CN115589031A - 永磁直驱风机构网型控制方法、装置、终端及存储介质 - Google Patents

永磁直驱风机构网型控制方法、装置、终端及存储介质 Download PDF

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CN115589031A CN202211155848.2A CN202211155848A CN115589031A CN 115589031 A CN115589031 A CN 115589031A CN 202211155848 A CN202211155848 A CN 202211155848A CN 115589031 A CN115589031 A CN 115589031A
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孟建辉
孙瑀晗
王毅
王东旭
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North China Electric Power University
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Abstract

本发明提供了一种永磁直驱风机构网型控制方法、装置、终端及存储介质。该方法包括：构建永磁直驱风机经低频输电线路的并网***；获取故障期间所述并网***中的所述永磁直驱风机的端口电压有效值；根据所述端口电压有效值和所述永磁直驱风机的端口额定电压有效值，确定所述故障期间基于VSM控制的有功功率参考值；在所述永磁直驱风机的电网侧换流器，根据所述故障期间的所述有功功率参考值对所述永磁直驱风机的输出进行虚拟同步机控制，输出控制后的直流母线电压。本发明能够利用故障期间风机端口电压有效值函数，对VSM控制环路进行改进，减小机组的暂态波动。

Description

永磁直驱风机构网型控制方法、装置、终端及存储介质
技术领域
本发明涉及控制技术领域，尤其涉及永磁直驱风机构网型控制方法、装置、终端及存储介质。
背景技术
传统的输电技术通常应用场景少且在运输过程中有很大损耗，当运输范围较广时，例如上百公里，传统的输电技术的成本较高，因此未来能源行业的重点发展方向是风能发电。海上风能资源丰富且不占用陆地资源，因此装机规模可以更大，具有巨大的开发潜力。远海风电也不断成为海上风电项目开发的聚焦点。
大规模风电发电依托电力电子装置并入电网，但缺乏传统同步发电机所具有的惯量和阻尼特性。而通过在风机网侧逆变器采用虚拟同步机(Virtual SynchronousMachine，VSM)类构网型控制策略，有望解决低惯量给***带来的频率和电压稳定性挑战。与需要锁相环的跟网型控制策略相比，VSM控制通过模拟同步发电机的惯性和阻尼特性调节输出频率，然而，当工频侧电网发生故障时，风机有功功率的变化率与***频率变化率相关性不大，导致利用传统的VSM控制环路，并不能明显减小机组的暂态波动。
发明内容
本发明实施例提供了一种永磁直驱风机构网型控制方法、装置、终端及存储介质，以解决现有技术中采用VSM控制环路不能明显减小机组的暂态波动的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种永磁直驱风机(Permanent MagnetSynchronous Generator，PMSG)构网型控制方法，包括：
构建永磁直驱风机经低频输电线路的并网***；
获取故障期间所述并网***中的所述永磁直驱风机的端口电压有效值；
根据所述端口电压有效值和所述永磁直驱风机的端口额定电压有效值，确定所述故障期间基于VSM控制的有功功率参考值；
在所述永磁直驱风机的电网侧换流器，根据所述故障期间的所述有功功率参考值对所述永磁直驱风机的输出进行虚拟同步机控制，输出控制后的直流母线电压。
在第一方面的一种可能的实施方式中，所述并网***，包括：风力发电机、永磁直驱风机、换流器、升压变压器、低频输电线路和交交变频器；
所述风力发电机的输出端连接所述永磁直驱风机的输入端，所述永磁直驱风机的输出端连接所述换流器的输入端，所述换流器的输出端连接所述升压变压器的输入端，所述升压变压器的输出端通过低频输电线路连接所述交交变频器的输入端，所述交交变频器的输出端连接***电网；
所述换流器包括风机侧换流器和电网侧换流器，且所述风机侧换流器和所述电网侧换流器串联连接。
在第一方面的一种可能的实施方式中，所述根据所述端口电压有效值和所述永磁直驱风机的端口额定电压有效值，确定所述故障期间基于VSM控制下所述永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值，包括：
