作为虚拟同步机运行的用于电力电网的电力支持装置的制作方法

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1.本发明涉及一种用于电力电网的电力支持装置。本发明更具体地涉及一种用于控制电力支持装置的电压源转换器用作虚拟同步机的方法和计算机程序产品、一种用于电压源转换器的控制设备和一种电力支持装置。

背景技术：

2.由于诸如风力农场和太阳能农场的可再生能源的增加，当今的电力电网常常是弱的。从而也降低了此类电网的频率稳定性。
3.提供用于电力电网的电力支持装置常常基于电压源转换器。为了支持此类弱电网，常常将电力支持装置的电压源转换器作为虚拟同步机(vsm)运行。
4.一种操作模式是用作使用基于频率摆动方程的控制与电网同步的电压源。因此，电压源转换器看起来像使用摆动方程与电力电网同步的电压源。
5.然而，如果转换器不能够用作vsm，例如因为其容量(capability)被耗尽或接近被耗尽，则转换器通常需要从vsm运行改变为电流源运行。在此情况下，同步方法也可能需要改变。例如，可能需要使用锁相环(pll)来代替摆动方程。同步方法之间的这种类型的模式切换难以以连续且一致的方式实现。使用pll也可能导致不稳定，尤其是在弱电力电网中。
6.因此，即使电压源转换器用于此运行的容量被耗尽或接近被耗尽，仍然需要允许使该运行继续。

技术实现要素：

7.本发明旨在提供电压源转换器作为虚拟同步机的连续运行——当其用于此类型的运行的容量被耗尽或接近被耗尽时。
8.根据第一方面，此目的是通过一种控制电力支持装置的电压源转换器的方法实现的，所述转换器用作虚拟同步机，所述方法包括
9.获得所述转换器的测量功率电平，
10.使用所述虚拟同步机的角速度的微分方程处理所述测量功率电平，以获得控制贡献，
11.基于所述控制贡献提供用来控制所述转换器的物理量的相位角，
12.监测所述转换器用作虚拟同步机的能力，以及
13.基于所述监测调整所述控制贡献。
14.根据第二方面，该目的是通过一种用于电力支持装置的电压源转换器的控制设备实现的，该电压源转换器作为虚拟同步机运行，其中所述控制设备被配置为：
15.获得所述转换器的测量功率电平，
16.使用所述虚拟同步机的角速度的微分方程处理获得的功率电平，以获得控制贡献，
17.基于所述控制贡献提供用来控制所述转换器的物理量的相位角，
18.监测所述转换器用作虚拟同步机的能力，以及
19.基于监测的能力调整所述控制贡献。
20.根据第三方面，该目的是通过一种包括电压源转换器和用于控制所述电压源转换器作为虚拟同步机运行的控制设备的电力支持装置来实现的，该控制设备是根据第二方面所述的控制设备。
21.根据第四方面，该目的是通过一种用于控制电力支持装置的电压源转换器用作虚拟同步机的计算机程序产品实现的，所述计算机程序产品包括具有计算机程序代码的数据载体，当由控制设备的处理器对所述计算机程序代码起作用时，所述计算机程序代码被配置为：
22.获得所述转换器的测量功率电平，
23.使用所述虚拟同步机的角速度的微分方程处理获得的功率电平，以获得控制贡献，
24.基于所述控制贡献提供用来控制所述转换器的物理量的相位角，
25.监测所述转换器用作虚拟同步机的能力，以及
26.基于监测的能力调整所述控制贡献。
27.所述监测可以是监测所述转换器的状态，诸如物理量，该物理量可以是所述转换器的温度或它能够传递或接收的物理量，诸如电流或功率。所述监测可以是监测所述电压源转换器的物理量限制，诸如电流、功率或温度限制。所述调整进而可以基于认为用作虚拟同步机的能力不足的确定，其中所述能力不足的确定可以基于监测的、所述转换器的状态。
28.所述电压源转换器可以包括元件，这些元件可以是全桥元件、半桥元件或全桥元件和半桥元件的混合物。所述转换器可以是三角形连接的(delta-connected)，其中所述元件连接在相脚中，所述相脚以三角形配置连接在ac电力电网的相之间。替代地，所述转换器可以是星形连接的(wye-connected)，其中元件连接在相脚中，所述相脚以星形配置连接在ac电力电网的相之间。星形连接的转换器可以附加地具有用于连接到ac电力电网的ac侧和dc侧。
