本發(fā)明涉及操作功率轉(zhuǎn)換器(特別是風(fēng)力渦輪機(jī))的方法。它還涉及用于執(zhí)行這種方法的計(jì)算機(jī)程序和配置成執(zhí)行這種方法的控制系統(tǒng)。它還涉及包括功率轉(zhuǎn)換器和這種控制系統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、由發(fā)電系統(tǒng)提供的電功率通常被饋入電網(wǎng)。為了保持電網(wǎng)的穩(wěn)定性，所生成的電功率必須滿足嚴(yán)格的電網(wǎng)規(guī)范。由于可再生能源種類(lèi)的增加，例如風(fēng)力渦輪機(jī)或太陽(yáng)能電池，基于功率轉(zhuǎn)換器的發(fā)電已經(jīng)變得相當(dāng)可觀，并且期望適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換所生成的電功率并保持穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)換器被設(shè)計(jì)成常規(guī)地執(zhí)行電網(wǎng)饋送/電網(wǎng)跟蹤操作，或者最近執(zhí)行電網(wǎng)形成操作。對(duì)于電網(wǎng)饋送/電網(wǎng)跟蹤操作，轉(zhuǎn)換器充當(dāng)電流源，并使電功率輸出與電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)同步。對(duì)于電網(wǎng)形成操作，轉(zhuǎn)換器作為電壓源操作，施加電壓和頻率，并參與規(guī)定電網(wǎng)電壓和頻率。

2、電網(wǎng)形成控制方案可以實(shí)現(xiàn)虛擬同步機(jī)。虛擬同步機(jī)用于模擬同步發(fā)電機(jī)，以便為輔助服務(wù)提供合成慣性，從而保持電網(wǎng)穩(wěn)定性。然而，由于基于轉(zhuǎn)換器的發(fā)電，虛擬同步機(jī)在其輸出電流的能力方面受到相當(dāng)大限制。與真實(shí)同步發(fā)電機(jī)相比，虛擬同步發(fā)電機(jī)不能通過(guò)注入大量無(wú)功電流來(lái)維持其內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)。因此，虛擬同步機(jī)可能無(wú)法在需求電網(wǎng)故障期間在不超過(guò)所述電流限制的情況下跟蹤所提供的基準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)。

3、由于這個(gè)原因，電流限制算法可以應(yīng)用于電網(wǎng)形成模式。然而，在電網(wǎng)故障期間，電流限制算法可能導(dǎo)致基準(zhǔn)電網(wǎng)電壓和實(shí)際電壓之間的不對(duì)準(zhǔn)。不對(duì)準(zhǔn)可能導(dǎo)致d軸和q軸電流不再對(duì)應(yīng)于有功和/或無(wú)功功率，從而可能導(dǎo)致不受控的有功和無(wú)功功率。

4、為了保持受控的有功和無(wú)功功率，在這種電網(wǎng)故障期間，執(zhí)行從電網(wǎng)形成模式到電網(wǎng)跟蹤模式的切換。這樣，電流限制操作是可行的，而不會(huì)失去d軸和q軸的對(duì)準(zhǔn)。

5、然而，當(dāng)全功率能力恢復(fù)之后，即當(dāng)電網(wǎng)故障被清除時(shí)，轉(zhuǎn)換器再次切換到電網(wǎng)形成模式時(shí)，與操作模式的切換相關(guān)的已知控制方案可能創(chuàng)建轉(zhuǎn)換器的振蕩系統(tǒng)響應(yīng)(即，瞬變)。類(lèi)似于電網(wǎng)故障后真實(shí)同步發(fā)電機(jī)的重新同步瞬變，所述瞬變可能是由于實(shí)際操作點(diǎn)和切換后提供期望功率流所需的操作點(diǎn)之間的不匹配而引起的。

6、此外，在電網(wǎng)故障后電功率的發(fā)電和需求之間的電網(wǎng)內(nèi)的不平衡可能不可避免地引入瞬變，這需要耦合到電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)盡快做出響應(yīng)。然而，已知的控制方案需要一定量的時(shí)間來(lái)重新同步，因此，在它們的響應(yīng)時(shí)間方面以及因而在它們對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)方面受到限制。

