CN108173257B - 一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统及方法 - Google Patents
一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108173257B CN108173257B CN201810240280.1A CN201810240280A CN108173257B CN 108173257 B CN108173257 B CN 108173257B CN 201810240280 A CN201810240280 A CN 201810240280A CN 108173257 B CN108173257 B CN 108173257B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- output end
- input end
- regulator
- abc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 title description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 14
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
- H02J1/02—Arrangements for reducing harmonics or ripples
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明公开了一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统及方法，解决了各种原因导致的直流输电的谐波不稳定的技术问题。其中，交流线路电流采集装置的输出端与附加谐波电流提取装置的输入端连接；附加谐波电流提取装置的输出端与附加谐波电流指令计算装置的输入端连接；直流电压偏差量采集装置的输出端与直流电压调节装置的输入端连接；直流电压调节装置的输出端与电流内环调节器的第一输入端连接；附加谐波电流指令计算装置的输出端与电流内环调节器的第一输入端连接；电流内环调节器的输出端与脉冲发生器的输入端连接；脉冲发生器的输出端与全控型逆变器的输入端连接。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统控制领域，尤其涉及一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统及方法。
背景技术
为适应我国能源赋存与消耗远距离逆向分布的格局，我国电力系统大量采用了高压直流输电技术，以实现大容量长距离输电。目前，我国的直流工程投运数量和输电容量已经跃居世界第一。然而，直流输电在在增强电力系统可控性、灵活性的同时，也带来了新的电力扰动问题。在某些系统运行条件下，直流输电换流器对交直流电压电流的调制作用，可能导致谐波不稳定现象的发生。
高压直流输电引起的谐波不稳定是指换流站附近有扰动时，谐波振荡不衰减甚至放大的现象，主要表现为换流站交流母线电压严重畸变，使得直流输电系统运行困难甚至系统关闭。上述问题在我国实际直流输电工程中都有发生。引起高压直流输电系统谐波不稳定的原因主要是在换流器开关调制作用下，交直流系统侧的谐波相互激发，形成了一个正反馈过程。在直流输电系统中，影响谐波不稳定现象的因素较多，包括换流器触发方式，交直流系统的结构与强弱，换流变压器的铁芯饱和程度。
因此，本领域技术人员需要提出一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统及方法以解决各种原因导致的直流输电的谐波不稳定的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统及方法，解决了各种原因导致的直流输电的谐波不稳定的技术问题。
本发明提供了一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统，包括：
交流线路电流采集装置、附加谐波电流提取装置、附加谐波电流指令计算装置、直流电压偏差量采集装置、直流电压调节装置、电流内环调节器、脉冲发生器和全控型逆变器；
所述交流线路电流采集装置的输出端与所述附加谐波电流提取装置的输入端连接；
所述附加谐波电流提取装置的输出端与所述附加谐波电流指令计算装置的输入端连接；
所述直流电压偏差量采集装置的输出端与所述直流电压调节装置的输入端连接；
所述直流电压调节装置的输出端与所述电流内环调节器的第一输入端连接；
所述附加谐波电流指令计算装置的输出端与所述电流内环调节器的第一输入端连接；
所述电流内环调节器的输出端与所述脉冲发生器的输入端连接；
所述脉冲发生器的输出端与所述全控型逆变器的输入端连接。
可选地，所述附加谐波电流提取装置包括：
第一abc/dq变换器和带通滤波器；
所述交流线路电流采集装置的输出端与所述第一abc/dq变换器的输入端连接；
所述第一abc/dq变换器的输出端与所述带通滤波器的输入端连接。
可选地，所述附加谐波电流指令计算装置包括：
第一比例移相器和第一dq/abc变换器；
所述带通滤波器的输出端与所述第一比例移相器的输入端连接；
所述第一比例移相器的输出端与所述第一dq/abc变换器的输入端连接；
所述第一dq/abc变换器的输出端与所述电流内环调节器的第一输入端连接。
可选地，所述直流电压调节装置包括：
