[0001] 本申请涉及过电流抑制技术领域，具体地涉及一种抑制构网型过电流的虚拟电压控制方法及电子设备。

[0002] 构网型控制是一种基于正负序分离和正负序控制的电力系统控制方法，通过电压电流双环控制来实现对电网电压的稳定调节和对三相电流的平衡控制。

[0003] 目前，现有技术中有一些针对电压跌落及恢复引起的过电流的抑制方法，比如基于谐波电流和涌流故障电流协调抑制方法。然而，这种抑制方法由于系统分析较为复杂和设计难度角度，只能抑制由对称电压跌落及恢复引起的过电流，很难抑制由非对称电压跌落及恢复引起的过电流，具有一定的局限性。

[0004] 因此，如何全面地抑制对称或非对称电压跌落及恢复引起的过电流成为尚待解决的问题。

[0031] 以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。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他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

[0032] 应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或光伏组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、光伏组件和/或其集合的存在或添加。

[0033] 还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

[0034] 还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

[0035] 如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当……时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

[0036] 另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0037] 在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在一其他些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外他别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

[0038] 构网型控制是一种基于正负序分离和正负序控制的电力系统控制方法，通过电压电流双环控制来实现对电网电压的稳定调节和对三相电流的平衡控制。

[0039] 目前，现有技术中有一些针对电压跌落及恢复引起的过电流的抑制方法，比如基于谐波电流和涌流故障电流协调抑制方法。然而，这种抑制方法需要额外的滤波电感和电压传感器，这增加了损耗和成本，且由于系统分析较为复杂和设计难度角度，只能抑制由对称电压跌落及恢复引起的过电流，很难抑制由非对称电压跌落及恢复引起的过电流，具有一定的局限性。

[0040] 因此，如何全面地抑制对称或非对称电压跌落及恢复引起的过电流成为尚待解决的问题。

[0041] 针对上述缺陷，本申请实施例提供了一种抑制构网型过电流的虚拟电压控制方法，基于构网型输出电压向量，计算得到第一虚拟电压和第二虚拟电压；基于第一虚拟电压、第二虚拟电压以及构网型输出电压向量，计算得到逆变器参考电压；基于逆变器参考电压和构网型在静止坐标系中的数学模型，对构网型中构网型设备的过电流进行抑制，并基于第二虚拟电压对构网型中逆变器的过电压进行抑制；其中，构网型设备的过电流由对称或非对称的电压跌落及恢复引起；基于过电流抑制后的构网型设备的输出电流，以及过电压抑制后的逆变器输出电压，对构网型进行控制。

[0042] 本申请方案能够全面地抑制对称或非对称电压跌落及恢复引起的过电流，具有较强的易用性与实用性。

[0043] 请参见图1，图1是本申请实施例提供的应用场景示意图。如图1所示，电压控制型构网型包括：分布式发电单元（DGU，Distributed Generation Units）、能量存储系统（ESS，Energy Storage System，储能系统）、电压源逆变器（VSI，Voltage Source Inverter）和构网型控制器。它通过滤波器和变压器（TRS，Transformer）连接到电网。

[0044] 下面通过具体实施例介绍本申请所实施的具体过程。

[0045] 请参见图2，图2是本申请实施例提供的抑制构网型过电流的虚拟电压控制方法的步骤示意图。如图2所示，该方法包括以下步骤：S201，基于构网型输出电压向量，计算得到第一虚拟电压和第二虚拟电压。

[0046] 在一些实施例中，构网型根据同步发电机的摆动方程运行，具体的公式如下：

[0047]

[0048] 其中， 为构网型设备的有功功率参考值； 为构网型设备注入电网的有功功率，且 ， 为电网电压， 为电网电流；为虚拟惯性常数； 为构网型设备输出频率；D为阻尼常数； 为电网频率； 为构网型设备输出电压相位；变量下标pu为标幺化之后的值。

[0049] 在一些实施例中，如图3所示，根据如下公式计算得到逆变器参考电压：

[0050] 式中， 为逆变器参考电压； ， 表示构网型输出电压幅值， 表示电网电压幅值， 表示电网电压变化量。

[0051] 现有技术中，如图4所示， 旋转坐标系中的电网电压的分量 可由图4得出。 ，用以增强不平衡电网电压下的低电压穿越能力。在一个实施例中，为了防止电压跌落期间构网型加速引起过电流，将 修改为 。

