一种穿越控制方法及装置与流程

本发明涉及电压穿越控制技术领域，尤其涉及一种穿越控制方法及装置。

背景技术：

随着绿色能源的逐步推广，发电技术备受各界关注。以风力发电为例，如图1所示，传统的风力并网发电系统通常可包括具备旋翼的风力发电机11、箱式变压器12以及电力网13。其中，风力发电机11可将风能转化为电能，并可将产生的电能通过箱式变压器12传输给电力网13，以实现供电的目的。

但是，在这种发电系统中，当电力网13上的电压发生较大的波动时，如下降到85％及以下、或者上升到115％及以上时。若选择继续供电，就会影响所述风力发电机11的励磁变化，因而可能会影响所述风力发电机11的转速，这就可能会导致风力发电机的安全性以及稳定性较低。且，电力网上电压的波动还可能会降低电力网的稳定性以及安全性；若选择跳闸离线，就势必会使得电力网停止工作，因而还会影响供电效率。

也就是说，现有的发电系统存在稳定性较差、安全性较低以及效率较低的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种穿越控制方法及装置，用以解决现有的发电系统所存在的稳定性较差，安全性较低以及效率较低的问题。

本发明实施例提供了一种穿越控制方法，应用于发电系统，所述发电系统包括发电机、变压器、开关器件、穿越设备以及电力网；所述穿越控制方法包括：

采集所述发电系统的状态信息；所述状态信息包括所述发电机或者所述电力网的电压信息；

根据所述状态信息，判断所述发电系统是否工作在正常模式下；

若是，则连通所述发电机、所述变压器以及所述电力网之间的第一通路，以由所述发电机通过所述第一通路保证所述电力网的工作，并根据所述电力网输入的电压进行所述穿越设备的软启动；若否，则连通所述发电机、所述穿越设备、所述变压器以及所述电力网之间的第二通路，并向所述电力网发送用于维持所述电力网稳定的无功电流以及用于保证所述电力网工作的有功电流，以及，向所述发电机发送用于维持所述发电机工作的工作电压。

具体地，向所述电力网发送用于维持所述电力网稳定的无功电流，包括：

根据所述状态信息，确定所述电力网的当前电压值；

根据所述电力网的电压值与无功电流给定值之间的对应关系，确定与所述当前电压值相对应的无功电流给定值；

根据所述无功电流给定值、采集到的网侧电流反馈值以及电力网的当前电压值，确定用于维持所述电力网稳定的无功电流。

可选地，向所述电力网发送用于保证所述电力网工作的有功电流，包括：

在穿越发生期间，根据所述发电机输出的功率计算机侧电流前馈值，并将所述机侧电流前馈值作为有功电流给定值，以及，根据所述有功电流给定值、网侧电流反馈值以及电力网电压值确定保证所述电力网工作的有功电流。

可选地，向所述电力网发送用于保证所述电力网工作的有功电流，还包括：

在穿越恢复期间，根据母线电压额定值、母线电压采样值以及所述机侧电流前馈值，确定所述有功电流给定值，并根据所述有功电流给定值、网侧电流反馈值以及电力网电压值确定保证所述电力网工作的有功电流。

可选地，向所述发电机发送用于维持所述发电机工作的工作电压，包括：

根据机侧电压给定值以及机侧电压反馈值，确定机侧电流给定值；

根据所述机侧电流给定值以及机侧电流反馈值，确定用于维持所述发电机工作的工作电压。

具体地，根据机侧电压给定值以及机侧电压反馈值，确定机侧电流给定值，包括：

确定所述机侧电压给定值以及所述机侧电压反馈值之间的差值；

将所述差值输入到比例积分器中，将所述比例积分器输出的电流值作为所述机侧电流给定值；其中，所述比例积分器的积分初值为所述发电系统工作在正常模式时，所述第一通路上的机侧稳态电流。

可选地，向所述发电机发送用于维持所述发电机工作的工作电压，还包括：

根据所述机侧电压给定值以及机侧电压反馈值，确定机侧电流给定值；

根据所述机侧电流给定值、所述机侧电流反馈值以及所述机侧电压给定值，确定用于维持所述发电机工作的工作电压。

可选地，向所述发电机发送用于维持所述发电机工作的工作电压，还包括：

根据所述机侧电压给定值以及机侧电压反馈值，确定第一机侧电流值；

根据所述第一机侧电流值以及所述定子电流前馈值，确定所述机侧电流给定值；

根据所述机侧电流给定值、所述机侧电流反馈值以及所述机侧电压给定值，确定用于维持所述发电机工作的工作电压。

相应地，本发明实施例提供了一种穿越控制装置，应用于发电系统，所述发电系统包括发电机、变压器、穿越设备以及电力网；所述穿越控制装置包括：

采集模块，用于采集所述发电系统的状态信息；所述状态信息包括所述发电机或者所述电力网的电压信息；

判断模块，用于判断所述发电系统是否工作在正常模式下；

处理模块，用于若是，则连通所述发电机、所述变压器以及所述电力网之间的第一通路，以由所述发电机通过所述第一通路保证所述电力网的工作，并根据所述电力网输入的电压进行所述穿越设备的软启动；若否，则连通所述发电机、所述穿越设备、所述变压器以及所述电力网之间的第二通路，并向所述电力网发送用于维持所述电力网稳定的无功电流以及用于保证所述电力网工作的有功电流，以及，向所述发电机发送用于维持所述发电机工作的工作电压。

具体地，所述处理模块，具体用于根据所述状态信息，确定所述电力网的当前电压值；并，根据所述电力网的电压值与无功电流给定值之间的对应关系，确定与所述当前电压值相对应的无功电流给定值；以及，根据所述无功电流给定值、采集到的网侧电流反馈值以及电力网的当前电压值，确定用于维持所述电力网稳定的无功电流。