第一PI调节器和第二dq/abc变换器；
所述第一PI调节器的输入端与所述直流电压偏差量采集装置的输出端连接；
所述第一PI调节器的输出端与所述第二dq/abc变换器的输入端连接；
所述第二dq/abc变换器的输出端与所述电流内环调节器的第一输入端连接。
可选地，还包括：第一全控型逆变器输出电流采集装置和第一全控型逆变器输出电压采集装置；
所述第一全控型逆变器输出电流采集装置的输出端与所述电流内环调节器的第二输入端连接；
所述第一全控型逆变器输出电压采集装置的输出端与所述电流内环调节器的第三输入端连接。
可选地，所述电流内环调节器包括：比例谐振控制器；
所述比例谐振控制器的输入端与所述第一全控型逆变器输出电流采集装置的输出端、所述第一dq/abc变换器的输出端和所述第二dq/abc变换器的输出端连接；
所述比例谐振控制器的输出端与第一全控型逆变器输出电压采集装置的输出端连接和所述脉冲发生器的输入端连接。
可选地，所述附加谐波电流指令计算装置包括：
第二比例移相器；
所述带通滤波器的输出端与所述第二比例移相器的输入端连接；
所述第二比例移相器的输出端与所述电流内环调节器的第一输入端连接。
可选地，所述直流电压调节装置包括：
第二PI调节器；
所述第二PI调节器的输入端与所述直流电压偏差量采集装置的输出端连接；
所述第二PI调节器的输出端与所述电流内环调节器的第一输入端连接。
可选地，电流内环调节器还包括：第二全控型逆变器输出电流采集装置、第二abc/dq变换器、第二全控型逆变器输出电压采集装置、第三dq/abc变换器、第三PI调节器和第四PI调节器；
所述第二全控型逆变器输出电流采集装置的输出端与所述第二abc/dq变换器的输入端连接；
所述第二abc/dq变换器的第一输出端与所述第三PI调节器的输入端连接；
所述第二abc/dq变换器的第二输出端与所述第三PI调节器的输出端连接；
所述第二abc/dq变换器的第三输出端与所述第四PI调节器的输入端连接；
所述第二abc/dq变换器的第四输出端与所述第四PI调节器的输出端连接；
所述第三PI调节器的输入端与所述第二比例移相器的第一输出端连接；
所述第四PI调节器的输入端分别与所述第二比例移相器的第二输出端和所述第二PI调节器的输出端连接；
所述第三dq/abc变换器的第一输入端分别与所述第二全控型逆变器输出电压采集装置的第一输出端、所述第三PI调节器的输出端和所述第二abc/dq变换器的第二输出端连接；
所述第三dq/abc变换器的第二输入端分别与所述第二全控型逆变器输出电压采集装置的第二输出端、所述第四PI调节器的输出端和所述二abc/dq变换器的第四输出端连接；
所述第三dq/abc变换器的输出端与所述脉冲发生器的输入端连接。
本发明提供了一种直流输电系统谐波不稳定的抑制方法，基于以上任意一项所述的直流输电系统谐波不稳定的抑制系统，包括：
通过交流线路电流采集装置获取直流输电系统的交流线路电流信号；
利用附加谐波电流提取装置对所述交流线路电流信号进行带通滤波，得到所述交流线路电流信号中的附加谐波电流；
按照预设相位补偿量和预设幅值补偿量，通过附加谐波电流指令计算装置对所述附加谐波电流信号进行补偿，得到附加谐波电流指令信号；
通过直流电压偏差量采集装置获取到全控型逆变器的直流电压偏差量，并利用直流电压调节装置对所述直流电压偏差量进行PI调节，得到有功电流指令信号；
将所述附加谐波电流指令信号与所述有功电流指令信号叠加，形成电流内环总指令信号并输入至电流内环调节器中，生成三相调制波信号；
根据所述三相调制波信号，通过脉冲发生器生成用于控制全控型逆变器通断的脉冲触发信号。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供了一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统，包括：交流线路电流采集装置、附加谐波电流提取装置、附加谐波电流指令计算装置、直流电压偏差量采集装置、直流电压调节装置、电流内环调节器、脉冲发生器和全控型逆变器；所述交流线路电流采集装置的输出端与所述附加谐波电流提取装置的输入端连接；所述附加谐波电流提取装置的输出端与所述附加谐波电流指令计算装置的输入端连接；所述直流电压偏差量采集装置的输出端与所述直流电压调节装置的输入端连接；所述直流电压调节装置的输出端与所述电流内环调节器的第一输入端连接；所述附加谐波电流指令计算装置的输出端与所述电流内环调节器的第一输入端连接；所述电流内环调节器的输出端与所述脉冲发生器的输入端连接；所述脉冲发生器的输出端与所述全控型逆变器的输入端连接。
本发明通过交流线路电流采集装置采集直流输电交流线路电流信号，经过附加谐波电流提取装置和附加谐波电流指令计算装置生成附加谐波电流指令信号，同时通过直流电压偏差量采集装置采集到直流电压偏差量，并经过直流电压调节装置生成有功电流指令信号，将附加谐波电流指令信号和有功电流指令信号叠加输入电流内环调节器中，在电流内环调节器的作用下，通过驱动脉冲发生器来控制全控型逆变器，使得全控型逆变器能够产生动态抑制直流输电系统谐波的电流分量，解决了各种原因导致的直流输电的谐波不稳定的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统一个实施例的结构框图；
图2为本发明提供的一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统的第二个实施例的结构示意图；
图3为本发明提供的一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统的第三个实施例的结构示意图；
