本發(fā)明屬于換相換流器控制領(lǐng)域，具體涉及一種混合型電網(wǎng)換相換流器控制方法、裝置、可讀存儲介質(zhì)和計算機(jī)設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、電力行業(yè)為緊跟能源技術(shù)進(jìn)步趨勢并推動能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，建設(shè)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)、促進(jìn)清潔能源高質(zhì)量發(fā)展是關(guān)鍵。然而，我國清潔能源與負(fù)荷中心總的來看呈現(xiàn)逆向分布格局，清潔能源生產(chǎn)的電能需要大規(guī)模、跨區(qū)域轉(zhuǎn)移。目前，基于晶閘管的電網(wǎng)換相換流器(lcc)型高壓直流輸電技術(shù)，具有輸電距離遠(yuǎn)、傳輸容量大、電能損耗小以及工程造價低等優(yōu)點，是大規(guī)模新能源送出的主流方案之一。

2、lcc因采用半控型電力電子器件作為換流器的換流元件，不具備自換相能力，需要一定強(qiáng)度的交流系統(tǒng)為其提供換相電壓，同時運(yùn)行過程中需要消耗大量的無功功率，須配置大量的無源濾波器和并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償。然而，我國新能源資源富足區(qū)域往往地處偏遠(yuǎn)，電網(wǎng)架構(gòu)薄弱，屬于典型的弱電網(wǎng)，具有火電支撐弱、短路容量不足、電壓調(diào)節(jié)能力有限等特點。lcc接入弱電網(wǎng)時，若交流系統(tǒng)電壓出現(xiàn)一定的波動，易造成系統(tǒng)有功功率和無功功率的波動，由于并聯(lián)電容器調(diào)節(jié)速度較慢，對交流系統(tǒng)電壓動態(tài)無功補(bǔ)償能力速度也較慢，送端交流系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性較差，限制了lcc在弱電網(wǎng)場景下的應(yīng)用。

3、針對上述問題，有專家學(xué)者提出了一種混合型電網(wǎng)換相換流器(混合型lcc)，其拓?fù)淙鐖D1所示，與常規(guī)lcc不同之處在于，混合型lcc將一定數(shù)量的由全控型器件igbt組成的全橋子模塊以串聯(lián)方式接入了換流變壓器與lcc之間，相當(dāng)于在兩者間接入了一個可控電壓源。當(dāng)交流系統(tǒng)電壓出現(xiàn)波動時，可以通過控制全橋子模塊閥輸出電壓對交流系統(tǒng)電壓波動進(jìn)行抑制或者對晶閘管閥換相電壓進(jìn)行補(bǔ)償，提高lcc的運(yùn)行穩(wěn)定性，使lcc可以接入較弱的交流電網(wǎng)，拓展了其應(yīng)用場景。

4、然而，針對該混合型lcc的拓?fù)?，現(xiàn)有的無功功率方面的控制方式通常仍為對該混合型lcc的交流側(cè)進(jìn)行外部輸入的無功功率補(bǔ)償，這種方式難以準(zhǔn)確且及時地實現(xiàn)無功功率補(bǔ)償，導(dǎo)致混合型lcc的換相過程中仍可能出現(xiàn)需要消耗大量的無功功率的情況，且過分依賴外部功率輸入，使該混合型lcc接入電網(wǎng)較為復(fù)雜，甚至?xí)绊懡恢绷飨到y(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種混合型電網(wǎng)換相換流器控制方法、裝置、可讀存儲介質(zhì)和計算機(jī)設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)難以準(zhǔn)確且及時地實現(xiàn)無功功率補(bǔ)償，導(dǎo)致混合型lcc的換相過程中仍可能消耗大量的無功功率且過分依賴外部功率輸入的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種混合型電網(wǎng)換相換流器控制方法，該方法在換相換流器中晶閘管閥的被換相橋臂向目標(biāo)橋臂換相時，從目標(biāo)橋臂在自然換相點對應(yīng)的時刻之前設(shè)定時長的開通時刻開始，在設(shè)定時長內(nèi)控制目標(biāo)橋臂、被換相橋臂對應(yīng)相的換相換流器中全橋子模塊閥的調(diào)制電壓值均為調(diào)制電壓指令值且分別與交流母線電壓方向相同、相反；