当所述端口电压有效值小于等于第一预设电压值时，根据
Figure BDA0003857903840000021
确定所述故障期间基于VSM控制下所述永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值；
其中，Pref表示所述故障期间基于VSM控制下所述永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值，P0表示最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)下有功功率参考值，PN表示所述永磁直驱风机的端口额定有功功率值，U表示端口电压有效值，UN表示永磁直驱风机的端口额定电压有效值。
在第一方面的一种可能的实施方式中，所述根据所述端口电压有效值和所述永磁直驱风机的端口额定电压有效值，确定所述故障期间基于VSM控制下所述永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值，包括：
当所述端口电压有效值大于第一预设电压值小于等于第二预设电压值时，根据
Figure BDA0003857903840000031
确定所述故障期间基于VSM控制下所述永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值。
在第一方面的一种可能的实施方式中，在所述永磁直驱风机的电网侧换流器，根据所述故障期间的所述有功功率参考值对所述永磁直驱风机的输出进行虚拟同步机控制，输出控制后的直流母线电压，包括：
根据所述故障期间的所述有功功率参考值和所述永磁直驱风机输出的实际有功功率值，确定基于VSM控制的所述永磁直驱风机的电网侧换流器电源的相位角；
根据所述相位角，确定所述永磁直驱风机的电网侧换流器的第一控制信号；
获取所述故障期间所述永磁直驱风机经机侧换流器输出的初始直流母线电压；
对所述第一控制信号进行虚拟阻抗控制和限流控制，得到的第二控制信号；
根据第二控制信号，对输入所述永磁直驱风机的电网侧换流器的所述初始直流母线电压进行脉宽调制，输出控制后的直流母线电压。
在第一方面的一种可能的实施方式中，所述根据所述故障期间的所述有功功率参考值和所述永磁直驱风机输出的实际有功功率值，确定基于VSM控制的所述永磁直驱风机的电网侧换流器电源的相位角，包括：
根据所述故障期间的所述有功功率参考值和所述永磁直驱风机输出的实际有功功率值，计算得到基于VSM控制的所述永磁直驱风机的电网侧换流器电源的虚拟角频率；
对所述虚拟角频率进行积分，得到基于VSM控制的所述永磁直驱风机的电网侧换流器电源的相位角。
在第一方面的一种可能的实施方式中，所述根据所述故障期间的所述有功功率参考值和所述永磁直驱风机输出的实际有功功率值，计算得到基于VSM控制的所述永磁直驱风机的电网侧换流器电源的虚拟角频率，包括：
根据
Figure BDA0003857903840000041
计算得到基于VSM控制的所述永磁直驱风机的电网侧换流器电源的虚拟角频率；
其中，J表示基于VSM控制的虚拟惯量系数，P表示所述永磁直驱风机实际输出的有功功率值，ω表示所述虚拟角频率，ω0表示参考角频率，D表示基于VSM控制的阻尼系数。
第二方面，本发明实施例提供了一种永磁直驱风机构网型控制装置，包括：
***构建模块，用于构建永磁直驱风机经低频输电线路的并网***；
获取模块，用于获取故障期间所述并网***中的所述永磁直驱风机的端口电压有效值；
确定模块，用于根据所述端口电压有效值和所述永磁直驱风机的端口额定电压有效值，确定所述故障期间基于VSM控制的有功功率参考值；
输出模块，用于在所述永磁直驱风机的电网侧换流器，根据所述故障期间的所述有功功率参考值对所述永磁直驱风机的输出进行虚拟同步机控制，输出控制后的直流母线电压。
第三方面，本发明实施例提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供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如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