图4为本发明提供的一种直流输电系统谐波不稳定的抑制方法的一个实施例的流程示意图；
其中，附图标记为：
101、交流线路电流采集装置；102、附加谐波电流提取装置；103、附加谐波电流指令计算装置；104、直流电压偏差量采集装置；105、直流电压调节装置；106、电流内环调节器；107、脉冲发生器；108、全控型逆变器；01、第一abc/dq变换器；02、带通滤波器；03、第一比例移相器；04、第一dq/abc变换器；05、第一PI调节器；06、第二dq/abc变换器；07、第一全控型逆变器输出电流采集装置；08、第一全控型逆变器输出电压采集装置；09、比例谐振控制器；11、第二比例移相器；12、第二PI调节器；13、第二全控型逆变器输出电流采集装置；14、第二abc/dq变换器；15、第二全控型逆变器输出电压采集装置；16、第三dq/abc变换器；17、第三PI调节器；18、第四PI调节器。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统及方法，解决了各种原因导致的直流输电的谐波不稳定的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供了一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统的一个实施例，包括：
交流线路电流采集装置101、附加谐波电流提取装置102、附加谐波电流指令计算装置103、直流电压偏差量采集装置104、直流电压调节装置105、电流内环调节器106、脉冲发生器107和全控型逆变器108；
交流线路电流采集装置101的输出端与附加谐波电流提取装置102的输入端连接；
附加谐波电流提取装置102的输出端与附加谐波电流指令计算装置103的输入端连接；
直流电压偏差量采集装置104的输出端与直流电压调节装置105的输入端连接；
直流电压调节装置105的输出端与电流内环调节器106的第一输入端连接；
附加谐波电流指令计算装置103的输出端与电流内环调节器106的第一输入端连接；
电流内环调节器106的输出端与脉冲发生器107的输入端连接；
脉冲发生器107的输出端与全控型逆变器108的输入端连接。
本发明实施例通过交流线路电流采集装置101采集直流输电交流线路电流信号，经过附加谐波电流提取装置102和附加谐波电流指令计算装置103生成附加谐波电流指令信号，同时通过直流电压偏差量采集装置104采集到直流电压偏差量，并经过直流电压调节装置105生成有功电流指令信号，将附加谐波电流指令信号和有功电流指令信号叠加输入电流内环调节器106中，在电流内环调节器106的作用下，通过驱动脉冲发生器107来控制全控型逆变器108，使得全控型逆变器108能够产生动态抑制直流输电系统谐波的电流分量，解决了各种原因导致的直流输电的谐波不稳定的技术问题。
请参阅图2，本发明提供了一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统的第二个实施例，适用于全控型逆变器108采用abc坐标系上的直接电流控制，包括：
交流线路电流采集装置101、附加谐波电流提取装置102、附加谐波电流指令计算装置103、直流电压偏差量采集装置104、直流电压调节装置105、电流内环调节器106、脉冲发生器107和全控型逆变器108；
交流线路电流采集装置101的输出端与附加谐波电流提取装置102的输入端连接；
附加谐波电流提取装置102的输出端与附加谐波电流指令计算装置103的输入端连接；
直流电压偏差量采集装置104的输出端与直流电压调节装置105的输入端连接；
直流电压调节装置105的输出端与电流内环调节器106的第一输入端连接；
附加谐波电流指令计算装置103的输出端与电流内环调节器106的第一输入端连接；
电流内环调节器106的输出端与脉冲发生器107的输入端连接；
脉冲发生器107的输出端与全控型逆变器108的输入端连接。
进一步地，附加谐波电流提取装置102包括：
第一abc/dq变换器01和带通滤波器02；
交流线路电流采集装置101的输出端与第一abc/dq变换器01的输入端连接；
第一abc/dq变换器01的输出端与带通滤波器02的输入端连接。
需要说明的是，交流线路电流采集装置101采集到的交流线路电流信号iLa,b,c，经过第一abc/dq变换器01变换及带通滤波器02处理后得到交流线路电流中所抑制谐波的dq轴分量附加谐波电流信号ihd,q。
进一步地，附加谐波电流指令计算装置103包括：
第一比例移相器03和第一dq/abc变换器04；
带通滤波器02的输出端与第一比例移相器03的输入端连接；
第一比例移相器03的输出端与第一dq/abc变换器04的输入端连接；
第一dq/abc变换器04的输出端与电流内环调节器106的第一输入端连接。
需要说明的是，附加谐波电流信号ihd,q经第一比例移相器03调节按照预设幅值和预设相位值调节其幅值和相位值，得到dq轴的附加谐波电流参考信号ihrefd,q，再经过第一dq/abc变换器04变换得到三相附加谐波电流指令信号ihrefa,b,c。
进一步地，直流电压调节装置105包括：
第一PI调节器05和第二dq/abc变换器06；
第一PI调节器05的输入端与直流电压偏差量采集装置104的输出端连接；
第一PI调节器05的输出端与第二dq/abc变换器06的输入端连接；
第二dq/abc变换器06的输出端与电流内环调节器106的第一输入端连接。
