CN112271913B - 一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法及装置。包括：基于12脉动换流系统的拓扑结构，构建12脉动换流系统的参数关系模型，对参数关系模型进行小干扰线性化处理，得到12脉动换流系统的状态空间方程；根据状态空间方程，结合预设的直流谐波阻抗计算公式，通过公式换算得到直流谐波阻抗状态空间计算公式，以通过解算直流谐波阻抗状态空间计算公式获得12脉动换流系统的直流谐波阻抗计算结果。基于参数关系模型明确的12脉动换流系统的内部逻辑数学关系，构建12脉动换流系统的直流谐波阻抗状态空间计算公式，以获得直流谐波阻抗计算结果，解决了现有的12脉动换流系统因直流谐波阻抗计算难度大导致的调整精度受限的技术问题。

Description

一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法及装置

技术领域

本申请涉及换流器技术领域，尤其涉及一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法及装置。

背景技术

目前电力系统中的发电和输电的绝大部分均为交流电，在需要直流电供电的场合则需要将电网的交流电转换成直流电，其中包括12脉动高压换流系统。12脉动换流器在进行交直流转换时，在换流器直流侧有时会产生一定谐波电压，当直流回路谐波阻抗较低时，谐波电流会较大，对交直流系统设备和附近通信设施将产生不利影响，为了降低谐波电流对设备造成的不利影响，需要对直流谐波阻抗在特定频率范围内的阻抗值进行精确计算和调整，以确保直流谐波阻抗值满足要求。

目前的12脉动换流器系统主要包括由半导体晶闸管开关构成的换流器主体、换流变压器、交流阻抗、直流负载和控制系统等部分，其中每一部分都与系统直流谐波阻抗的值有关，且12脉动换流器工作时，需要消耗大量无功，当无功较大时一般还需要配备无功补偿装置以保证电压稳定，系统结构更复杂，使得直流谐波阻抗的计算难度大，难以有效计算直流谐波阻抗，进而导致了现有的12脉动换流系统直流谐波阻抗调整精度受限的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法及装置，用于解决现有的12脉动换流系统直流谐波阻抗调整精度受限的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法，包括：

基于12脉动换流系统的拓扑结构，构建所述12脉动换流系统的参数关系模型，所述参数关系模型包括：交流系统参数关系子模型、换流器参数关系子模型以及直流回路参数关系子模型；

对所述交流系统参数关系子模型和直流回路参数关系子模型进行小干扰线性化处理，得到所述12脉动换流系统的状态空间方程，其中，所述状态空间方程的输入状态变量为直流端口谐波电压，且所述状态空间方程的状态变量矩阵包含的变量分别为：第一电压分量、第二电压分量、第一电流分量、第二电流分量、PI控制中间参量和负载直流电流，所述第一电压分量和所述第二电压分量为根据换流变压器的网侧电压经过dq变换得到的，所述第一电流分量和所述第二电流分量为根据交流电网的输入电流经过dq变换得到的；

根据所述状态空间方程，结合预设的直流谐波阻抗计算公式，通过公式换算得到直流谐波阻抗状态空间计算公式，以通过解算所述直流谐波阻抗状态空间计算公式获得所述12脉动换流系统的直流谐波阻抗计算结果。

优选地，所述直流谐波阻抗状态空间计算公式具体为：

式中，Z_f为直流谐波阻抗，s为拉普拉斯算子，I为6阶单位矩阵，A为所述状态空间方程中的状态方程矩阵，B为所述状态空间方程中的输入状态矩阵；

所述通过求解所述直流谐波阻抗状态空间计算公式获得所述12脉动换流系统的直流谐波阻抗计算结果具体包括：

通过对所述直流谐波阻抗状态空间计算公式进行频域转换以及公式解算，以得到直流谐波阻抗频谱。

优选地，所述交流系统参数关系子模型具体为：

式中，C为无功补偿电容的电容值，V_s为交流电网电压源的电压，R_s为交流电网等值电阻，L_s为交流电网等值电感，I_s为所述交流电网的输入电流，V_p为所述换流变压器的网侧电压，w为dq变换的角频率。

优选地，所述换流器参数关系子模型具体为：

式中，I_DC为所述负载直流电流，I_v为换流变压器流入所述交流电网和所述无功补偿电容的总电流，α为换流器主体的触发角控制值，X₁为所述PI控制中间参量，I_ref为电流参考值，K_p为比例控制系数，K_i为积分控制系数。

优选地，所述直流回路参数关系子模型具体为：

式中，α为换流器主体的触发角控制值，I_DC为所述负载直流电流，f为交流电压频率，V_p为所述换流变压器的网侧电压，R为所述12脉动换流系统的直流侧负载电阻，L为所述12脉动换流系统的直流侧负载电感，L_t为换流变压器的漏电感。

本申请第二方面提供了一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算装置，包括：

参数关系模型构建单元，用于基于12脉动换流系统的拓扑结构，构建所述12脉动换流系统的参数关系模型，所述参数关系模型包括：交流系统参数关系子模型、换流器参数关系子模型以及直流回路参数关系子模型；