可选地，所述处理模块，具体用于在穿越发生期间，根据所述发电机输出的功率计算机侧电流前馈值，并将所述机侧电流前馈值作为有功电流给定值，以及，根据所述有功电流给定值、网侧电流反馈值以及电力网电压值确定保证所述电力网工作的有功电流。

可选地，所述处理模块，具体用于在穿越恢复期间，根据母线电压额定值、母线电压采样值以及所述机侧电流前馈值，确定所述有功电流给定值，并根据所述有功电流给定值、网侧电流反馈值以及电力网电压值确定保证所述电力网工作的有功电流。

可选地，所述处理模块，具体用于根据机侧电压给定值以及机侧电压反馈值，确定机侧电流给定值；并，根据所述机侧电流给定值以及机侧电流反馈值，确定用于维持所述发电机工作的工作电压。

具体地，所述处理模块，具体用于确定所述机侧电压给定值以及所述机侧电压反馈值之间的差值；并，将所述差值输入到比例积分器中，将所述比例积分器输出的电流值作为所述机侧电流给定值；其中，所述比例积分器的积分初值为所述发电系统工作在正常模式时，所述第一通路上的机侧稳态电流。

可选地，所述处理模块，具体用于根据所述机侧电压给定值以及机侧电压反馈值，确定机侧电流给定值；并，根据所述机侧电流给定值、所述机侧电流反馈值以及所述机侧电压给定值，确定用于维持所述发电机工作的工作电压。

可选地，所述处理模块，具体用于根据所述机侧电压给定值以及机侧电压反馈值，确定第一机侧电流值；并，根据所述第一机侧电流值以及所述定子电流前馈值，确定所述机侧电流给定值；以及，根据所述机侧电流给定值、所述机侧电流反馈值以及所述机侧电压给定值，确定用于维持所述发电机工作的工作电压。

再有，本发明实施例提供了一种计算设备，包括存储器和处理器，其中：

所述存储器，用于存储程序指令；

所述处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，并按照获得的程序执行本发明实施例中所述的穿越控制方法。

另外，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使所述计算机执行本发明实施例中所述的穿越控制方法。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供了一种穿越控制方法及装置，可应用于发电系统，所述发电系统可包括发电机、变压器、开关器件、穿越设备以及电力网；所述穿越控制方法可包括：采集所述发电系统的状态信息；所述状态信息包括所述发电机或者所述电力网的电压信息；并，根据所述状态信息，判断所述发电系统是否工作在正常模式下；以及，若是，则连通所述发电机、所述变压器以及所述电力网之间的第一通路，以由所述发电机通过所述第一通路保证所述电力网的工作，并根据所述电力网输入的电压进行所述穿越设备的软启动；若否，则连通所述发电机、所述穿越设备、所述变压器以及所述电力网之间的第二通路，并向所述电力网发送用于维持所述电力网稳定的无功电流以及用于保证所述电力网工作的有功电流，以及，向所述发电机发送用于维持所述发电机工作的工作电压。相比于现有技术，在本发明实施例中，发电系统可包括能够在不同的工作模式下切换到不同的工作通道的穿越设备，使得在发电系统处于异常模式时，仍然能够保证电力网以及发电机的稳定性和安全性；且，在正常模式时，可预先完成穿越设备的软启动，使得在异常模式时，穿越设备能够快速启动工作，从而提升了穿越效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为现有技术中提供的发电系统的结构示意图；

图2所示为本发明实施例中提供的发电系统的结构示意图；

图3所示为本发明实施例一中提供的穿越控制方法的流程示意图；

图4所示为本发明实施例一中提供的穿越设备的具体结构示意图；

图5所示为本发明实施例一中提供的无功电流的计算流程示意图；

图6所示为本发明实施例一中提供的有功电流的第一种计算流程示意图；

图7所示为本发明实施例一中提供的有功电流的第二种计算流程示意图；

图8所示为本发明实施例一中提供的工作电压的第一种计算流程示意图；

图9所示为本发明实施例一中提供的工作电压的第二种计算流程示意图；

图10所示为本发明实施例一中提供的工作电压的第三种计算流程示意图；

图11所示为本发明实施例一中提供的定子电流采样点的位置示意图；

图12所示为本发明实施例二中提供的穿越控制装置的结构示意图；

图13所示为本发明实施例三中提供的计算设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

为了解决现有的发电系统所存在的稳定性较差，安全性较低以及效率较低的问题，本发明实施例提供了一种穿越控制方法，可应用于如图2所示的发电系统中。其中，所述发电系统可包括发电机21、变压器22、开关器件23、穿越设备24以及电力网25；如图3所示，其为本发明实施例中所述的穿越控制方法的流程示意图。具体地，由图3可知，所述穿越控制方法可包括以下步骤：

步骤301：采集所述发电系统的状态信息；所述状态信息包括所述发电机或者所述电力网的电压信息；

步骤302：根据所述状态信息，判断所述发电系统是否工作在正常模式下；

步骤303：若是，则连通所述发电机、所述变压器以及所述电力网之间的第一通路，以由所述发电机通过所述第一通路保证所述电力网的工作，并根据所述电力网输入的电压进行所述穿越设备的软启动；

步骤304：若否，则连通所述发电机、所述穿越设备、所述变压器以及所述电力网之间的第二通路，并向所述电力网发送用于维持所述电力网稳定的无功电流以及用于保证所述电力网工作的有功电流，以及，向所述发电机发送用于维持所述发电机工作的工作电压。