需要说明的是，通过直流电压偏差量采集装置104采集的全控型逆变器直流电容的电压偏差量ΔUdc经过第一PI调节器05PI调节后形成d轴有功参考电流Δidref，d轴有功参考电流Δidref经过第二dq/abc变换器06变换后生成三相有功电流指令信号iprefa,b,c；
三相附加谐波电流指令信号ihrefa,b,c和三相有功电流指令信号iprefa,b,c叠加后形成电流内环总指令信号，并输入至电流内环调节器106的第一输入端。
进一步地，还包括：第一全控型逆变器输出电流采集装置07和第一全控型逆变器输出电压采集装置08；
第一全控型逆变器输出电流采集装置07的输出端与电流内环调节器106的第二输入端连接；
第一全控型逆变器输出电压采集装置08的输出端与电流内环调节器106的第三输入端连接。
进一步地，电流内环调节器106包括：比例谐振控制器09；
比例谐振控制器09的输入端与第一全控型逆变器输出电流采集装置07的输出端、第一dq/abc变换器04的输出端和第二dq/abc变换器06的输出端连接；
比例谐振控制器09的输出端与第一全控型逆变器输出电压采集装置08的输出端连接和脉冲发生器107的输入端连接。
需要说明的是，第一全控型逆变器输出电流采集装置07采集的全控型逆变器输出电流信号与电流内环总指令信号相减后作用于内环，经过比例谐振控制器09PR控制生成三相调制波信号，三相调制波信号与第一全控型逆变器输出电压采集装置08采集的全控型逆变器输出电压信号叠加后输入至脉冲发生器107之中，在脉冲发生器107中与载波比较，形成控制全控型开关器件通断的脉冲触发信号。根据SPWM的控制原理，全控型逆变器将输出与调制波同频率、同相位、幅值受控的电压分量，产生相应频率的电流分量。当控制器的控制参数设计合理时，通过调节全控型逆变器输出电压，全控型逆变器一方面将输出产生稳定直流电容电压的电流分量，另一方面将输出动态抑制直流输电系统谐波振荡的电流分量。
电流量在abc坐标系与dq坐标系之间的变换关系如下公式所示：
其中：ia、ib、ic为abc坐标系下的对应的a相电流、b相电流和c相电流；id、iq为dq坐标系下的d轴分量和q轴分量；δ为逆变器接入点a相电压的初相位；ω0为工频角速度；t为时间。
对于正序性谐波分量，dq分量的频率fdq与abc分量的频率fabc+之间的关系为fdq＝fabc+-f0，其中f0为工频频率；对于负序性谐波分量，dq分量的频率fdq与abc分量的频率fabc-之间的关系为fdq＝fabc-+f0，f0为基波频率。带通滤波器的带宽设定为[ω1,ω2]，角频率ω1的值不高于所需抑制谐波分量在dq旋转坐标系上的最低角频率ω3，角频率ω2的值不低于所需抑制谐波分量在dq旋转坐标系上的最高角频率ω4。ω1和ω2的值可根据滤波器的幅频特性和相频特性分别优选为ω3-10π和ω4+10π。为了获得较好的相位特性，移相器的中心频率可预设为(ω1+ω2)/2。
请参阅图3，本发明提供了一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统的第三个实施例，适用于全控型逆变器108采用dq解耦的直接电流控制，包括：
交流线路电流采集装置101、附加谐波电流提取装置102、附加谐波电流指令计算装置103、直流电压偏差量采集装置104、直流电压调节装置105、电流内环调节器106、脉冲发生器107和全控型逆变器108；
交流线路电流采集装置101的输出端与附加谐波电流提取装置102的输入端连接；
附加谐波电流提取装置102的输出端与附加谐波电流指令计算装置103的输入端连接；
直流电压偏差量采集装置104的输出端与直流电压调节装置105的输入端连接；
直流电压调节装置105的输出端与电流内环调节器106的第一输入端连接；
附加谐波电流指令计算装置103的输出端与电流内环调节器106的第一输入端连接；
电流内环调节器106的输出端与脉冲发生器107的输入端连接；
脉冲发生器107的输出端与全控型逆变器108的输入端连接。
进一步地，附加谐波电流提取装置102包括：
第一abc/dq变换器01和带通滤波器02；
交流线路电流采集装置101的输出端与第一abc/dq变换器01的输入端连接；
第一abc/dq变换器01的输出端与带通滤波器02的输入端连接。
需要说明的是，交流线路电流采集装置101采集到的交流线路电流信号iLa,b,c，经过第一abc/dq变换器01变换及带通滤波器02处理后得到交流线路电流中所抑制谐波的dq轴分量附加谐波电流信号ihd,q。
进一步地，附加谐波电流指令计算装置103包括：
第二比例移相器11；
带通滤波器02的输出端与第二比例移相器11的输入端连接；
第二比例移相器11的输出端与电流内环调节器106的第一输入端连接。
需要说明的是，附加谐波电流信号ihd,q经第二比例移相器11调节按照预设幅值和预设相位值调节其幅值和相位值，得到dq轴的附加谐波电流参考信号ihrefd,q，
进一步地，直流电压调节装置105包括：
第二PI调节器12；
第二PI调节器12的输入端与直流电压偏差量采集装置104的输出端连接；
第二PI调节器12的输出端依次与电流内环调节器106的第一输入端连接。
需要说明的是，通过直流电压偏差量采集装置104采集的全控型逆变器直流电容的电压偏差量ΔUdc经过第二PI调节器12PI调节后形成d轴有功参考电流Δidref；
d轴有功参考电流Δidref和dq轴的附加谐波电流参考信号ihrefd,q叠加后形成电流内环总指令信号，并输入至电流内环调节器106的第一输入端。
