CN111799770B - 一种谐波电流抑制方法和静止同步补偿器的装置级控制器 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种谐波电流抑制方法和静止同步补偿器的装置级控制器，STATCOM包含装置级控制器以及系统级控制器，该方法包括：获取STATCOM的系统级控制器下发的第一电流指令；采集目标端口处的三相线电压；获取目标端口处的三相线电压对应的目标谐波的三相线电压；将目标谐波的三相线电压输入校正控制器，获得目标谐波的谐波电流指令；将第一电流指令与目标谐波的谐波电流指令进行叠加，获得第二电流指令；根据第二电流指令，通过目标端口向直流输电系统输出第二电流。可以将第一电流指令与目标谐波的谐波电流指令进行叠加，获得第二电流指令。进而可以根据第二电流指令，输出第二电流。对第一电流指令中的谐波含量进行了抑制，有利于直流输电系统的稳定运行。

Description

一种谐波电流抑制方法和静止同步补偿器的装置级控制器
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种谐波电流抑制方法和静止同步补偿器的装置级控制器。
背景技术
直流输电系统的换流站具有电压、电流转换功能的调制器，交流和直流网络间通过换流站存在动态的谐波相互作用。目前常采用STATCOM来进行直流输电系统的换流站的电压支撑。上述谐波相互作用取决于换流站交直流侧的网络结构、运行条件和负荷水平等，可能引起谐波交叉调制、谐波放大、谐波谐振或谐波不稳定。发生谐波不稳定时，谐波电流放大几倍甚至几十倍，引起的电压畸变会导致直流输电系统运行困难甚至直流闭锁，不利于直流输电系统的稳定运行。
发明内容
本申请提供了一种谐波电流抑制方法和静止同步补偿器的装置级控制器，以解决现有技术中，发生谐波不稳定时，谐波电流放大几倍甚至几十倍，引起的电压畸变会导致直流输电系统运行困难甚至直流闭锁，不利于直流输电系统的稳定运行的问题。
第一方面，本发明提供了一种谐波电流抑制方法，应用于静止同步补偿器STATCOM的装置级控制器，所述STATCOM包含所述装置级控制器以及系统级控制器，所述方法包括：
获取所述STATCOM的系统级控制器下发的第一电流指令，其中，所述第一电流指令由直流输电系统下发至所述STATCOM的系统级控制器；
采集目标端口处的三相线电压，其中，所述目标端口为所述直流输电系统与所述STATCOM的连接端口；
获取所述目标端口处的三相线电压对应的目标谐波的三相线电压；
将所述目标谐波的三相线电压输入校正控制器，获得所述目标谐波的谐波电流指令；
将所述第一电流指令与所述目标谐波的谐波电流指令进行叠加，获得第二电流指令；
根据所述第二电流指令，通过所述目标端口向所述直流输电系统输出第二电流。
进一步的，所述获取所述目标端口处的三相线电压对应的目标谐波的三相线电压，包括：
对所述目标端口处的三相线电压进行从三相静止坐标系至两相旋转坐标系的变换，获得所述目标端口处的三相线电压在所述两相旋转坐标系下的第一分量和第二分量；
获取所述第一分量和所述第二分量中的直流分量；
剔除所述第一分量中的直流分量，获得第三分量；
剔除所述第二分量中的直流分量，获得第四分量；
对所述第三分量和所述第四分量进行从两相旋转坐标系至三相静止坐标系的变换，获得所述目标谐波的三相线电压。
进一步的，所述获取所述第一分量和所述第二分量中的直流分量，包括：
将所述第一分量和所述第二分量输入至低通滤波器进行低通滤波，获得所述直流分量。
第二方面，本发明提供了一种静止同步补偿器STATCOM的装置级控制器，所述STATCOM包含所述装置级控制器以及系统级控制器，所述STATCOM的装置级控制器包括：
第一获取模块，用于获取所述STATCOM的系统级控制器下发的第一电流指令，其中，所述第一电流指令由直流输电系统下发至所述STATCOM的系统级控制器；
采集模块，用于采集目标端口处的三相线电压，其中，所述目标端口为所述直流输电系统与所述STATCOM的连接端口；
第二获取模块，用于获取所述目标端口处的三相线电压对应的目标谐波的三相线电压；
输入模块，用于将所述目标谐波的三相线电压输入校正控制器，获得所述目标谐波的谐波电流指令；
叠加模块，用于将所述第一电流指令与所述目标谐波的谐波电流指令进行叠加，获得第二电流指令；
输出模块，用于根据所述第二电流指令，通过所述目标端口向所述直流输电系统输出第二电流。
进一步的，所述第二获取模块包括：
第一变换子模块，用于对所述目标端口处的三相线电压进行从三相静止坐标系至两相旋转坐标系的变换，获得所述目标端口处的三相线电压在所述两相旋转坐标系下的第一分量和第二分量；
获取子模块，用于获取所述第一分量和所述第二分量中的直流分量；
