发电机网侧换流器控制方法、装置、电子设备及存储介质

    技术2025-08-09  14


    本技术涉及电力系统,尤其涉及一种发电机网侧换流器控制方法、装置、电子设备及存储介质。


    背景技术:

    1、随着大规模电力设备接入电网,与此同时带来的是电网稳定性的降低、电压电流的波动更容易引起换流器的宽频震荡问题,同时在配电合闸瞬间大量配变会产生较大的励磁涌流现象。


    技术实现思路

    1、本技术实施例的主要目的在于提出一种发电机网侧换流器控制方法、装置、电子设备及存储介质,以解决换流器的宽频震荡问题和抑制励磁涌流现象。

    2、为实现上述目的,本技术实施例的一方面提出了一种发电机网侧换流器控制方法,所述方法应用于发电机网侧换流器,所述方法包括以下步骤:

    3、采用转速偏差控制方法生成磁链参考波相角;

    4、获取三相交流电压幅值,并根据所述三相交流电压幅值的误差确定磁链参考幅值;

    5、根据所述磁链参考波相角和所述磁链参考幅值生成正序的三相磁链参考波;

    6、获取三相磁链值,并对所述三相磁链参考波和所述三相磁链值作差,得到差值;

    7、将所述差值作为桥臂脉冲控制信号馈入空间矢量调制模块,以供所述空间矢量调制模块生成与所述桥臂脉冲控制信号对应的桥臂驱动信号。

    8、在一些实施例中,所述采用转速偏差控制方法生成磁链参考波相角,包括以下步骤:

    9、利用pi控制器根据发电机的转速偏差值生成电磁转矩的标幺值;

    10、将所述电磁转矩的标幺值与所述发电机的转速的标幺值相乘,得到电磁功率的标幺值;

    11、将所述电磁功率的标幺值与有功功率的标幺值作差,获得角频率偏差值的标幺值;

    12、将所述角频率偏差值的标幺值与额定角频率相加,以生成所述磁链参考波相角;

    13、生成所述磁链参考波相角的计算表达式包括:

    14、

    15、其中,fn为额定频率,为所述电磁功率的标幺值,为所述有功功率的标幺值,h为等效惯量时间常数,为所述电磁转矩的标幺值,为所述转速的标幺值,为所述发电机的额定转速参考值的标幺值,为所述角频率偏差值的标幺值。

    16、在一些实施例中,所述根据所述三相交流电压幅值的误差确定磁链参考幅值,包括以下步骤:

    17、计算出所述三相交流电压幅值的标幺值;

    18、对所述三相交流电压幅值的标幺值进行clarke变换,获得对应的alpha轴分量和beta轴分量;

    19、对所述alpha轴分量和所述beta轴分量计算平方和,再对平方和的结果取平方根获得所述三相交流电压幅值的有效值的标幺值;

    20、计算出所述三相交流电压幅值的有效值的标幺值与额定电压的标幺值的所述误差;

    21、将所述额定电压的标幺值与所述误差相加,生成所述磁链参考幅值的标幺值;

    22、所述磁链参考幅值的计算表达式包括:

    23、

    24、其中,为所述alpha轴分量,为所述beta轴分量;为所述三相交流电压幅值的有效值的标幺值;为所述额定电压的标幺值;为所述磁链参考幅值的标幺值;kp和ki分别为pi控制器的比例系数和积分系数;分别为所述三相交流电压幅值的有效值的a相电压标幺值、b相电压标幺值、c相电压标幺值。

    25、在一些实施例中,所述三相磁链参考波生成单元,包括:

    26、三相磁链参考波生成单元根据所述磁链参考波相角和所述磁链参考幅值生成a相磁链的余弦波;

    27、将所述a相磁链的余弦波移相120度得到b相磁链的余弦波;将所述b相磁链的余弦波移相120度得到c相磁链的余弦波;其中,所述a相磁链的余弦波、所述b相磁链的余弦波以及所述c相磁链的余弦波作为正序的所述三相磁链参考波。

    28、在一些实施例中,所述获取三相磁链值,包括以下步骤:

