用于控制转换器电路以模拟同步电机的电输出特性的控制实体和方法与流程

本发明涉及一种用于控制转换器电路以模拟同步电机的电输出特性的控制实体和方法。此外，本发明涉及一种包括这样的控制实体和转换器电路的系统。另外，本发明涉及一种计算机程序和存储介质。

背景技术：

1、本发明涉及一种转换器电路，其包括用于提供三相交流电压的三相直流-交流转换器。例如，转换器电路可以将三相交流电压提供给交流电网，例如市电。术语“电力网络”可以用作术语“电网”的同义词。术语“功率转换器”可以用作术语“转换器”的同义词。

技术实现思路

1、如今，电力网络(交流电网)正面临着可再生能源高度渗透且传统发电站发电量减少的情况。因此，为电力网络供电(即，向电力网络提供电压)的同步电机的数量正在减少。也就是说，使用同步电机产生的电量有所减少。在这种发电情况下，旋转质量动能是可用的，其可以用来进行频率控制。如今，电力电子技术被整合应用于发电。这种发电可以说是静态的，即，没有像同步电机中那样的旋转，因此，基于电力电子技术的这种发电不存在惯性。

2、从电力系统级别的角度来看，移除同步电机会导致由多个旋转同步电机提供的聚合惯性(即，分布在电力系统中的旋转动能的缓冲器)被移除。缺乏惯性可能会对电力系统频率控制产生负面影响，这是因为发电与电力消耗之间无法保持平衡。

3、鉴于上述情况，本发明旨在提供方法，使得电力电子设备(例如转换器电路)能够从电力系统级别的角度实现与同步电机相似的性能。本发明的目的是提供方法，使得电力电子设备(例如转换器电路)能够在频率和电压控制方面实现与同步电机相似的性能。

4、这些和其它目的通过独立权利要求中描述的本发明的方案实现。有利的实现方式在从属权利要求中进一步定义。

5、本发明的第一方面提供了一种控制实体，用于控制转换器电路以模拟同步电机的电输出特性。所述转换器电路包括三相直流-交流转换器和滤波器，所述滤波器针对每个相位均包括一个电感和一个电容，所述电感和所述电容并联地电连接至所述三相直流-交流转换器的输出端。所述转换器电路用于使用所述电容上的电压在所述转换器电路的输出端提供输出电压。所述控制实体用于：测量流经所述电感的电流和所述电容上的所述电压，通过控制流经所述电感的所述电流来控制所述电容上的所述电压，以及通过以下方式控制流经所述电感的所述电流：使用所述测量的电流和所述测量的电压来控制所述三相直流-交流转换器的输出电压。

6、三相直流-交流转换器可以称为“三相逆变器”或“三相串型逆变器”。三相直流-交流转换器可以用于将直流电(直流电压和/或直流电流)转换为三相交流电(交流电压和/或交流电流)。三相直流-交流转换器可以包括用于三相交流电的三个不同相位的三个输出端子(可由直流-交流转换器提供)。直流-交流转换器的输出端可以包括三个相位的三个输出端子。这三个相位可以称为“三电相”。滤波器的相应电感和电容可以电连接至三个相位的三个输出端子中的每个输出端子。直流总线可以为三相直流-交流转换器提供直流电。直流总线可以从可再生能源(例如光伏(photo voltaic，pv)电站和/或风力发电站)和/或电池储能系统(例如一个或多个电池，可选地一个或多个可充电电池)接收直流电。

7、三相直流-交流转换器可以是或可以包括含有至少一个开关的主动开关式直流-交流转换器。该至少一个开关可以是至少一个晶体管，例如至少一个双极型晶体管(bipolar junction transistor，bjt)；至少一个场效应晶体管(field effecttransistor，fet)，例如至少一个金属氧化物半导体fet(metal oxide semiconductorfet，mosfet)；和/或至少一个绝缘栅极双极型晶体管(insulated gate bipolartransistor，igbt)。控制实体可以用于通过控制该至少一个开关的开关切换来控制转换器电路的三相直流-交流转换器。三相直流-交流转换器可以包括一个或多个无源元件，例如一个或多个电感和/或电容，用于功率转换和/或滤波。