本发明实施例提供一种永磁直驱风机构网型控制方法、装置、终端及存储介质，通过构建永磁直驱风机经低频输电线路的并网***；获取故障期间所述并网***中的所述永磁直驱风机的端口电压有效值；根据所述端口电压有效值和所述永磁直驱风机的端口额定电压有效值，确定所述故障期间基于VSM控制的有功功率参考值；在所述永磁直驱风机的电网侧换流器，根据所述故障期间的所述有功功率参考值对所述永磁直驱风机的输出进行虚拟同步机控制，输出控制后的直流母线电压。通过获取端口电压额定有效值和故障期间的端口电压有效值，可以更好地判断对应端口的电压波动情况，并根据不同的电压有效值进行不同的VSM控制，最终利用VSM控制对永磁直驱风机输出的母线电压的波动状态进行稳定控制。因此，本发明实施例提供的永磁直驱风机构网型控制方法能够准确有效地对永磁直驱风机的输出进行虚拟同步控制，以更好应对突发情况以及明显缓解电网故障时机组的暂态波动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，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他的附图。
图1是本发明实施例提供的永磁直驱风机构网型控制方法的实现流程示意图；
图2为本发明所述的永磁直驱风机经低频输电并网的***结构图；
图3为本发明所述的风机换流器控制框图；
图4为本发明所述的改进VSM控制框图；
图5为本发明所述的改进VSM控制方法在工频侧电网发生故障时直流母线电压变化曲线图。
图6为本申请一实施例提供的永磁直驱风机构网型控制装置的结构示意图；
图7为本申请一实施例提供的终端的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为积极应对气候变化，加快构建清洁、低碳和安全的能源体系，努力完成“碳达峰·碳中和”的战略目标，以风力发电为代表的新能源发电在电力***中的应用日益提高。与其他能源相比，风能在技术和成本上都具有较强的优势。
传统的电力电子装置接入电力***并不能很好的控制输电过程中风力发电机的输出功率和电压波动，从而影响发电***的电能质量，严重时，可能会造成大停电。
VSM控制可以使并网逆变器具有虚拟惯量和阻尼，在此控制下，并网逆变器能够参与电网电压、频率的调节，更具有灵活性。然而，当工频侧电网发生故障时，现有的VSM控制策略并不能明显减小机组的暂态波动，因此本实施例中提供一种永磁直驱风机构网型控制方法。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
图1示出了本发明实施例提供的永磁直驱风机构网型控制方法的实现流程示意图，详述如下。
步骤101，构建永磁直驱风机经低频输电线路的并网***。
在一种可能实施方式中，并网***包括风力发电机、永磁直驱风机、换流器、升压变压器、低频输电线路和交交变频器，基于并网***将风力转换为电力并输入***电网内。
参见图2所示的永磁直驱风机经低频输电线路的并网***框架示意图，风力发电机的输出端连接永磁直驱风机的输入端，永磁直驱风机的输出端连接换流器的输入端，换流器的输出端连接升压变压器的输入端，升压变压器的输出端通过低频输电线路连接交交变频器的输入端，交交变频器的输出端连接***电网。
其中，换流器包括风机侧换流器和电网侧换流器，且风机侧换流器和电网侧换流器串联连接。
图2中，风力发电机将风力转化为电能，输入到永磁直驱风机中，永磁直驱风机用于产生功率，经风机侧换流器和网侧换流器对永磁直驱风机输出的电压进行控制后，再经升压变压器进行升压处理，升压变压器连接低频输电线路将升压后的电压通过低频输电线路输入交交变频器中进行变频处理后，并入交流母线电网中。
步骤102，获取故障期间并网***中的永磁直驱风机的端口电压有效值。
在工频侧电网故障期间风机有功功率的变化与并网***的频率变化量相关性不大，永磁直驱风机端口的故障电压影响输出有功功率，因此我们需要通过采集故障期间并网***中的永磁直驱风机的端口电压有效值，以便进行后续的故障期间基于VSM控制的有功功率参考值的计算。
步骤103，根据端口电压有效值和永磁直驱风机的端口额定电压有效值，确定故障期间基于VSM控制的有功功率参考值。
可选的，永磁直驱风机的端口额定电压有效值是可以预先获得的，例如，可以由永磁直驱风机的电机铭牌上获得。
在对故障期间基于VSM控制的有功功率参考值进行计算时，可以根据不同的端口电压有效值采用不同的方式进行计算。
在一种可能实施方式中，当端口电压有效值小于等于第一预设电压值时，根据
Figure BDA0003857903840000081
确定故障期间基于VSM控制下永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值。
