混联型直流输电系统的谐波抑制方法、系统、介质和设备与流程

本发明申请属于直流输电领域，具体涉及一种混联型直流输电系统的谐波抑制方法、系统、介质和设备。

背景技术：

1、直流输电方式具有线路造价低、传输容量大、可以实现不同频率电网之间的互联、无同步稳定性问题等优点，使得其在近几十年间得到迅速发展。目前在实际工程中使用的高压直流输电技术主要包括两种：基于电网换相换流器的高压直流输电技术(linecommuted converter based high voltage direct current,lcc-hvdc)和以全控型器件为基础的电压源换流器高压直流输电技术(voltage source converter based highvoltage direct current,vsc-hvdc)。其中，基于电网换相换流器的高压直流输电技术(lcc-hvdc)具有结构简单、造价低、技术成熟、可靠性高、适合远距离大容量电能传输等诸多优势。但相控换流器在工作时需要吸收大量无功功率，且交直流侧均含有大量谐波，且存在换相失败的问题。而以全控型器件为基础的电压源换流器高压直流输电技术(vsc-hvdc)采用全控型电力电子器件igbt，能够独立调节有功功率和无功功率，谐波水平低，不存在换相失败问题，但造价高昂；综合来看，基于电网换相换流器的高压直流输电技术(lcc-hvdc)和以全控型器件为基础的电压源换流器高压直流输电技术(vsc-hvdc)各有优缺点，现有技术在直流输电系统中同时使用这两种类型的换流器，以充分发挥两种直流输电的优势。对于受端混连型直流输电系统，即整流侧采用相控换流器(lcc)逆变侧采用高压阀组相控换流器(lcc)与低压阀组并联电压源换流器(vsc)相串联结构的直流输电系统，其优点在于：在一定程度上降低了逆变侧换向失败的几率，减小了无功补偿装置和滤波环节的投入，且传输容量更大、制造难度低、造价低。

2、但相控换流器与电压源换流器混联型(lcc-vsc)直流输电系统的谐波特性较为复杂，且对系统的控制保护有较大影响，若不加以抑制，在极端情况下，将有可能导致系统最终停运。目前，对于该新型级联系统的谐波进行抑制所采用的方法，多依赖增加额外滤波设备来滤除对应次谐波，而这一方法不仅增加了设备成本，且抑制效果有限。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明申请提出一种混联型直流输电系统的谐波抑制方法，包括：

2、在换流阀阀基控制设备中，获取相控换流器与电压源换流器混联型直流输电系统中相控换流器的脉动数和电压源换流器的三相桥臂电流；

3、基于所述电压源换流器的三相桥臂电流，经过比例积分调节器，得到二倍频环流抑制压降参考值；

4、基于所述相控换流器的脉动数和电压源换流器的三相桥臂电流，经过比例谐振控制器，得到高次谐波抑制压降参考值；

5、基于所述二倍频环流抑制压降参考值和所述高次谐波抑制压降参考值，对相控换流器与电压源换流器混联型直流输电系统进行谐波抑制。

6、优选的，所述基于所述相控换流器的脉动数和电压源换流器的三相桥臂电流，经过比例谐振控制器，得到高次谐波抑制压降参考值，包括：

7、基于所述电压源换流器的三相桥臂电流计算三相共模电流；

8、基于所述相控换流器的脉动数确定所需抑制的谐波次数，并基于所需抑制的谐波次数确定比例谐振控制器的传递函数；

9、将所述三相共模电流与三相共模电流参考值之差，经过由所述传递函数确定的比例谐振控制器，得到高次谐波抑制压降参考值。

10、优选的，所述比例谐振控制器的传递函数如下式所示：

11、

12、式中：gpr为比例谐振控制器的传递函数；kp为比例环节增益；n为所需抑制的谐波次数；kin为第n次比例谐振控制器的谐振增益；ωcn为第n次比例谐振控制器的带宽；ω0为工频角频率；s为复数变量；a为所需抑制的谐波的最低次数；n为所需抑制的谐波的最高次数。

13、优选的，所述基于所述电压源换流器的三相桥臂电流，经过比例积分调节器，得到二倍频环流抑制压降参考值，包括：

14、基于所述电压源换流器的三相桥臂电流，通过二倍频负序坐标变换算法，计算得到dq轴分量；

15、将所述dq轴分量与参考值之差经过比例积分调节器后，基于电压前馈量计算得到dq轴分量参考值；

16、基于所述dq轴分量参考值，通过二倍频负序坐标变换算法的逆变换，计算得到二倍频环流抑制压降参考值。

17、优选的，所述基于所述二倍频环流抑制压降参考值和所述高次谐波抑制压降参考值，对相控换流器与电压源换流器混联型直流输电系统进行谐波抑制，包括：

18、基于所述二倍频环流抑制压降参考值、所述高次谐波抑制压降参考值和极控下发的调制波，计算谐波抑制调制波；

19、基于所述谐波抑制调制波对相控换流器与电压源换流器混联型直流输电系统进行谐波抑制。

20、优选的，所述谐波抑制调制波的表达式如下所示：

21、upwm＝upwm_pcp-ucirj_ref-ucirj_ref2

22、式中：upwm为谐波抑制调制波；upwm_pcp为极控下发的调制波；ucirj_ref为高次谐波抑制压降参考值；ucirj_ref2为二倍频环流抑制压降参考值。