8、关于电气变量/参数的测量和控制的描述对三个相位中的每一个相位都相应地有效。术语“变量”和“参数”可以用作同义词。换句话说，对于三个相位中的每一个相位，转换器电路可以用于，使用相应电容上的相位电压，在转换器电路的输出端处(例如，在转换器电路针对该相位的相应输出端子处)提供该相位的输出电压。控制实体可以用于测量流经相应电感的相位电流和相应电容上的相位电压。控制实体可以用于通过控制流经相应电感的相位电流来控制相应电容上的相位电压。控制实体可以用于通过以下方式控制流经相应电感的相位电流：使用所述测量的相位电流和所述测量的相位电压来控制三相直流-交流转换器中该相位的输出电压。

9、控制实体对转换器电路的控制使得转换器电路能够模拟同步电机的电输出特性。因此，本发明第一方面提供的控制实体使得转换器电路能够从电力系统级别的角度实现与同步电机相似的性能。例如，控制实体使得转换器电路能够在频率和电压控制方面实现与同步电机相似的性能。换句话说，第一方面提供了一种控制实体，用于控制转换器电路以模拟同步电机的性能(例如电气性能)。同步电机是电机的一个示例。同步电机可以充当同步发电机的角色。

10、应当理解，电感和电容并联地一起电连接至三相直流-交流转换器的输出端，使得三相直流-交流转换器的输出端电压等于电感上的电压与电容上的电压之和。换句话说，电感和电容可以说是串联电连接的，其中该串联连接并联地电连接至三相直流-交流转换器的输出端。滤波器的电容(对于每个相位)可以作为模拟同步电机的能量缓冲器发挥关键作用。该电容可以称为“输出滤波电容”。术语“模拟”、“仿效”和“模仿”可以用作同义词。

11、控制实体可以用于控制三相直流-交流转换器，使得三相直流-交流转换器针对滤波器的每一个相位实现对电容的交流电压控制。

12、可选地，转换器电路可以包括直流转换器。直流转换器可以用于将第一直流电(直流电压和/或直流电流)转换为第二直流电(直流电压和/或直流电流)。直流转换器可以是或可以包括含有至少一个开关的主动开关式直流转换器。该至少一个开关可以是至少一个晶体管，例如至少一个双极型晶体管(bipolar junction transistor，bjt)；至少一个场效应晶体管(field effect transistor，fet)，例如至少一个金属氧化物半导体fet(metaloxide semiconductor fet，mosfet)；和/或至少一个绝缘栅极双极型晶体管(insulatedgate bipolar transistor，igbt)。控制实体可以用于通过控制该至少一个开关的开关切换来控制转换器电路的直流转换器。直流转换器可以包括一个或多个无源元件，例如一个或多个电感和/或电容，用于功率转换和/或滤波。

13、三相直流转换器的输出端、电容和三相直流-交流转换器的直流侧(即，输入端)可以相互并联地电连接。控制实体可以用于控制直流转换器，使得直流转换器控制、可选地调节来自一个或多个电能源(例如可再生能源，比如光伏(photo voltaic，pv)电站和/或风力发电站，和/或电池储能系统，例如一个或多个电池，可选地一个或多个可充电电池)的电力流，以及可选地前述电容上的电压(直流链接电压)。

14、控制实体可以通过软件和/或硬件来实现。可选地，控制实体可以是一种设备，该设备可以包括处理器或处理电路，用于执行、实施或启动本文描述的控制实体的各种操作。处理电路可以包括硬件和/或处理电路可以通过软件控制。硬件可以包括模拟电路或数字电路，或模拟电路和数字电路两者。数字电路可以包括专用集成电路(application-specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gatearray，fpga)、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)或多用途处理器等组件。该设备还可以包括存储电路，该存储电路存储可以由处理器或处理电路执行(具体地，在软件的控制下执行)的一个或多个指令。例如，存储电路可以包括存储可执行软件代码的非瞬时性存储介质，该可执行软件代码在由处理器或处理电路执行时，使得设备(即，控制实体)的各种操作被执行。在一个实施例中，处理电路包括一个或多个处理器以及连接至该一个或多个处理器的非瞬时性存储器。非瞬时性存储器可以携带可执行程序代码，该可执行程序代码在由一个或多个处理器执行时，使得设备(即，控制实体)执行、实施或启动本文描述的操作或方法。