[0052] 在一些实施例中，如图5所示，锁相环用于计算 、 、 以及 都是在PLL（Phase‑Locked Loop，锁相环）中估计的值。假设 。此外，图4和图5中的变换矩阵 与 的定义公式如下：

[0053]

[0054] 在一些实施例中，构网型控制配备了自动电压控制器（AVR，Automatic Voltage Regulation），用于调节 和 ，此处建立的AVR具备抗饱和能力。由于直流电压 由储能系统控制，而本实施例重点关注构网型变换器，因此可忽略储能及其直流部分动态，即设直流电压 。

[0055] 根据本申请的一种实施方式，在基于构网型输出电压向量，计算得到第一虚拟电压和第二虚拟电压之前，该方法还包括：根据构网型输出电压幅值和构网型设备输出电压的相位，计算得到构网型输出电压向量，具体的计算公式如下：

[0056] 其中， 表示构网型输出电压向量， 表示构网型输出电压幅值，， 表示电网电压幅值， 表示电网电压变化量， ，
， 表示第n个构网型设备注入电压外环的电网电压，表示变量上标，为
常数， 表示构网型设备输出电压的相位。

[0057] 根据本申请的一种实施方式，基于构网型输出电压向量，计算得到第一虚拟电压和第二虚拟电压，包括：根据电网电压幅值和电网电压相位，计算得到第一虚拟电压，具体的计算公式如下：

[0058] 其中， 表示第一虚拟电压， 表示电网电压向量， 表示电网电压相位。

[0059] 根据本申请的一种实施方式，基于构网型输出电压向量，计算得到第一虚拟电压和第二虚拟电压，还包括：根据第n个构网型设备注入电压外环的电网电压和电网电压相位，计算得到第二虚拟电压，具体的计算公式如下：

[0060] 其中， 表示第二虚拟电压。

[0061] S202，基于第一虚拟电压、第二虚拟电压以及构网型输出电压向量，计算得到逆变器参考电压。

[0062] 如图7所示，根据本申请的一种实施方式，基于第一虚拟电压、第二虚拟电压以及构网型输出电压向量，计算得到逆变器参考电压，包括：根据如下公式计算得到逆变器参考电压：

[0063] 其中， 表示逆变器参考电压。

[0064] 在传统的构网型控制器中， 。如图8所示，在本控制方法中，将传统控制方法中加入VVC（Virtual voltage control，虚拟电压控制），其中 被替换，所以使用本控制方法的构网型不需要额外的设备，比如故障电流限制器。此外，本控制方法中VVC中无需调整参数，结构简单。

[0065] S203，基于逆变器参考电压和构网型在静止坐标系中的数学模型，对构网型中构网型设备的过电流进行抑制，并基于第二虚拟电压对构网型中逆变器的过电压进行抑制；其中，构网型设备的过电流由对称或非对称的电压跌落及恢复引起。

[0066] 根据本申请的一种实施方式，构网型在abc静止坐标系中的数学模型如下：

[0067]

[0068]

[0069] 其中， 表示电网电流，表示时间，表示构网型中滤波器的电阻，表示构网型中滤波器的电感， 表示构网型设备的输出频率，变量下标pu为标幺化之后的值， 表示构网型设备的参考有功功率， 表示构网型设备注入电网的有功功率，表示阻尼常数，表示虚拟惯性常数， 表示电网频率，表示电压跌落时的相位差角度。

[0070] 在一个实施例中， 。为了简化模型，忽略AVR的动态特性。

[0071] 在一些实施例中，在dq旋转坐标系中，具体的计算公式如下：

[0072] 其中， 和 分别是 的d、q轴分量； 和 分别是 的d、q轴分量。

[0073] 当构网型变换器采用d轴电压定向时，有 = ， =0。通过 调整 以减小过电流幅值。因此， 的表达式如下：

[0074] 即：

[0075] 在图3中，假设 。如图6所示，电压跌落[在t1时刻，从1p.u.降至(1− )p.u.]和恢复[在t2时刻，从(1− )p.u.升至1p.u.]，在暂态条件下，可以忽略(7)和(8)的动态特性，因为它们的动态变化比(9)慢，并且在电压跌落期间， 。