第一剔除子模块，用于剔除所述第一分量中的直流分量，获得第三分量；
第二剔除子模块，用于剔除所述第二分量中的直流分量，获得第四分量；
第二变换子模块，用于对所述第三分量和所述第四分量进行从两相旋转坐标系至三相静止坐标系的变换，获得所述目标谐波的三相线电压。
进一步的，所述获取子模块具体用于将所述第一分量和所述第二分量输入至低通滤波器进行低通滤波，获得所述直流分量。
由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种谐波电流抑制方法和静止同步补偿器的装置级控制器，所述STATCOM包含所述装置级控制器以及系统级控制器，获取所述STATCOM的系统级控制器下发的第一电流指令，其中，所述第一电流指令由直流输电系统下发至所述STATCOM的系统级控制器；采集目标端口处的三相线电压，其中，所述目标端口为所述直流输电系统与所述STATCOM的连接端口；获取所述目标端口处的三相线电压对应的目标谐波的三相线电压；将所述目标谐波的三相线电压输入校正控制器，获得所述目标谐波的谐波电流指令；将所述第一电流指令与所述目标谐波的谐波电流指令进行叠加，获得第二电流指令；根据所述第二电流指令，通过所述目标端口向所述直流输电系统输出第二电流。这样，可以将第一电流指令与目标谐波的谐波电流指令进行叠加，获得第二电流指令。进而可以根据第二电流指令，通过目标端口向直流输电系统输出第二电流。即对第一电流指令中的谐波含量进行了抑制，有利于直流输电系统的稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种谐波电流抑制方法的流程图；
图2为本发明提供的一种谐波电流抑制逻辑框图；
图3为本发明提供的一种静止同步补偿器STATCOM的装置级控制器的结构图；
图4为本发明提供的另一种静止同步补偿器STATCOM的装置级控制器的结构图。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
参见图1，图1是本发明提供的一种谐波电流抑制方法的流程图，应用于静止同步补偿器STATCOM的装置级控制器。STATCOM包含装置级控制器以及系统级控制器。如图1所示，包括以下步骤：
步骤101、获取所述STATCOM的系统级控制器下发的第一电流指令，其中，所述第一电流指令由直流输电系统下发至所述STATCOM的系统级控制器。
在步骤101中，STATCOM的装置级控制器可以获取STATCOM的系统级控制器下发的第一电流指令。其中，第一电流指令由直流输电系统下发至STATCOM的系统级控制器。
步骤102、采集目标端口处的三相线电压，其中，所述目标端口为所述直流输电系统与所述STATCOM的连接端口。
在步骤102中，STATCOM的装置级控制器可以采集目标端口处的三相线电压usab、usbc和usca。其中，目标端口为直流输电系统与STATCOM的连接端口。
步骤103、获取所述目标端口处的三相线电压对应的目标谐波的三相线电压。
在步骤103中，可以获取目标端口处的三相线电压对应的目标谐波的三相线电压。
可选的，所述获取所述目标端口处的三相线电压对应的目标谐波的三相线电压，包括：
对所述目标端口处的三相线电压进行从三相静止坐标系至两相旋转坐标系的变换，获得所述目标端口处的三相线电压在所述两相旋转坐标系下的第一分量和第二分量；
获取所述第一分量和所述第二分量中的直流分量；
剔除所述第一分量中的直流分量，获得第三分量；
剔除所述第二分量中的直流分量，获得第四分量；
对所述第三分量和所述第四分量进行从两相旋转坐标系至三相静止坐标系的变换，获得所述目标谐波的三相线电压。
进一步的，可以对目标端口处的三相线电压进行从三相静止坐标系至两相旋转坐标系的变换，获得目标端口处的三相线电压在两相旋转坐标系下的第一分量和第二分量。例如，可以对目标端口处的三相线电压usab、usbc和usca进行从abc静止坐标系至dq旋转坐标系的变换，获得usab、usbc和usca在dq旋转坐标系下的第一分量usd和第二分量usq。变换所用的角度来源于STATCOM控制中的三相锁相环。需要说明的是，经过abc静止坐标系至dq旋转坐标系的变换，目标端口处的三相线电压中的基波分量在dq旋转坐标系中转换为直流，而2、3次谐波分量则转换为基频和2倍频。