29.所述电力支持装置还可以包括连接到所述电压源转换器的能量存储系统。所述能量存储系统可以包括一个或多个能量存储单元，诸如一个或多个电池和/或超级电容器。所述能量存储单元可以分布在所述元件之间。如果所述转换器是星形连接的转换器，则所述能量存储系统可以连接到所述电压源转换器的dc侧。
30.所述功率支持装置可以附加地包括dc链路，所述dc链路具有连接在所述电压源转换器的dc侧和所述能量存储系统的第一端之间的第一dc线以及连接在所述电压源转换器的dc侧和所述能量存储系统的第二端之间的第二dc线。在此情况下，所述电压源转换器可以包括连接在所述第一dc线和所述电力电网的对应的相之间的第一组相脚以及连接在所述第二dc线和所述电力电网的对应的相之间的第二组相脚。所述第一组相脚和第二组相脚都可以附加地被星形连接。
31.所述调整可以包括：针对所述转换器用作虚拟同步机的能力的减小，增大所述控制贡献。
32.在一个变型方案中，所述调整可以包括向从锁相环获得的控制贡献增加偏移量。所述偏移量可以是通过所述锁相环获得的延迟。
33.所述虚拟同步机的角速度的微分方程可以是定义所述虚拟同步机的角速度随时间的变化的摆动方程。所述虚拟同步机的角速度随时间的变化可以附加地被定义为第一表达式和第二表达式之和，其中所述第一表达式包括惯性矩项(a moment of inertia term)的倒数乘以测量功率与功率参考之差，并且所述第二表达式包括阻尼项乘以所述虚拟同步机的角速度与参考角速度之差。
34.所述微分方程因此可以包括至少一个系数，且所述调整可以是调整所述系数。存在于所述摆动方程中的系数的一个示例是惯性矩项。存在于所述摆动方程中的系数的另一个示例是阻尼项。因此所述调整可以包括调整所述惯性矩项和/或阻尼项。
35.所述调整可以包括：如果认为所述转换器用作虚拟同步机的能力不足，则增大所述阻尼项。所述调整可以包括：如果认为所述转换器用作虚拟同步机的能力不足，则减小所述惯性矩项。
36.所述微分方程的系数，诸如摆动方程的惯性矩项和/或阻尼项，可以具有两个不同的值，在稳态运行期间的第一个稳态值和如果所述转换器用作虚拟同步机的能力不足则将使用的第二值。
37.所述监测可以包括：将所述转换器的物理量与对应的物理量阈值进行比较；如果达到所述阈值，则确定所述转换器不能够用作虚拟同步机；以及基于确定所述转换器不能够用作虚拟同步机，执行对所述控制贡献的所述调整。所述物理量可以是传递到所述转换器或由所述转换器接收的电流或功率的量，且所述阈值可以是电流或功率极限阈值。所述物理量也可以是所述转换器的温度，诸如相脚的温度，且在此情况下，所述阈值可以是温度阈值，诸如相脚的最大温度阈值。
38.所述微分方程的系数，诸如摆动方程的惯性项，可以所述转换器的可用容量——诸如可用电流、功率和/或热容量的至少分段连续函数的形式来提供。
39.在此情况下，所述监测可以包括监测所述转换器的可用电流、功率和/或热容量，且所述调整可以包括在所述函数中使用瞬间可用电流功率和热容量，使得对于所述可用电流、功率和热容量的不同的值改变惯性。在此情况下，所述惯性项可以附加地针对所述可用电流、功率和热容量的增大而增大，以及针对所述可用电流、功率和热容量的减小而减小。
40.本发明具有许多优点。即使电压源转换器用作虚拟同步机的能力被耗尽或接近被耗尽，它也允许继续使用摆动方程的控制。此类型的操作也避免了转换器传递的电流中的抖动。
附图说明
41.在下面将参考附图描述本发明，其中
42.图1示意性地示出了包括电压源转换器、能量存储系统和控制设备的电力支持装置，
43.图2示意性地示出了在用于使用摆动方程控制转换器的控制设备中实施的转换器控制，
44.图3示出了用于在电压源转换器的控制中产生和使用控制贡献的多个方法步骤的流程图，
45.图4示出了用于调整控制贡献的两个附加的方法步骤的流程图，以及
46.图5示意性地示出了呈具有用于实施控制设备的计算机程序指令的数据载体的形式的计算机程序产品。
具体实施方式
47.在下面，将给出本发明的优选实施方案的详细描述。