[0076] 因此，电压跌落和恢复期间的电流可以基于(9)进行分析。在对称电压跌落与恢复期间， 和 如公式(11)所示：

[0077] 式中， 和 分别是在图6所示的时间间隔 到 中的稳态电流，而 则是由电压跌落/恢复引起的暂态电流。由(9)、(10)以及
，即 ，可以确定暂态电流表达式如公式(12)所示：

[0078] 式中， 是电压跌落前的相位差角度，并且

[0079] 公式(12)右侧的第二项是暂态电压，即使在公式(3)中 的情况下，电压跌落与恢复期间这一项也不为零。因此，即使在电压跌落/恢复期间构网型输出电压被调整为电网电压，暂态电压也会导致暂态电流流动。

[0080] 根据本申请的一种实施方式，基于逆变器参考电压和构网型在静止坐标系中的数学模型，对构网型中构网型设备的过电流进行抑制，包括：联立逆变器参考电压的计算公式和构网型在abc静止坐标系中的数学模型中的第二个公式，得到如下计算公式：

[0081] 其中， 表示电网电流在abc静止坐标系的a轴的分量， 表示电网电流在abc静止坐标系的b轴的分量， 表示电网电流在abc静止坐标系的c轴的分量；根据该公式对构网型中构网型设备的过电流进行抑制。

[0082] S204，基于过电流抑制后的构网型设备的输出电流，以及过电压抑制后的逆变器输出电压，对构网型进行控制。

[0083] 根据本申请的一种实施方式，基于第二虚拟电压对构网型中逆变器的过电压进行抑制，包括：若 ，且 ，则逆变器输出预设电压。将预设电压替换为第二虚拟电
压，以对构网型中逆变器的过电压进行抑制。

[0084] 本控制方法中的VVC的核心策略如下：1) 抑制过电流和不平衡电流；2) 作为电网电压，代替被 抵消的 。因此，构网型控制器在保持所需功能(如等效旋转惯性)的同时，能够充分提高构网型的低电压穿越能力。

[0085] 本申请实施例根据上述特性明确了本控制方法对于构网型的过电流抑制能力。图8(a)为使用本文所提出的控制方法的构网型的等效电路。由于 ，图8(a)中的等效电路1可以重绘为图8(b)中的等效电路2。由图8(b)和公式(16)可知， 被 抵消，当忽略AVR时(即 较小)，ig不受vg幅值的影响。联立公式(7)和公式(17)可
得：

[0086] 公式(18)中不包含暂态电压。因此，无论电压跌落/恢复是对称还是非对称的，都不会引起过电流。因为 作为电网电压，代替了 ，基于本控制方法的构网型根据同步发电机的摆动方程运行，其输出电流及功率根据δ流动，构网型中的固有特性(例如，旋转惯性和同步功率)也保持不变。

[0087] 此外，通过观察公式(17)和公式(18)可得，如果 且 ，逆变器必须输出一个高电压，这表明 抑制了逆变器过电压。

[0088] 本申请实施例提供的抑制构网型过电流的虚拟电压控制方法，基于构网型输出电压向量，计算得到第一虚拟电压和第二虚拟电压；基于第一虚拟电压、第二虚拟电压以及构网型输出电压向量，计算得到逆变器参考电压；基于逆变器参考电压和构网型在静止坐标系中的数学模型，对构网型中构网型设备的过电流进行抑制，并基于第二虚拟电压对构网型中逆变器的过电压进行抑制；其中，构网型设备的过电流由对称或非对称的电压跌落及恢复引起；基于过电流抑制后的构网型设备的输出电流，以及过电压抑制后的逆变器输出电压，对构网型进行控制。

[0089] 本申请方案能够全面地抑制对称或非对称电压跌落及恢复引起的过电流，具有较强的易用性与实用性。

[0090] 本申请方案能够抑制任何类型电压跌落引起的过电流，保持构网型所需的功能，如等效旋转惯性和同步功率。不需要设计参数，也不需要额外的故障电流限制器，节约成本。