状态空间方程构建单元，用于对所述交流系统参数关系子模型和直流回路参数关系子模型进行小干扰线性化处理，得到所述12脉动换流系统的状态空间方程，其中，所述状态空间方程的输入状态变量为直流端口谐波电压，且所述状态空间方程的状态变量矩阵包含的变量分别为：第一电压分量、第二电压分量、第一电流分量、第二电流分量、PI控制中间参量和负载直流电流，所述第一电压分量和所述第二电压分量为根据换流变压器的网侧电压经过dq变换得到的，所述第一电流分量和所述第二电流分量为根据交流电网的输入电流经过dq变换得到的；

直流谐波阻抗解算单元，用于根据所述状态空间方程，结合预设的直流谐波阻抗计算公式，通过公式换算得到直流谐波阻抗状态空间计算公式，以通过解算所述直流谐波阻抗状态空间计算公式获得所述12脉动换流系统的直流谐波阻抗计算结果。

优选地，所述直流谐波阻抗状态空间计算公式具体为：

式中，Z_f为直流谐波阻抗，s为拉普拉斯算子，I为6阶单位矩阵，A为所述状态空间方程中的状态方程矩阵，B为所述状态空间方程中的输入状态矩阵；

所述通过求解所述直流谐波阻抗状态空间计算公式获得所述12脉动换流系统的直流谐波阻抗计算结果具体包括：

通过对所述直流谐波阻抗状态空间计算公式进行频域转换以及公式解算，以得到直流谐波阻抗频谱。

优选地，所述交流系统参数关系子模型具体为：

式中，C为无功补偿电容的电容值，V_s为交流电网电压源的电压，R_s为交流电网等值电阻，L_s为交流电网等值电感，I_s为所述交流电网的输入电流，V_p为所述换流变压器的网侧电压，w为dq变换的角频率。

优选地，所述换流器参数关系子模型具体为：

式中，I_DC为所述负载直流电流，I_v为换流变压器流入所述交流电网和所述无功补偿电容的总电流，α为换流器主体的触发角控制值，X₁为所述PI控制中间参量，I_ref为电流参考值，K_p为比例控制系数，K_i为积分控制系数。

优选地，所述直流回路参数关系子模型具体为：

式中，α为换流器主体的触发角控制值，I_DC为所述负载直流电流，f为交流电压频率，V_p为所述换流变压器的网侧电压，R为所述12脉动换流系统的直流侧负载电阻，L为所述12脉动换流系统的直流侧负载电感，L_t为换流变压器的漏电感。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请基于需要计算的12脉动换流系统的拓扑结构，构建所述12脉动换流系统的参数关系模型，然后根据参数关系模型明确的12脉动换流系统的内部逻辑数学关系，结合状态空间运算方式构建12脉动换流系统的直流谐波阻抗状态空间计算公式，以通过解算直流谐波阻抗状态空间计算公式获得12脉动换流系统的直流谐波阻抗计算结果，解决了现有的12脉动换流系统因直流谐波阻抗计算难度大导致的调整精度受限的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请提供的一种12脉动换流系统的结构示意图；

图2为本申请提供的一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法的第一个实施例的流程示意图；

图3为基于本申请提供的一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法得到的直流谐波阻抗频谱图；

图4为当K_p取不同值时的直流谐波阻抗频谱对比结果示意图；

图5为当K_i取不同值时的直流谐波阻抗频谱对比结果示意图；

图6为本申请提供的一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算装置的第一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法及装置，用于解决现有的12脉动换流系统直流谐波阻抗调整精度受限的技术问题。

为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本实施例作为示例提供的12脉动换流系统的拓扑结构一般如图1所示。

附图1中包括6部分：无功补偿装置为一组电容器，电容容值为C，其流过的电流为I_c；交流电源为诺顿等值电压源，G为接地端，V_s为交流侧电压源电压，L_s为交流电网等值电感，R_s为交流电网等值电阻，流过电网的交流电流为I_s；换流变压器压器包括T1和T2两组变压器，其接线形式分别为Y-Y和Y-D接线，变比均为1:1，T1和T2的漏电感均为L_t，换流变压器网侧电压为V_p，换流变压器流入交流系统的电流为I_v；换流器由两组基于晶闸管开关的6脉动换流器串联组成；测量控制系统为基于负载直流电流的定电流反馈控制系统，直流电流为I_DC，电流参考值为I_ref，比例积分环节系数分别为Kp和Ki，α为换流器的触发角控制值；直流侧负载为电感L和电阻R串联，直流电压为V_dc。

请参阅图2，本申请第一个实施例提供了一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法，包括：

步骤101、基于12脉动换流系统的拓扑结构，构建12脉动换流系统的参数关系模型，参数关系模型包括：交流系统参数关系子模型、换流器参数关系子模型以及直流回路参数关系子模型。

需要说明的是，以图1所示的拓扑结构作为需要进行直流谐波阻抗计算的示例12脉动换流系统，首先，基于该12脉动换流系统的拓扑结构，构建12脉动换流系统的参数关系模型。