其中，Pref表示故障期间基于VSM控制下永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值，P0表示MPPT下有功功率参考值，PN表示永磁直驱风机的端口额定有功功率值，U表示端口电压有效值，UN表示永磁直驱风机的端口额定电压有效值。
可选的，第一预设电压值可以根据实际需求进行设置，在本实施例中不限定第一预设电压值的取值，例如第一预设电压值可以为0.5V、0.6V、0.8V。
参见图3中改进环路部分，当端口电压有效值小于等于第一预设电压值时，确定下面的环路，即永磁直驱风机的端口额定电压有效值UN的平方与端口电压有效值U的平方的差，与
Figure BDA0003857903840000082
相乘，结果与PN相乘，再与P0做差，得到Pref。
在一种可能实施方式中，当端口电压有效值大于第一预设电压值小于等于第二预设电压值时，根据
Figure BDA0003857903840000083
确定故障期间基于VSM控制下永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值。
可选的，第二预设电压值可以根据实际需求进行设置，在本实施例中不限定第二预设电压值的取值，例如第一预设电压值可以为1。
参见图3中改进环路部分，当端口电压有效值大于第一预设电压值小于等于第二预设电压值时，采用上面的环路，即永磁直驱风机的端口额定电压有效值UN与端口电压有效值U的差，与
Figure BDA0003857903840000084
相乘，结果与PN相乘，再与P0做差，得到Pref。
可选的，通过选择对应的计算方式，可以在端口电压有效值U不同时，采用合适的方式确定永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值，从而可以根据不同的有功功率参考值对故障期间永磁直驱风机的输出进行虚拟同步机控制，以便改善风电机组在故障期间的暂态波动。
步骤104，在永磁直驱风机的电网侧换流器，根据故障期间的有功功率参考值对永磁直驱风机的输出进行虚拟同步机控制，输出控制后的直流母线电压。
本步骤可以包括：
S1，根据故障期间的有功功率参考值和永磁直驱风机输出的实际有功功率值，确定基于VSM控制的永磁直驱风机的电网侧换流器电源的相位角。
参见图3，在计算基于VSM控制的所述永磁直驱风机的电网侧换流器电源的相位角时，可以根据故障期间的有功功率参考值和永磁直驱风机输出的实际有功功率值，计算得到基于VSM控制的永磁直驱风机的电网侧换流器电源的虚拟角频率；对虚拟角频率进行积分，得到基于VSM控制的永磁直驱风机的电网侧换流器电源的相位角。
在一种可能实施方式中，计算得到基于VSM控制的所述永磁直驱风机的电网侧换流器电源的虚拟角频率时，可以根据
Figure BDA0003857903840000091
其中，J表示基于VSM控制的虚拟惯量系数，P表示永磁直驱风机实际输出的有功功率值，ω表示虚拟角频率，ω0表示参考角频率，D表示基于VSM控制的阻尼系数。
参见图3中的机械部分，在步骤103中计算得到Pref后，与P作差，得到的功率差值除以ω0，与D(ω0-ω)求和，最后乘以
Figure BDA0003857903840000092
得到虚拟角频率。计算得出的虚拟角频率有两个输出，一个是与ω0做差后乘以D得到VSM控制的量，即D(ω0-ω)，另一个是作为输出，通过积分得到基于VSM控制的永磁直驱风机的电网侧换流器电源的相位角。
可选的，计算相位角采用的公式为：
θ＝∫ωdω；其中，θ为相位角。此相位角为基于VSM控制之后得到的，用于抑制故障期间永磁直驱风机输出的波动状态的母线电压，从而使得抑制之后得母线电压平稳。
S2，根据相位角，确定永磁直驱风机的电网侧换流器的第一控制信号。
参见图4，输出的相位角θ和电压幅值E经过坐标转换后，得到永磁直驱风机的电网侧换流器的第一控制信号。这里第一控制信号为输出的电压幅值E和相位角θ经坐标变换后得到的电压参考值。
其中，坐标转换为将E、θ由abc三相静止坐标系转换为αβ两相静止坐标系，这里，坐标转换使得坐标转换后的参数可以直接应用于虚拟阻抗控制中，降低了控制难度。
S3，获取故障期间永磁直驱风机经机侧换流器输出的初始直流母线电压。
参见图4中，永磁直驱风机输出的电压和电流作为永磁直驱风机的机侧换流器的输入，机侧换流器采用定直流电压控制、矢量控制和正弦脉宽调制后，输出初始直流母线电压。
S4，对第一控制信号进行虚拟阻抗控制和限流控制，得到第二控制信号。
可选的，在对第一控制信号进行虚拟阻抗控制和限流控制之前，要先将第一控制信号与Ugαβ作差计算电压差值。其中，Ugαβ为两相静止坐标系下永磁直驱风机网侧换流器输出电压实际值。