7、文獻(xiàn)ep3832829a1涉及電網(wǎng)形成向量電流控制系統(tǒng)，其被配置成模擬虛擬同步機(jī)。虛擬電流源并聯(lián)連接到虛擬同步機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，需要減輕至少一些上述缺點(diǎn)，并提供允許功率轉(zhuǎn)換器的更穩(wěn)定操作的解決方案，特別是提供允許這種功率轉(zhuǎn)換器的操作模式之間的更平滑和更快速切換的解決方案。

2、獨(dú)立權(quán)利要求的特征滿足了這一需求。從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明的實(shí)施例。

3、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種操作功率轉(zhuǎn)換器的方法。功率轉(zhuǎn)換器電耦合到電網(wǎng)，并向電網(wǎng)輸出轉(zhuǎn)換的電功率。功率轉(zhuǎn)換器可在第一操作模式下操作，其中轉(zhuǎn)換器基于由虛擬同步機(jī)控制方案生成的第一基準(zhǔn)來(lái)操作，并且功率轉(zhuǎn)換器還可在第二操作模式下操作，其中轉(zhuǎn)換器基于不是由虛擬同步機(jī)控制方案生成的第二基準(zhǔn)來(lái)操作。該方法包括將轉(zhuǎn)換器的操作從第二操作模式切換到第一操作模式。切換操作包括：當(dāng)在第二操作模式下操作時(shí)獲得一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)，其指示由轉(zhuǎn)換器提供給電網(wǎng)的電流和/或電網(wǎng)電壓；以及從一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)估計(jì)虛擬同步機(jī)控制方案的參數(shù)化。估計(jì)包括計(jì)算參數(shù)化的一個(gè)或多個(gè)值，其將導(dǎo)致當(dāng)轉(zhuǎn)換器在該第一操作模式下以由虛擬同步機(jī)控制方案生成的該第一基準(zhǔn)進(jìn)行操作時(shí)所獲得的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)的至少部分。切換操作還包括用估計(jì)的參數(shù)化來(lái)參數(shù)化虛擬同步機(jī)控制方案、以及通過(guò)用參數(shù)化操作虛擬同步機(jī)控制方案生成第一基準(zhǔn)并基于生成的第一基準(zhǔn)操作轉(zhuǎn)換器來(lái)切換到第一操作模式。

4、功率轉(zhuǎn)換器控制的第一操作模式的參數(shù)化因此可以基于一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)來(lái)確定，所述一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)是在第二操作模式下在操作期間獲得的并且在切換到第一操作模式之前設(shè)置的。這樣，第一基準(zhǔn)與第二基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)，使得當(dāng)?shù)谝徊僮髂Ｊ浇庸艿诙僮髂Ｊ綍r(shí)，第一操作模式下的操作從第二操作模式停止其操作的相同操作點(diǎn)繼續(xù)。因此，對(duì)準(zhǔn)可以確保轉(zhuǎn)換器的第一操作模式的實(shí)際操作點(diǎn)對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)換器在切換時(shí)在第二操作模式下的操作點(diǎn)。換句話說(shuō)，功率轉(zhuǎn)換器通過(guò)接管第二操作模式的對(duì)應(yīng)操作點(diǎn)，能夠平滑地轉(zhuǎn)變到第一操作模式，然后功率轉(zhuǎn)換器從該操作點(diǎn)繼續(xù)其操作。因?yàn)椴僮鼽c(diǎn)被接管并保持不變，所以當(dāng)它被切換時(shí)，控制相關(guān)的瞬變可能不會(huì)發(fā)生。因此，提高了功率轉(zhuǎn)換器的操作的穩(wěn)定性。此外，由于切換被穩(wěn)定地執(zhí)行并且由于第一操作模式接管控制，所以轉(zhuǎn)換器在切換之后立即提供輔助服務(wù)。操作點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)變對(duì)于穩(wěn)定性不再是關(guān)鍵的，因?yàn)橄到y(tǒng)穩(wěn)定地同步并連續(xù)地提供輔助服務(wù)，因此有助于電網(wǎng)的穩(wěn)定性提高。