15、在所述第一方面的一种实现方式中，所述转换器电路的所述输出端与升压变压器的初级绕组电连接；所述升压变压器的次级绕组电连接至交流电网。

16、升压变压器的漏感是一个物理参数，其很好地模拟了相同功率的同步电机的电感。升压变压器的初级绕组可以称为“初级侧”或“低压初级侧”。

17、在所述第一方面的一种实现方式中，多个所述转换器电路中的每一个的所述输出端与升压变压器的初级绕组电连接，所述升压变压器的次级绕组电连接至交流电网。所述控制实体可以用于根据所述转换器电路的控制来控制所述多个转换器电路中的每一个。

18、换句话说，可以有多个转换器电路与升压变压器的初级绕组相连接，其中每个转换器电路的输出端与升压变压器的初级绕组电连接。控制实体可以用于根据转换器电路的控制来控制所述多个转换器电路中的每一个以模拟同步电机的电输出特性。这就允许模拟多相同步电机。换句话说，等效同步电机可以视为多相同步电机，对于该多相同步电机，所述多个转换器电路中的每一个转换器电路可以为整个机器中的一个三相部分供电(即，端子的数量可以是三的倍数)。

19、术语“多相同步电机”中的术语“多相”可以指输入端子的数量大于三的一系列电机。例如，如果有十个转换器电路与升压变压器的初级绕组相连接，并且每个转换器电路针对三个相位有三个输入端子，那么总共有三十个输入端子。在这种情况下，可以模拟30相同步电机。

20、换句话说，第一方面的上述实现方式能够模拟多相同步电机，对于该多相同步电机，所述多个转换器电路中的每一个转换器电路用于为虚拟机的一个部分供电。控制实体使得所述多个转换器电路(即，一组转换器电路)能够模拟单个多相电机，即，单个多相同步电机，而不是一组不相关的三相电机。也就是说，与每个三相电机的三个相位相比，多相电机具有更多的相位数量。为此，控制实体可以用于执行所述多个转换器电路的分布式控制(例如分布式电压控制)。也就是说，控制实体可以用于根据转换器电路的控制来控制所述多个转换器电路中的每一个。所述多个转换器电路的分布式控制可以意味着可以为每个转换器电路(例如，为每个转换器电路的三相直流-交流转换器)实施一组本地控制器。也就是说，转换器电路之间不存在逐样本通信。因此，所述多个转换器电路中的第一转换器电路不使用第二转换器电路或第n转换器电路的输入电流等(假设n为等于或大于2的整数，n≥2)，但是可以实现整个系统(即，所述多个转换器电路)的控制目标。因此，控制实体允许控制多个转换器电路(即，数个转换器电路)以协作方式工作，该协作方式提供以下至少一项：频率控制服务、(所述多个转换器电路与分级变压器的初级绕组的)连接点处的电压控制，以及类似于同步电机的短路比。

21、所述多个转换器电路的分布式控制(例如分布式电压控制)支持相应地处理功率和各电压的平衡，以及频率生成的实现。由于可以对转换器电路的滤波器各相位的电容电压进行控制(例如功率和/或电压控制)(电容能量与其电压的平方成正比)，因此可以生成每个转换器电路的内部频率，因为其反映了旋转电机的动能。

22、因此，转换器电路(或所述多个转换器电路中的每一个)的内部频率的生成就支持模拟/模仿同步电机。由于转换器电路(或所述多个转换器电路中的每一个)的三相直流-交流转换器是静态的(没有旋转质量)，因此其能量函数可以作为模型等效物获得。每个相位的存储在滤波电容中的能量可以用作发挥旋转能量作用的能量。因此，如果该能量降低(即，相应相位的电容电压的幅值减小)，则频率将降低。通过由控制实体在转换器电路(或所述多个转换器电路中的每一个)中实现这一点，转换器电路(或所述多个转换器电路)的行为可以匹配基于一个或多个同步电机的电力系统的稳定性特性。

23、当包括所述多个转换器电路和升压变压器的设置达到稳态时，所述多个转换器电路的输出电压相匹配，并且它们可以在升压变压器后面(即，在次级侧/在次级绕组侧)模拟(“建立”)逆电动势(反电势或反电动势)。也就是说，交流电网(配电网)可以在升压变压器的次级绕组处(即，在升压变压器的次级侧)看到同步电机。

24、在由控制实体进行控制时，具有一个由升压变压器和多个转换器电路合作形成的大型等效同步电机(即，等效多相同步电机)，能够在系统级别上提供如下益处：例如，如果在发电系统(例如大型光伏(photo voltaic，pv)电站)中使用所述多个转换器电路，则可以由控制实体控制转换器电路来模拟每个发电系统的更少但更大的同步电机。这可以使得在发电系统级别(即，发电站级别)上易于维护。此外，控制实体对转换器电路的控制允许更好地利用升压变压器的短路比。针对所述多个转换器电路的滤波器的每个相位存储在电容中的能量可以视为用于在故障期间提供惯性和大短路电流的能量的大型缓冲器。拥有一台大型等效同步电机能够智能化地使用物理系统。也就是说，升压变压器的漏感可以很好地模拟电机的电感。升压变压器的漏感是一个物理参数，其很好地模拟了相同功率的同步电机的电感。

25、在所述第一方面的一种实现方式中，所述电感与所述电容之间的节点电连接至所述转换器电路的所述输出端。所述控制实体可以用于：测量或估计从所述节点流向所述转换器电路的所述输出端的输出电流，以及除了所述测量的电流和所述测量的电压之外，还使用所述测量或估计的输出电流来控制所述三相直流-交流转换器的所述输出电压。

26、在所述第一方面的一种实现方式中，所述电感与所述电容之间的所述节点通过第二电感电连接至所述转换器电路的所述输出端；所述输出电流是流经所述第二电感的电流。

27、换句话说，所述控制实体可以用于：测量或估计(从所述节点流向所述转换器电路的所述输出端的)流经所述第二电感的电流，以及除了所述测量的电流和所述测量的电压之外，还使用所述测量或估计的流经所述第二电感的电流来控制所述三相直流-交流转换器的所述输出电压。

28、在所述第一方面的一种实现方式中，所述控制实体用于使用所述电容上的所述电压的幅值参考值和所述电容上的所述测量的电压的幅值来计算流经所述电感的所述电流的参考值。所述控制实体可以用于使用流经所述电感的所述电流的所述计算参考值来计算所述三相直流-交流转换器的所述输出电压的参考值。

29、在所述第一方面的一种实现方式中，所述控制实体用于使用所述电容上的所述电压相位角参考值来计算所述三相直流-交流转换器的所述输出电压的所述参考值。

30、在所述第一方面的一种实现方式中，所述控制实体用于通过以下方式计算所述三相直流-交流转换器的所述输出电压的所述参考值：使用所述相位角参考值将流经所述电感的所述测量的电流转换为dq坐标系；将流经所述电感的所述电流的所述参考值的所述dq坐标系以及流经所述电感的所述转换后测量电流输入到控制器传递函数中，其中所述dq坐标系将流经所述电感的所述电流的所述计算参考值作为q轴或d轴；以及使用所述相位角参考值将基于所述控制器传递函数的输出的值转换为abc坐标系。

31、对于流经电感的电流的参考值的dq坐标系，q轴和d轴中的另一个轴(非流经电感的电流的所述计算参考值)可以是零安培。换句话说，流经电感的电流的参考值的dq坐标系可以包括零安培作为q轴和d轴中的另一个轴(非流经电感的电流的所述计算参考值)。电容上的电压的幅值可以在一个控制环路中控制，电容上的电压的相位角/频率可以在另一个控制环路中控制。使用dq坐标系的转换能够将上述两个控制环路合并在一个控制环路中。因此，所有相关信息都可以在一个控制环路中。这能够简化由控制实体进行的控制，从而简化控制实体。

32、控制器传递函数可以是或可以包括具有非零解耦项的传递矩阵。该传递矩阵可以是2乘2矩阵(2×2矩阵)。

33、控制实体计算三相直流-交流转换器的输出电压的参考值可以称为电流控制环路(例如，最里面的电流控制环路)。即，可以通过控制三相直流-交流转换器的输出电压来控制流经电感的电流。也就是说，该电流控制环路支持控制、可选地调节从三相直流-交流转换器输送到滤波器的电感的电流。

34、从基于控制器传递函数的输出的值生成的abc坐标系是三相直流-交流转换器的输出电压参考值。该abc坐标系可以包括或可以是脉冲宽度调制(pulse-widthmodulation，pwm)参考，用于在使用pwm脉冲或信号控制三相直流-交流转换器的情况下设置可用于控制三相直流-交流转换器的pwm脉冲或信号。控制实体可以用于使用pwm脉冲或信号来控制三相直流-交流转换器。

35、在所述第一方面的一种实现方式中，所述控制实体用于通过以下方式计算所述三相直流-交流转换器的所述输出电压的所述参考值：使用所述相位角参考值将所述电容上的所述电压转换为dq坐标系，将所述控制器传递函数的所述输出和所述电容上的所述转换后的电压输入到状态反馈主动阻尼单元中，并使用所述相位角参考值将所述状态反馈主动阻尼单元的输出转换为所述abc坐标系。

36、从状态反馈主动阻尼单元的输出生成的abc坐标系是三相直流-交流转换器的输出电压参考值。该abc坐标系可以包括或可以是脉冲宽度调制(pulse-width modulation，pwm)参考，用于在使用pwm脉冲或信号控制三相直流-交流转换器的情况下设置可用于控制三相直流-交流转换器的pwm脉冲或信号。控制实体可以用于使用pwm脉冲或信号来控制三相直流-交流转换器。状态反馈主动阻尼单元可用于稳定性目的，即，其可以提高稳定性。

37、在所述第一方面的一种实现方式中，所述控制实体用于通过以下方式计算流经所述电感的所述电流的所述参考值：计算所述电容上的所述测量的电压的所述幅值与所述电容上的所述电压的所述幅值参考值之间的差值，并将所述计算出的差值输入到控制器传递函数中，其中所述控制器传递函数用于使用所述输入的差值来计算流经所述电感的所述电流的所述参考值。

38、控制实体计算流经电感的电流的参考值可以称为逆电动势控制环路(反电势控制环路或反电动势控制环路，例如分布式反电势/反电动势控制环路)。这支持控制电容上电压的幅值。具体地，这使得控制实体能够调节电容自身上的电压的幅值(即，执行电压控制)，并能够调节能量的缓冲器，其中该能量可以发挥与同步电机旋转中的动能相似的作用(即，频率控制动作的惯性)。

39、控制器传递函数可以包括比例控制器(例如比例增益)。换句话说，控制实体可以用于将计算出的差值输入到比例控制器中，其中该比例控制器用于使用所输入的差值来计算流经电感的电流的参考值。

40、在所述第一方面的一种实现方式中，所述控制实体用于通过均衡来计算所述电容上的所述电压的所述幅值参考值，其中所述均衡使用所述测量或估计的输出电流来校正所述电容上的所述电压的主参考值。

41、如果将该转换器电路(可选地多个转换器电路)用于发电系统中，例如光伏(photovoltaic，pv)电站或风力发电站，则主参考值可以在发电系统控制级别(即，发电站控制级别)设置。控制实体可以接收电容上的电压的主参考值(例如，来自用户或操作员，比如发电系统的用户或操作员)。电容上的电压的主参考值可以是恒定的，也可以是与控制实体对转换器电路的控制相比缓慢变化的缓慢变化参数。主参考值可以称为“中心参考值”。

42、在所述第一方面的一种实现方式中，所述控制实体用于通过以下方式校正所述电容上的所述电压的所述主参考值：将所述测量或估计的输出电流的幅值输入到用于模拟均衡电阻器的低通滤波器传递函数中，并从所述主参考值中减去所述低通滤波器传递函数的输出。

43、术语均衡电阻器可以称为“虚拟均衡电阻器”。换句话说，控制实体可以用于通过均衡动作来校正主参考值，其中，均衡使用所测量或估计的输出电流的幅值，并使其通过用于模拟均衡电阻器的低通滤波器传递函数。该传递函数支持考虑带宽限制(例如低于5hz)，以避免与一个或多个其它控制环路发生交互。也就是说，可以由控制实体执行的逆电动势控制环路(反电势控制环路或反电动势控制环路)可以是具有主动均衡的反电动势控制，其中主动均衡用于在转换器电路之间进行功率共享(例如，在多个转换器电路连接至升压变压器的初级绕组，即，连接至同一升压变压器初级绕组的情况下)。在控制实体控制多个控制电路(其中所述多个控制电路中的每一个可以连接至一个升压变压器)的情况下，所测量或估计的输出电流的幅值与低通滤波器传递函数相结合能够在所述多个转换器电路之间主动共享功率。所测量或估计的输出电流的幅值可以是与同步电机(例如同步发电机)中输送的扭矩和功率成正比的幅值，其中该同步电机的电输出特性或性能可以由控制实体控制转换器电路来模拟。

44、在所述第一方面的一种实现方式中，所述控制实体用于通过以下方式估计在当前时间点所述估计的输出电流的幅值：计算在所述当前时间点流经所述电感的所述测量的电流的幅值与在所述当前时间点之前的时间点所述估计的输出电流的幅值之间的差值；将所述计算出的差值输入到模拟电容充电和放电的估计器模型中；计算在所述当前时间点所述电容上的所述电压的参考值与所述估计器模型的输出之间的差值；将所述计算出的差值输入到控制器传递函数中，其中所述控制器传递函数用于使用所述输入的差值来计算在所述当前时间点所述估计的输出电流的所述幅值。

45、控制器传递函数可以包括比例控制器(例如比例增益)。换句话说，控制实体可以用于将计算出的差值输入到比例控制器中，其中该比例控制器用于使用所输入的差值来计算在当前时间点的所估计输出电流的幅值。通过估计器模型来模拟充电和放电的电容可以是滤波器的电容。估计器模型可以称为“估计器”。可选地，估计器模型基于通过简化的直流等效物(其可以设置在dq坐标系中)对电容进行建模，其可以考虑与电容相关的输入和输出电流以及这些电流如何对电容进行充电和放电。

46、在所述第一方面的一种实现方式中，所述控制实体用于通过将交流电网的频率参考值输入到集成单元中来计算所述相位角参考值，其中所述集成单元的输出是所述相位角参考值。

47、控制实体计算相位角参考值可以称为频率控制环路(例如分布式频率控制环路)。

48、在所述第一方面的一种实现方式中，所述控制实体用于通过均衡来计算所述交流电网的所述频率参考值，其中所述均衡使用所述测量或估计的输出电流来校正所述交流电网的频率主参考值。

49、控制实体可以接收交流电网的频率主参考值(例如，来自用户或操作员，比如发电系统的用户或操作员)。交流电网的频率主参考值(中心参考值)可以是恒定的(例如，与额定频率成正比的恒定参数，在欧洲交流电网中通常为50赫兹(hertz，hz)，在美国通常为60hz)。或者，交流电网的频率主参考值可以是缓慢变化的参数。例如，如果将转换器电路(可选地多个转换器电路)用于发电系统中，例如光伏(photo voltaic，pv)电站或风力发电站，则交流电网的频率主参考值可以是由发电系统控制(即，发电站控制)设置的缓慢变化的参数，例如一些接近额定频率设置(按50hz或60hz设置)的值。交流电网的频率主参考值可以是常量或缓慢变化的参数(与控制实体对转换器电路的控制相比缓慢变化)，作为发电系统级别(即，发电站级别)的较慢频率控制方案(相比于控制实体对转换器电路的控制而言)的作用参数，例如，从发电系统级别执行的一次、二次或三次频率控制。

50、在所述第一方面的一种实现方式中，所述控制实体用于通过以下方式校正所述交流电网的所述频率主参考值：将所述测量或估计的输出电流的幅值输入到用于模拟均衡电阻器的低通滤波器传递函数中，并从所述主参考值中减去所述低通滤波器传递函数的输出。

51、例如，如果多个转换器电路中的每一个的输出端与升压变压器的初级绕组电连接，并且实现了相等的有功电流共享，那么在稳态下，所测量或估计的输出电流的幅值可以用于或被应用于频率下垂控制/功能。下垂控制的一个主要目标是使在形成电网的过程中工作的多个转换器电路在稳态下达到相同的频率，该频率也是存储在所述多个转换器电路中的每一个转换器电路中的动能的有用信息。通过使用所测量或估计的输出电流的幅值和低通滤波器传递函数，可以计算与所有多个转换器电路相一致的交流电网频率参考值。这样能够很好地模拟基于多个同步发电机的电力系统的运行。

52、为了实现本发明第一方面提供的控制实体，第一方面的部分或全部实现方式和可选特征，如上所述，可以相互组合。

53、本发明的第二方面提供了一种系统。所述系统包括本发明的所述第一方面提供的控制实体，如上所述，用于控制转换器电路以模拟同步电机的电输出特性。所述系统包括所述转换器电路，所述转换器电路包括三相直流-交流转换器和滤波器，所述滤波器针对每个相位均包括一个电感和一个电容，所述电感和所述电容并联地电连接至所述三相直流-交流转换器的输出端。所述转换器电路用于使用所述电容上的电压在所述转换器电路的输出端提供输出电压。