23、基于同一发明申请构思，本发明是申请还提供一种混联型直流输电系统的谐波抑制系统，包括：

24、数据获取模块：用于在换流阀阀基控制设备中，获取相控换流器与电压源换流器混联型直流输电系统中相控换流器的脉动数和电压源换流器的三相桥臂电流；

25、二次谐波抑制参考值计算模块：基于所述电压源换流器的三相桥臂电流，经过比例积分调节器，得到二倍频环流抑制压降参考值；

26、高次谐波抑制参考值计算模块：基于所述相控换流器的脉动数和电压源换流器的三相桥臂电流，经过比例谐振控制器，得到高次谐波抑制压降参考值；

27、谐波抑制模块：基于所述二倍频环流抑制压降参考值和所述高次谐波抑制压降参考值，对相控换流器与电压源换流器混联型直流输电系统进行谐波抑制。

28、优选的，所述高次谐波抑制参考值计算模块具体用于：

29、基于所述电压源换流器的三相桥臂电流计算三相共模电流；

30、基于所述相控换流器的脉动数确定所需抑制的谐波次数，并基于所需抑制的谐波次数确定比例谐振控制器的传递函数；

31、将所述三相共模电流与三相共模电流参考值之差，经过由所述传递函数确定的比例谐振控制器，得到高次谐波抑制压降参考值。

32、优选的，所述高次谐波抑制参考值计算模块中比例谐振控制器的传递函数如下式所示：

33、

34、式中：gpr为比例谐振控制器的传递函数；kp为比例环节增益；n为所需抑制的谐波次数；kin为第n次比例谐振控制器的谐振增益；ωcn为第n次比例谐振控制器的带宽；ω0为工频角频率；s为复数变量；a为所需抑制的谐波的最低次数；n为所需抑制的谐波的最高次数。

35、优选的，所述二次谐波抑制参考值计算模块具体用于：

36、基于所述电压源换流器的三相桥臂电流，通过二倍频负序坐标变换算法，计算得到dq轴分量；

37、将所述dq轴分量与参考值之差经过比例积分调节器后，基于电压前馈量计算得到dq轴分量参考值；

38、基于所述dq轴分量参考值，通过二倍频负序坐标变换算法的逆变换，计算得到二倍频环流抑制压降参考值。

39、优选的，所述谐波抑制模块具体用于：

40、基于所述二倍频环流抑制压降参考值、所述高次谐波抑制压降参考值和极控下发的调制波，计算谐波抑制调制波；

41、基于所述谐波抑制调制波对相控换流器与电压源换流器混联型直流输电系统进行谐波抑制。

42、优选的，所述谐波抑制调制波的表达式如下所示：

43、upwm＝upwm_pcp-ucirj_ref-ucirj_ref2

44、式中：upwm为谐波抑制调制波；upwm_pcp为极控下发的调制波；ucirj_ref为高次谐波抑制压降参考值；ucirj_ref2为二倍频环流抑制压降参考值。

45、基于同一发明构思，本发明申请还提供了一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；

46、存储器，用于存储一个或多个程序；

47、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如前所述的一种混联型直流输电系统的谐波抑制方法。

48、基于同一发明构思，本发明申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如前所述的一种混联型直流输电系统的谐波抑制方法。

49、与最接近的现有技术相比，本发明申请具有的有益效果如下：

50、本发明申请提供了一种混联型直流输电系统的谐波抑制方法、系统、介质和设备，包括：在换流阀阀基控制设备中，获取混联型直流输电系统中相控换流器的脉动数和电压源换流器的三相桥臂电流；基于电压源换流器的三相桥臂电流，经过比例积分调节器，得到二倍频环流抑制压降参考值；基于相控换流器的脉动数和电压源换流器的三相桥臂电流，经过比例谐振控制器，得到高次谐波抑制压降参考值；基于二倍频环流抑制压降参考值和高次谐波抑制压降参考值，对混联型直流输电系统进行谐波抑制；本发明申请通过在换流阀阀基控制设备中增加比例积分调节器和比例谐振控制器计算谐波抑制参考值，并进行谐波抑制，实现了一种抑制效果好且无需额外设备的谐波抑制方法。