5、轉(zhuǎn)換的電功率可以包括有功功率和/或無(wú)功功率。

6、功率轉(zhuǎn)換器可以包括用于轉(zhuǎn)換電能的轉(zhuǎn)換器。功率轉(zhuǎn)換器可以將交流電(ac)轉(zhuǎn)換成直流電(dc)，反之亦然，或者將ac轉(zhuǎn)換成ac。功率轉(zhuǎn)換器可以改變電流的電壓和/或頻率。功率轉(zhuǎn)換器可以包括dc鏈路。

7、在一個(gè)示例中，在此獲得可以包括監(jiān)視。例如，可以通過(guò)傳感器、傳感系統(tǒng)、模型(特別是數(shù)學(xué)和/或物理模型，在軟件中實(shí)現(xiàn))、和基于濾波器的監(jiān)視系統(tǒng)(例如可以是狀態(tài)觀測(cè)器、卡爾曼濾波器等)中的至少一種來(lái)執(zhí)行監(jiān)視，但不限于此。監(jiān)視可以還包括信號(hào)預(yù)處理和后處理，例如濾波。此外，監(jiān)視可以利用從被實(shí)現(xiàn)用于監(jiān)視目的的硬件(例如，一個(gè)或多個(gè)傳感器)接收的信息，和/或可以利用從被實(shí)現(xiàn)用于另一目的的硬件接收的信息。監(jiān)視可以還包括估計(jì)和/或預(yù)測(cè)，優(yōu)選地基于接收的信息。

8、在第二操作模式下的操作期間，當(dāng)可以監(jiān)視操作點(diǎn)時(shí)(例如，當(dāng)不存在由突然的電壓改變引起的奈奎斯特頻率以上的過(guò)多分量時(shí))，可以執(zhí)行參數(shù)化。

9、本文的任何參數(shù)或值(例如獲得、接收、監(jiān)視、計(jì)算或估計(jì)的參數(shù)或值)可以包括復(fù)數(shù)。例如，這樣的參數(shù)或值可以包括幅值和相位角/與幅值相關(guān)聯(lián)的自變量。此外，符號(hào)j在本文可以表示虛數(shù)單位，并且符號(hào)e在本文可以表示歐拉數(shù)。因此，復(fù)參數(shù)y可以包括幅值y和相位角因此可以表示為

10、

11、在一個(gè)示例中，由轉(zhuǎn)換器向電網(wǎng)提供的電流可以包括輸出到電網(wǎng)的轉(zhuǎn)換的電功率的電流。

12、在一個(gè)示例中，作為指示轉(zhuǎn)換器在第二操作模式下操作時(shí)向電網(wǎng)提供的電流的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的替代或附加，一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)可以包括指示基準(zhǔn)電流的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，根據(jù)其，轉(zhuǎn)換器在第二操作模式下操作時(shí)向電網(wǎng)提供電流。

13、在一個(gè)示例中，所獲得的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)的至少部分可以包括當(dāng)在第二操作模式下操作時(shí)由轉(zhuǎn)換器提供給電網(wǎng)的電流和/或基準(zhǔn)電流，轉(zhuǎn)換的電功率的電流根據(jù)該基準(zhǔn)電流輸出到電網(wǎng)。

14、第一基準(zhǔn)可以包括基準(zhǔn)電壓，特別是基準(zhǔn)電壓幅值和基準(zhǔn)電壓相位角。基準(zhǔn)電壓可以由虛擬同步機(jī)控制方案生成。優(yōu)選地，基準(zhǔn)電壓可以對(duì)應(yīng)于由虛擬同步機(jī)控制方案生成的電動(dòng)勢(shì)。

15、基準(zhǔn)電壓可以是旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)電壓。電動(dòng)勢(shì)可以是旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)，其幅值和相位角由虛擬同步機(jī)控制方案生成。

16、第一操作模式可以包括電網(wǎng)形成模式。在電網(wǎng)形成模式下，功率轉(zhuǎn)換器可以作為電壓源操作。優(yōu)選地，在第一操作模式下，功率轉(zhuǎn)換器根據(jù)(外部接收的)基準(zhǔn)功率來(lái)輸出轉(zhuǎn)換的電功率。外部接收的基準(zhǔn)功率可以從傳輸系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商接收。