进一步地，电流内环调节器106还包括：第二全控型逆变器输出电流采集装置13、第二abc/dq变换器14、第二全控型逆变器输出电压采集装置15、第三dq/abc变换器16、第三PI调节器17和第四PI调节器18；
第二全控型逆变器输出电流采集装置13的输出端与第二abc/dq变换器14的输入端连接；
第二abc/dq变换器14的第一输出端与第三PI调节器17的输入端连接；
第二abc/dq变换器14的第二输出端与第三PI调节器17的输出端连接；
第二abc/dq变换器14的第三输出端与第四PI调节器18的输入端连接；
第二abc/dq变换器14的第四输出端与第四PI调节器18的输出端连接；
第三PI调节器17的输入端与第二比例移相器11的第一输出端连接；
第四PI调节器18的输入端分别与第二比例移相器11的第二输出端和第二PI调节器12的输出端连接；
第三dq/abc变换器16的第一输入端分别与第二全控型逆变器输出电压采集装置15的第一输出端、第三PI调节器17的输出端和第二abc/dq变换器14的第二输出端连接；
第三dq/abc变换器16的第二输入端分别与第二全控型逆变器输出电压采集装置15的第二输出端、第四PI调节器18的输出端和第二abc/dq变换器14的第四输出端连接；
第三dq/abc变换器16的输出端与脉冲发生器107的输入端连接。
需要说明的是，附加谐波电流参考信号ihrefd,q分为d轴附加谐波电流参考信号ihrefd和q轴附加谐波电流参考信号ihrefq，q轴附加谐波电流参考信号ihrefq作为q轴电流指令信号iq_order，与第二全控型逆变器输出电流采集装置15采集到的全控型逆变器输出电流的q轴分量iq相减后作用于电流内环调节器106中的第三PI调节器，经过第三PI调节器17最终形成调制波的q轴电压分量uiq；d轴附加谐波电流参考信号ihrefd与第二PI调节器12的输出信号Δidref叠加后作为d轴电流指令信号id_order，id_order与第二全控型逆变器输出电流采集装置15采集到的全控型逆变器输出电流的d轴分量id相减后作用于电流内环调节器106中的第四PI调节器，经过第四PI调节器18最终形成调制波的d轴电压分量uid；调制波的dq轴电压分量经过第三dq/abc变换器变换后，形成调制波的三相电压量输入至脉冲发生器107之中，在脉冲发生器107中与载波比较，形成控制全控型开关器件通断的脉冲触发信号。根据SPWM的控制原理，全控型逆变器将输出与调制波同频率、同相位、幅值受控的电压分量，产生相应频率的电流分量。当控制器的控制参数设计合理时，通过调节全控型逆变器输出电压，全控型逆变器一方面将输出产生稳定直流电容电压的电流分量，另一方面将输出动态抑制直流输电系统谐波振荡的电流分量。
电流量在abc坐标系与dq坐标系之间的变换关系如下公式所示：
其中：ia、ib、ic为abc坐标系下的对应的a相电流、b相电流和c相电流；id、iq为dq坐标系下的d轴分量和q轴分量；δ为逆变器接入点a相电压的初相位；ω0为工频角速度；t为时间。
对于正序性谐波分量，dq分量的频率fdq与abc分量的频率fabc+之间的关系为fdq＝fabc+-f0，其中f0为工频频率；对于负序性谐波分量，dq分量的频率fdq与abc分量的频率fabc-之间的关系为fdq＝fabc-+f0。带通滤波器的带宽设定为[ω1,ω2]，角频率ω1的值不高于所需抑制谐波分量在dq旋转坐标系上的最低角频率ω3，角频率ω2的值不低于所需抑制谐波分量在dq旋转坐标系上的最高角频率ω4。ω1和ω2的值可根据滤波器的幅频特性和相频特性分别优选为ω3-10π和ω4+10π。为了获得较好的相位特性，比例移相器的中心频率可预设为(ω1+ω2)/2。
需要说明的是，以上任意一项全控型逆变器108的主拓扑包括三相两电平结构、多重化结构、嵌入式多电平结构、H桥级联结构或MMC结构。
请参阅图4，本发明提供了一种直流输电系统谐波不稳定的抑制方法，基于实施例一、二和三所述的直流输电系统谐波不稳定的抑制系统，包括：
401、通过交流线路电流采集装置获取直流输电系统的交流线路电流信号；
402、利用附加谐波电流提取装置对交流线路电流信号进行带通滤波，得到交流线路电流信号中的附加谐波电流；
403、按照预设相位补偿量和预设幅值补偿量，通过附加谐波电流指令计算装置对附加谐波电流信号进行补偿，得到附加谐波电流指令信号；
404、通过直流电压偏差量采集装置获取到全控型逆变器的直流电压偏差量，并利用直流电压调节装置对直流电压偏差量进行PI调节，得到有功电流指令信号；
405、将附加谐波电流指令信号与有功电流指令信号叠加，形成电流内环总指令信号并输入至电流内环调节器中，生成三相调制波信号；
406、根据三相调制波信号，通过脉冲发生器生成用于控制全控型逆变器通断的脉冲触发信号。
本发明实施例通过获取直流输电系统的交流线路电流信号，对交流线路电流信号进行带通滤波、相位补偿以及幅值补偿，得到附加谐波电流指令信号，通过对获取全控型逆变器的直流电容电压偏差量进行PI调节，得到有功电流指令信号，并将附加谐波电流指令信号与有功电流指令信号叠加输入至电流内环调节器中，在电流内环调节器的控制下，生成三相调制波信号，最后根据三相调制波信号生成用于控制全控型逆变器通断的脉冲触发信号，控制全控型逆变器输出与三相调制波信号同频率、同相位和幅值受控的电压分量，该电压分量与接入点系统电压共同作用于直流输电系统的连接电感，产生相应频率的电流分量，即能够产生稳定电容电压的电流分量和动态抑制直流输电系统谐波振荡的电流分量，解决了各种原因导致的直流输电的谐波不稳定的技术问题。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统，其特征在于，包括：
