本发明涉及新能源接入，具体涉及一种基于状态方程的电压源换流器控制方法及装置。
背景技术：
1、目前常用的电压源换流器控制方法包括dq矢量电流控制和pr比例谐振控制。具体的，为了实现对交流系统的控制，dq矢量电流控制是：将三相交流信号通过park变换，将其转换到同步旋转dq坐标系下的直流量，然后设计pi控制器(比例积分控制器)对dq轴的直流信号进行跟踪，然后再通过反park变换，转换回三相坐标系下的交流量。pr比例谐振控制不需要进行dq变换，是一个在静止坐标系下实现对交流电压信号无稳态误差跟踪的控制器，即比例谐振控制器(proportional resonant controller,pr controller)。
2、以上所述的pi控制器与pr控制器都属于是基于传递函数的经典控制理论，两种控制方法都没有考虑到外部lcl电路模型的影响。而现代控制理论是基于状态方程的，确切的说：要基于lcl电路的状态方程进行控制系统的设计，即状态反馈控制，状态反馈控制虽然已经发展成熟，但并未在电压源换流器控制中应用过。
技术实现思路
1、为了克服上述缺陷，本发明提出了一种基于状态方程的电压源换流器控制方法及装置。
2、第一方面，提供一种基于状态方程的电压源换流器控制方法，所述基于状态方程的电压源换流器控制方法包括：
3、将电压源换流器并网系统中lcl滤波器换流器侧的电感电流于αβ坐标系中的分量与电流参考值于αβ坐标系中的分量作差，得到第一差值，将电压源换流器并网系统中lcl滤波器的电容电压于αβ坐标系中的分量与电压参考值于αβ坐标系中的分量作差，得到第二差值；
4、将所述第一差值与第一反馈系数的乘积、第二差值与第二反馈系数的乘积及电压源换流器稳态时输出的内电势相加，得到αβ坐标系下电压源换流器的指令值；
5、将所述αβ坐标系下电压源换流器的指令值转换为三相坐标系下电压源换流器的指令值，并将其通过svpwm调制器得到用于控制电压源换流器的调制信号；
6、其中，所述第一反馈系数和第二反馈系数基于电压源换流器并网系统对应的状态方程获取。
7、优选的，基于电压源换流器并网系统对应的状态方程获取第一反馈系数和第二反馈系数的过程包括：
8、基于电压源换流器并网系统对应的状态方程，设置特征根向量，调用matlab中的acker或place函数计算第一反馈系数和第二反馈系数。
9、进一步的，所述第一反馈系数和第二反馈系数如下：
10、[k1；k2]＝acker(a,b,ro)或者[k1；k2]＝place(a,b,ro)
11、上式中，k1为第一反馈系数，k2为第二反馈系数，a为电压源换流器并网系统对应的状态方程中的第一系数矩阵，b为电压源换流器并网系统对应的状态方程中的第二系数矩阵，ro为特征根向量，acker()为acker函数，place()为place函数。
12、进一步的，所述第一反馈系数为0.0300，所述第二反馈系数-0.9980，所述特征根向量为[-100，-200]。
13、进一步的，所述电压源换流器并网系统对应的状态方程中的第一系数矩阵和电压源换流器并网系统对应的状态方程中的第二系数矩阵如下：
14、
15、上式中，l为电压源换流器并网系统中lcl滤波器换流器侧的电感，c为电压源换流器并网系统中lcl滤波器的电容。
16、优选的，所述电压源换流器并网系统对应的状态方程如下：
17、
18、上式中，t为时间，i1,αβ为电压源换流器并网系统中lcl滤波器换流器侧的电感电流于αβ坐标系中的分量，uc,αβ为电压源换流器并网系统中lcl滤波器的电容电压于αβ坐标系中的分量，l为电压源换流器并网系统中lcl滤波器换流器侧的电感，c为电压源换流器并网系统中lcl滤波器的电容，uvsc,αβ为电压源换流器的电压于αβ坐标系中的分量，i2,αβ为电压源换流器并网系统中lcl滤波器电网侧的电感电流于αβ坐标系中的分量。
19、优选的，所述电压源换流器稳态时输出的内电势如下：
20、
21、上式中，ustatic为电压源换流器稳态时输出的内电势，ω为工频角速度，t为时间，θ0为初相角，l为电压源换流器并网系统中lcl滤波器换流器侧的电感，iref为电流参考值。
22、进一步的，所述电流参考值如下：
23、iref＝ic+i2
24、上式中，ic为电压源换流器并网系统中lcl滤波器的电容电流于三相坐标系中的分量，i2为电压源换流器并网系统中lcl滤波器电网侧的电感电流于三相坐标系中的分量。
25、进一步的，所述电压源换流器并网系统中lcl滤波器的电容电流于三相坐标系中的分量如下：
26、
27、上式中，uref为电压参考值。
28、进一步的，所述电压参考值如下：
29、