17、第二操作模式可以包括電網(wǎng)跟蹤模式。在電網(wǎng)跟蹤模式下，功率轉(zhuǎn)換器可以作為電流源操作。優(yōu)選地，在第二操作模式下操作可以包括執(zhí)行快速故障電流注入。

18、功率轉(zhuǎn)換器可以在第一操作模式或第二操作模式下操作。換句話說(shuō)，功率轉(zhuǎn)換器可以(同時(shí))僅在第一操作模式和第二操作模式中的一個(gè)下操作。

19、功率轉(zhuǎn)換器可以基于第一基準(zhǔn)或者基于第二基準(zhǔn)來(lái)操作。換句話說(shuō)，功率轉(zhuǎn)換器可以(同時(shí))僅基于第一基準(zhǔn)和第二基準(zhǔn)中的一個(gè)來(lái)操作。

20、功率轉(zhuǎn)換器不能在第一操作模式和第二操作模式兩者下和/或基于第一基準(zhǔn)和基于第二基準(zhǔn)并行操作。

21、例如，在電網(wǎng)故障的情況下，功率轉(zhuǎn)換器的操作可以從第一操作模式(電網(wǎng)形成模式)切換到第二操作模式(電網(wǎng)跟蹤模式)，在第二操作模式下，轉(zhuǎn)換器不需要提供超過(guò)相應(yīng)電流限制的電流。例如，在第二操作模式的操作期間，可以應(yīng)用基于電網(wǎng)規(guī)范要求的快速無(wú)功電流注入。當(dāng)電網(wǎng)已經(jīng)從電網(wǎng)故障中恢復(fù)并且全功率能力恢復(fù)時(shí)，轉(zhuǎn)換器可以從第二操作模式切換到第一操作模式。由于參數(shù)化，第一操作模式可以從第二操作模式接管操作點(diǎn)，轉(zhuǎn)變是平滑的和瞬時(shí)的。因此，轉(zhuǎn)變不會(huì)導(dǎo)致瞬變。因?yàn)榈谝徊僮髂Ｊ綇钠涔烙?jì)的穩(wěn)定操作點(diǎn)開(kāi)始，所以功率轉(zhuǎn)換器的操作的穩(wěn)定性改進(jìn)。

22、虛擬同步機(jī)控制方案可以被參數(shù)化，使得利用估計(jì)的參數(shù)化，虛擬同步機(jī)控制方案將生成導(dǎo)致獲得的(一個(gè)或多個(gè))操作參數(shù)的第一基準(zhǔn)。

23、這樣，得到的(一個(gè)或多個(gè))操作參數(shù)對(duì)應(yīng)于先前從第二操作模式獲得的(一個(gè)或多個(gè))操作參數(shù)。

24、根據(jù)一個(gè)示例，計(jì)算參數(shù)化的一個(gè)或多個(gè)值可以包括從獲得的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)到參數(shù)化的反向計(jì)算。

25、根據(jù)一個(gè)示例，估計(jì)參數(shù)化可以包括根據(jù)一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)估計(jì)第一基準(zhǔn)。估計(jì)可以包括計(jì)算第一基準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)值，其將導(dǎo)致當(dāng)轉(zhuǎn)換器基于估計(jì)的第一基準(zhǔn)操作時(shí)獲得的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)的至少部分。

26、根據(jù)一個(gè)示例，第二基準(zhǔn)可以是基準(zhǔn)電流，并且獲得的操作參數(shù)可以包括基準(zhǔn)電流或獲得的轉(zhuǎn)換器輸出電流和電網(wǎng)電壓。計(jì)算第一基準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)值可以包括根據(jù)基準(zhǔn)電流或輸出電流、電網(wǎng)電壓、和與虛擬同步機(jī)控制方案相關(guān)聯(lián)的虛擬阻抗來(lái)計(jì)算基準(zhǔn)電壓幅值和基準(zhǔn)相位角。優(yōu)選地，計(jì)算第一基準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)值可以包括根據(jù)電網(wǎng)電壓來(lái)計(jì)算指示基準(zhǔn)相位角改變的頻率。

