特性。
[0120] 基于上述实施例,本发明还提出了一种电子设备。
[0121] 本发明实施例的电子设备,包括:至少一个处理器;以及与至少一个处理器通信连接的存储器;其中,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的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法。
[0122] 本发明实施例的电池设备,通过执行上述的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法,可以实现无静差调节,使得参数调节较之前容易,且优化了系统动态特性。
[0123] 基于上述实施例,本发明还提出了一种计算机可读存储介质。
[0124] 本发明实施例的计算机可读存储介质中的计算机指令用于使计算机执行上述的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法。
[0125] 本发明实施例的计算机可读存储介质,通过执行上述的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法,可以实现无静差调节,使得参数调节较之前容易,且优化了系统动态特性。
[0126] 基于上述实施例,本发明还提出了一种计算机程序产品。
[0127] 在本发明的实施例中,当计算机程序产品中的指令处理器执行时,执行上述的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法。
[0128] 本发明实施例的计算机程序产品,通过执行上述的海上风电系统中模块化多电平换流器的控制方法,可以实现无静差调节,使得参数调节较之前容易,且优化了系统动态特性。
[0129] 在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0130] 此外,术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
[0131] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0132] 在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用,或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言,"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置),便携式计算机盘盒(磁装置),随机存取存储器(RAM),只读存储器(ROM),可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器),光纤装置,以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外,计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质,因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描,接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序,然后将其存储在计算机存储器中。
[0133] 应当理解,本发明的各部分可以用硬件软件固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如,如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
[0134] 本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0135] 此外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。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。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0136] 上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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