3、設(shè)定時長為根據(jù)換相換流器的有功類控制得到的晶閘管閥觸發(fā)角對應(yīng)的時長；

4、調(diào)制電壓指令值包含有調(diào)制電壓理論值；所述理論值根據(jù)換流變壓器原副邊變比與交流母線電壓有效值的乘積、該乘積與晶閘管閥觸發(fā)角余弦的乘積取負(fù)、直流電流采樣值和交流母線電壓頻率對應(yīng)的角速度和等效換相電感的乘積分別與晶閘管閥觸發(fā)角的絕對值的比值得到。

5、本發(fā)明作為一種新的混合型電網(wǎng)換相換流器控制方法，其有益效果包括：經(jīng)過分析，只有當(dāng)被換相橋臂的電壓小于目標(biāo)橋臂的情況下，才能夠滿足換相條件，而正常情況下只有在自然換相點對應(yīng)的時刻之后被換相橋臂的電壓才會小于目標(biāo)橋臂；在此分析的基礎(chǔ)上，本發(fā)明通過與交流母線電壓方向相同的目標(biāo)橋臂對應(yīng)相的全橋子模塊閥的調(diào)制電壓、與交流母線電壓方向相反的被換相橋臂對應(yīng)相的全橋子模塊閥的調(diào)制電壓以及對調(diào)制電壓指令值的設(shè)置，對全橋子模塊閥進(jìn)行相應(yīng)控制，使得在自然換相點之前晶閘管閥觸發(fā)角對應(yīng)的時長的時刻，能夠主動提高目標(biāo)橋臂的電壓同時降低被換相橋臂的電壓，盡量使得該時刻(自然換相點之前)被換相橋臂的電壓能夠小于目標(biāo)橋臂，由此提供了能夠保證被換相橋臂向目標(biāo)橋臂換相的條件，保證了晶閘管閥(lcc)能夠在自然換相點之前晶閘管閥觸發(fā)角對應(yīng)的時長的時刻提前開始換相；同時結(jié)合能夠使晶閘管閥的晶閘管橋臂在自然換相點處完成換相的全橋子模塊閥的調(diào)制電壓理論值，從而使得能夠?qū)崿F(xiàn)盡量在自然換相點對應(yīng)的時刻完成換相的效果，由此能夠控制換相換流器在換相時不與交流系統(tǒng)產(chǎn)生無功功率交互，以避免混合型lcc在換相過程中消耗大量的無功功率，也使混合型電網(wǎng)換相換流器具備電網(wǎng)接入友好性，有助于提高整個交直流系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

6、進(jìn)一步地，調(diào)制電壓指令值還包含有與調(diào)制電壓理論值疊加的無功補(bǔ)償量；所述無功補(bǔ)償量根據(jù)對設(shè)定無功指令值與換流器交流側(cè)無功功率實際值之間的差異進(jìn)行比例積分控制得到的控制量確定；

7、無功功率以由交流系統(tǒng)流向換相換流器的方向為正方向的情況下，若需要控制換相換流器輸出無功功率，則設(shè)定無功指令值小于0；若需要控制換相換流器吸收無功功率，則設(shè)定無功指令值大于0；若需要控制換相換流器與交流系統(tǒng)之間沒有無功功率交互，則設(shè)定無功指令值等于0；

8、無功功率以由換相換流器流向交流系統(tǒng)的方向為正方向的情況下，若需要控制換相換流器輸出無功功率，則設(shè)定無功指令值大于0；若需要控制換相換流器吸收無功功率，則設(shè)定無功指令值小于0；若需要控制換相換流器與交流系統(tǒng)之間沒有無功功率交互，則設(shè)定無功指令值等于0。