27、虛擬阻抗可以是預(yù)定的，并且優(yōu)選地指示虛擬機(jī)/虛擬(同步)發(fā)電機(jī)的阻抗。優(yōu)選地，阻抗包括電感部分。

28、根據(jù)一個(gè)示例，計(jì)算周期可以包括生成第一和/或第二基準(zhǔn)的值。參數(shù)化和切換都可以在一個(gè)計(jì)算周期中執(zhí)行，或者替代地，參數(shù)化可以在第一計(jì)算周期中執(zhí)行，而切換可以在第二計(jì)算周期中執(zhí)行，并且第一計(jì)算周期可以在第二計(jì)算周期之前執(zhí)行。

29、根據(jù)一個(gè)示例，該方法可以包括在第一操作模式下操作功率轉(zhuǎn)換器，并且在第一操作模式下操作可以包括確定電網(wǎng)故障已經(jīng)發(fā)生，并且響應(yīng)于該確定，從第一操作模式切換到第二操作模式。附加地或替代地，在第二操作模式下操作可以包括獲得切換到第一操作模式的指示，并且響應(yīng)于所獲得的指示，執(zhí)行從第二操作模式到第一操作模式的切換。優(yōu)選地，當(dāng)電網(wǎng)從電網(wǎng)故障中恢復(fù)時(shí)，可以獲得該指示。

30、注意，在電網(wǎng)事件(即故障)之后，轉(zhuǎn)換器的全功率能力可能不再可用。如上所述，響應(yīng)于確定電網(wǎng)事件，它被切換到第二操作模式。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)換器恢復(fù)其全功率能力時(shí)，即當(dāng)電網(wǎng)故障被清除時(shí)，可以獲得該指示。

31、在一個(gè)示例中，該方法可以包括在第一操作模式下操作功率轉(zhuǎn)換器。在第一操作模式下操作可以包括確定第一基準(zhǔn)和/或基于第一基準(zhǔn)所確定的基準(zhǔn)電流超過(guò)了相應(yīng)的預(yù)定閾值，并且響應(yīng)于確定，從第一操作模式切換到第二操作模式。

32、根據(jù)一個(gè)示例，在第二操作模式下操作功率轉(zhuǎn)換器可以包括停止虛擬同步機(jī)控制方案的至少部分的計(jì)算。優(yōu)選地，該部分包括一個(gè)或多個(gè)積分器單元。

33、由于虛擬同步機(jī)控制方案的至少部分的計(jì)算輸出不再被使用，所述輸出的計(jì)算可以停止，因此，每個(gè)計(jì)算周期中/所需要的計(jì)算步驟的總數(shù)可以減少。因此，可以提高該方法的計(jì)算性能。

34、根據(jù)一個(gè)示例，虛擬同步機(jī)控制方案可以包括一個(gè)或多個(gè)積分器單元，并且一個(gè)或多個(gè)積分器單元中的每個(gè)積分器單元可以輸出被輸入到積分器單元的信號(hào)的積分和初始值的總和。參數(shù)化可以包括基于估計(jì)的參數(shù)化的值，設(shè)置一個(gè)或多個(gè)積分器單元的一個(gè)或多個(gè)初始值。優(yōu)選地，信號(hào)的積分是關(guān)于時(shí)間的積分。

35、根據(jù)一個(gè)示例，一個(gè)或多個(gè)初始條件可以包括第一基準(zhǔn)的初始幅值、第一基準(zhǔn)的初始相位角、和第一基準(zhǔn)的初始頻率中的一個(gè)或多個(gè)。