交流线路电流采集装置、附加谐波电流提取装置、附加谐波电流指令计算装置、直流电压偏差量采集装置、直流电压调节装置、电流内环调节器、脉冲发生器和全控型逆变器；
所述交流线路电流采集装置的输出端与所述附加谐波电流提取装置的输入端连接；
所述附加谐波电流提取装置的输出端与所述附加谐波电流指令计算装置的输入端连接；
所述直流电压偏差量采集装置的输出端与所述直流电压调节装置的输入端连接；
所述直流电压调节装置的输出端与所述电流内环调节器的第一输入端连接；
所述附加谐波电流指令计算装置的输出端与所述电流内环调节器的第一输入端连接；
所述电流内环调节器的输出端与所述脉冲发生器的输入端连接；
所述脉冲发生器的输出端与所述全控型逆变器的输入端连接；
其中，所述附加谐波电流指令计算装置包括：
第一比例移相器和第一dq/abc变换器、第二比例移相器；
带通滤波器的输出端与所述第一比例移相器的输入端连接；
所述第一比例移相器的输出端与所述第一dq/abc变换器的输入端连接；
所述第一dq/abc变换器的输出端与所述电流内环调节器的第一输入端连接；
所述带通滤波器的输出端与所述第二比例移相器的输入端连接；
所述第二比例移相器的输出端与所述电流内环调节器的第一输入端连接。
2.根据权利要求1所述的直流输电系统谐波不稳定的抑制系统，其特征在于，所述附加谐波电流提取装置包括：
第一abc/dq变换器和带通滤波器；
所述交流线路电流采集装置的输出端与所述第一abc/dq变换器的输入端连接；
所述第一abc/dq变换器的输出端与所述带通滤波器的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的直流输电系统谐波不稳定的抑制系统，其特征在于，所述直流电压调节装置包括：
第一PI调节器和第二dq/abc变换器；
所述第一PI调节器的输入端与所述直流电压偏差量采集装置的输出端连接；
所述第一PI调节器的输出端与所述第二dq/abc变换器的输入端连接；
所述第二dq/abc变换器的输出端与所述电流内环调节器的第一输入端连接。
4.根据权利要求3所述的直流输电系统谐波不稳定的抑制系统，其特征在于，还包括：第一全控型逆变器输出电流采集装置和第一全控型逆变器输出电压采集装置；
所述第一全控型逆变器输出电流采集装置的输出端与所述电流内环调节器的第二输入端连接；
所述第一全控型逆变器输出电压采集装置的输出端与所述电流内环调节器的第三输入端连接。
5.根据权利要求4所述的直流输电系统谐波不稳定的抑制系统，其特征在于，所述电流内环调节器包括：比例谐振控制器；
所述比例谐振控制器的输入端与所述第一全控型逆变器输出电流采集装置的输出端、所述第一dq/abc变换器的输出端和所述第二dq/abc变换器的输出端连接；
所述比例谐振控制器的输出端与第一全控型逆变器输出电压采集装置的输出端连接和所述脉冲发生器的输入端连接。
6.根据权利要求1所述的直流输电系统谐波不稳定的抑制系统，其特征在于，所述直流电压调节装置包括：
第二PI调节器；
所述第二PI调节器的输入端与所述直流电压偏差量采集装置的输出端连接；
所述第二PI调节器的输出端与所述电流内环调节器的第一输入端连接。
7.根据权利要求6所述的直流输电系统谐波不稳定的抑制系统，其特征在于，电流内环调节器还包括：第二全控型逆变器输出电流采集装置、第二abc/dq变换器、第二全控型逆变器输出电压采集装置、第三dq/abc变换器、第三PI调节器和第四PI调节器；
所述第二全控型逆变器输出电流采集装置的输出端与所述第二abc/dq变换器的输入端连接；
所述第二abc/dq变换器的第一输出端与所述第三PI调节器的输入端连接；
所述第二abc/dq变换器的第二输出端与所述第三PI调节器的输出端连接；
所述第二abc/dq变换器的第三输出端与所述第四PI调节器的输入端连接；
所述第二abc/dq变换器的第四输出端与所述第四PI调节器的输出端连接；
所述第三PI调节器的输入端与所述第二比例移相器的第一输出端连接；
所述第四PI调节器的输入端分别与所述第二比例移相器的第二输出端和所述第二PI调节器的输出端连接；
所述第三dq/abc变换器的第一输入端分别与所述第二全控型逆变器输出电压采集装置的第一输出端、所述第三PI调节器的输出端和所述第二abc/dq变换器的第二输出端连接；
所述第三dq/abc变换器的第二输入端分别与所述第二全控型逆变器输出电压采集装置的第二输出端、所述第四PI调节器的输出端和所述二abc/dq变换器的第四输出端连接；
所述第三dq/abc变换器的输出端与所述脉冲发生器的输入端连接。
8.一种直流输电系统谐波不稳定的抑制方法，基于权利要求1至7中任意一项所述的直流输电系统谐波不稳定的抑制系统，其特征在于，包括：
通过交流线路电流采集装置获取直流输电系统的交流线路电流信号；
利用附加谐波电流提取装置对所述交流线路电流信号进行带通滤波，得到所述交流线路电流信号中的附加谐波电流；
按照预设相位补偿量和预设幅值补偿量，通过附加谐波电流指令计算装置对所述附加谐波电流信号进行补偿，得到附加谐波电流指令信号；
通过直流电压偏差量采集装置获取到全控型逆变器的直流电压偏差量，并利用直流电压调节装置对所述直流电压偏差量进行PI调节，得到有功电流指令信号；
将所述附加谐波电流指令信号与所述有功电流指令信号叠加，形成电流内环总指令信号并输入至电流内环调节器中，生成三相调制波信号；
