一种柔性直流系统防过调制谐波畸变主动控制方法及系统与流程

本发明涉及一种直流输电，特别是关于一种柔性直流系统防过调制谐波畸变主动控制方法及系统。

背景技术：

1、柔性直流采用全控型igbt器件，为电压源型换流器，从原理上摆脱了对交流电网的依赖，具有无换相失败、具有黑启动能力、有功和无功独立解耦控制、运行方式灵活且能够实现大范围的潮流调节和控制等重要技术优势，广泛应用于异步电网互联、新能源送出等应用场景，是未来实现“双碳”目标、构建新型电力系统的重要技术。

2、柔性直流通常采用半桥型模块化多电平换流器，能输出的交流电压受限于直流电压的值，通常将输出的基频交流电压的峰值和直流电压的一半的比值定义为调制比，调制比的理论极限值为1（不采用三次谐波注入）或1.15（采用三次谐波注入）。但是，在工程应用中，经常面临直流电压快速降低或者交流母线电压快速升高等场景，例如远距离大容量柔性直流系统功率转带时，必须快速降低受端的直流电压；交流系统故障清除后，造成交流母线电压快速升高等。此时，采用传统的控制方法，极易出现系统“过调制”运行，在“过调制”运行状态下，换流器实际输出的交流电压能力无法达到控制系统发出的电压指令，从而出现换流器输出电压“削顶”的现象，此时，将造成两类问题：一是换流器处于失控状态，无法跟踪系统的有功功率和无功功率交换的指令值；二是将引入大量的谐波，造成交流系统电压谐波畸变、系统振荡等问题，危害系统安全稳定运行。

3、为了解决该问题，可以考虑大幅地降低稳态运行时的调制比，从而为暂态运行时调制比的上升留出足够的裕度，但是，这种方案将造成柔性直流的直流电压利用率低，桥臂电流应力大，换流阀损耗大，甚至在部分场景下稳态运行功率将受限。因此，亟需研究柔性直流系统防过调制谐波畸变主动控制方法，在保证正常运行高直流电压利用率的前提下解决过调制谐波畸变的问题。然而，目前现有技术均不能解决上述难题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种柔性直流系统防过调制谐波畸变主动控制方法及系统，能有效解决柔性直流过调制及其造成的系统失控、谐波畸变等难题，提高柔性直流系统的安全稳定性。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种柔性直流系统防过调制谐波畸变主动控制方法，其包括：获取由交流电压实时计算得到的柔性直流换流器的调制比，判断该调制比是否满足设定的限制条件，是则确定满足限制条件的调制比的持续时间；若持续时间达到设定的第一时间tset1，则启动附加控制；若持续时间达到设定的第二时间tset2，则退出附加控制；附加控制启动后，根据调制比确定无功功率参考值或交流电压参考值的修正量，通过修正量与原参考值叠加后确定新的参考值，基于新的参考值主动增大柔性直流换流器从附加控制系统吸收的无功功率，以主动降低调制比。