48.图1示出了用于电力电网26的电力支持系统10，该电力电网可以是ac电力电网。电力支持系统10包括电压源转换器(vsc)15，该电压源转换器具有用于连接到电力电网26的ac侧和dc侧。vsc 15还包括第一组相脚12和第二组相脚14，其中两个组都包括在该图中被示出为全桥元件的元件。第一组相脚12包括三个星形连接的相脚，其中每个相脚在一端处连接到dc链路dcl 16的第一dc线，且在另一端处连接到电力电网26的一个对应的相。以类似的方式，第二组相脚14也包括三个星形连接的相脚，其中每个相脚在一端处连接到dc链路dcl 16的第二dc线且在另一端处连接到电力电网26的一个对应的相。因此，第一组相脚12连接在第一dc线和电力电网26的对应的相之间，且第二组相脚14连接在dc链路的第二dc线和电力电网26的对应的相之间。由此第一组中的相脚12的第二端也连接到第二组的相脚14的第二端。由于两个组都是星形连接的，由该两个组形成的电压源转换器15可以被认为是双y转换器。此外，转换器15通常经由变压器(未示出)连接到电力电网26。相脚的元件在上文被示出为全桥元件。作为一个替代方案，相脚可以包括半桥元件或全桥元件和半桥元件的混合物。
49.电力支持装置10还包括连接到vsc 15的能量存储系统es 18。能量存储系统18可以包括一个或多个能量存储单元，诸如一个或多个电池超级电容器和/或飞轮(flywheel)，以提供电化学、电介质或运动能量存储。能量存储系统18连接到dc链路16。在此情况下，dc链路的第一dc线连接在电压源转换器的dc侧和能量存储系统的第一端之间，且第二dc线连接在电压源转换器和能量存储系统的第二端之间。能量存储系统18由此也连接到vsc 15的dc侧。
50.在此应意识到，所示出的转换器仅是可以被使用的转换器的一个示例。例如，可以使用仅包括一组星形连接的相脚的转换器。此外，当仅存在一组相脚时，该组相脚可以附加地被三角形连接。因此，在此情况下，相脚可以三角形配置连接在ac电力电网的相之间。
51.能量存储系统的能量存储单元可以针对各种转换器关系分布在所述元件之间。如在图1可以看到的，一个元件可以包括一个电容器。在此情况下，能量存储系统的一个能量存储单元可以与一个对应的元件电容器并联连接。
52.最后存在一种用来控制电压源转换器15的控制设备20。vsc在此示例中被实现为处理器22，该处理器作用于存储在程序存储器24中的计算机程序指令，其中所述计算机程序指令实施控制设备20的控制功能。该控制通过从控制设备20出发到vsc 15中的每组相脚12和14的虚线箭头指示。
53.由控制设备20执行的控制是使用电压控制来控制vsc 15作为虚拟同步机。在图2和图3中示意性地示出了通常可以如何实施这样的控制。控制设备20包括电压控制器块34，该电压控制器块接收测量电压v
pcc
，该测量电压可以是电力电网26的测量电压，其通常是公共耦合点pcc。电压控制器块34还接收电力电网的期望电压v*
pcc
。然后电压控制器块34基于这两个电压生成虚拟同步机电压vvsm，这可以通过对期望电网电压和实际电网电压之差应
用比例控制且还可能应用积分控制来完成。然后虚拟同步机电压vvsm被提交给参考发电机和电流控制器块36。
54.控制设备20还包括惯性处理块28，该惯性处理块获得测量功率电平p和期望功率电平p*且使用虚拟同步机的角速度的微分方程处理测量功率电平p以获得控制贡献。该微分方程可以是定义虚拟同步机的角速度随时间的变化的微分摆动方程。惯性处理块28以角速度ωvsm的形式输出控制贡献，该控制贡献然后在积分器块32中被积分以获得虚拟同步机相位角θvsm。虚拟同步机相位角θvsm也被提供给参考发电机和比例电流控制器块36，该块36处理虚拟同步机电压ωvsm和相位角θvsm以获得控制信号，该控制信号被发送到调制器块38。调制器块38执行调制，诸如脉冲宽度调制(pwm)，且因此提供一个或多个控制脉冲，所述一个或多个控制脉冲被发送到vsc 15。在控制设备20中还存在控制贡献调整器块30，该控制贡献调整器块连接到惯性处理块28的输入和控制器块36的输入之间的控制路径。在图2中，控制贡献调整器块30被示出为连接到惯性处理块28。应意识到，作为一个替代方案，它可以连接在惯性处理块28和积分器块32之间或积分器块32和控制器块36之间，其中到惯性处理块28和控制器块36之间的路径的这样的连接可以经由加法块实现。
