[發明專利]一種柔性直流輸電系統直流側諧波控制方法和裝置

在審

• 申請號: 202011252845.1
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112600185A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 杜鎮宇;陽岳希;楊杰;涂莉;孫同越;毛航銀
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國網浙江省電力有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J1/02
• 分類號: H02J1/02;H02J3/36;G01R27/02;G01R27/28
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供一種柔性直流輸電系統直流側諧波控制方法和裝置，計算直流線路上任一點的諧波電壓和諧波電流；計算電壓紋波系數和電流紋波系數；對柔性直流輸電系統直流側諧波進行控制，本發明不僅能夠對柔性直流輸電系統直流側產生的低頻諧波進行控制，還能夠對其他頻率范圍的諧波進行控制，適用范圍廣；大大減少了每次分析直流線路上各點諧波而必須重新測量直流線路兩側系統在不同運行方式下諧波阻抗的工作量，提高了計算效率，且得到的電壓紋波系數和電流紋波系數可靠性高，等效諧波阻抗測量方法原理簡單，易于實施，另外本發明適用范圍廣泛，適用于各種直流側拓撲結構和混合線路場景下的柔性直流輸電系統。

技術領域

本發明涉及直流輸電技術領域，具體涉及一種柔性直流輸電系統直流側諧波控制方法和裝置。

背景技術

模塊化多電平換流器(modular multilevel converter,MMC)采用子模塊級聯形式，避免大量開關器件直接串聯，具有良好的電壓輸出特性，兼具動態均壓要求低、擴展性好、開關頻率低以及運行損耗低等諸多優勢，可適用于風電場接入，向無源網絡供電和連接弱交流系統等場景。

MMC的三相橋臂由子模塊級聯構成，每個子模塊由獨立的控制單元控制，根據交流電壓參考波信號控制子模塊電容電壓，進而決定直流側電壓。該換流器包含大量的電力電子開關及電感電容等非線性器件，通過復雜的控制邏輯實現相關功能。因此，其直流側諧波輸出特性受子模塊拓撲結構、控制觸發策略、參考電壓、子模塊電容電壓、電力電子器件特性、交流耦合等諸多因素影響，雖然相對于傳統的高壓直流輸電系統，諧波水平相對較低，但諧波特性復雜多變，諧波影響范圍更廣，甚至高次間諧波問題突出。考慮到直流輸電線路頻率阻抗特性受其長度、截面積、材質、鋪設路徑等因素影響，同時，對側換流器也會在直流線路上疊加諧波效應，使得直流輸電沿線上不同位置處的諧波畸變程度不同，有必要提前開展研究。

現有技術中柔性直流輸電系統直流側諧波控制一般過程為：先提取柔性直流輸電系統各換流端口的直流電流，并對直流電流進行帶通濾波處理；接著根據帶通濾波處理后的直流電流和阻尼系數計算直流側諧波阻尼控制附加分量；之后基于橋臂調制電壓分量和直流側諧波阻尼控制附加分量得到理想調制電壓；最后基于理想調制電壓選擇相應子模塊進行觸發。上述現有技術只能對柔性直流輸電系統直流側產生的低頻諧波進行抑制，適用范圍窄。

發明內容

為了克服上述現有技術中適用范圍窄的不足，本發明提供一種柔性直流輸電系統直流側諧波控制方法，包括：

基于預先構建的穩態諧波等效模型計算直流線路上任一點的諧波電壓和諧波電流；

基于所述諧波電壓和諧波電流分別計算電壓紋波系數和電流紋波系數；

基于電壓紋波系數和電流紋波系數對柔性直流輸電系統直流側諧波進行控制；

所述穩態諧波等效模型基于換流器的等效諧波阻抗、背景諧波電壓以及直流線路的分段等效諧波阻抗構建。

所述穩態諧波等效模型的構建，包括：

將本端換流器和對端換流器分別進行戴維南等效，得到包括本端換流器的等效諧波阻抗和背景諧波電壓源的本端換流器諧波等效模型以及包括對端換流器的等效諧波阻抗和背景諧波電壓源的對端換流器諧波等效模型；

將直流線路等效為包括直流線路中各分段等效諧波阻抗的直流線路等效諧波阻抗模型；

將本端換流器諧波等效模型、直流線路等效諧波阻抗模型和對端換流器諧波等效模型依次連接，得到柔性直流輸電系統的穩態諧波等效模型；

基于預先構建的柔性直流輸電系統的電磁暫態等效模型和柔性直流輸電系統的控制模式測量本端換流器的和對端換流器的各自的背景諧波電壓，并基于柔性直流輸電系統的控制模式測量本端換流器的等效諧波阻抗和對端換流器的等效諧波阻抗，之后基于預先構建的直流線路分段頻率響應模型測量直流線路中各分段等效諧波阻抗。