3、进一步，调制比为：

4、

5、式中，为调制比，为柔直换流器两端母线之间的电压，为换流器交流侧相电压峰值。

6、进一步，限制条件为：设定调制比的限值mmax，判断调制比是否达到限值mmax，达到限值则为满足限制条件。

7、进一步，限值mmax的选取方法，为：限值mmax的选取需大于柔性直流换流器档位调节的调制比限值。

8、进一步，根据调制比确定无功功率参考值或交流电压参考值的修正量，包括：

9、将调制比的限值mmax与实际调制比做差，将差值输入比例积分调节，作为修正量。

10、进一步，通过修正量与原参考值叠加后确定新的参考值，包括：

11、当采用定无功功率控制时，比例积分的输出的无功功率参考值的修正量取负后与原无功功率参考值相加；

12、当采用定交流电压控制时，比例积分的输出的交流电压参考值的修正量直接与原交流电压参考值相加。

13、进一步，第二时间tset2大于第一时间tset1。

14、一种柔性直流系统防过调制谐波畸变主动控制系统，其包括：第一处理模块，获取由交流电压实时计算得到的柔性直流换流器的调制比，判断该调制比是否满足设定的限制条件，是则确定满足限制条件的调制比的持续时间；第二处理模块，若持续时间达到设定的第一时间tset1，则启动附加控制；若持续时间达到设定的第二时间tset2，则退出附加控制；第三处理模块，附加控制启动后，根据调制比确定无功功率参考值或交流电压参考值的修正量，通过修正量与原参考值叠加后确定新的参考值，基于新的参考值主动增大柔性直流换流器从附加控制系统吸收的无功功率，以主动降低调制比。

15、一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行上述方法中的任一方法。

16、一种计算设备，其包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行上述方法中的任一方法的指令。

17、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

18、1、本发明通过实时监测调制比，形成调制比和无功参考值的闭环控制，从而在不增加直流电压利用率、不增加换流阀损耗、不影响换流阀运行范围的前提下解决了柔性直流过调制的问题，避免了柔性直流过调制引发的系统失控、谐波畸变等安全稳定风险。

19、2、本发明通过比例积分控制器输出的单向限幅，实现了仅调制比越限时发挥作用，而交流系统低电压时仍具备低压限流的功能，从而在不影响其它功能的前提下解决了过调制问题。

20、3、本发明提出的mmax、tset1、tset2等定值整定的原则和方法，能有效保证该控制策略和换流变压器的调档策略不会产生任何冲突，且能和调档的时间实现精准配合。

技术特征：

1.一种柔性直流系统防过调制谐波畸变主动控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述柔性直流系统防过调制谐波畸变主动控制方法，其特征在于，调制比为：

3.如权利要求1所述柔性直流系统防过调制谐波畸变主动控制方法，其特征在于，限制条件为：设定调制比的限值mmax，判断调制比是否达到限值mmax，达到限值则为满足限制条件。

4.如权利要求3所述柔性直流系统防过调制谐波畸变主动控制方法，其特征在于，限值mmax的选取方法，为：限值mmax的选取需大于柔性直流换流器档位调节的调制比限值。

5.如权利要求1所述柔性直流系统防过调制谐波畸变主动控制方法，其特征在于，根据调制比确定无功功率参考值或交流电压参考值的修正量，包括：

6.如权利要求1所述柔性直流系统防过调制谐波畸变主动控制方法，其特征在于，通过修正量与原参考值叠加后确定新的参考值，包括：

7.如权利要求1所述柔性直流系统防过调制谐波畸变主动控制方法，其特征在于，第二时间tset2大于第一时间tset1。

8.一种柔性直流系统防过调制谐波畸变主动控制系统，其特征在于，包括：

9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行如权利要求1至7所述方法中的任一方法。

10.一种计算设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1至7所述方法中的任一方法的指令。

技术总结
本发明涉及一种柔性直流系统防过调制谐波畸变主动控制方法及系统，其包括：获取由交流电压实时计算得到的柔性直流换流器的调制比，判断该调制比是否满足设定的限制条件，是则确定满足限制条件的调制比的持续时间；若持续时间达到设定的第一时间tset1，则启动附加控制；若持续时间达到设定的第二时间tset2，则退出附加控制；附加控制启动后，根据调制比确定无功功率参考值或交流电压参考值的修正量，通过修正量与原参考值叠加后确定新的参考值，基于新的参考值主动增大柔性直流换流器从附加控制系统吸收的无功功率，以主动降低调制比。本发明能有效解决柔性直流过调制及其造成的系统失控、谐波畸变等难题，提高柔性直流系统的安全稳定性。

技术研发人员：李探,李明,赵峥,郑宽,薛英林,徐莹,滕尚甫,冮明泽,陈琦琛,樊林禛,李群
受保护的技术使用者：国网经济技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16