    29、测量变压器的输出端以获得所述三相磁链值;

    30、或者,对所述三相交流电压幅值进行积分,得到所述三相磁链值;

    31、对所述三相交流电压幅值进行积分的计算表达式包括:

    32、

    33、其中,分别为所述三相交流电压幅值的有效值的a相电压标幺值、b相电压标幺值、c相电压标幺值,fn为额定频率,分别为所述三相磁链值的a相磁链值的标幺值、b相磁链值的标幺值、c相磁链值的标幺值。

    34、为实现上述目的,本技术实施例的另一方面提出了一种发电机网侧换流器控制装置,所述装置应用于发电机网侧换流器,所述装置包括:

    35、磁链参考波相角生成单元,用于采用转速偏差控制方法生成磁链参考波相角;

    36、磁链参考幅值确定单元,用于获取三相交流电压幅值,并根据所述三相交流电压幅值的误差确定磁链参考幅值;

    37、三相磁链参考波生成单元,用于根据所述磁链参考波相角和所述磁链参考幅值生成正序的三相磁链参考波;

    38、作差单元,用于获取三相磁链值,并对所述三相磁链参考波和所述三相磁链值作差,得到差值;

    39、驱动控制单元,用于将所述差值作为桥臂脉冲控制信号馈入空间矢量调制模块,以供所述空间矢量调制模块生成与所述桥臂脉冲控制信号对应的桥臂驱动信号。

    40、在一些实施例中,所述磁链参考波相角生成单元,包括:

    41、电磁转矩生成单元,用于电磁转矩利用pi控制器根据发电机的转速偏差值生成电磁转矩的标幺值;

    42、电磁功率确定单元,用于将所述电磁转矩的标幺值与所述发电机的转速的标幺值相乘,得到电磁功率的标幺值;

    43、角频率偏差值确定单元,用于将所述电磁功率的标幺值与有功功率的标幺值作差,获得角频率偏差值的标幺值;

    44、磁链参考波相角生成子单元,用于将所述角频率偏差值的标幺值与额定角频率相加,以生成所述磁链参考波相角;

    45、生成所述磁链参考波相角的计算表达式包括:

    46、

    47、其中,fn为额定频率,为所述电磁功率的标幺值,为所述有功功率的标幺值,h为等效惯量时间常数,为所述电磁转矩的标幺值,为所述转速的标幺值,为所述发电机的额定转速参考值的标幺值,为所述角频率偏差值的标幺值。

    48、在一些实施例中,所述磁链参考幅值确定单元,包括:

    49、三相交流电压幅值计算单元,用于计算出所述三相交流电压幅值的标幺值;

    50、三相交流电压幅值变换单元,用于对所述三相交流电压幅值的标幺值进行clarke变换,获得对应的alpha轴分量和beta轴分量;

    51、三相交流电压有效值确定单元,用于对所述alpha轴分量和所述beta轴分量计算平方和,再对平方和的结果取平方根获得所述三相交流电压幅值的有效值的标幺值;

    52、误差计算单元,用于计算出所述三相交流电压幅值的有效值的标幺值与额定电压的标幺值的所述误差;

    53、磁链参考幅值确定子单元,用于将所述额定电压的标幺值与所述误差相加,生成所述磁链参考幅值的标幺值;

    54、所述磁链参考幅值的计算表达式包括:

    55、

    56、其中,为所述alpha轴分量,为所述beta轴分量;为所述三相交流电压幅值的有效值的标幺值;为所述额定电压的标幺值;为所述磁链参考幅值的标幺值;kp和ki分别为pi控制器的比例系数和积分系数;分别为所述三相交流电压幅值的有效值的a相电压标幺值、b相电压标幺值、c相电压标幺值。

    57、在一些实施例中,所述三相磁链参考波生成单元,包括:

    58、三相磁链参考波生成子单元,用于根据所述磁链参考波相角和所述磁链参考幅值生成a相磁链的余弦波;

    59、余弦波移相单元,用于将所述a相磁链的余弦波移相120度得到b相磁链的余弦波;将所述b相磁链的余弦波移相120度得到c相磁链的余弦波;其中,所述a相磁链的余弦波、所述b相磁链的余弦波以及所述c相磁链的余弦波作为正序的所述三相磁链参考波。