也就是说，在本发明实施例中，所述穿越控制方法可应用于发电系统，所述发电系统可包括发电机、变压器、开关器件、穿越设备以及电力网；所述穿越控制方法可包括：采集所述发电系统的状态信息；所述状态信息包括所述发电机或者所述电力网的电压信息；并，根据所述状态信息，判断所述发电系统是否工作在正常模式下；以及，若是，则连通所述发电机、所述变压器以及所述电力网之间的第一通路，以由所述发电机通过所述第一通路保证所述电力网的工作，并根据所述电力网输入的电压进行所述穿越设备的软启动；若否，则连通所述发电机、所述穿越设备、所述变压器以及所述电力网之间的第二通路，并向所述电力网发送用于维持所述电力网稳定的无功电流以及用于保证所述电力网工作的有功电流，以及，向所述发电机发送用于维持所述发电机工作的工作电压。相比于现有技术，在本发明实施例中，发电系统可包括能够在不同的工作模式下切换到不同的工作通道的穿越设备，使得在发电系统处于异常模式时，仍然能够保证电力网以及发电机的稳定性和安全性；且，在正常模式时，可预先完成穿越设备的软启动，使得在异常模式时，穿越设备能够快速启动工作，从而提升了穿越效率。

其中，所述发电系统工作在正常模式可包括所述电力网以及所述变压器均工作在正常模式下，或者，所述电力网、所述变压器以及所述发电机均工作在正常模式下；所述发电系统工作在异常模式可包括所述电力网工作在异常模式下，如电力网出现高压故障、低压故障等。

需要说明的是，本发明实施例中所述的发电机可为风力发电机。当然，需要说明的是，所述发电机还可为水力发电机、光伏发电机等；再者，所述发电系统中还可包括相应的电容补偿柜，对此不作赘述。

另外，需要说明的是，在本发明实施例中，所述开关器件23通常可为相应的硬件开关、软件开关、逻辑开关等，如可为相应的晶闸管组件。其中，所述开关器件23除了可设置在所述穿越设备24之外，还可设置在所述穿越设备24之内，作为所述穿越设备24的一部分，只要能够保证在所述发电系统工作正常时，连通所述第一通路，在所述发电系统工作异常时，连通所述第二通路即可，此处不作赘述。

具体地，以将所述开关器件23设置在所述穿越设备24中为例，如图4所示，其为本发明实施例中所述的穿越设备的结构示意图。具体地，由图4可知，所述穿越设备可为背靠背的变流器，晶闸管组件(即，开关器件23，如图4中所示的scrs)、软启动单元(如图4中所示的断路器q、第二接触器km2、整流器d以及限流电阻r1以及r2)、第一接触器km1、网侧电容、网侧电感、网侧变流器、母线电容、泄放单元(如图4中所示的由开关器件和泄放电阻组成的泄放单元)、机侧变流器、机侧电感等组成。其中，所述网侧电容包括三角形设置的三个电容，即每两个网侧电感之间连接有一个电容，如图4所示。

再者，需要说明的是，所述网侧电感可设置在所述电力网的输入三相上；所述机侧电感可设置在所述发电机的输出三相上。另外，需要说明的是，所述网侧电感以及所述机侧电感均可为饱和电感，因而既能保证控性能，还能降低成本，缩小穿越设备的体积。

可选地，为了进一步降低实现成本，所述软启动单元还可仅仅包括相应的晶闸管，所述晶闸管可在相应控制器的控制下，将电力网输入的电能输入到所述母线电容中。

优选地，所述软启动单元中的晶闸管可为所述晶闸管组件中的任意一个或多个。即，可根据控制器对晶闸管组件的控制进行，如控制所述晶闸管的导通，以向所述母线电容充电，实现所述母线电容的预充以及所述穿越设备的软启动，对此不作赘述。

需要说明的是，当电力网无故障时(即发电系统工作在正常模式下)，所述穿越设备中的晶闸管组件可闭合，使得发电机的输出可直接连接电力网的输入，进行并网发电。此时，所述穿越设备可不发波，所述电力网可将所述母线电容两端的电压充到电力网电压的峰值；当电力网故障时(即发电系统工作在异常模式下)，所述晶闸管组件可断开，使得所述发电机的输出可通过所述穿越设备连接电力网的输入，进行并网发电。此时，所述穿越设备可发波，并可通过母线电压外环以及有功电流内环的控制方式，控制发电系统中的有功电流，并将所述母线电压上升到母线电压额定值，其中，所述母线电压额定值可根据实际情况灵活设定；当电力网故障处于恢复阶段时，所述穿越设备中的网侧变流器以及机侧变流器可停止发波，之后，可控制所述晶闸管组件的闭合，对此不作赘述。

进一步地，在实现穿越设备的软启动之后，还可通过所述网侧变流器实现如下功能，如补偿发电机的无功，以达到减小或去掉发电系统中的电容补偿柜的目的。再有，所述穿越设备还可作为静止无功补偿器，以补偿电力网需要的无功，另外，所述穿越设备还可作为有源电力滤波器，以补偿电力网的谐波，对此不作赘述。

需要说明的是，所述电力网故障可通过相应的控制器(或电压检测器等)进行确定，如可通过相应的控制器确定所述电力网的电压变高或者变低等，对此不作赘述。

进一步地，由图4可知，所述穿越设备还可包括母线电容和泄放单元，其中，所述母线电容通常可包括一个或多个并联的电容器件；所述泄放单元可包括电子开关器件和泄放电阻，用于在穿越过程中消耗母线上的额外功率，所述额外功率通常可为额外的有功功率。

进一步地，由于发电系统中的发电机以及电力网均是三相输入以及三相输出的，因而，在进行穿越控制时，势必会出现计算困难和控制繁琐的问题，为了简化计算流程，可首先通过clark变换(克拉克变换)将三相坐标系中的三相交流电转换到αβ坐标系中，并可通过park变换(派克变换)将αβ坐标系中的两相电变换为两相坐标系中的直流电，如dq坐标系中的直流电，以通过控制两相坐标系中的直流电，实现对三相交流电的控制，对此不作赘述。

也就是说，在本发明实施例中，各种电流参数以及电压参数，均是转换到dq坐标系中的电流参数以及电压参数，对此不作赘述。

进一步地，需要说明的是，本发明实施例中所述的发电系统还可包括相应的控制器(即前文中所述的控制器)，所述控制器可用于控制所述穿越设备中的晶闸管组件、网侧变流器以及机侧变流器中的各开关器件的通断，以实现电力网的高压/低压穿越，对此不作赘述。

下面，通过图5～图7，对本发明实施例中所述的穿越设备的网侧工作流程进行详细地介绍：

第一步，确定所述穿越设备向所述电力网发送的用于维持所述电力网稳定的无功电流。

具体地，如图5所示，其为本发明实施例中所述的无功电流的计算流程示意图。且，由图5可知，向所述电力网发送用于维持所述电力网稳定的无功电流，可包括：

根据所述状态信息，确定所述电力网的当前电压值；

根据所述电力网的电压值与无功电流给定值之间的对应关系，确定与所述当前电压值相对应的无功电流给定值；

根据所述无功电流给定值、采集到的网侧电流反馈值以及电力网的当前电压值，确定用于维持所述电力网稳定的无功电流。

其中，所述电力网的电压值即可为前述的网侧电容两端的电压(在dq坐标系中的电压)，其采样位置点可位于图4中所示的网侧电容的两端；所述网侧电流反馈值即可为前述的网侧变换器的相电流(在dq坐标系中的电流)，其采样位置点即可为图4中所示的网侧电感的一端，如靠近电力网的一端。再者，需要说明的是，此时所述的电力网的电压值通常可指所述电力网的电压值在q轴上的分量；所述无功电流给定值通常可指所述无功电流给定值在q轴上的分量(如图5中所示的iqref)；所述网侧电流反馈值通常可指所述网侧电流反馈值在q轴上的分量(如图5中所示的iqfb)；所述电力网的当前电压通常可知所述当前电压在q轴上的分量(如图5中所示的uq_fwflt)。

需要说明的是，所述电力网的电压值与所述无功电流给定值之间的对应关系可通过实际需求灵活设置，如可通过实验数据得到，通常可通过表格、曲线等表征。再者，所述对应关系可存储在所述控制器的相应存储器中，所述存储器可为所述控制器中的内部存储器或者外部存储器，对此不作赘述。

例如，在通过所述电力网的电压值与无功电流给定值之间的对应关系，确定出与所述当前电压值相对应的无功电流给定值之后。首先，可将所述无功电流给定值(q轴分量)以及所述网侧电流反馈值(q轴分量)之间的差值(如通过图5中所示的加法器a1计算得到)输入到第一限幅单元(如图5中所示的f1)，并可将所述第一限幅单元的输出输入到第一pid(proportionintegrationdifferentiation，比例积分微分调节器)(如图5中所示的pid1)中。其次，可将所述电力网的电压值(q轴分量)与所述第一pid的输出之间的差值(如通过图5中所示的加法器a2计算得到)输入到相应的svpwm(spacevectormodulation，空间矢量调制器)(如图5中所示的svpwm)中。最后，可将所述svpwm的输出作为所述无功电流(如图5中所示的ir)。

第二步，确定所述穿越设备向所述电力网发送的用于保证所述电力网工作的有功电流，需要说明的是，在实际的控制流程中，所述第一步以及所述第二步通常可同时进行。

需要说明的是，在本发明实施例中，向所述电力网发送的用于保证所述电力网工作的有功电流通常可通过两种计算方式计算得到，分别为：

第一种，如图6所示，其为本发明实施例中所述的第一种有功电流的计算流程示意图。具体地，由图6可知，向所述电力网发送用于保证所述电力网工作的有功电流，可包括：

在穿越发生期间，根据所述发电机输出的功率计算机侧电流前馈值，并将所述机侧电流前馈值作为有功电流给定值，以及，根据所述有功电流给定值、网侧电流反馈值以及电力网电压值确定保证所述电力网工作的有功电流。

其中，所述发电机输出的功率可根据所述发电机输出的电压以及所述发电机输出的电流计算得到，如可计算所述发电机输出的电压以及所述发电机输出的电流之间的乘积，并将所述乘积作为所述发电机输出的功率；所述机侧电流前馈值即可为前述的机侧变换器的相电流(在dq坐标系中的电流)，其采样位置点即可为图4中所示的机侧电感的一端，如靠近机侧变换器的一端。且，通常情况下，所述发电机输出的功率可实时计算，或者每隔设定时间(可灵活设定)计算，对此不作赘述。

需要说明的是，此时，所述机侧电流前馈值通常是指所述机侧电流前馈值在d轴上的分量(如图6中所示的ipowerfw)；所述有功电流给定值通常是指所述有功电流给定值在d轴上的分量(即idref，图6中未示出)；所述网侧电流反馈值通常是指所述网侧电流反馈值在d轴上的分量(如图5中所示的idfb)；所述电力网电压值通常是指所述电力网电压值在d轴上的分量(如图5中所示的ud_fwflt)。

例如，可将所述机侧电流前馈值(d轴分量)以及所述网侧电流反馈值(d轴分量)之间的差值(如通过图6中所示的加法器a3计算得到)输入到第二限幅单元(如图6中所示的f2)，并可将所述第二限幅单元的输出输入到第二pid(如图6中所示的pid2)中。其次，可将所述电力网的电压值(d轴分量)与所述第二振幅单元的输出之间的差值(如通过图6中所示的加法器a4计算得到)输入到相应的svpwm中。最后，可将所述svpwm的输出作为所述有功电流(如图6中所示的ia)。

也就是说，在故障穿越过程中，可直接将机侧电流前馈值作为有功电流给定值，而不必考虑母线电压环的影响，即可仅通过有功电流内环的控制方式，对穿越设备进行控制，以由所述穿越设备向所述电力网发送有功电流。当然，还可在有功电流内环的基础上，增加母线电压外环控制，如可将所述母线电压额定值以及所述母线电压采样值一次通过减法器、限幅单元以及比例积分器，得到相应的电流，并将得到的电流作为前述需要的机侧电流前馈值等，以实现母线电压外环以及有功电流内环的控制方式，本发明实施例对此不作赘述。