然后，可以获取第一分量usd和第二分量usq中的直流分量。接下来，还可以剔除第一分量usd中的直流分量，获得第三分量usd_ham；以及剔除第二分量usq中的直流分量，获得第四分量usq_ham。需要说明的是，将第一分量usd中的直流分量以及第二分量usq中的直流分量剔除之后，就获得了仅含2、3次谐波信息的第三分量usd_ham和第四分量usq_ham。然后，可以对第三分量usd_ham和第四分量usq_ham进行从两相旋转坐标系至三相静止坐标系的变换，获得目标谐波的三相线电压。例如，可以对第三分量usd_ham和第四分量usq_ham进行从dq旋转坐标系至abc静止坐标系的变换，获得目标谐波的三相线电压usab_ham、usbc_ham和usca_ham。
可选的，所述获取所述第一分量和所述第二分量中的直流分量，包括：
将所述第一分量和所述第二分量输入至低通滤波器进行低通滤波，获得所述直流分量。
进一步的，可以将第一分量usd和第二分量usq输入至低通滤波器(Low-passfilter，LPF)进行低通滤波，获得上述直流分量。
步骤104、将所述目标谐波的三相线电压输入校正控制器，获得所述目标谐波的谐波电流指令。
在步骤104中，可以将目标谐波的三相线电压usab_ham、usbc_ham和usca_ham输入校正控制器Gc(s)，获得目标谐波的谐波电流指令。
步骤105、将所述第一电流指令与所述目标谐波的谐波电流指令进行叠加，获得第二电流指令。
在步骤105中，可以将STATCOM的系统级控制器下发的第一电流指令与目标谐波的谐波电流指令进行叠加，获得第二电流指令。
步骤106、根据所述第二电流指令，通过所述目标端口向所述直流输电系统输出第二电流。
在步骤106中，可以根据第二电流指令，通过目标端口向直流输电系统输出第二电流。
如图2所示，为一种谐波电流抑制逻辑框图。在图2中，为了实现跟踪目标谐波的谐波电流指令，还需在原电流比例-谐振控制器(已具有中心频率为50Hz和150Hz的谐振控制器R50以及谐振控制器R150)中加入中心频率为100Hz的谐振控制器，如图2中R100所示。
需要说明的是，现有技术中，发生谐波不稳定时，谐波电流放大几倍甚至几十倍，引起的电压畸变会导致直流输电系统运行困难甚至直流闭锁，不利于直流输电系统的稳定运行。
而在本申请中，可以将第一电流指令与目标谐波的谐波电流指令进行叠加，获得第二电流指令。进而可以根据第二电流指令，通过目标端口向直流输电系统输出第二电流。即对第一电流指令中的谐波含量进行了抑制，有利于直流输电系统的稳定运行。
由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种谐波电流抑制方法，应用于静止同步补偿器STATCOM的装置级控制器，所述STATCOM包含所述装置级控制器以及系统级控制器，获取所述STATCOM的系统级控制器下发的第一电流指令，其中，所述第一电流指令由直流输电系统下发至所述STATCOM的系统级控制器；采集目标端口处的三相线电压，其中，所述目标端口为所述直流输电系统与所述STATCOM的连接端口；获取所述目标端口处的三相线电压对应的目标谐波的三相线电压；将所述目标谐波的三相线电压输入校正控制器，获得所述目标谐波的谐波电流指令；将所述第一电流指令与所述目标谐波的谐波电流指令进行叠加，获得第二电流指令；根据所述第二电流指令，通过所述目标端口向所述直流输电系统输出第二电流。这样，可以将第一电流指令与目标谐波的谐波电流指令进行叠加，获得第二电流指令。进而可以根据第二电流指令，通过目标端口向直流输电系统输出第二电流。即对第一电流指令中的谐波含量进行了抑制，有利于直流输电系统的稳定运行。
参见图3，图3是本发明提供的一种静止同步补偿器STATCOM的装置级控制器的结构图。所述STATCOM包含所述装置级控制器以及系统级控制器，如图3所示，静止同步补偿器STATCOM的装置级控制器300包括第一获取模块301、采集模块302、第二获取模块303、输入模块304、叠加模块305和输出模块306，其中：
第一获取模块301，用于获取所述STATCOM的系统级控制器下发的第一电流指令，其中，所述第一电流指令由直流输电系统下发至所述STATCOM的系统级控制器；
采集模块302，用于采集目标端口处的三相线电压，其中，所述目标端口为所述直流输电系统与所述STATCOM的连接端口；
第二获取模块303，用于获取所述目标端口处的三相线电压对应的目标谐波的三相线电压；
输入模块304，用于将所述目标谐波的三相线电压输入校正控制器，获得所述目标谐波的谐波电流指令；
叠加模块305，用于将所述第一电流指令与所述目标谐波的谐波电流指令进行叠加，获得第二电流指令；
输出模块306，用于根据所述第二电流指令，通过所述目标端口向所述直流输电系统输出第二电流。
可选的，如图4所示，所述第二获取模块303包括：
第一变换子模块3031，用于对所述目标端口处的三相线电压进行从三相静止坐标系至两相旋转坐标系的变换，获得所述目标端口处的三相线电压在所述两相旋转坐标系下的第一分量和第二分量；