9、進(jìn)一步地，根據(jù)換流變壓器原副邊變比與交流母線電壓有效值的乘積、該乘積與晶閘管閥觸發(fā)角余弦的乘積取負(fù)、直流電流采樣值和交流母線電壓頻率對應(yīng)的角速度和等效換相電感的乘積分別與晶閘管閥觸發(fā)角的絕對值的比值得到調(diào)制電壓理論值的方式包括：

10、

11、其中，uctrl1為全橋子模塊閥調(diào)制電壓理論值；k為換流變壓器原副邊變比，uac為交流母線電壓有效值，cosα為晶閘管閥觸發(fā)角余弦，ω為交流母線電壓頻率對應(yīng)的角速度，l為等效換相電感，idc為直流電流采樣值。

12、進(jìn)一步地，目標(biāo)橋臂在自然換相點對應(yīng)的時刻之前設(shè)定時長的開通時刻開始，在該設(shè)定時長內(nèi)，控制目標(biāo)橋臂對應(yīng)相、被換相橋臂對應(yīng)相的換相換流器中全橋子模塊閥的調(diào)制電壓分別為調(diào)制電壓指令值的正值、負(fù)值的方式包括：

13、當(dāng)檢測到向目標(biāo)橋臂發(fā)送的開通觸發(fā)脈沖的上升沿時，將該橋臂對應(yīng)的標(biāo)志設(shè)置為第一標(biāo)志值，等待設(shè)定時長后，再將該橋臂對應(yīng)的標(biāo)志設(shè)置為其他標(biāo)志值；所述開通觸發(fā)脈沖在所述開通時刻向目標(biāo)橋臂發(fā)送；

14、當(dāng)?shù)谝粯虮刍虻诹鶚虮蹖?yīng)的標(biāo)志為第一標(biāo)志值時，控制a相的換相換流器中全橋子模塊閥的調(diào)制電壓為調(diào)制電壓指令值的正值；當(dāng)?shù)谌龢虮刍虻谒臉虮蹖?yīng)的標(biāo)志為第一標(biāo)志值時，控制a相的所述調(diào)制電壓為調(diào)制電壓指令值的負(fù)值，否則，控制a相的所述調(diào)制電壓為0；

15、當(dāng)?shù)诙虮刍虻谌龢虮蹖?yīng)的標(biāo)志為第一標(biāo)志值時，控制b相的換相換流器中全橋子模塊閥的調(diào)制電壓為調(diào)制電壓指令值的正值；當(dāng)?shù)谖鍢虮刍虻诹鶚虮蹖?yīng)的標(biāo)志為第一標(biāo)志值時，控制b相的所述調(diào)制電壓為調(diào)制電壓指令值的負(fù)值，否則，控制b相的所述調(diào)制電壓為0；

16、當(dāng)?shù)谒臉虮刍虻谖鍢虮蹖?yīng)的標(biāo)志為第一標(biāo)志值時，控制c相的換相換流器中全橋子模塊閥的調(diào)制電壓為調(diào)制電壓指令值的正值；當(dāng)?shù)谝粯虮刍虻诙虮蹖?yīng)的標(biāo)志為第一標(biāo)志值時，控制c相的所述調(diào)制電壓為調(diào)制電壓指令值的負(fù)值，否則，控制c相的所述調(diào)制電壓為0；

17、第一橋臂為晶閘管閥a相對應(yīng)的上橋臂；第二橋臂為晶閘管閥c相對應(yīng)的下橋臂；第三橋臂為晶閘管閥b相對應(yīng)的上橋臂；第四橋臂為晶閘管閥a相對應(yīng)的下橋臂；第五橋臂為晶閘管閥c相對應(yīng)的上橋臂；第六橋臂為晶閘管閥b相對應(yīng)的下橋臂；