第二种，如图7所示，其为本发明实施例中所述的第二种有功电流的计算流程示意图。具体地，由图7可知，向所述电力网发送用于保证所述电力网工作的有功电流，可包括：

在穿越恢复期间，根据母线电压额定值、母线电压采样值以及所述机侧电流前馈值，确定所述有功电流给定值，并根据所述有功电流给定值、网侧电流反馈值以及电力网电压值确定保证所述电力网工作的有功电流。

其中，所述母线电压额定值通常可为所述电力网电压的需求值以及所述发电机电压的需求值之间的最大值，考虑有功和无功的部分，可由一定的加速时间和限幅值确定，对此不作赘述。

需要说明的是，所述有功电流给定值通常可指所述有功电流给定值在d轴上的分量(如图7中所示的idref)；所述网侧电流反馈值通常可指所述网侧电流反馈值在d轴上的分量(如图7中所示的idfb)；所述电力网电压值通常可指所述电力网电压值在d轴上的分量(如图6中所示的ud_fwflt)。

例如，可将所述母线电压额定值与所述母线电压采样值之间的差值(如通过图7中所示的加法器a5计算得到)输入到第三限幅单元(如图7中所示的f3)中，并可将所述第三限幅单元的输出输入到第一pi(proportionintegration，比例积分器)(如图7中所示的pi1)中。其次，可将所述机侧电流前馈值(d轴分量)与所述第一pi的输出之间的和值(如通过图7中所示的加法器a6计算得到)作为所述有功电流给定值(d轴分量)，并可将所述有功电流给定值(d轴分量)与所述网侧电流反馈值(d轴分量)之间的差值(如通过图7中所示的加法器a7计算得到)输入到第四限幅单元(如图7中所示的f4)中，以及，可将所述第四限幅单元的输出输入到第三pid(如图7中所示的pid3)中。最后，可将所述电力网电压值(d轴分量)与所述第三pid的输出之间的差值(如通过图7中所示的加法器a8计算得到)输入到相应的svpwm中，并可将所述svpwm的输出作为所述无功电流(如图7中所示的ia)。

也就是说，在本发明和实施例中，还可在母线电压外环以及有功电流内环的基础上，加入机侧电流前馈的控制方式，进而可使得网侧变流器能够快速响应机侧功率的变化，以保证整个发电系统回切(从所述第二通道回切至所述第一通道)。

下面，通过图8～图10，本发明实施例中所述的穿越设备的机侧工作流程进行详细地介绍：

需要说明的是，在本发明实施例中，向所述发电机发送的用于维持所述发电机工作的工作电压通常可通过三种计算方式计算得到，分别为：

第一种，如图8所示，其为本发明实施例中所述的第一种工作电压的计算流程示意图。具体地，由图8可知，向所述发电机发送用于维持所述发电机工作的工作电压，可包括：

根据机侧电压给定值以及机侧电压反馈值，确定机侧电流给定值；

根据所述机侧电流给定值以及机侧电流反馈值，确定用于维持所述发电机工作的工作电压。

需要说明的是，此时所述机侧电压给定值通常可指所述机侧电压给定值在d轴以及q轴上的分量(如图8中所示的udref以及uqref)；所述机侧电压反馈值通常可指所述机侧电压反馈值在d轴以及q轴上的分量(如图8中所示的usd以及usq)；所述机侧电流给定值通常可指所述机侧电流给定值在d轴以及q轴上的分量(如图8中所示的idref以及iqref)；所述机侧电流反馈值通常可指所述电流反馈值在d轴以及q轴上的分量(如图8中所示的imd以及imq)。

通话情况下，为了计算方便，可在d轴和q轴上分别计算所述工作电压的d轴分量和q轴分量，可分别计算出所述工作电压的有功部分以及无功部分。

例如，一方面，可将所述机侧电压给定值(d轴分量)与所述机侧电压反馈值(d轴分量)之间的差值(如通过图8中所示的加法器a9计算得到)输入到第五限幅单元(如图8中所示的f5)中，并可将所述第五限幅单元的输出输入到第二pi(如图8中所示的pi2)中，以及，可将所述第二pi的输出作为所述机侧电流给定值。其次，可将所述机侧电流给定值与所述机侧电流反馈值之间的差值(如通过图8中所示的加法器a10计算得到)输入到第六限幅单元(如图8中所示的f6)中，并可将所述第六限幅单元的输出输入到第三pi(如图8中所示的pi3)中；另一方面，可将所述机侧电压给定值与所述机侧电压反馈值之间的差值(如通过图8中所示的加法器a11计算得到)输入到第七限幅单元(如图8中所示的f7)中，并可将所述第七限幅单元的输出输入到第四pi(如图8中所述的pi4)中，以及，可将所述第四pi的输出作为所述计测电流给定值。其次，可将所述机侧电流给定值与所述机侧电流反馈值之间的差值(如通过图8中所述的加法器a12计算得到)输入到第八限幅单元(如图8中所示的f8)中，并可将所述第八限幅单元的输出输入到第五pi(如图8中所示的pi5)中；最后，可将两个pi(如图8中所示的pi3以及pi5)的输出输入到svpwm中，并可将所述svpwm的输出作为所述工作电压(如图8中所示的u)。

需要说明的是，在本发明实施例中，所述机侧电压给定值通常可为稳态机侧电压值，即可为正常模式下所述发电机的输出电压，其具体值可通过实时采集或者每隔设定时段采集的方式预先存储在相应的存储器中，如进行稳态机侧电压幅值的存储以及机侧稳态电压相位的锁相。

由上述内容可知，在本发明实施例中，网侧的第一种控制方式也可为相应的电压外环和电流内环控制方式，对此不作赘述。

具体地，根据机侧电压给定值以及机侧电压反馈值，确定机侧电流给定值，包括：

确定所述机侧电压给定值以及所述机侧电压反馈值之间的差值；

将所述差值输入到比例积分器中，将所述比例积分器输出的电流值作为所述机侧电流给定值；其中，所述比例积分器的积分初值为所述发电系统工作在正常模式时，所述第一通路上的机侧稳态电流，如后续图11中所示的虚线圆圈所示意的位置点。

需要说明的是，此处所述的比例积分器具体可为图8中所示的第二pi(pi2)以及第四pi(pi4)，这种控制方式可在一定程度上改善机侧控制的动态性能。

需要说明的时，在机侧变流器开始发波的瞬态，所述发电机实际上已经处于不受控阶段，即，此时机侧电压的相位并不是电力网电压的相位决定的，而是由电机反电势决定的。因此，为了尽可能的减小机侧的动态冲击电流。其中，网侧变流器在发波时，首先可按照当前采样到的机侧电压的相位发波，然后逐步切换到电力网电压的相位上。当然，还可以固定本振频率为锁相目标相位进行发波，故障恢复时再切换为电力网的相位进行同步。

第二种，如图9所示，其为本发明实施例中所述的第二种工作电压的计算流程示意图。具体地，由图9可知，向所述发电机发送用于维持所述发电机工作的工作电压，可包括：

根据所述机侧电压给定值以及机侧电压反馈值，确定机侧电流给定值；

根据所述机侧电流给定值、所述机侧电流反馈值以及所述机侧电压给定值，确定用于维持所述发电机工作的工作电压。

例如，一方面，可将所述机侧电压给定值(d轴分量)与所述机侧电压反馈值(d轴分量)之间的差值(如通过图9中所示的加法器a12计算得到)输入到第九限幅单元(如图9中所示的f9)中，并可将所述第九限幅单元的输出输入到第六pi(如图9中所示的pi6)中，以及，可将所述第六pi的输出作为所述机侧电流给定值。其次，可将所述机侧电流给定值与所述机侧电流反馈值之间的差值(如通过图9中所示的a13)输入到第十限幅单元(如图9中所示的f10)中，并可将所述第十限幅单元的输出输入到第七pi(如图9中所示的pi7)中，之后，可将所述第七pi的输出与所述机侧电压给定值之间的和值(如通过图9中所示的加法器a14计算得到)输入到所述svpwm中；另一方面，可将所述机侧电压给定值(q轴分量)与所述机侧电压反馈值(q轴分量)之间的差值(如通过图9中所示的加法器a15计算得到)输入到第十一限幅单元(如图9中所示的f11)中，并可将所述第十一限幅单元的输出输入到第八pi(如图9中所示的pi8)中，以及，可将所述第八pi的输出作为所述计测电流给定值。其次，可将所述机侧电流给定值与所述机侧电流反馈值之间的差值(如通过图9中所示的加法器a16计算得到)输入到第十二限幅单元(如图9中所示的f12)中，并可将所述第十二限幅单元的输出输入到第九pi(如图9中所示的pi9)中，之后，可将所述第九pi的输出与所述机侧电压给定值之间的和值(如通过图9中所示的加法器a17计算得到)输入到所述svpwm中；最后，可将所述svpwm的输出作为所述工作电压(如图9中所示的u)。

也就是说，在本发明实施例中，穿越设备在进行网侧控制时，在电压外环电流内环控制的基础上，还可加入给定电压前馈(即机侧电压给定值的前馈)，因而能够提高发电系统的动态响应性能。需要说明的是，还可单独采用电压外环、电流内环实现机侧变流器的发波控制，对此不作赘述。

另外，需要说明的是，在本发明实施例中，各个pi的积分初值均可根据实际情况灵活设定，如可设置为0或者机侧稳态电流等，只要满足实际需求即可，本发明实施例对此不作任何限定。

第三种，如图10所示，其为本发明实施例中所述的第三种工作电压的计算流程示意图。具体地，由图10可知，向所述发电机发送用于维持所述发电机工作的工作电压，可包括：

根据所述机侧电压给定值以及机侧电压反馈值，确定第一机侧电流值；

根据所述第一机侧电流值以及所述定子电流前馈值，确定所述机侧电流给定值；

根据所述机侧电流给定值、所述机侧电流反馈值以及所述机侧电压给定值，确定用于维持所述发电机工作的工作电压。

例如，一方面，可将所述机侧电压给定值(d轴分量)与所述机侧电压反馈值(d轴分量)之间的差值(如通过图10中所示的加法器a18计算得到)输入到第十三限幅单元(如图10中所示的f13)中，并可将所述第十三限幅单元的输出输入到第十pi(如图10中所示的pi10)中，以及，可将所述第十pi的输出与所述定子电流前馈值(d轴分量)的和值(如通过图10中所示的加法器a19计算得到)作为所述机侧电流给定值。其次，可将所述机侧电流给定值与所述机侧电流反馈值之间的差值(如通过图10中所示的加法器a20计算得到)输入到第十四限幅单元(如图10中所示的f14)中，并可将所述第十四限幅单元的输出输入到第十一pi(如图10中所示的pi11)中，之后，可将所述第十一pi的输出与所述机侧电压给定值之间的和值(如通过图10中所示的加法器a21计算得到)输入到所述svpwm中；另一方面，可将所述机侧电压给定值(q轴分量)与所述机侧电压反馈值(q轴分量)之间的差值(如通过图10中所示的加法器a22计算得到)输入到第十五限幅单元(如图10中所示的f15)中，并可将所述第十五限幅单元的输出输入到第十二pi中(如图10中所示的pi12)，以及，可将所述第十二pi的输出与所述定子电流前馈值(q轴分量)的和值(如通过图10中所示的加法器a23计算得到)作为所述计测电流给定值。其次，可将所述机侧电流给定值与所述机侧电流反馈值之间的差值(如通过图10中所示的加法器a24计算得到)输入到第十六限幅单元(如图10中所示的f16)中，并可将所述第十六限幅单元的输出输入到第十三pi(如图10中所示的pi13)中，之后，可将所述第十三pi的输出与所述机侧电压给定值之间的和值(如通过图10中所示的加法器a25计算得到)输入到所述svpwm中；最后，可将所述svpwm的输出作为所述工作电压(如图10中所述的u)。