获取子模块3032，用于获取所述第一分量和所述第二分量中的直流分量；
第一剔除子模块3033，用于剔除所述第一分量中的直流分量，获得第三分量；
第二剔除子模块3034，用于剔除所述第二分量中的直流分量，获得第四分量；
第二变换子模块3035，用于对所述第三分量和所述第四分量进行从两相旋转坐标系至三相静止坐标系的变换，获得所述目标谐波的三相线电压。
可选的，所述获取子模块3032具体用于将所述第一分量和所述第二分量输入至低通滤波器进行低通滤波，获得所述直流分量。
静止同步补偿器STATCOM的装置级控制器300能够实现图1的方法实施例中静止同步补偿器STATCOM的装置级控制器实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。且静止同步补偿器STATCOM的装置级控制器300可以实现将第一电流指令与目标谐波的谐波电流指令进行叠加，获得第二电流指令。进而可以根据第二电流指令，通过目标端口向直流输电系统输出第二电流。即对第一电流指令中的谐波含量进行了抑制，有利于直流输电系统的稳定运行。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (4)

1.一种谐波电流抑制方法，应用于静止同步补偿器STATCOM的装置级控制器，其特征在于，所述STATCOM包含所述装置级控制器以及系统级控制器，所述方法包括：
获取所述STATCOM的系统级控制器下发的第一电流指令，其中，所述第一电流指令由直流输电系统下发至所述STATCOM的系统级控制器；
采集目标端口处的三相线电压，其中，所述目标端口为所述直流输电系统与所述STATCOM的连接端口；
获取所述目标端口处的三相线电压对应的目标谐波的三相线电压；
将所述目标谐波的三相线电压输入校正控制器，获得所述目标谐波的谐波电流指令；
将所述第一电流指令与所述目标谐波的谐波电流指令进行叠加，获得第二电流指令；
根据所述第二电流指令，通过所述目标端口向所述直流输电系统输出第二电流；
其中，所述获取所述目标端口处的三相线电压对应的目标谐波的三相线电压，包括：
对所述目标端口处的三相线电压进行从三相静止坐标系至两相旋转坐标系的变换，获得所述目标端口处的三相线电压在所述两相旋转坐标系下的第一分量和第二分量；
获取所述第一分量和所述第二分量中的直流分量；
剔除所述第一分量中的直流分量，获得第三分量；
剔除所述第二分量中的直流分量，获得第四分量；
对所述第三分量和所述第四分量进行从两相旋转坐标系至三相静止坐标系的变换，获得所述目标谐波的三相线电压。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述第一分量和所述第二分量中的直流分量，包括：
将所述第一分量和所述第二分量输入至低通滤波器进行低通滤波，获得所述直流分量。
3.一种静止同步补偿器STATCOM的装置级控制器，其特征在于，所述STATCOM包含所述装置级控制器以及系统级控制器，所述STATCOM的装置级控制器包括：
第一获取模块，用于获取所述STATCOM的系统级控制器下发的第一电流指令，其中，所述第一电流指令由直流输电系统下发至所述STATCOM的系统级控制器；
采集模块，用于采集目标端口处的三相线电压，其中，所述目标端口为所述直流输电系统与所述STATCOM的连接端口；
第二获取模块，用于获取所述目标端口处的三相线电压对应的目标谐波的三相线电压；
输入模块，用于将所述目标谐波的三相线电压输入校正控制器，获得所述目标谐波的谐波电流指令；
叠加模块，用于将所述第一电流指令与所述目标谐波的谐波电流指令进行叠加，获得第二电流指令；
输出模块，用于根据所述第二电流指令，通过所述目标端口向所述直流输电系统输出第二电流；
所述第二获取模块包括：
第一变换子模块，用于对所述目标端口处的三相线电压进行从三相静止坐标系至两相旋转坐标系的变换，获得所述目标端口处的三相线电压在所述两相旋转坐标系下的第一分量和第二分量；
获取子模块，用于获取所述第一分量和所述第二分量中的直流分量；
第一剔除子模块，用于剔除所述第一分量中的直流分量，获得第三分量；
第二剔除子模块，用于剔除所述第二分量中的直流分量，获得第四分量；
第二变换子模块，用于对所述第三分量和所述第四分量进行从两相旋转坐标系至三相静止坐标系的变换，获得所述目标谐波的三相线电压。
4.如权利要求3所述的静止同步补偿器STATCOM的装置级控制器，其特征在于，所述获取子模块具体用于将所述第一分量和所述第二分量输入至低通滤波器进行低通滤波，获得所述直流分量。
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