根据所述三相调制波信号，通过脉冲发生器生成用于控制全控型逆变器通断的脉冲触发信号。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810240280.1A CN108173257B (zh) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | 一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810240280.1A CN108173257B (zh) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | 一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108173257A CN108173257A (zh) | 2018-06-15 |
| CN108173257B true CN108173257B (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=62512184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810240280.1A Active CN108173257B (zh) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | 一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108173257B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE9303050D0 (sv) * | 1993-09-20 | 1993-09-20 | Asea Brown Boveri | Övervakning och styrning av en till ett elektriskt kraftnät ansluten anläggningsdel |
| JPH0866042A (ja) * | 1994-08-25 | 1996-03-08 | Toshiba Corp | 静止形周波数変換装置 |
| CN207926179U (zh) * | 2018-03-22 | 2018-09-28 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统 |
| WO2023185661A1 (zh) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 上海交通大学 | 自同步电压源全功率变换风电机组控制系统 |
-
2018
- 2018-03-22 CN CN201810240280.1A patent/CN108173257B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE9303050D0 (sv) * | 1993-09-20 | 1993-09-20 | Asea Brown Boveri | Övervakning och styrning av en till ett elektriskt kraftnät ansluten anläggningsdel |
| JPH0866042A (ja) * | 1994-08-25 | 1996-03-08 | Toshiba Corp | 静止形周波数変換装置 |
| CN207926179U (zh) * | 2018-03-22 | 2018-09-28 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统 |
| WO2023185661A1 (zh) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 上海交通大学 | 自同步电压源全功率变换风电机组控制系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 单旋转坐标系下VSC-HVDC系统的3种电流解耦控制策略及其对比;操丰梅;张效宇;司喆;朱喆;陈秋荣;陈俊;;高电压技术(第01期);全文 * |
| 基于附加调制电压的链式逆变器直流电压平衡控制;罗超;肖湘宁;陈征;陶顺;;华北电力大学学报(自然科学版)(第04期);全文 * |
| 电网谐波下PWM变换器的谐波电流抑制;周培东;赵宇;李继川;张燕;;电力系统及其自动化学报(第05期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108173257A (zh) | 2018-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107612449B (zh) | 基于前馈电压补偿的地铁牵引变流器直流侧振荡抑制方法 | |
| WO2014174667A1 (ja) | 共振抑制装置 | |
| CN108039729B (zh) | 弱电网下基于模式自适应的多逆变器系统稳定控制方法 | |
| CN111654041A (zh) | 一种柔性直流输电系统高频振荡抑制策略 | |
| CN112103969B (zh) | 一种基于pir的柔性直流输电系统振荡抑制策略 | |
| CN107394779B (zh) | 一种微电网有源电力滤波器动态性能优化控制方法 | |
| CN111313474B (zh) | 一种改进的微电网并网预同步控制方法 | |