[0091] 本控制方法不仅可以抑制任何类型电压跌落引起的过电流，而且可以保持构网型的功能，如等效旋转惯性和同步功率。此外，本控制方法不需要设计参数，也不需要额外的故障电流限制器，降低了损耗和成本。

[0092] 此外对本提案所提出的控制方法在构网型控制方面与电压控制型构网型和电流控制型构网型进行了比较。电流控制型构网型可以通过使用电流限制器来减轻电压跌落及恢复引起的过电流，在电压不平衡跌落及恢复下的不平衡电流也可以通过使用电网电压的正序和负序分量来衰减。然而，由于电流控制型构网型的复杂性和实施难度，使其难以在孤岛模式下运行；电压控制型构网型的控制方法较为简单，其设计参数仅包括惯性常数和阻尼常数。但由于电压控制型构网型中不包含电流控制和电流限制器，所以其很难抑制电压跌落与恢复引起的过电流。

[0093] 相比之下，本提案的构网型的过电流抑制控制方法能够解决这些问题。本发明所提出的控制方法不仅可以抑制任何类型电压跌落引起的过电流，并且可以保持构网型功能。此外，本控制方法不需要设计参数，也不需要额外的故障电流限制器。本提案的构网型的过电流抑制控制方法能够更好地满足现代电力系统对高效、可靠的需求。

[0094] 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。

[0095] 对应于上文实施例的方法，图9是本申请实施例提供的抑制构网型过电流的虚拟电压控制装置的结构框图。为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

[0096] 参照图9，该装置包括：第一计算单元901，用于基于构网型输出电压向量，计算得到第一虚拟电压和第二虚拟电压；
第二计算单元902，用于基于第一虚拟电压、第二虚拟电压以及构网型输出电压向量，计算得到逆变器参考电压；
抑制单元903，用于基于逆变器参考电压和构网型在静止坐标系中的数学模型，对构网型中构网型设备的过电流进行抑制，并基于第二虚拟电压对构网型中逆变器的过电压进行抑制；其中，构网型设备的过电流由对称或非对称的电压跌落及恢复引起；
控制单元904，用于基于过电流抑制后的构网型设备的输出电流，以及过电压抑制后的逆变器输出电压，对构网型进行控制。

[0097] 需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

[0098] 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、模区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、模区块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模区块，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、模区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、模区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。上述系统中单元、模区块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0099] 图10为本申请一实施例提供的电子设备10的结构示意图。如图10所示，该实施例的电子设备10包括：至少一个处理器101（图10中仅示出一个）、存储器103以及存储在存储器103中并可在至少一个处理器101上运行的计算机程序102，处理器101执行计算机程序102时实现上述方法实施例中的步骤。

[0100] 电子设备10可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及手机等计算设备。该电子设备10可包括，但不仅限于，处理器101、存储器103。本领域技术人员可以理解，图10仅仅是电子设备10的举例，并不构成对电子设备10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，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。

[0101] 所称处理器101可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器101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、分立硬件光伏组件等。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。

[0102] 存储器103在一些实施例中可以是电子设备10的内部存储单元，例如电子设备10的硬盘或内存。存储器103在另一些实施例中也可以是电子设备10的外部存储设备，例如电子设备10上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC）、安全数字卡（Secure Digital，SD）、闪存卡（Flash Card）等。进一步地，存储器103还可以既包括电子设备10的内部存储单元，又包括外部存储设备。存储器103用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)、数据以及其他程序等，例如计算机程序的程序代码等。存储器103还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

[0103] 上述集成的单元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时，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述应用于方法实施例中的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，该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。计算机可读存储介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到运算装置/电子设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read‑Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质，例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读存储介质不可以是电载波信号和电信信号。

[0104] 本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各个方法实施例中的步骤。

[0105] 本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述各个方法实施例中的步骤。

[0106] 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。

[0107] 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。

[0108] 在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/电子设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置/电子设备实施例仅仅是示意性的，上述模区块或单元的划分，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、光伏组件可以结合或者可以集成到另一个系统中，一些特征可以忽略不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的间接耦合、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、直接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其它的形式。

[0109] 上述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。

[0110] 上述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。