可选的，虚拟阻抗不仅能用于改善微电网功率分配不均问题，其引申的暂态虚拟阻抗也能用于减轻故障或负荷突增条件下电力电子变换器的浪涌电流，从而有效防止变换器过载。在图4中，将第一控制信号中的电压实际值与电压参考值Ugαβ的差值经过虚拟阻抗控制，得到控制后的输出电流，输出电流再经过限流控制后输出限流后的电流参考值，将限流后电流参考值与两相静止坐标系下永磁直驱风机网侧换流器输出的电流实际值进行差值运算，输出电流控制后的电压参考值，即第二控制信号。
可选的，限流控制包括电流饱和算法(Current Saturation Algorithm，CSA)限流和电流控制。
其中，CSA限流为基于电流饱和算法的电流控制策略，利用电流饱和算法计算电流幅值限定值，并通过该电流幅值限定值对电流进行限流。当控制后的输出电流未超过该幅值限定值时，CSA限流后输出的电流为控制后的输出电流本身。当控制后的输出电流超过该幅值限制值时，CSA限流后输出的电流为电流幅值限定值。在图4中，控制后的输出电流经CSA限流后输出限流后αβ两相静止坐标系下的电流参考值。
参见图4中，限流后αβ两相静止坐标系下的电流参考值在电流控制中与αβ两相静止坐标系下的电流实际值Igαβ作差，输出经过电流控制的αβ坐标下网侧换流器电压参考值即第二控制信号。
S5，根据第二控制信号，对输入永磁直驱风机的电网侧换流器的初始直流母线电压进行脉宽调制，输出控制后的直流母线电压。
在图4中，在对第一控制信号进行虚拟阻抗控制和限流控制之前，要先将第二控制信号与Ugαβ作差计算αβ两相静止坐标系下的电压变化量。其中，Ugαβ为两相静止坐标系下永磁直驱风机网侧换流器输出电压实际值。
将电压变化量再经过坐标转换后，得到待脉宽调制的正弦波交流电压。
其中，坐标转换为将电压变化量由αβ两相静止坐标系转换为abc三相静止坐标系。
可选的，这里脉宽调制可以为正弦脉宽调制(Sine Pulse Width Modulation，SPWM)。正弦脉宽调制可以通过改变脉冲宽度来控制输出电压。
在一种可能实施方式中，经脉宽调制的正弦波交流电压输出为调制信号，进而输出控制后的直流母线电压。
当***发生故障后，本实施例可以通过虚拟同步发电机控制模拟同步发电机的一次调频、调压使其具有阻尼电压，实现频率和电压的稳态支撑。再经坐标系转换后再经虚拟阻抗控制、限流控制、脉宽调制得到待输出的直流母线电压。
图5显示了在工频侧电网电压跌落至0.5p.u.的情况下，对比改进VSM控制与传统VSM控制下风机输出直流母线电压变化，其中，改进VSM控制为实线，传统VSM控制为虚线，t为仿真时间，Vdc为风机直流母线电压。将本发明应用于该并网仿真平台，网侧换流器采用改进VSM控制策略；设置工频侧电网电压在1s时跌落至0.5p.u.，在1.5s时电压恢复，由于M3C的故障穿越策略风机端口电压在1s-1.5s也跌落至0.5p.u.。由图5可以看出在故障期间改进VSM控制的振荡幅度更小，线条较平稳，波动幅度在1200左右，并无较大波动，而传统VSM控制波动幅度较大，在1s-1.5s之间出现了最低峰值和最高峰值，分析可知，两个峰值相差较大。因此，改进VSM控制明显稳定于传统VSM控制，采用改进VSM控制有利于减小直流母线电压的波动。
本发明实施例提供的永磁直驱风机构网型控制方法，在工频侧电网故障期间有功功率的变化于***频率变化量相关性不大的前提下，考虑风机端口故障电压影响输出有功功率，以此建立有功功率参考值与风机端口电压有效值之间的函数关系，且通过构建永磁直驱风机经背靠背换流器并网的微电网***，采用改进虚拟同步机控制技术，利用故障期间风机端口电压有效值函数实现对有功功率参考值的补偿，实现对虚拟惯量系数的灵活调节，可以很好的减小直流母线电压的振荡幅度以改善机组的暂态波动。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
以下为本申请的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
图6示出了本申请实施例提供的永磁直驱风机构网型控制装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分，详述如下：
如图6所示，永磁直驱风机构网型控制装置600包括：***构建模块601、获取模块602、确定模块603和输出模块604。
***构建模块601，用于构建永磁直驱风机经低频输电线路的并网***；
获取模块602，用于获取故障期间并网***中的永磁直驱风机的端口电压有效值；
确定模块603，用于根据端口电压有效值和永磁直驱风机的端口额定电压有效值，确定故障期间基于VSM控制的有功功率参考值；