| CN111181176A (zh) | 一种牵引供电系统低频阻尼自适应补偿装置及其控制方法 | |
| CN110912150A (zh) | 一种基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法 | |
| CN113036767B (zh) | 一种自适应频率耦合振荡抑制装置的控制方法 | |
| CN112103970B (zh) | 一种并网变流器间谐波振荡抑制方法及装置 | |
| CN103493364A (zh) | 交流电动机的控制装置 | |
| CN108110760B (zh) | 一种计及电网谐波和负载谐波的微电网系统谐波协调控制方法 | |
| CN108173257B (zh) | 一种直流输电系统谐波不稳定的抑制系统及方法 | |
| CN115065092B (zh) | 单相并网变换器频率耦合调节控制方法 | |
| CN111030131A (zh) | 基于负序虚拟阻抗的mmc-statcom环流抑制装置 | |
| CN113346551B (zh) | 一种并网变换器控制系统及控制方法 | |
| CN103973189A (zh) | 一种变频驱动异步电机的振荡抑制方法及装置 | |
| CN113098015B (zh) | 单相整流器网侧电流低次谐波抑制方法及装置 | |
| CN115498657A (zh) | 一种提高并网逆变器稳定性的虚拟导纳方法 | |
| CN107493024A (zh) | 一种用于电网电压不平衡下三相pwm整流器的控制方法 | |
| CN109638852B (zh) | 一种静止无功发生器抗干扰控制器及其设计方法 | |
| CN111697836A (zh) | 一种单相电力电子变压器及其控制方法 | |
| CN117155138B (zh) | 三电平四象限变频器及其控制方法 | |
| CN113612247B (zh) | 一种柔性直流换流器定交流侧电压控制系统及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200507 Address after: 510663 Building 3, 4, 5 and 3 of Building J1, 11 Kexiang Road, Science City, Luogang District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant after: ELECTRIC POWER Research Institute CHINA SOUTHERN POWER GRID Applicant after: POWER GRID TECHNOLOGY RESEARCH CENTER. CHINA SOUTHERN POWER GRID Applicant after: CHINA SOUTHERN POWER GRID Co.,Ltd. Address before: 510663 Building 3, 4, 5 and 3 of Building J1, 11 Kexiang Road, Science City, Luogang District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant before: ELECTRIC POWER Research Institute CHINA SOUTHERN POWER GRID Applicant before: POWER GRID TECHNOLOGY RESEARCH CENTER. CHINA SOUTHERN POWER GRID |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20210705 Address after: 510663 3 building, 3, 4, 5 and J1 building, 11 building, No. 11, Ke Xiang Road, Luogang District Science City, Guangzhou, Guangdong. Applicant after: ELECTRIC POWER Research Institute CHINA SOUTHERN POWER GRID Applicant after: CHINA SOUTHERN POWER GRID Co.,Ltd. Address before: 510663 3 building, 3, 4, 5 and J1 building, 11 building, No. 11, Ke Xiang Road, Luogang District Science City, Guangzhou, Guangdong. Applicant before: ELECTRIC POWER Research Institute CHINA SOUTHERN POWER GRID Applicant before: POWER GRID TECHNOLOGY RESEARCH CENTER. CHINA SOUTHERN POWER GRID Applicant before: CHINA SOUTHERN POWER GRID Co.,Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |