构网及跟网自适应融合控制装置、方法、设备及存储介质

本技术涉及电力系统分析与控制，特别涉及一种构网及跟网自适应融合控制装置、方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、随着风电、光伏等新能源的大规模接入，电力电子变流器在电力系统中的应用也越来越广泛，依据并网同步方式的不同，变流器控制结构主要分为跟网控制和构网控制两类；跟网控制依赖锁相环跟踪电网电压相位，因此在强电网中具有良好的稳定性，但在弱电网中存在振荡失稳风险；构网控制依赖同步环节自行建立电压，因此能够在弱电网中稳定性较好；但在连接至强电网时易失稳；外部电网运行工况改变可能导致电网强度的大幅波动，然而两类控制结构均无法在该条件下保持稳定运行。

2、为了提升变流器在不同电网条件下的稳定性，现有技术可通过组合跟网、构网控制优势，提出具备跟网和构网特性的控制策略，双模式切换策略在强电网中采用跟网控制模式，在弱电网中切换为构网控制模式。此外，现有技术还提出了无需切换过程的混合同步控制策略，即利用锁相环和功率同步控制环节生成虚拟相角，进而使得变流器同时表征跟网和构网特性。

3、然而，现有技术无法同时具备跟网和构网特性，难以通过无缝切换策略实现平滑过渡，使得控制模式的切换容易引入扰动电压/电流，此外，由于混合同步控制对外呈现的跟网、构网特性占比是固定的，无法根据外部电网状态，自适应调整跟网或构网特性的占比，亟待解决。

技术实现思路

1、本技术提供一种构网及跟网自适应融合控制装置、方法、设备及存储介质，以解决现有技术无法同时具备跟网和构网特性，使得控制模式的切换容易引入扰动电压/电流，且难以根据外部电网状态，自适应调整跟网或构网特性的占比等问题。

2、本技术第一方面实施例提供构网及跟网自适应融合控制装置，包括：信号采集模块，用于采集变流器的并网点电压、并网点电流和直流母线电压；融合系数自适应调整模块，用于接收所述并网点电压和所述并网点电流，并根据所述并网点电压和所述并网点电流计算所述变流器的跟网融合系数和构网融合系数；融合同步模块，用于根据所述跟网融合系数、所述构网融合系数和所述直流母线电压计算跟网频率偏差和构网频率偏差，并利用所述跟网频率偏差、所述构网频率偏差和预设频率参考值，得到所述变流器的虚拟相角；派克变换和求解模块，用于根据所述虚拟相角，求解所述变流器的并网点电压d轴分量、并网点电压q轴分量、并网点电流d轴分量、并网点电流q轴分量、有功功率、无功功率和交流电压有效值；外环控制模块，用于利用所述并网点电压d轴分量、所述有功功率、所述无功功率和所述交流电压有效值，生成所述变流器的并网点电流d轴分量参考值和并网点电流q轴分量参考值，并根据所述并网点电流d轴分量参考值和所述并网点电流q轴分量参考值跟踪有功功率指令、无功功率指令和/或交流电压指令。

3、可选地，在本技术的一个实施例中，还包括：还包括：内环控制模块，用于根据所述并网点电流d轴分量参考值和所述并网点电流q轴分量参考值，计算并网点电压d轴分量参考值和并网点电压q轴分量参考值；反派克变换模块，用于将所述并网点电压d轴分量参考值和所述并网点电压q轴分量参考值转换为预设坐标系下的并网点电压参考值；脉冲宽度调制模块，用于根据所述并网点电压参考值，生成所述变流器的多个开关脉冲信号。

4、可选地，在本技术的一个实施例中，所述融合系数自适应调整模块包括：辨识单元，用于根据所述并网点电压、所述并网点电流，得到外部电网短路比；调整单元，用于根据所述外部电网短路比，自适应调整所述跟网融合系数和所述构网融合系数。

5、可选地，在本技术的一个实施例中，所述融合同步模块包括：偏差单元，用于在预设跟网同步环节中生成跟网频率偏差，并在预设构网同步环节生成构网频率偏差；计算单元，用于根据所述跟网频率偏差、所述构网频率偏差和所述预设频率参考值，计算所述变流器的虚拟频率，并对所述虚拟频率进行积分，得到所述变流器的虚拟相角。