36、優(yōu)選地，初始幅值和初始相位角可以分別包括初始電壓幅值和電壓相位角。更優(yōu)選地，初始頻率可以包括初始電壓相位角的導(dǎo)數(shù)。

37、應(yīng)該清楚的是，設(shè)置可以重復(fù)執(zhí)行。因此，設(shè)置可以包括重置。

38、由于積分器單元的輸出可以對(duì)應(yīng)于虛擬同步機(jī)控制方案的狀態(tài)空間表示的(多維)狀態(tài)，設(shè)置或重置積分器單元的初始條件對(duì)應(yīng)于設(shè)置或重置虛擬同步機(jī)控制方案的狀態(tài)。換句話說(shuō)，虛擬同步機(jī)控制方案被(重新)初始化。當(dāng)根據(jù)在第二操作模式下操作時(shí)獲得的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)來(lái)設(shè)置或重置與第一操作模式相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)時(shí)，第一操作模式與第二操作模式的實(shí)際狀態(tài)對(duì)準(zhǔn)。由于狀態(tài)(操作參數(shù))彼此對(duì)應(yīng)，所以在第一操作模式(基于第一基準(zhǔn)來(lái)設(shè)置第二基準(zhǔn))或第二操作模式(獨(dú)立地設(shè)置第二基準(zhǔn))下操作時(shí)生成對(duì)應(yīng)于第二基準(zhǔn)的基準(zhǔn)之間沒(méi)有差異。因此，平滑轉(zhuǎn)變是可能的。

39、在一個(gè)示例中，初始條件可以包括初始電壓相位角、初始電壓幅值、和初始速度中的至少一個(gè)。

40、根據(jù)一個(gè)示例，輸出到電網(wǎng)的轉(zhuǎn)換的電功率的電流可以由電流控制根據(jù)控制器基準(zhǔn)電流來(lái)控制，并且第二基準(zhǔn)可以是基準(zhǔn)電流。該方法可以包括當(dāng)功率控制器在第二操作模式下操作時(shí)，將第二基準(zhǔn)作為控制器基準(zhǔn)電流輸入到電流控制，并且從第二操作模式到第一操作模式的切換可以包括將從第一基準(zhǔn)導(dǎo)出的第一基準(zhǔn)電流作為控制器基準(zhǔn)電流輸入到電流控制，而不是第二基準(zhǔn)電流。

41、切換到電流控制的輸入以實(shí)現(xiàn)第一和第二操作模式之間的切換是有益的，因?yàn)樵诘谝缓偷诙僮髂Ｊ较露忌捎糜陔娏骺刂频幕鶞?zhǔn)電流。因此，當(dāng)在第一操作模式下生成的基準(zhǔn)電流和在第二操作模式下生成的基準(zhǔn)電流彼此對(duì)準(zhǔn)時(shí)，即當(dāng)兩個(gè)基準(zhǔn)電流之間不存在差異時(shí)，切換被饋送到電流控制中的基準(zhǔn)電流導(dǎo)致操作模式之間的平滑轉(zhuǎn)變。

42、在一個(gè)示例中，估計(jì)參數(shù)化包括估計(jì)虛擬同步機(jī)控制方案的一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)功率。優(yōu)選地，估計(jì)基于虛擬阻抗。

43、根據(jù)一個(gè)示例，在第一操作模式下，可根據(jù)基準(zhǔn)功率將轉(zhuǎn)換的電功率輸出到電網(wǎng)。從第二操作模式到第一操作模式的切換可以包括當(dāng)在第二操作模式下操作時(shí)獲得指示輸出到電網(wǎng)的電功率的功率參數(shù)、以及將基準(zhǔn)功率設(shè)置為功率參數(shù)。

44、基準(zhǔn)功率可以包括基準(zhǔn)有功功率和/或基準(zhǔn)無(wú)功功率。輸出到電網(wǎng)的轉(zhuǎn)換的電功率可以包括根據(jù)基準(zhǔn)有功功率輸出的有功功率和/或根據(jù)基準(zhǔn)無(wú)功功率輸出的無(wú)功功率。

45、結(jié)果，輸出到電網(wǎng)的電功率和基準(zhǔn)功率之間的控制誤差可能很小或者可能不存在，因此，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器從第二操作模式切換到第一操作模式時(shí)，輸出到電網(wǎng)的功率不會(huì)突然改變。因此，由于當(dāng)?shù)谝徊僮髂Ｊ浇庸軙r(shí)，控制誤差被強(qiáng)制為零，所以轉(zhuǎn)變可以甚至更加平滑。

46、根據(jù)一個(gè)示例，從第二操作模式到第一操作模式的切換可以還包括根據(jù)預(yù)定的變換函數(shù)將設(shè)置為功率參數(shù)的基準(zhǔn)功率變換為另一基準(zhǔn)功率。優(yōu)選地，預(yù)定的變換函數(shù)可以取決于時(shí)間。

