[发明专利]基于非线性低通滤波器的柔直系统高频谐波控制方法、系统

说明书

本发明公开了一种基于非线性低通滤波器的柔直系统高频谐波控制方法及系统，它包括：根据预设的柔性直流系统与交流系统等值模型计算交流系统等值阻抗和柔性直流系统等值阻抗；对交流系统等值阻抗和柔性直流系统等值阻抗进行扫描分析，确定截止频率的范围；对柔性直流输电系统换流器母线电压信号进行处理，得到各次高频谐波幅值；判断截止频率是否超过预设的高频谐波门槛值；判断高频谐波幅值最大值是否超过谐波幅值门槛值；根据此时的交流电压基波水平，投切对应的非线性低通滤波器，完成高频谐波抑制。本发明能够有效地抑制不同频次的高频谐波振荡，降低高频谐波对电力设备绝缘强度的影响，减小由于高频谐波引起的电力系统继电保护装置误动风险。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电系统，属于高压输电技术领域，更具体地，涉及一种基于非线性低通滤波器的柔直系统高频谐波控制方法及系统。

背景技术

现有的模块化多电平换流器型(MMC)柔性直流输电系统，固有延时必然导致控制系统存在极点，形成不稳定的控制模式，在干扰源激励下可能导致振荡。极点频率与柔性直流系统固有延时互为倒数，现有的做法为：

(1)提升软、硬件性能，压缩延迟时间，将极点频率控制到高频范围；

(2)利用柔性直流系统快速控制特性，及时“跟踪”扰动信号，扰动信号为上半波时，柔性直流控制系统向下调节；扰动信号为下半波时，柔性直流控制系统向上调节，使扰动信号逐步收敛并消失，柔性直流控制系统对扰动信号呈现出“正阻尼”；

(3)采用针对特定频率的陷波器，采集换流母线电压经过派克变换后进行陷波滤波。

柔性直流的控制系统由于硬件处理、通信、规约转换等环节的作用必然产生延迟。极端工况下，处理高次谐波扰动时，可能导致上半波向上跟踪、下半波向下跟踪，导致谐波幅值逐渐增大，形成谐波扰动激励下的持续振荡，系统不收敛。陷波器需要先检测谐波达到门槛值后投入，振荡发生后电流环节已将谐波引入控制环节，仅在电压环节进行陷波，谐波抑制效果有限。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的就是提供一种基于非线性低通滤波器的柔直系统高频谐波控制方法及系统，能够有效抑制因外界激励产生的柔性直流系统高频谐波。

本发明的目的之一是通过这样的技术方案实现的，一种基于非线性低通滤波器的柔直系统高频谐波控制方法，它包括有：

S1：根据预设的柔性直流系统与交流系统等值模型计算交流系统等值阻抗Z_grid和柔性直流系统等值阻抗Z_mmc；

S2：对交流系统等值阻抗Z_grid和柔性直流系统等值阻抗Z_mmc进行扫描分析，确定截止频率F的范围；

S3：对柔性直流输电系统换流器母线电压信号进行处理，得到各次高频谐波幅值；

S4：判断截止频率F是否超过预设的高频谐波门槛值G1；若超过，则进入步骤S5；若不超过，则通过系统自身阻尼衰减消失；

S5：判断高频谐波幅值最大值是否超过谐波幅值门槛值G2；若超过，则进入步骤S6；

S6：根据此时的交流电压基波水平，投切对应的非线性低通滤波器，完成高频谐波抑制。

进一步，所述步骤S1中的柔性直流系统等值阻抗的计算如下：

其中，G_PI为电流内环控制器，G_d1为内环控制延时，G_d2为电压前馈环节延时，s为直流系统等效桥抗，L为直流系统等效压抗。