需要说明的是，在本发明实施例中，各个pi的积分初值均可根据实际情况灵活设定，如可设置为0或者机侧稳态电流等，只要满足实际需求即可，本发明实施例对此不作任何限定。

通常情况下，所述电流反馈值除了可为三个机侧电感上的电流之外，还可为机侧电容部分的电流，因而能够实现电容电流的内环控制，同样也可以改善机侧的动态性能。

由于在没有定子电流前馈(即所述定子电流前馈值)的系统中有电容补偿柜的存在，模块电流并不能反应负载电流的扰动，因而发电系统对负载扰动的抑制能力有限，会导致发电系统的动态性能较差。

也就是说，当机侧变流器发波控制时，可在原有的电压外环电流内环，以及给定电压前馈的基础上，加入相应的定子电流前馈，从而消除电压外环、电流内环算法中传递函数的谐振峰，同时提高了闭环系统的带宽，进而提高了发电系统的稳定性和动态性能；且，经过定子电流前馈的控制方式，可将负载扰动引入到穿越设备中，使得电流内环实质上需要控制的对象可为机侧电容上的电流，进而有利于整个发电系统的调节快速性。

具体地，所述定子电流前馈值的采样位置可如图11所示，如图11中所述的定子电流采样点(图11中所示的实线圆圈所示意的位置点)。

基于以上分析，发电系统可实时存储一段时间内的机侧电压和电流，并可实时更新。在发生电力网故障穿越时，可以故障前稳态电压作为机侧电压环给定(即机侧电压给定值)，稳态电流值作为电压环积分初值(即机侧电流给定值)。如此控制，也可以在一定程度上改善机侧变流器的动态性能。

进一步地，在定子电流采样困难的情况下，可以将机侧电流的采样位置加在开关器件的旁边，如图11中所示的位置(如图11中所示的虚线圆圈所示意的位置点)。其中，该处的机侧电流的采样只在电网正常情况下可以采样出电流。根据系统机械时间常数远大于电气时间常数的规则，在电力网故障到机侧变压器发波的瞬间，发电机可保持自身的转矩不变。因而，在不考虑不同支路损耗和系统中点不平衡前提下，若机侧变流器的发波阶段电压与故障前一致，则穿越过程中需要的机侧电流可与故障前的稳态电流一致。

也就是说，在本发明实施例中，机侧的电压外环控制的所述电压环积分初值(即pi中的i环的积分初值)通常可为所述电网故障(如跌落/升高)前所述晶闸管组件的稳态的电流值，对此不作赘述。所述定子电流前馈值为所述发电系统工作在正常模式时，所述第一通路上的机侧稳态电流。

需要说明的是，在本发明实施例中，所述的开关器件不限于为电子开关或者机械开关，如可为晶体管或者硬件器件等。

本发明实施例提供了一种穿越控制方法，可应用于发电系统，所述发电系统可包括发电机、变压器、开关器件、穿越设备以及电力网；所述穿越控制方法可包括：采集所述发电系统的状态信息；所述状态信息包括所述发电机或者所述电力网的电压信息；并，根据所述状态信息，判断所述发电系统是否工作在正常模式下；以及，若是，则连通所述发电机、所述变压器以及所述电力网之间的第一通路，以由所述发电机通过所述第一通路保证所述电力网的工作，并根据所述电力网输入的电压进行所述穿越设备的软启动；若否，则连通所述发电机、所述穿越设备、所述变压器以及所述电力网之间的第二通路，并向所述电力网发送用于维持所述电力网稳定的无功电流以及用于保证所述电力网工作的有功电流，以及，向所述发电机发送用于维持所述发电机工作的工作电压。相比于现有技术，在本发明实施例中，发电系统可包括能够在不同的工作模式下切换到不同的工作通道的穿越设备，使得在发电系统处于异常模式时，仍然能够保证电力网以及发电机的稳定性和安全性；且，在正常模式时，可预先完成穿越设备的软启动，使得在异常模式时，穿越设备能够快速启动工作，从而提升了穿越效率。另外，需要说明的时，无论在正常模式还是异常模式下，机侧电流反馈值均可以一定比例加在网侧电压环的输出上，从而提高母线电压控制的能力。

实施例二：

基于与本发明实施例一相同的发明构思，本发明实施例二提供了一种穿越控制装置，如图12所示，其为本发明实施例中所述的穿越控制装置的结构示意图。具体地，由图12可知，所述穿越控制装置，可应用于发电系统(如图12所示)，所述发电系统包括发电机、变压器、穿越设备以及电力网；所述穿越控制装置可包括：

采集模块1201，可用于采集所述发电系统的状态信息；所述状态信息包括所述发电机或者所述电力网的电压信息；

判断模块1202，可用于判断所述发电系统是否工作在正常模式下；

处理模块1203，可用于若是，则连通所述发电机、所述变压器以及所述电力网之间的第一通路，以由所述发电机通过所述第一通路保证所述电力网的工作，并根据所述电力网输入的电压进行所述穿越设备的软启动；若否，则连通所述发电机、所述穿越设备、所述变压器以及所述电力网之间的第二通路，并向所述电力网发送用于维持所述电力网稳定的无功电流以及用于保证所述电力网工作的有功电流，以及，向所述发电机发送用于维持所述发电机工作的工作电压。