输出模块604，用于在永磁直驱风机的电网侧换流器，根据故障期间的有功功率参考值对永磁直驱风机的输出进行虚拟同步机控制，输出控制后的直流母线电压。
在一种可能实施方式中，并网***，包括：风力发电机、永磁直驱风机、换流器、升压变压器、低频输电线路和交交变频器；
风力发电机的输出端连接永磁直驱风机的输入端，永磁直驱风机的输出端连接换流器的输入端，换流器的输出端连接升压变压器的输入端，升压变压器的输出端通过低频输电线路连接交交变频器的输入端，交交变频器的输出端连接***电网；
换流器包括风机侧换流器和电网侧换流器，且风机侧换流器和电网侧换流器串联连接。
在一种可能实施方式中，确定模块603根据端口电压有效值和永磁直驱风机的端口额定电压有效值，确定故障期间基于VSM控制下永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值时，用于：
当端口电压有效值小于等于第一预设电压值时，根据
Figure BDA0003857903840000131
确定故障期间基于VSM控制下永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值；
其中，Pref表示故障期间基于VSM控制下永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值，P0表示MPPT下有功功率参考值，PN表示永磁直驱风机的端口额定有功功率值，U表示端口电压有效值，UN表示永磁直驱风机的端口额定电压有效值。
在一种可能实施方式中，确定模块603端口电压有效值和永磁直驱风机的端口额定电压有效值，确定故障期间基于VSM控制下永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值时，用于：
当端口电压有效值大于第一预设电压值，且端口电压有效值小于等于第二预设电压值时，根据
Figure BDA0003857903840000141
确定故障期间基于VSM控制下永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值。
在一种可能实施方式中，输出模块604根据故障期间的有功功率参考值对永磁直驱风机的输出进行虚拟同步机控制，输出控制后的直流母线电压时，用于：
根据故障期间的有功功率参考值和永磁直驱风机输出的实际有功功率值，确定基于VSM控制的永磁直驱风机的电网侧换流器电源的相位角；
根据相位角，确定永磁直驱风机的电网侧换流器的第一控制信号；
获取故障期间永磁直驱风机经机侧换流器输出的初始直流母线电压；
对第一控制信号进行虚拟阻抗控制和限流控制，得到的第二控制信号；
根据第二控制信号，对输入永磁直驱风机的电网侧换流器的初始直流母线电压进行脉宽调制，输出控制后的直流母线电压。
在一种可能实施方式中，输出模块604根据故障期间的有功功率参考值和永磁直驱风机输出的实际有功功率值，确定基于VSM控制的永磁直驱风机的电网侧换流器电源的相位角时，用于：
根据故障期间的有功功率参考值和永磁直驱风机输出的实际有功功率值，计算得到基于VSM控制的永磁直驱风机的电网侧换流器电源的虚拟角频率；
对虚拟角频率进行积分，得到基于VSM控制的永磁直驱风机的电网侧换流器电源的相位角。
在一种可能实施方式中，输出模块604根据故障期间的有功功率参考值和永磁直驱风机输出的实际有功功率值，计算得到基于VSM控制的永磁直驱风机的电网侧换流器电源的虚拟角频率时，用于：
根据
Figure BDA0003857903840000151
算得到基于VSM控制的永磁直驱风机的电网侧换流器电源的虚拟角频率；
其中，J表示基于VSM控制的虚拟惯量系数，P表示永磁直驱风机实际输出的有功功率值，ω表示虚拟角频率，ω0表示参考角频率，D表示基于VSM控制的阻尼系数。
本发明实施例提供的永磁直驱风机构网型控制装置，在工频侧电网故障期间有功功率的变化于***频率变化量相关性不大的前提下，考虑风机端口故障电压影响输出有功功率，以此建立有功功率参考值于风机端口电压有效值之间的函数关系，且通过构建永磁直驱风机经背靠背换流器并网的微电网***，采用改进虚拟同步机控制技术，利用故障期间风机端口电压有效值函数实现对有功功率参考值的补偿，实现对虚拟惯量系数的灵活调节，可以很好的减小直流母线电压的振荡幅度以改善机组的暂态波动。