30、第二方面，提供一种基于状态方程的电压源换流器控制装置，所述基于状态方程的电压源换流器控制装置包括：
31、第一分析模块，用于将电压源换流器并网系统中lcl滤波器换流器侧的电感电流于αβ坐标系中的分量与电流参考值于αβ坐标系中的分量作差，得到第一差值，将电压源换流器并网系统中lcl滤波器的电容电压于αβ坐标系中的分量与电压参考值于αβ坐标系中的分量作差，得到第二差值；
32、第二分析模块，用于将所述第一差值与第一反馈系数的乘积、第二差值与第二反馈系数的乘积及电压源换流器稳态时输出的内电势相加，得到αβ坐标系下电压源换流器的指令值；
33、第三分析模块，用于将所述αβ坐标系下电压源换流器的指令值转换为三相坐标系下电压源换流器的指令值，并将其通过svpwm调制器得到用于控制电压源换流器的调制信号；
34、其中，所述第一反馈系数和第二反馈系数基于电压源换流器并网系统对应的状态方程获取。
35、优选的，基于电压源换流器并网系统对应的状态方程获取第一反馈系数和第二反馈系数的过程包括：
36、基于电压源换流器并网系统对应的状态方程，设置特征根向量，调用matlab中的acker或place函数计算第一反馈系数和第二反馈系数。
37、进一步的，所述第一反馈系数和第二反馈系数如下：
38、[k1；k2]＝acker(a,b,ro)或者[k1；k2]＝place(a,b,ro)
39、上式中，k1为第一反馈系数，k2为第二反馈系数，a为电压源换流器并网系统对应的状态方程中的第一系数矩阵，b为电压源换流器并网系统对应的状态方程中的第二系数矩阵，ro为特征根向量，acker()为acker函数，place()为place函数。
40、进一步的，所述第一反馈系数为0.0300，所述第二反馈系数-0.9980，所述特征根向量为[-100，-200]。
41、进一步的，所述电压源换流器并网系统对应的状态方程中的第一系数矩阵和电压源换流器并网系统对应的状态方程中的第二系数矩阵如下：
42、
43、上式中，l为电压源换流器并网系统中lcl滤波器换流器侧的电感，c为电压源换流器并网系统中lcl滤波器的电容。
44、优选的，所述电压源换流器并网系统对应的状态方程如下：
45、
46、上式中，t为时间，i1,αβ为电压源换流器并网系统中lcl滤波器换流器侧的电感电流于αβ坐标系中的分量，uc,αβ为电压源换流器并网系统中lcl滤波器的电容电压于αβ坐标系中的分量，l为电压源换流器并网系统中lcl滤波器换流器侧的电感，c为电压源换流器并网系统中lcl滤波器的电容，uvsc,αβ为电压源换流器的电压于αβ坐标系中的分量，i2,αβ为电压源换流器并网系统中lcl滤波器电网侧的电感电流于αβ坐标系中的分量。
47、优选的，所述电压源换流器稳态时输出的内电势如下：
48、
49、上式中，ustatic为电压源换流器稳态时输出的内电势，ω为工频角速度，t为时间，θ0为初相角，l为电压源换流器并网系统中lcl滤波器换流器侧的电感，iref为电流参考值。
50、进一步的，所述电流参考值如下：
51、iref＝ic+i2
52、上式中，ic为电压源换流器并网系统中lcl滤波器的电容电流于三相坐标系中的分量，i2为电压源换流器并网系统中lcl滤波器电网侧的电感电流于三相坐标系中的分量。
53、进一步的，所述电压源换流器并网系统中lcl滤波器的电容电流于三相坐标系中的分量如下：
54、
55、上式中，uref为电压参考值。
56、进一步的，所述电压参考值如下：
57、
58、第三方面，提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；
59、所述处理器，用于执行一个或多个程序；
60、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现所述的基于状态方程的电压源换流器控制方法。
61、第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现所述的基于状态方程的电压源换流器控制方法。
62、本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