54、可选地，转换器电路可以包括三相直流转换器。直流转换器的输出端、电容和三相直流-交流转换器的直流侧(例如输入端)可以相互并联地电连接。直流转换器的输入端可以用于电连接至一个或多个电能源(例如可再生能源，比如光伏(photo voltaic，pv)电站和/或风力发电站，和/或一个或多个电池，可选地一个或多个可充电电池)。包括一个或多个电池和/或任何其它能量存储系统(即，任何其它一个或多个电能源)的电路(可以称为内部电路)的主要作用可以是确保直流-交流转换器能够提供(控制器，例如控制实体)所需的有功功率和有功电流。

55、在所述第二方面的一种实现方式中，所述系统包括升压变压器和多个所述转换器电路。所述系统的每个转换器电路的所述输出端与所述升压变压器的初级绕组电连接；所述升压变压器的次级绕组电连接至交流电网；所述控制实体用于控制所述系统的每个转换器电路。

56、上文对于第一方面提供的控制实体的描述对第二方面提供的系统相应地有效。例如，在描述第一方面的控制实体时对于转换器电路的描述对该系统的转换器电路也可以有效。

57、第二方面的系统及其实现方式和可选特征实现了与第一方面的控制实体及其相应实现方式和相应可选特征相同的优点。

58、为了实现本发明第二方面提供的系统，第二方面的部分或全部实现方式和可选特征，如上所述，可以相互组合。

59、本发明的第三方面提供了一种用于控制转换器电路以模拟同步电机的电输出特性的方法。所述转换器电路包括三相直流-交流转换器和滤波器，所述滤波器针对每个相位均包括一个电感和一个电容，所述电感和所述电容并联地电连接至所述三相直流-交流转换器的输出端。所述转换器电路用于使用所述电容上的电压在所述转换器电路的输出端提供输出电压。所述方法包括：测量流经所述电感的电流和所述电容上的所述电压，通过控制流经所述电感的所述电流来控制所述电容上的所述电压，以及通过以下方式控制流经所述电感的所述电流：使用所述测量的电流和所述测量的电压来控制所述三相直流-交流转换器的输出电压。

60、在所述第三方面的一种实现方式中，所述转换器电路的所述输出端与升压变压器的初级绕组电连接；所述升压变压器的次级绕组电连接至交流电网。

61、在所述第三方面的一种实现方式中，多个所述转换器电路中的每一个的所述输出端与升压变压器的初级绕组电连接，所述升压变压器的次级绕组电连接至交流电网。所述方法可以包括根据所述转换器电路的控制来控制所述转换器电路中的每一个。

62、在所述第三方面的一种实现方式中，所述电感与所述电容之间的节点电连接至所述转换器电路的所述输出端。所述方法可以包括：测量或估计从所述节点流向所述转换器电路的所述输出端的输出电流，以及除了所述测量的电流和所述测量的电压之外，还使用所述测量或估计的输出电流来控制所述三相直流-交流转换器的所述输出电压。

63、在所述第三方面的一种实现方式中，所述电感与所述电容之间的所述节点通过第二电感电连接至所述转换器电路的所述输出端；所述输出电流是流经所述第二电感的电流。

64、在所述第三方面的一种实现方式中，所述方法包括使用所述电容上的所述电压的幅值参考值和所述电容上的所述测量的电压的幅值来计算流经所述电感的所述电流的参考值。所述方法可以包括使用流经所述电感的所述电流的所述计算参考值来计算所述三相直流-交流转换器的所述输出电压的参考值。

65、在所述第三方面的一种实现方式中，所述方法包括使用所述电容上的所述电压的相位角参考值来计算所述三相直流-交流转换器的所述输出电压的所述参考值。

66、在所述第三方面的一种实现方式中，所述方法包括通过以下方式计算所述三相直流-交流转换器的所述输出电压的所述参考值：使用所述相位角参考值将流经所述电感的所述测量的电流转换为dq坐标系；将流经所述电感的所述电流的所述参考值的所述dq坐标系以及流经所述电感的所述转换后测量电流输入到控制器传递函数中，其中所述dq坐标系将流经所述电感的所述电流的所述计算参考值作为q轴或d轴；以及使用所述相位角参考值将基于所述控制器传递函数的输出的值转换为abc坐标系。