图7是本申请实施例提供的终端的结构示意图。如图7所示，该实施例的终端700包括：处理器701、存储器702以及存储在存储器702中并可在处理器701上运行的计算机程序703。处理器701执行计算机程序703时实现上述各个配网工程成本预测方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤103。或者，处理器701执行计算机程序303时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图6所示模块601至603的功能。
示例性的，计算机程序703可以被分割成一个或多个模块，一个或者多个模块被存储在存储器702中，并由处理器701执行，以完成本申请。一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序703在终端700中的执行过程。例如，计算机程序703可以被分割成图6所示的模块601至603。
终端700可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。终端700可包括，但不仅限于，处理器701、存储器702。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是终端700的示例，并不构成对终端700的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器701可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器702可以是终端700的内部存储单元，例如终端700的硬盘或内存。存储器702也可以是终端700的外部存储设备，例如终端700上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器702还可以既包括终端700的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器702用于存储计算机程序以及终端所需的其他程序和数据。存储器702还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，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单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述***中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，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，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，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。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，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，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，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单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个配网工程成本预测方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种永磁直驱风机构网型控制方法，其特征在于，包括：
构建永磁直驱风机经低频输电线路的并网***；
获取故障期间所述并网***中的所述永磁直驱风机的端口电压有效值；
根据所述端口电压有效值和所述永磁直驱风机的端口额定电压有效值，确定所述故障期间基于VSM控制的有功功率参考值；
在所述永磁直驱风机的电网侧换流器，根据所述故障期间的所述有功功率参考值对所述永磁直驱风机的输出进行虚拟同步机控制，输出控制后的直流母线电压。
2.根据权利要求1所述的永磁直驱风机构网型控制方法，其特征在于，所述并网***，包括：风力发电机、永磁直驱风机、换流器、升压变压器、低频输电线路和交交变频器；
所述风力发电机的输出端连接所述永磁直驱风机的输入端，所述永磁直驱风机的输出端连接所述换流器的输入端，所述换流器的输出端连接所述升压变压器的输入端，所述升压变压器的输出端通过低频输电线路连接所述交交变频器的输入端，所述交交变频器的输出端连接***电网；