55.惯性处理块28、积分器块32、电压控制器块34、参考发电器和比例电流控制器块36的使用本身是已知的，且因此将不以任何进一步细节被讨论。然而，该控制是使用电压控制来控制vsc 15用作虚拟同步机，其中惯性处理块28采用摆动方程来获得用来在电力电网26中引入惯性的相位角。
56.如在图2中可以看到的和如在图3中的流程图中所指示的，控制设备20获得测量功率p，步骤40，该测量功率可以是转换器从电力电网26接收的或向电力电网26传递的功率。测量功率p被提供给惯性处理块28。惯性处理块28使用虚拟同步机的角速度的微分方程对测量功率p进行处理，以获得控制贡献ωsvf，该微分方程在本示例中为上文所提及的摆动方程，步骤42。可以看到，惯性处理块28将摆动方程应用于测量功率p，其中摆动方程是微分方程，其中微分角速度根据下式确定：
[0057][0058]
如可以看到的，根据摆动方程，虚拟同步机的角速度的时间导数dωsvm/dt——即虚拟同步机的角速度随时间的变化——被设置为等于第一表达式和第二表达式之和，其中第一表达式包括惯性项m，该惯性项m的倒数乘以测量功率p与功率参考pref之差，且第二表达式包括阻尼项kf，该阻尼项kf乘以虚拟同步机的角速度ω
vsm
与参考角速度ωf之差。
[0059]
该处理导致获得呈虚拟同步机的角速度ωvsm的控制贡献，其在积分器32中积分之后提供虚拟同步机相位角θvsf。因此，所提供的相位角基于该控制贡献。因此，该相位角基于该控制贡献且被提供给控制器块36，在该控制器块中它被使用以提供控制电压v
vsm
的相位，步骤44，其中控制电压因此是从电压控制器34获得的虚拟同步发电机电压v
vsm
。控制设备20然后经由在控制器块36和调制器块38中执行的处理来控制转换器，其中该控制包括使用虚拟同步机的相位和电压来控制转换器，步骤46。
[0060]
由于越来越多的采用可再生能源和传统发电的停运，电网运营商正面临具有低惯性和低短路电平的电力电网系统。专注于低惯性——其表现为高频率变化率(rocof)，在一些电网导则(grid code)中提出了快速频率和综合惯性响应服务以缓解该问题。
[0061]
此种综合惯性通常通过使用电力支持装置10来提供。图1中所示出的电力支持装置10可以被认为是增强型静态无功补偿器(statcom)，因为它将statcom与能量存储——无论其是电化学的、电介质的还是运动的——结合，以提供频率响应和综合惯性响应。综合惯性基于其在虚拟同步机的角速度的微分方程上的运行，其中电压源转换器传统上用作具有固定惯性常数的虚拟同步机。典型的statcom，即不具有能量存储系统的电力支持装置，更像使用锁相环(pll)与电力电网同步的电流源类似的运行，而增强型statcom作为虚拟同步机(vsm)运行看起来更像使用微分方程与电力电网同步的电压源。使用vsm的增强型statcom将在必要时传递电流，这取决于电力电网。
[0062]
然而，增强型statcom既具有功率极限又具有电流极限，这通常需要它从vsm运行改变为电流源运行。同步方法也可能需要改变，使得应使用pll来代替虚拟同步机的角速度的微分方程。这因此导致同步方法之间的模式切换。此类模式切换难以以连续且一致的方式实现。模式切换可能导致输出电流的抖动，因为statcom当在其边界附近运行时可能在模式之间瞬态切换。使用pll也可能导致不稳定，尤其是在弱电力电网中。
[0063]
本发明的各方面旨在解决以上所提及的问题中的一个或多个。
[0064]
本发明的各方面通过运行功率支持装置10来解决此问题，且在此情况下，vsc 15作为vsm运行，但是其中由惯性处理块28产生的控制贡献基于转换器的状态而变化，诸如基于达到对应的阈值的传递功率、电流或温度或基于剩余功率、电流或热容量。
[0065]
因此，该构思是使vsm运行基于微分方程——在此由摆动方程示例，仅在功率或电流极限情形期间无pll的帮助。由此无需切换到pll控制。
[0066]
