[发明专利]一种柔性直流输电系统直流侧谐波控制方法和装置

说明书

本发明提供一种柔性直流输电系统直流侧谐波控制方法和装置，计算直流线路上任一点的谐波电压和谐波电流；计算电压纹波系数和电流纹波系数；对柔性直流输电系统直流侧谐波进行控制，本发明不仅能够对柔性直流输电系统直流侧产生的低频谐波进行控制，还能够对其他频率范围的谐波进行控制，适用范围广；大大减少了每次分析直流线路上各点谐波而必须重新测量直流线路两侧系统在不同运行方式下谐波阻抗的工作量，提高了计算效率，且得到的电压纹波系数和电流纹波系数可靠性高，等效谐波阻抗测量方法原理简单，易于实施，另外本发明适用范围广泛，适用于各种直流侧拓扑结构和混合线路场景下的柔性直流输电系统。

技术领域

本发明涉及直流输电技术领域，具体涉及一种柔性直流输电系统直流侧谐波控制方法和装置。

背景技术

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)采用子模块级联形式，避免大量开关器件直接串联，具有良好的电压输出特性，兼具动态均压要求低、扩展性好、开关频率低以及运行损耗低等诸多优势，可适用于风电场接入，向无源网络供电和连接弱交流系统等场景。

MMC的三相桥臂由子模块级联构成，每个子模块由独立的控制单元控制，根据交流电压参考波信号控制子模块电容电压，进而决定直流侧电压。该换流器包含大量的电力电子开关及电感电容等非线性器件，通过复杂的控制逻辑实现相关功能。因此，其直流侧谐波输出特性受子模块拓扑结构、控制触发策略、参考电压、子模块电容电压、电力电子器件特性、交流耦合等诸多因素影响，虽然相对于传统的高压直流输电系统，谐波水平相对较低，但谐波特性复杂多变，谐波影响范围更广，甚至高次间谐波问题突出。考虑到直流输电线路频率阻抗特性受其长度、截面积、材质、铺设路径等因素影响，同时，对侧换流器也会在直流线路上叠加谐波效应，使得直流输电沿线上不同位置处的谐波畸变程度不同，有必要提前开展研究。

现有技术中柔性直流输电系统直流侧谐波控制一般过程为：先提取柔性直流输电系统各换流端口的直流电流，并对直流电流进行带通滤波处理；接着根据带通滤波处理后的直流电流和阻尼系数计算直流侧谐波阻尼控制附加分量；之后基于桥臂调制电压分量和直流侧谐波阻尼控制附加分量得到理想调制电压；最后基于理想调制电压选择相应子模块进行触发。上述现有技术只能对柔性直流输电系统直流侧产生的低频谐波进行抑制，适用范围窄。

发明内容

为了克服上述现有技术中适用范围窄的不足，本发明提供一种柔性直流输电系统直流侧谐波控制方法，包括：

基于预先构建的稳态谐波等效模型计算直流线路上任一点的谐波电压和谐波电流；

基于所述谐波电压和谐波电流分别计算电压纹波系数和电流纹波系数；

基于电压纹波系数和电流纹波系数对柔性直流输电系统直流侧谐波进行控制；

所述稳态谐波等效模型基于换流器的等效谐波阻抗、背景谐波电压以及直流线路的分段等效谐波阻抗构建。

所述稳态谐波等效模型的构建，包括：

将本端换流器和对端换流器分别进行戴维南等效，得到包括本端换流器的等效谐波阻抗和背景谐波电压源的本端换流器谐波等效模型以及包括对端换流器的等效谐波阻抗和背景谐波电压源的对端换流器谐波等效模型；

将直流线路等效为包括直流线路中各分段等效谐波阻抗的直流线路等效谐波阻抗模型；

将本端换流器谐波等效模型、直流线路等效谐波阻抗模型和对端换流器谐波等效模型依次连接，得到柔性直流输电系统的稳态谐波等效模型；

基于预先构建的柔性直流输电系统的电磁暂态等效模型和柔性直流输电系统的控制模式测量本端换流器的和对端换流器的各自的背景谐波电压，并基于柔性直流输电系统的控制模式测量本端换流器的等效谐波阻抗和对端换流器的等效谐波阻抗，之后基于预先构建的直流线路分段频率响应模型测量直流线路中各分段等效谐波阻抗。