67、在所述第三方面的一种实现方式中，所述方法包括通过以下方式计算所述三相直流-交流转换器的所述输出电压的所述参考值：使用所述相位角参考值将所述电容上的所述电压转换为dq坐标系，将所述控制器传递函数的所述输出和所述电容上的所述转换后的电压输入到状态反馈主动阻尼单元中，并使用所述相位角参考值将所述状态反馈主动阻尼单元的输出转换为所述abc坐标系。

68、在所述第三方面的一种实现方式中，所述方法包括通过以下方式计算流经所述电感的所述电流的所述参考值：计算所述电容上的所述测量的电压的所述幅值与所述电容上的所述电压的所述幅值参考值之间的差值，并将所述计算出的差值输入到控制器传递函数中，其中所述控制器传递函数用于使用所述输入的差值来计算流经所述电感的所述电流的所述参考值。

69、在所述第三方面的一种实现方式中，所述方法包括通过均衡来计算所述电容上的所述电压的所述幅值参考值，其中所述均衡使用所述测量或估计的输出电流来校正所述电容上的所述电压的主参考值。

70、在所述第三方面的一种实现方式中，所述方法包括通过以下方式校正所述电容上的所述电压的所述主参考值：将所述测量或估计的输出电流的幅值输入到用于模拟均衡电阻器的低通滤波器传递函数中，并从所述主参考值中减去所述低通滤波器传递函数的输出。

71、在所述第三方面的一种实现方式中，所述方法包括通过以下方式估计在当前时间点所述估计的输出电流的幅值：计算在所述当前时间点流经所述电感的所述测量的电流的幅值与在所述当前时间点之前的时间点所述估计的输出电流的幅值之间的差值；将所述计算出的差值输入到模拟电容充电和放电的估计器模型中；计算在所述当前时间点所述电容上的所述电压的参考值与所述估计器模型的输出之间的差值；将所述计算出的差值输入到控制器传递函数中，其中所述控制器传递函数用于使用所述输入的差值来计算在所述当前时间点所述估计的输出电流的所述幅值。

72、在所述第三方面的一种实现方式中，所述方法包括通过将交流电网的频率参考值输入到集成单元中来计算所述相位角参考值，其中所述集成单元的输出是所述相位角参考值。

73、在所述第三方面的一种实现方式中，所述方法包括通过均衡来计算所述交流电网的所述频率参考值，其中所述均衡使用所述测量或估计的输出电流来校正所述交流电网的频率主参考值。

74、在所述第三方面的一种实现方式中，所述方法包括通过以下方式校正所述交流电网的所述频率主参考值：将所述测量或估计的输出电流的幅值输入到用于模拟均衡电阻器的低通滤波器传递函数中，并从所述主参考值中减去所述低通滤波器传递函数的输出。

75、上文对于第一方面提供的控制实体的描述对第三方面提供的方法相应地有效。

76、第三方面提供的方法及其实现方式和可选特征实现了与第一方面的控制实体及其相应实现方式和相应可选特征相同的优点。

77、为了实现本发明第三方面提供的方法，第三方面的部分或全部实现方式和可选特征，如上所述，可以相互组合。

78、本发明的第四方面提供了一种包括指令的计算机程序，所述程序在由计算机执行时，使所述计算机执行如上所述的第三方面提供的方法。

79、本发明的第五方面提供了一种存储可执行程序代码的存储介质，所述可执行程序代码在由处理器执行时，使得如上所述的第三方面提供的方法被执行。

80、本发明的第六方面提供了一种计算机，包括存储器和处理器，用于存储和执行程序代码以执行如上所述的第三方面提供的方法。

81、本发明的第七方面提供了一种存储可执行程序代码的非瞬时性存储介质，所述可执行程序代码在由处理器执行时，使得如上所述的第三方面提供的方法被执行。

82、第四方面提供的计算机程序、第五方面提供的存储介质、第六方面提供的计算机和第七方面提供的非瞬时性存储介质分别实现了与第一方面的控制实体及其相应实现方式和相应可选特征相同的优点。

83、本技术中描述的各种实体所执行的所有步骤以及所描述的各种实体要执行的功能均意在指相应实体用于执行相应步骤和功能。虽然在以下具体实施例的描述中，外部实体执行的具体功能或步骤没有在执行具体步骤或功能的实体的具体详述元件的描述中反映，但是技术人员应清楚，这些方法和功能可以通过相应的硬件或软件元件或其任何组合实现。