现在将还参考图4中的流程图描述总体运行，该运行的步骤由控制贡献调整器块30执行。控制设备20的控制贡献调整器块30监测vsc 15作为虚拟同步机处理功率支持的能力，步骤48。它因此监测其用作虚拟同步机的能力。监测可以是监测转换器的状态，诸如其传递或接收物理量——诸如电流、功率或转换器的运行温度——诸如相脚的温度——的能力。这可以是对向电力电网传递的或从电力电网接收的物理量的监测，其中该物理量可以包括电流和/或功率。替代地，它可以是物理量，诸如温度。监测由此可以是对电压源转换器的物理量限制——诸如电流、功率或热限制——的监测。在此情况下，热限制可以是最大允许的相脚温度。监测也可以是对传递或接收物理量——诸如电流或功率——的剩余容量的监测，这可能涉及监测能量存储系统接收或传递能量的容量。剩余容量也可以是剩余热容量。在此情况下，监测还可以涉及确定瞬间传递或接收的物理量——例如电流或功率，以及基于剩余能量存储系统容量和传递或接收的瞬间物理量确定剩余容量。
[0067]
控制贡献调整器块30然后基于监视调整控制贡献，步骤50，这可以以多种方式完成。调整可以包括：针对转换器用作虚拟同步机的能力的减小而增大控制贡献。
[0068]
可以首先确定转换器接近耗尽其起虚拟同步机作用的容量，这可能涉及确定控制贡献需要被调整。由此调整可以基于认为用作虚拟同步机的能力不足的确定，其中能力不足的确定可以基于转换器的监测状态。
[0069]
为了做出此确定，控制贡献调整器块30可以将监测的量或剩余容量与量或容量阈值进行比较，诸如将电流、功率或温度与电流、功率或温度阈值进行比较以及将剩余容量与剩余容量阈值进行比较。如果量或剩余容量达到阈值，则可以使用固定调整值调整控制贡献。这可以通过几种不同的方式来完成。监测可以包括：将物理量与对应的物理量阈值进行
比较；如果达到阈值，则确定转换器不能够用作虚拟同步机；以及基于转换器不能够用作虚拟同步机的确定执行对控制贡献的调整。物理量可以是传递到转换器或由转换器接收的物理量，诸如电流或功率，在该情况下，阈值可以是电流或功率极限阈值。替代地，物理量可以是诸如转换器的温度——例如相脚的温度——的量，在该情况下，阈值可以是温度阈值，诸如相脚的最大允许温度。
[0070]
控制贡献调整器块30可以在惯性处理块28中的处理之后将偏移量增加到控制贡献，诸如在积分器块32之前增加到角速度的偏移量或在积分器块32之后增加到相位角的偏移量。此偏移量可以是从pll获得的偏移量。作为一个替代方案，控制贡献调整器块30可以影响在惯性处理块28中执行的处理。例如，微分方程的至少一个系数可以被影响。在摆动方程的情况下，惯性项m和阻尼项kf二者都可以例如是常数。在此情况下，控制贡献调整器块可以将这些常数改变为其他常数，从而影响该贡献。
[0071]
因此，本发明的各方面旨在通过操纵微分方程的至少一个系数来提供vsm控制概念的修改，在摆动方程的情况下，该操纵可以是惯性和/或阻尼的操纵。因此，该调整可以包括惯性矩项或阻尼项的调整。调整可以包括：如果认为转换器用作虚拟同步机的能力不足，则增大阻尼项。调整还可以包括：如果认为转换器用作虚拟同步机的能力不足，则减小惯性矩项。
[0072]
所述至少一个系数可以是常数。例如，惯性通常可以是恒定的。然而，根据一些方面，当转换器达到极限——诸如电流、功率或温度极限——时或基于其瞬时电流、功率或热容量，改变诸如惯性和/或阻尼的至少一个系数。该系数——诸如惯性矩项或阻尼项——可以具有两个不同的值，在稳态运行期间的第一稳态值和如果转换器用作虚拟同步机的能力不足则要使用的第二值。
[0073]
基于监测调整控制贡献的另一种方式是将所述至少一个系数——诸如惯性项m和/或阻尼项kf——实现为剩余容量的函数。这允许基于剩余容量进行对控制贡献的逐渐改变。此函数可以是连续函数，例如线性函数。作为一个替代方案，它可以是分段线性或连续函数。该系数——诸如惯性项——由此可以转换器的可用电流、功率和/或热容量的至少分段连续函数的形式被提供。
[0074]
在此情况下，监测可以包括监测转换器的可用电流、功率和/或热容量，且调整可以包括在函数中使用瞬间可用电流、功率和热容量，使得对于可用电流、功率和热容量的不同的值改变惯性。因此，控制贡献调整器块30可以基于瞬间剩余容量连续地确定该系数，诸如惯性和/或阻尼因数，且将确定的系数——诸如惯性和/或阻尼因数——提供给惯性处理块28。在该系数包括惯性项的情况下，此项可以针对可用电流、功率和热容量的增大而附加地增大，并且针对可用电流、功率和热容量的减小而减小。