18、所述全橋子模塊閥的調(diào)制電壓的正方向與交流母線電壓正方向一致。

19、進(jìn)一步地，根據(jù)換相換流器的有功類控制得到晶閘管閥觸發(fā)角的方式包括：

20、通過直流電流指令值與換流器直流側(cè)直流電流實際值之間的差異進(jìn)行比例積分控制得到的控制量，得到晶閘管閥觸發(fā)角。

21、進(jìn)一步地，所述直流電流指令值根據(jù)換流器直流電流控制目標(biāo)值、下垂系數(shù)與直流電壓采樣值的商和交流母線電壓頻率額定值與交流母線電壓頻率采樣值的差值的乘積取負(fù)、交流母線電壓頻率額定值和直流電壓采樣值的商與轉(zhuǎn)動慣量的乘積取負(fù)、交流母線電壓頻率額定值與交流母線電壓頻率采樣值的差值的微分確定。

22、進(jìn)一步地，根據(jù)換流器直流電流控制目標(biāo)值、下垂系數(shù)與直流電壓采樣值的商和交流母線電壓頻率額定值與交流母線電壓頻率采樣值的差值的乘積取負(fù)、交流母線電壓頻率額定值和直流電壓采樣值的商與轉(zhuǎn)動慣量的乘積取負(fù)、交流母線電壓頻率額定值與交流母線電壓頻率采樣值的差值的微分確定直流電流指令值的方式包括：

23、

24、其中，idc_ref為直流電流指令值、kf為下垂系數(shù)、udc為直流電壓采樣值、fn為交流母線電壓頻率額定值、f為交流母線電壓頻率采樣值、j為轉(zhuǎn)動慣量；idcn為換流器直流電流控制目標(biāo)值。

25、本發(fā)明還提供了一種計算機(jī)設(shè)備，包括處理器，所述處理器用于執(zhí)行計算機(jī)程序，以實現(xiàn)所述的混合型電網(wǎng)換相換流器控制方法的步驟。

26、該計算機(jī)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)與上述的混合型電網(wǎng)換相換流器控制方法相同的有益效果。

27、本發(fā)明還提供了一種可讀存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)中存儲有計算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計算機(jī)可執(zhí)行指令用于被執(zhí)行時實現(xiàn)上述的混合型電網(wǎng)換相換流器控制方法。

28、該可讀存儲介質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)與上述的混合型電網(wǎng)換相換流器控制方法相同的有益效果。

29、本發(fā)明還提供了一種混合型電網(wǎng)換相換流器控制裝置，該裝置包括晶閘管閥換相模塊和調(diào)制電壓指令生成模塊；所述調(diào)制電壓指令生成模塊包含有調(diào)制電壓理論值計算子模塊；

30、所述晶閘管閥換相模塊用于實現(xiàn)在換相換流器中晶閘管閥的被換相橋臂向目標(biāo)橋臂換相時，從目標(biāo)橋臂在自然換相點對應(yīng)的時刻之前設(shè)定時長的開通時刻開始，在設(shè)定時長內(nèi)控制目標(biāo)橋臂、被換相橋臂對應(yīng)相的換相換流器中全橋子模塊閥的調(diào)制電壓值均為調(diào)制電壓指令值且分別與交流母線電壓方向相同、相反；

31、所述調(diào)制電壓指令生成模塊用于生成包含有由調(diào)制電壓理論值計算子模塊計算出的調(diào)制電壓理論值的調(diào)制電壓指令值；

32、所述調(diào)制電壓理論值計算子模塊用于根據(jù)換流變壓器原副邊變比與交流母線電壓有效值的乘積、該乘積與晶閘管閥觸發(fā)角余弦的乘積取負(fù)、直流電流采樣值和交流母線電壓頻率對應(yīng)的角速度和等效換相電感的乘積分別與晶閘管閥觸發(fā)角的絕對值的比值得到調(diào)制電壓理論值。

33、本發(fā)明上述的混合型電網(wǎng)換相換流器控制裝置的技術(shù)方案能夠?qū)崿F(xiàn)與上述的混合型電網(wǎng)換相換流器控制方法相同的有益效果。