    60、在一些实施例中,所述作差单元包括三相磁链值获取单元,所述三相磁链值获取单元包括:

    61、三相磁链值测量单元,用于测量变压器的输出端以获得所述三相磁链值;

    62、三相交流电压幅值积分单元,用于对所述三相交流电压幅值进行积分,得到所述三相磁链值;

    63、对所述三相交流电压幅值进行积分的计算表达式包括:

    64、

    65、其中,分别为所述三相交流电压幅值的有效值的a相电压标幺值、b相电压标幺值、c相电压标幺值,fn为额定频率,分别为所述三相磁链值的a相磁链值的标幺值、b相磁链值的标幺值、c相磁链值的标幺值。

    66、为实现上述目的,本技术实施例的另一方面提出了一种电子设备,所述电子设备包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法。

    67、为实现上述目的,本技术实施例的另一方面提出了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。

    68、本技术实施例至少包括以下有益效果:

    69、本技术可以采用转速偏差控制方法生成磁链参考波相角;获取三相交流电压幅值,并根据三相交流电压幅值的误差确定磁链参考幅值;根据磁链参考波相角和磁链参考幅值生成正序的三相磁链参考波;获取三相磁链值,并对三相磁链参考波和三相磁链值作差,得到差值;将差值作为桥臂脉冲控制信号馈入空间矢量调制模块,以供空间矢量调制模块生成与桥臂脉冲控制信号对应的桥臂驱动信号。本技术可以采用转速偏差控制方法生成磁链参考波相角,该控制环节中为单环控制,无需解耦环节,使换流器震荡频带变窄,降低宽频震荡的风险;通过三相磁链值实现精准控制,能够有效控制变压器出口磁链,有效抑制励磁涌流的产生。


    技术特征:

    1.一种发电机网侧换流器控制方法,其特征在于,所述方法应用于发电机网侧换流器,所述方法包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种发电机网侧换流器控制方法,其特征在于,所述采用转速偏差控制方法生成磁链参考波相角,包括以下步骤:

    3.根据权利要求1所述的一种发电机网侧换流器控制方法,其特征在于,所述根据所述三相交流电压幅值的误差确定磁链参考幅值,包括以下步骤:

    4.根据权利要求1所述的一种发电机网侧换流器控制方法,其特征在于,所述根据所述磁链参考波相角和所述磁链参考幅值生成正序的三相磁链参考波,包括以下步骤:

    5.根据权利要求1所述的一种发电机网侧换流器控制方法,其特征在于,所述获取三相磁链值,包括以下步骤:

    6.一种发电机网侧换流器控制装置,其特征在于,所述装置应用于发电机网侧换流器,所述装置包括:

    7.根据权利要求6所述的一种发电机网侧换流器控制装置,其特征在于,所述磁链参考波相角生成单元,包括:

    8.根据权利要求6所述的一种发电机网侧换流器控制装置,其特征在于,所述磁链参考幅值确定单元,包括:

    9.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的方法。

    10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。


    技术总结
    本申请公开了一种发电机网侧换流器控制方法、装置、电子设备及存储介质,涉及电力系统技术领域,方法包括:采用转速偏差控制方法生成磁链参考波相角;根据三相交流电压幅值的误差确定磁链参考幅值;根据磁链参考波相角和磁链参考幅值生成正序的三相磁链参考波;对三相磁链参考波和三相磁链值作差,得到差值;将差值作为桥臂脉冲控制信号馈入空间矢量调制模块,以供空间矢量调制模块生成与桥臂脉冲控制信号对应的桥臂驱动信号。采用转速偏差控制方法生成磁链参考波相角,该控制环节中为单环控制,无需解耦环节,使换流器震荡频带变窄,降低宽频震荡的风险;通过三相磁链值实现精准控制,能够有效控制变压器出口磁链,有效抑制励磁涌流的产生。

    技术研发人员:刘洋,李昊恒
    受保护的技术使用者:华南理工大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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