[0075]
因此可以看到，可以使用微分方程中的可变系数——诸如摆动方程中的惯性项m和/或阻尼项kf——来获得控制贡献的改变，该系数将根据转换器的运行状态而改变。
[0076]
现在将更详细地给出调整控制贡献的几种替代方式。
[0077]
在第一种情况下，控制贡献调整器块30可以包括仅当达到电流、功率或温度极限时才被初始化的pll块。该pll块然后可以提供偏移量或延迟，该偏移量或延迟增加到是惯性处理块28的处理的结果的相位角，该偏移量或延迟可以是固定的偏移量或延迟。可以通过控制路径中的加法块的帮助来增加偏移量。
[0078]
在第二种情况下，控制贡献调整器块30设置至少一个系数——在此以惯性矩项m和/或阻尼项kf示例，该系数根据运行状况在两个不同的值之间切换。如果转换器正在电流、功率和/或温度极限内正常运行，则该项是为满足客户要求而设置的第一固定值。如果转换器达到电流、功率或温度极限阈值，则该系数被改变，其中惯性项m可以被减小，而阻尼项kf可以被增大以加速同步。该减小或增大然后可以是对第二固定值的改变。
[0079]
在第三种情况下，该系数可以是一个函数。作为一个示例，惯性m可以是剩余电流、功率或热容量的惯性函数。在此情况下，控制贡献调整器块30基于当前可用或瞬间电流、功率和/或热容量设置诸如惯性矩m的系数，其因此是连续(可能是分段)函数。然后可以基于转换器运行点减小惯性常数。
[0080]
上文所描述的第三种情况具有另一个优点，即与阈值比较相比，它提供更平滑的控制。
[0081]
控制设备20可以分立部件的形式来实现，所述部件是诸如一个或多个现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)或数字信号处理器(dsp)。然而，如上文所提及的，它也可以处理器的形式来实施，该处理器具有伴随的程序存储器，该程序存储器包括计算机程序代码，所述计算机程序代码在处理器上运行时执行期望的控制功能。用于实施该控制设备的功能可以附加地设置在包括计算机程序代码的数据载体上，所述计算机程序代码具有指令，所述指令用于在由处理器运行时实施所述功能。作为一个示例，该数据载体可以是记忆棒或光盘只读存储器盘(cd rom disk)。图5示意性地示出了包括这样的计算机程序代码54的光盘只读存储器盘52。
[0082]
根据前面的讨论，显然本发明可以以多种方式变化。因此应意识到，本发明将仅由所附权利要求限制。

技术特征：

1.一种控制电力支持装置(10)的电压源转换器(15)的方法，所述转换器用作虚拟同步机，所述方法包括：获得(40)所述转换器(15)的测量功率电平(p)，使用所述虚拟同步机的角速度的微分方程处理(42)所述测量功率电平，以获得控制贡献(ωvsm)，基于所述控制贡献提供(44)用来控制所述转换器(15)的物理量(vvsm)的相位角(θvsm)，监测(48)所述转换器(15)用作虚拟同步机的能力，以及基于认为所述能力不足的监测而调整(50)所述控制贡献。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述调整包括：针对所述转换器用作虚拟同步机的能力的减小，增大所述控制贡献。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述调整包括增加从锁相环获得的偏移量。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述微分方程包括至少一个系数，且所述调整包括调整所述系数。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述微分方程是定义所述虚拟同步机的角速度随时间的变化的摆动方程，所述摆动方程包括惯性矩项(m)和阻尼项(kf)，且所述调整包括调整所述惯性矩项和/或所述阻尼项。6.根据权利要求5所述的方法，其中调整包括：如果认为所述转换器用作虚拟同步机的能力不足，则增大所述阻尼项。