47、變換函數(shù)可以基于虛擬同步機(jī)的閉環(huán)動(dòng)態(tài)來(lái)預(yù)先確定。

48、另一基準(zhǔn)功率可以包括當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器在第一操作模式下操作時(shí)功率轉(zhuǎn)換器根據(jù)其輸出轉(zhuǎn)換電功率的基準(zhǔn)功率。另一基準(zhǔn)功率可以包括另一基準(zhǔn)有功功率和/或另一基準(zhǔn)無(wú)功功率。另一基準(zhǔn)功率可以包括外部基準(zhǔn)功率，該外部基準(zhǔn)功率優(yōu)選地從外部源接收，例如從電網(wǎng)或者從外部控制器接收，例如可以由風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)包括的發(fā)電廠控制器。外部基準(zhǔn)功率可以例如作為功率調(diào)度命令被接收。

49、變換函數(shù)可以包括斜坡函數(shù)或sigmoid函數(shù)。斜坡函數(shù)或sigmoid函數(shù)可以定義在設(shè)置為功率參數(shù)的基準(zhǔn)功率和另一基準(zhǔn)功率之間的轉(zhuǎn)變，特別是時(shí)間相關(guān)的轉(zhuǎn)變。例如，斜坡函數(shù)或sigmoid函數(shù)可以在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的初始時(shí)間從設(shè)置為功率參數(shù)的基準(zhǔn)功率增加或減少到另一基準(zhǔn)功率。

50、應(yīng)該清楚的是，變換函數(shù)不限于給定的示例性實(shí)現(xiàn)。變換函數(shù)可以包括從零到一的任何函數(shù)。例如，變換函數(shù)可以包括階躍函數(shù)。

51、變換可以允許以受控的方式從不屈服于控制誤差的基準(zhǔn)功率轉(zhuǎn)變到另一基準(zhǔn)功率。可以通過(guò)將變換函數(shù)參數(shù)化來(lái)預(yù)先確定基準(zhǔn)功率之間的轉(zhuǎn)變的動(dòng)態(tài)。因此，第一和第二操作模式之間的轉(zhuǎn)變可以甚至更加平滑。由于功率轉(zhuǎn)換器在變換期間已經(jīng)在第一操作模式下操作，所以可以快速提供輔助服務(wù)，并且因此提高對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)。

52、應(yīng)該清楚的是，可以在任何時(shí)間執(zhí)行到第一操作模式的切換，甚至不用調(diào)整基準(zhǔn)功率，并且當(dāng)應(yīng)用調(diào)整時(shí)，到第一操作模式的轉(zhuǎn)變被優(yōu)化。然而，當(dāng)不應(yīng)用調(diào)整時(shí)，仍然執(zhí)行操作模式之間的平滑轉(zhuǎn)變。不調(diào)整基準(zhǔn)功率等同于使用包括階躍函數(shù)的變換函數(shù)，并且等同于以非零控制誤差在第一操作模式下開(kāi)始操作。這僅導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)換電功率的改變，其不遵循變換函數(shù)的動(dòng)態(tài)。然而，改變?nèi)匀皇艿较到y(tǒng)行為的限制/抑制，該系統(tǒng)行為定義了響應(yīng)于輸入基準(zhǔn)功率的輸出轉(zhuǎn)換電功率的動(dòng)態(tài)。

53、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種功率轉(zhuǎn)換器。該功率轉(zhuǎn)換器被配置成電耦合到電網(wǎng)，并且向電網(wǎng)輸出轉(zhuǎn)換的電功率。功率轉(zhuǎn)換器可在第一操作模式下操作，在第一操作模式下，轉(zhuǎn)換器基于由虛擬同步機(jī)控制方案生成的第一基準(zhǔn)來(lái)操作。功率轉(zhuǎn)換器還可在第二操作模式下操作，在第二操作模式下，轉(zhuǎn)換器基于不是由虛擬同步機(jī)控制方案生成的第二基準(zhǔn)來(lái)操作。功率轉(zhuǎn)換器被配置成執(zhí)行本文描述的任何方法。

