[發明專利]基于非線性低通濾波器的柔直系統高頻諧波控制方法、系統

在審

• 申請號: 201910164043.6
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109687462A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 蔣望;李亞軍;李洪兵;劉欣宇;陳濤;徐瑞林;向紅吉
• 申請（專利權）人: 國網重慶市電力公司電力科學研究院;國網重慶市電力公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/36
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 代紀柱

本發明公開了一種基于非線性低通濾波器的柔直系統高頻諧波控制方法及系統，它包括：根據預設的柔性直流系統與交流系統等值模型計算交流系統等值阻抗和柔性直流系統等值阻抗；對交流系統等值阻抗和柔性直流系統等值阻抗進行掃描分析，確定截止頻率的范圍；對柔性直流輸電系統換流器母線電壓信號進行處理，得到各次高頻諧波幅值；判斷截止頻率是否超過預設的高頻諧波門檻值；判斷高頻諧波幅值最大值是否超過諧波幅值門檻值；根據此時的交流電壓基波水平，投切對應的非線性低通濾波器，完成高頻諧波抑制。本發明能夠有效地抑制不同頻次的高頻諧波振蕩，降低高頻諧波對電力設備絕緣強度的影響，減小由于高頻諧波引起的電力系統繼電保護裝置誤動風險。

技術領域

本發明涉及柔性直流輸電系統，屬于高壓輸電技術領域，更具體地，涉及一種基于非線性低通濾波器的柔直系統高頻諧波控制方法及系統。

背景技術

現有的模塊化多電平換流器型(MMC)柔性直流輸電系統，固有延時必然導致控制系統存在極點，形成不穩定的控制模式，在干擾源激勵下可能導致振蕩。極點頻率與柔性直流系統固有延時互為倒數，現有的做法為：

(1)提升軟、硬件性能，壓縮延遲時間，將極點頻率控制到高頻范圍；

(2)利用柔性直流系統快速控制特性，及時“跟蹤”擾動信號，擾動信號為上半波時，柔性直流控制系統向下調節；擾動信號為下半波時，柔性直流控制系統向上調節，使擾動信號逐步收斂并消失，柔性直流控制系統對擾動信號呈現出“正阻尼”；

(3)采用針對特定頻率的陷波器，采集換流母線電壓經過派克變換后進行陷波濾波。

柔性直流的控制系統由于硬件處理、通信、規約轉換等環節的作用必然產生延遲。極端工況下，處理高次諧波擾動時，可能導致上半波向上跟蹤、下半波向下跟蹤，導致諧波幅值逐漸增大，形成諧波擾動激勵下的持續振蕩，系統不收斂。陷波器需要先檢測諧波達到門檻值后投入，振蕩發生后電流環節已將諧波引入控制環節，僅在電壓環節進行陷波，諧波抑制效果有限。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明的目的就是提供一種基于非線性低通濾波器的柔直系統高頻諧波控制方法及系統，能夠有效抑制因外界激勵產生的柔性直流系統高頻諧波。

本發明的目的之一是通過這樣的技術方案實現的，一種基于非線性低通濾波器的柔直系統高頻諧波控制方法，它包括有：

S1：根據預設的柔性直流系統與交流系統等值模型計算交流系統等值阻抗Z_grid和柔性直流系統等值阻抗Z_mmc；

S2：對交流系統等值阻抗Z_grid和柔性直流系統等值阻抗Z_mmc進行掃描分析，確定截止頻率F的范圍；

S3：對柔性直流輸電系統換流器母線電壓信號進行處理，得到各次高頻諧波幅值；

S4：判斷截止頻率F是否超過預設的高頻諧波門檻值G1；若超過，則進入步驟S5；若不超過，則通過系統自身阻尼衰減消失；

S5：判斷高頻諧波幅值最大值是否超過諧波幅值門檻值G2；若超過，則進入步驟S6；

S6：根據此時的交流電壓基波水平，投切對應的非線性低通濾波器，完成高頻諧波抑制。

進一步，所述步驟S1中的柔性直流系統等值阻抗的計算如下：

其中，G_PI為電流內環控制器，G_d1為內環控制延時，G_d2為電壓前饋環節延時，s為直流系統等效橋抗，L為直流系統等效壓抗。