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述调整包括：如果认为所述转换器用作虚拟同步机的能力不足，则减小所述惯性矩项。8.根据权利要求4-7中任一项所述的方法，其中所述至少一个系数具有两个不同的值，在稳态运行期间的第一稳态值和在所述转换器用作虚拟同步机的能力不足时使用的第二值。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述监测包括：将所述转换器的物理量与对应的物理量阈值进行比较，其中所述物理量是所述转换器的电流、功率或温度的量且所述阈值是电流、功率或温度极限阈值，如果达到所述阈值，则确定所述转换器不能够用作虚拟同步机，以及基于确定所述转换器不能够用作虚拟同步机执行对所述控制贡献的所述调整。10.根据权利要求4-7中任一项所述的方法，其中所述监测：包括监测所述转换器的可用电流、功率和/或热容量，所述至少一个系数以所述转换器的可用电流、功率和/或热容量的至少分段连续函数的形式提供，且所述调整包括在所述函数中使用瞬间可用电流、功率和/或热容量，使得针对所述可用电流、功率和热容量的不同的值改变所述系数。11.根据从属于权利要求5时的权利要求10所述的方法，其中所述惯性项针对所述可用电流、功率和/或热容量的增大而增大，且针对所述可用电流、功率和/或热容量的减小而减小。12.一种用于电力支持装置(10)的电压源转换器(15)的控制设备(20)，该电压源转换器(15)作为虚拟同步机运行，其中所述控制设备(20)被配置为：获得所述转换器(15)的测量功率电平(p)，
使用所述虚拟同步机的角速度的微分方程处理获得的功率电平，以获得控制贡献(ωvsm)，基于所述控制贡献提供用来控制所述转换器(15)的物理量(vvsm)的相位角(θvsm)，监测所述转换器(15)用作虚拟同步机的能力，以及基于监测的能力调整所述控制贡献。13.一种电力支持装置(10)，包括电压源转换器(15)和用于控制所述电压源转换器(15)作为虚拟同步机运行的控制设备(20)，该控制设备(20)是根据权利要求12所述的控制设备。14.根据权利要求13所述的电力支持装置(10)，还包括连接到所述电压源转换器(15)的能量存储系统(18)。15.根据权利要求14所述的电力支持装置(10)，其中所述电压源转换器具有用于连接到ac电网(26)的ac侧和dc侧，且所述能量存储系统(18)连接到所述电压源转换器(15)的dc侧。16.根据权利要求15所述的电力支持装置(10)，还包括dc链路(16)，所述dc链路具有连接在所述电压源转换器(15)的dc侧和所述能量存储系统(18)的第一端之间的第一dc线以及连接在所述电压源转换器(15)的dc侧和所述能量存储系统(18)的第二端之间的第二dc线，其中所述电压源转换器(15)包括连接在所述第一dc线和所述电力电网(26)的对应的相之间的第一组相脚(12)以及连接在所述第二dc线和所述电力电网(26)的对应的相之间的第二组相脚(14)。17.一种用于控制电力支持装置(10)的电压源转换器(15)的计算机程序产品，所述转换器用作虚拟同步机，所述计算机程序产品包括具有计算机程序代码(54)的数据载体(52)，当由控制设备(20)的处理器(22)对所述计算机程序代码(54)起作用时，所述计算机程序代码(54)被配置为：获得所述转换器(15)的测量功率电平(p)，使用所述虚拟同步机的角速度的微分方程处理获得的功率电平，以获得控制贡献(ωvsm)，基于所述控制贡献提供用来控制所述转换器(15)的物理量(vvsm)的相位角(θvsm)，监测所述转换器(15)用作虚拟同步机的能力，以及基于监测的能力调整所述控制贡献。

技术总结

一种用于电力支持装置(10)的电压源转换器(15)的控制设备(20)，其中所述电压源转换器(15)作为虚拟同步机运行。所述控制设备(20)获得所述转换器(15)的测量功率电平、使用所述虚拟同步机的角速度的微分方程处理获得的功率电平以获得控制贡献、基于所述控制贡献提供用来控制所述转换器(15)的物理量的相位角、监测所述转换器(15)用作虚拟同步机的能力、以及基于监测的能力调整所述控制贡献。于监测的能力调整所述控制贡献。于监测的能力调整所述控制贡献。