也就是说，本发明实施例二中提供的穿越控制装置可包括用于采集所述发电系统的状态信息；所述状态信息包括所述发电机或者所述电力网的电压信息的采集模块、用于判断所述发电系统是否工作在正常模式下的判断模块以及用于若是，则连通所述发电机、所述变压器以及所述电力网之间的第一通路，以由所述发电机通过所述第一通路保证所述电力网的工作，并根据所述电力网输入的电压进行所述穿越设备的软启动；若否，则连通所述发电机、所述穿越设备、所述变压器以及所述电力网之间的第二通路，并向所述电力网发送用于维持所述电力网稳定的无功电流以及用于保证所述电力网工作的有功电流，以及，向所述发电机发送用于维持所述发电机工作的工作电压。相比于现有技术，在本发明实施例中，发电系统可包括能够在不同的工作模式下切换到不同的工作通道的穿越设备，使得在发电系统处于异常模式时，仍然能够保证电力网以及发电机的稳定性和安全性；且，在正常模式时，可预先完成穿越设备的软启动，使得在异常模式时，穿越设备能够快速启动工作，从而提升了穿越效率。

具体地，所述处理模块1203，具体可用于根据所述状态信息，确定所述电力网的当前电压值；并，根据所述电力网的电压值与无功电流给定值之间的对应关系，确定与所述当前电压值相对应的无功电流给定值；以及，根据所述无功电流给定值、采集到的网侧电流反馈值以及电力网的当前电压值，确定用于维持所述电力网稳定的无功电流。

可选地，所述处理模块1203，具体可用于在穿越发生期间，根据所述发电机输出的功率计算机侧电流前馈值，并将所述机侧电流前馈值作为有功电流给定值，以及，根据所述有功电流给定值、网侧电流反馈值以及电力网电压值确定保证所述电力网工作的有功电流。

可选地，所述处理模块1203，具体可用于在穿越恢复期间，根据母线电压额定值、母线电压采样值以及所述机侧电流前馈值，确定所述有功电流给定值，并根据所述有功电流给定值、网侧电流反馈值以及电力网电压值确定保证所述电力网工作的有功电流。

具体地，所述处理模块1203，具体用于确定所述机侧电压给定值以及所述机侧电压反馈值之间的差值；并，将所述差值输入到比例积分器中，将所述比例积分器输出的电流值作为所述机侧电流给定值；其中，所述比例积分器的积分初值为所述发电系统工作在正常模式时，所述第一通路上的机侧稳态电流。

可选地，所述处理模块1203，具体用于根据所述机侧电压给定值以及机侧电压反馈值，确定机侧电流给定值；并，根据所述机侧电流给定值、所述机侧电流反馈值以及所述机侧电压给定值，确定用于维持所述发电机工作的工作电压。

可选地，所述处理模块1203，具体用于根据所述机侧电压给定值以及机侧电压反馈值，确定第一机侧电流值；并，根据所述第一机侧电流值以及所述定子电流前馈值，确定所述机侧电流给定值；以及，根据所述机侧电流给定值、所述机侧电流反馈值以及所述机侧电压给定值，确定用于维持所述发电机工作的工作电压。

本发明实施例二提供了一种穿越控制装置，可包括用于采集所述发电系统的状态信息；所述状态信息包括所述发电机或者所述电力网的电压信息的采集模块、用于判断所述发电系统是否工作在正常模式下的判断模块以及用于若是，则连通所述发电机、所述变压器以及所述电力网之间的第一通路，以由所述发电机通过所述第一通路保证所述电力网的工作，并根据所述电力网输入的电压进行所述穿越设备的软启动；若否，则连通所述发电机、所述穿越设备、所述变压器以及所述电力网之间的第二通路，并向所述电力网发送用于维持所述电力网稳定的无功电流以及用于保证所述电力网工作的有功电流，以及，向所述发电机发送用于维持所述发电机工作的工作电压。相比于现有技术，在本发明实施例中，发电系统可包括能够在不同的工作模式下切换到不同的工作通道的穿越设备，使得在发电系统处于异常模式时，仍然能够保证电力网以及发电机的稳定性和安全性；且，在正常模式时，可预先完成穿越设备的软启动，使得在异常模式时，穿越设备能够快速启动工作，从而提升了穿越效率。

实施例三：

本发明实施例三提供了一种计算设备，如图13所示，其为本发明实施例中所述的计算设备的结构示意图。该计算设备具体可以为桌面计算机、便携式计算机、智能手机、平板电脑、个人数字助理(personaldigitalassistant，pda)等。具体地，本发明实施例中所述的计算设备可以包括中央处理器(centerprocessingunit，cpu)1301、存储器1302、输入设备1303以及输出设备1304等，输入设备1303可以包括键盘、鼠标、触摸屏等，输出设备1304可以包括显示设备，如液晶显示器(liquidcrystaldisplay，lcd)、阴极射线管(cathoderaytube，crt)等。

存储器1302可以包括只读存储器(rom)和随机存取存储器(ram)，并向中央处理器1301提供存储器1302中存储的程序指令和数据。在本发明实施例中，存储器1302可以用于存储穿越控制方法的程序。

中央处理器1301通过调用存储器1302存储的程序指令，中央处理器1301可用于按照获得的程序指令执行：采集所述发电系统的状态信息；所述状态信息包括所述发电机或者所述电力网的电压信息；并，根据所述状态信息，判断所述发电系统是否工作在正常模式下；以及，若是，则连通所述发电机、所述变压器以及所述电力网之间的第一通路，以由所述发电机通过所述第一通路保证所述电力网的工作，并根据所述电力网输入的电压进行所述穿越设备的软启动；若否，则连通所述发电机、所述穿越设备、所述变压器以及所述电力网之间的第二通路，并向所述电力网发送用于维持所述电力网稳定的无功电流以及用于保证所述电力网工作的有功电流，以及，向所述发电机发送用于维持所述发电机工作的工作电压。

实施例四：

本发明实施例四提供了一种计算机存储介质，用于储存为上述计算设备所用的计算机程序指令，其包含用于执行上述穿越控制方法的程序。

所述计算机存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于磁性存储器(例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘(mo)等)、光学存储器(例如cd、dvd、bd、hvd等)、以及半导体存储器(例如rom、eprom、eeprom、非易失性存储器(nandflash)、固态硬盘(ssd))等。

本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。