63、本发明提供了一种基于状态方程的电压源换流器控制方法及装置，包括：将电压源换流器并网系统中lcl滤波器换流器侧的电感电流于αβ坐标系中的分量与电流参考值于αβ坐标系中的分量作差，得到第一差值，将电压源换流器并网系统中lcl滤波器的电容电压于αβ坐标系中的分量与电压参考值于αβ坐标系中的分量作差，得到第二差值；将所述第一差值与第一反馈系数的乘积、第二差值与第二反馈系数的乘积及电压源换流器稳态时输出的内电势相加，得到αβ坐标系下电压源换流器的指令值；将所述αβ坐标系下电压源换流器的指令值转换为三相坐标系下电压源换流器的指令值，并将其通过svpwm调制器得到用于控制电压源换流器的调制信号；其中，所述第一反馈系数和第二反馈系数基于电压源换流器并网系统对应的状态方程获取。本发明提供的技术方案，反馈系数是设计出来的，而不是调整出来的，改变了原有pi控制和pr控制需要进行大量参数调节的过程，反馈系数的设计过程中充分考虑lc滤波器的积分效应，根据滤波电容和滤波电感的参数对反馈系数进行设计，可以获得精确的控制参数。
1.一种基于状态方程的电压源换流器控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于电压源换流器并网系统对应的状态方程获取第一反馈系数和第二反馈系数的过程包括：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一反馈系数和第二反馈系数如下：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一反馈系数为0.0300，所述第二反馈系数-0.9980，所述特征根向量为[-100，-200]。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电压源换流器并网系统对应的状态方程中的第一系数矩阵和电压源换流器并网系统对应的状态方程中的第二系数矩阵如下：
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压源换流器并网系统对应的状态方程如下：
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压源换流器稳态时输出的内电势如下：
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电流参考值如下：
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电压源换流器并网系统中lcl滤波器的电容电流于三相坐标系中的分量如下：
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电压参考值如下：
11.一种基于状态方程的电压源换流器控制装置，其特征在于，所述装置包括：
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，基于电压源换流器并网系统对应的状态方程获取第一反馈系数和第二反馈系数的过程包括：
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第一反馈系数和第二反馈系数如下：
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一反馈系数为0.0300，所述第二反馈系数-0.9980，所述特征根向量为[-100，-200]。
15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述电压源换流器并网系统对应的状态方程中的第一系数矩阵和电压源换流器并网系统对应的状态方程中的第二系数矩阵如下：
16.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述电压源换流器并网系统对应的状态方程如下：
17.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述电压源换流器稳态时输出的内电势如下：
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述电流参考值如下：
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述电压源换流器并网系统中lcl滤波器的电容电流于三相坐标系中的分量如下：
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述电压参考值如下：
21.一种计算机设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；
22.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1至10中任意一项所述的基于状态方程的电压源换流器控制方法。