54、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于控制功率轉(zhuǎn)換器的操作的控制系統(tǒng)。功率轉(zhuǎn)換器被配置成電耦合到電網(wǎng)，并且向電網(wǎng)輸出轉(zhuǎn)換的電功率。功率轉(zhuǎn)換器可在第一操作模式下操作，在第一操作模式下，功率轉(zhuǎn)換器基于由虛擬同步機(jī)控制方案生成的第一基準(zhǔn)來(lái)操作。功率轉(zhuǎn)換器還可在第二操作模式下操作，在第二操作模式下，轉(zhuǎn)換器基于不是由虛擬同步機(jī)控制方案生成的第二基準(zhǔn)來(lái)操作?？刂葡到y(tǒng)被配置成執(zhí)行本文描述的任何方法。

55、控制系統(tǒng)可以被配置成耦合到功率轉(zhuǎn)換器?？刂葡到y(tǒng)可以是功率轉(zhuǎn)換器外部的控制系統(tǒng)，即不包括在功率轉(zhuǎn)換器中，或者可以是內(nèi)部控制系統(tǒng)，即包括在功率轉(zhuǎn)換器中。

56、控制系統(tǒng)可以例如包括處理單元和存儲(chǔ)器單元，存儲(chǔ)器單元存儲(chǔ)控制指令，該控制指令當(dāng)由控制系統(tǒng)的處理單元執(zhí)行時(shí)，使得控制系統(tǒng)執(zhí)行本文描述的任何方法。處理單元可以例如包括數(shù)字信號(hào)處理器、專(zhuān)用集成電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列、微處理器等。存儲(chǔ)器單元可以包括ram、rom、閃存、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等。

57、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種發(fā)電系統(tǒng)。該發(fā)電系統(tǒng)包括本文描述的任何功率轉(zhuǎn)換器。功率轉(zhuǎn)換器電耦合到電網(wǎng)，并向電網(wǎng)輸出轉(zhuǎn)換的電功率。發(fā)電系統(tǒng)還包括本文所述的任何控制系統(tǒng)和至少一個(gè)發(fā)電單元，該發(fā)電單元配置成向功率轉(zhuǎn)換器提供電功率。控制系統(tǒng)耦合到功率轉(zhuǎn)換器以控制功率轉(zhuǎn)換器的操作。

58、至少一個(gè)發(fā)電單元可以包括能夠接收和/或輸出電功率的組件，例如發(fā)電機(jī)(例如風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)，特別是異步或同步發(fā)電機(jī))，或者光伏系統(tǒng)(例如光伏模塊)，或者能量存儲(chǔ)系統(tǒng)等，或者這些組件的組合。當(dāng)至少一個(gè)發(fā)電單元包括多于一個(gè)發(fā)電單元時(shí)，多于一個(gè)發(fā)電單元可以通過(guò)電耦合到功率轉(zhuǎn)換器的電耦合裝置彼此耦合，例如，多于一個(gè)發(fā)電單元可以經(jīng)由dc鏈路向功率轉(zhuǎn)換器提供電功率。

59、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)。該風(fēng)力渦輪機(jī)配置成向本文所述的任何功率轉(zhuǎn)換器提供所生成的電功率。

60、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于控制功率轉(zhuǎn)換器的操作的計(jì)算機(jī)程序。該計(jì)算機(jī)程序包括控制指令，當(dāng)由控制功率轉(zhuǎn)換器的操作的控制系統(tǒng)的處理單元執(zhí)行時(shí)，該控制指令使得處理單元執(zhí)行本文描述的任何方法。計(jì)算機(jī)程序可以提供在易失性或非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)或數(shù)據(jù)載體上。

61、應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，上述特征和下面將要解釋的那些特征不僅可以用在所示的各個(gè)組合中，還可以用在其他組合中或單獨(dú)使用。特別地，本發(fā)明的不同方面和實(shí)施例的特征可以彼此組合，除非有相反的說(shuō)明。

62、還應(yīng)該清楚的是，本文描述的方法的方法步驟的順序不限于所描述的順序。此外，方法不限于所描述的步驟數(shù)量。方法的各個(gè)步驟可以被替換、擴(kuò)展或不執(zhí)行。