6、可选地，在本技术的一个实施例中，所述外环控制模块包括：反馈控制单元，用于通过pi控制，使得所述并网点电压q轴分量为零，并输出反馈电流参考值的d轴分量和q轴分量；有功功率控制单元，用于通过所述pi控制，跟踪所述有功功率指令，并输出d轴有功电流参考值；无功功率/交流电压控制单元，用于跟踪所述无功功率指令和/或交流电压指令，并输出q轴无功电流参考值；叠加单元，用于叠加所述反馈电流参考值的d轴分量和所述d轴有功电流参考值，还用于叠加所述反馈电流参考值的q轴分量和所述q轴无功电流参考值，得到所述并网点电流d轴分量参考值和所述并网点电流q轴分量参考值。

7、本技术第二方面实施例提供一种构网及跟网自适应融合控制方法，包括以下步骤：采集变流器的并网点电压、并网点电流和直流母线电压；根据所述并网点电压和所述并网点电流计算所述变流器的跟网融合系数和构网融合系数；根据所述跟网融合系数、所述构网融合系数和所述直流母线电压计算跟网频率偏差和构网频率偏差，并利用所述跟网频率偏差、所述构网频率偏差和预设频率参考值，得到所述变流器的虚拟相角；根据所述虚拟相角，求解所述变流器的并网点电压d轴分量、并网点电压q轴分量、并网点电流d轴分量、并网点电流q轴分量、有功功率、无功功率和交流电压有效值；利用所述并网点电压d轴分量、所述有功功率、所述无功功率和所述交流电压有效值，生成所述变流器的并网点电流d轴分量参考值和并网点电流q轴分量参考值，并根据所述并网点电流d轴分量参考值和所述并网点电流q轴分量参考值跟踪有功功率指令、无功功率指令和/或交流电压指令。

8、可选地，在本技术的一个实施例中，在根据所述并网点电流d轴分量参考值和所述并网点电流q轴分量参考值跟踪有功功率指令、无功功率指令和/或交流电压指令之后，还包括：根据所述并网点电流d轴分量参考值和所述并网点电流q轴分量参考值，计算并网点电压d轴分量参考值和并网点电压q轴分量参考值；将所述并网点电压d轴分量参考值和所述并网点电压q轴分量参考值转换为预设坐标系下的并网点电压参考值；根据所述并网点电压参考值，生成所述变流器的多个开关脉冲信号。

9、可选地，在本技术的一个实施例中，所述根据所述跟网融合系数、所述构网融合系数和所述直流母线电压计算跟网频率偏差和构网频率偏差，并利用所述跟网频率偏差、所述构网频率偏差和预设频率参考值，得到所述变流器的虚拟相角，包括：在预设跟网同步环节中生成跟网频率偏差，并在预设构网同步环节生成构网频率偏差；根据所述跟网频率偏差、所述构网频率偏差和所述预设频率参考值，计算所述变流器的虚拟频率，并对所述虚拟频率进行积分，得到所述变流器的虚拟相角。

10、本技术第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上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程序，以实现如上述实施例所述的构网及跟网自适应融合控制方法。

11、本技术第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的构网及跟网自适应融合控制方法。

12、由此，本技术的实施例具有以下有益效果：

13、本技术的实施例包括信号采集模块，用于采集变流器的并网点电压、并网点电流和直流母线电压；融合系数自适应调整模块，用于接收并网点电压和并网点电流，并根据并网点电压和并网点电流计算变流器的跟网融合系数和构网融合系数；融合同步模块，用于根据跟网融合系数、构网融合系数和直流母线电压计算跟网频率偏差和构网频率偏差，并利用跟网频率偏差、构网频率偏差和预设频率参考值，得到变流器的虚拟相角；派克变换和求解模块，用于根据虚拟相角，求解变流器的并网点电压d轴分量、并网点电压q轴分量、并网点电流d轴分量、并网点电流q轴分量、有功功率、无功功率和交流电压有效值；外环控制模块，用于利用并网点电压d轴分量、有功功率、无功功率和交流电压有效值，生成变流器的并网点电流d轴分量参考值和并网点电流q轴分量参考值，并根据并网点电流d轴分量参考值和并网点电流q轴分量参考值跟踪有功功率指令、无功功率指令和/或交流电压指令。本技术同时具备跟网和构网特性，且跟网和构网特性占比能够依据外部电网状态，自适应调整的变流器控制策略使得变流器在不同电网条件下均具有良好的振荡稳定性。由此，解决了现有技术无法同时具备跟网和构网特性，使得控制模式的切换容易引入扰动电压/电流，且难以根据外部电网状态，自适应调整跟网或构网特性的占比等问题。

14、本技术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，或通过本技术的实践了解到。