所述换流器包括风机侧换流器和电网侧换流器，且所述风机侧换流器和所述电网侧换流器串联连接。
3.根据权利要求1所述的永磁直驱风机构网型控制方法，其特征在于，所述根据所述端口电压有效值和所述永磁直驱风机的端口额定电压有效值，确定所述故障期间基于VSM控制下所述永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值，包括：
当所述端口电压有效值小于等于第一预设电压值时，根据
Figure FDA0003857903830000011
确定所述故障期间基于VSM控制下所述永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值；
其中，Pref表示所述故障期间基于VSM控制下所述永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值，P0表示MPPT下有功功率参考值，PN表示所述永磁直驱风机的端口额定有功功率值，U表示端口电压有效值，UN表示永磁直驱风机的端口额定电压有效值。
4.根据权利要求3所述的永磁直驱风机构网型控制方法，其特征在于，所述根据所述端口电压有效值和所述永磁直驱风机的端口额定电压有效值，确定所述故障期间基于VSM控制下所述永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值，包括：
当所述端口电压有效值大于第一预设电压值，且所述端口电压有效值小于等于第二预设电压值时，根据
Figure FDA0003857903830000021
确定所述故障期间基于VSM控制下所述永磁直驱风机的电网侧换流器输出的有功功率参考值。
5.根据权利要求4所述的永磁直驱风机构网型控制方法，其特征在于，在所述永磁直驱风机的电网侧换流器，根据所述故障期间的所述有功功率参考值对所述永磁直驱风机的输出进行虚拟同步机控制，输出控制后的直流母线电压，包括：
根据所述故障期间的所述有功功率参考值和所述永磁直驱风机输出的实际有功功率值，确定基于VSM控制的所述永磁直驱风机的电网侧换流器电源的相位角；
根据所述相位角，确定所述永磁直驱风机的电网侧换流器的第一控制信号；
获取所述故障期间所述永磁直驱风机经机侧换流器输出的初始直流母线电压；
对所述第一控制信号进行虚拟阻抗控制和限流控制，得到的第二控制信号；
根据第二控制信号，对输入所述永磁直驱风机的电网侧换流器的所述初始直流母线电压进行脉宽调制，输出控制后的直流母线电压。
6.根据权利要求5所述的永磁直驱风机构网型控制方法，其特征在于，所述根据所述故障期间的所述有功功率参考值和所述永磁直驱风机输出的实际有功功率值，确定基于VSM控制的所述永磁直驱风机的电网侧换流器电源的相位角，包括：
根据所述故障期间的所述有功功率参考值和所述永磁直驱风机输出的实际有功功率值，计算得到基于VSM控制的所述永磁直驱风机的电网侧换流器电源的虚拟角频率；
对所述虚拟角频率进行积分，得到基于VSM控制的所述永磁直驱风机的电网侧换流器电源的相位角。
7.根据权利要求6所述的永磁直驱风机构网型控制方法，其特征在于，所述根据所述故障期间的所述有功功率参考值和所述永磁直驱风机输出的实际有功功率值，计算得到基于VSM控制的所述永磁直驱风机的电网侧换流器电源的虚拟角频率，包括：
根据
Figure FDA0003857903830000031
算得到基于VSM控制的所述永磁直驱风机的电网侧换流器电源的虚拟角频率；
其中，J表示基于VSM控制的虚拟惯量系数，P表示所述永磁直驱风机实际输出的有功功率值，ω表示所述虚拟角频率，ω0表示参考角频率，D表示基于VSM控制的阻尼系数。
8.一种永磁直驱风机构网型控制装置，其特征在于，包括：
***构建模块，用于构建永磁直驱风机经低频输电线路的并网***；
获取模块，用于获取故障期间所述并网***中的所述永磁直驱风机的端口电压有效值；
确定模块，用于根据所述端口电压有效值和所述永磁直驱风机的端口额定电压有效值，确定所述故障期间基于VSM控制的有功功率参考值；
输出模块，用于在所述永磁直驱风机的电网侧换流器，根据所述故障期间的所述有功功率参考值对所述永磁直驱风机的输出进行虚拟同步机控制，输出控制后的直流母线电压。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机刻度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7任一项所述方法的步骤。
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