其中，交流系统参数关系子模型的构建过程包括：

根据该12脉动换流系统的拓扑结构，可以得出该12脉动换流系统中三相交流系统部分的关系式包括：

式中，V_c为无功补偿电容的电压值，V_Ca为无功补偿电容的a相电压值，V_Cb为无功补偿电容的b相电压值，V_Cc为无功补偿电容的c相电压值，V_Sa为交流电网电压源的a相电压值，V_Sb为交流电网电压源的b相电压值，V_Sc为交流电网电压源的c相电压值。

然后对上述的三相交流系统部分的关系式进行dq变换，可得到下列作为交流系统参数关系子模型的数学关系式：

式中，C为无功补偿电容的电容值，V_s为交流电网电压源的电压，R_s为交流电网等值电阻，L_s为交流电网等值电感，I_s为交流电网的输入电流，V_p为换流变压器的网侧电压，w为dq变换的角频率。

换流器参数关系子模型具体包括：

式中，I_DC为负载直流电流，I_v为换流变压器流入交流电网和无功补偿电容的总电流，I_vd为I_v经过dq变换后的d轴分量，I_vp为I_v经过dq变换后的p轴分量，α为换流器主体的触发角控制值，X₁为PI控制中间参量，I_ref为电流参考值，K_p为比例控制系数，K_i为积分控制系数，φ、μ为根据α计算得到的，用于计算I_vd和I_vp的中间变量。

直流回路参数关系子模型具体为：

式中，α为换流器主体的触发角控制值，I_DC为负载直流电流，f为交流电压频率，V_p为换流变压器的网侧电压，R为12脉动换流系统的直流侧负载电阻，L为12脉动换流系统的直流侧负载电感，L_t为换流变压器的漏电感。

步骤102、对交流系统参数关系子模型和直流回路参数关系子模型进行小干扰线性化处理，得到12脉动换流系统的状态空间方程，其中，状态空间方程的输入状态变量为直流端口谐波电压，且状态空间方程的状态变量矩阵包含的变量分别为：第一电压分量、第二电压分量、第一电流分量、第二电流分量、PI控制中间参量和负载直流电流，第一电压分量和第二电压分量为根据换流变压器的网侧电压经过dq变换得到的，第一电流分量和第二电流分量为根据交流电网的输入电流经过dq变换得到的。

需要说明的是，基于上述步骤101构建的参数关系模型，进一步对交流系统参数关系子模型和直流回路参数关系子模型进行小干扰线性化处理，从而构建得到12脉动换流系统的状态空间方程，具体表达式如下：

式中，X为状态变量矩阵[V_pd；V_pq；I_sd；I_sq；X₁；I_DC]，A为对系统状态变量的微分方程组求导数所得状态方程矩阵，B为对输入状态变量U求导数所得输入状态矩阵，U为系统的输入状态变量，具体为直流端口谐波电压V_f。其中，第一电压分量V_pd和第二电压分量V_pq分别为换流变压器的网侧电压V_p经过dq变换得到的d轴分量和q轴分量，第一电流分量I_sd和第二电流分量I_sq根据交流电网的输入电流I_s经过dq变换得到的d轴分量和q轴分量。

步骤103、根据状态空间方程，结合预设的直流谐波阻抗计算公式，通过公式换算得到直流谐波阻抗状态空间计算公式，以通过解算直流谐波阻抗状态空间计算公式获得12脉动换流系统的直流谐波阻抗计算结果。

需要说明的是，基于图1所示的12脉动换流系统拓扑，根据欧姆定理，直流谐波阻抗表达式如下：

式中，Z_f为直流谐波阻抗。

根据该直流谐波阻抗表达式结合步骤102中构建的状态空间方程，通过公式换算得到12脉动换流器直流谐波阻抗的直流谐波阻抗状态空间计算公式，具体为：

式中，Z_f为直流谐波阻抗，s为拉普拉斯算子，I为6阶单位矩阵，A为状态空间方程中的状态方程矩阵，B为状态空间方程中的输入状态矩阵。

通过该直流谐波阻抗状态空间计算公式，即可直接得到12脉动换流器直流谐波阻抗的s域状态空间表达式，最后，通过将s域变换到频域，并结合具体参数数值解算该直流谐波阻抗状态空间计算公式，即可得到具体的直流谐波阻抗频谱，作为12脉动换流系统的直流谐波阻抗计算结果，以便后续利用此计算结果作为开展对12脉动换流系统设计和调整的数据基础，实现更精确的12脉动换流系统的。

以上为本申请提供的一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法的具体实施方式的详细说明，下面为结合具体数据的12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法应用示例说明。

为便于说明本专利的效果，选取一组12脉动换流器系统参数作为例子进行计算：V_s线电压有效值为10kV，频率f为50Hz，L_s为0.4mH，R_s为1mΩ；L_t为1mH；L为0.2H，R为12Ω；I_ref为2kA，K_p为6，K_i为10，C为10μF。采用上述步骤101至步骤103提供的方法，可得到上述12脉动换流器直流谐波阻抗的频谱，具体如图3所示。

由附图3可见，该12脉动换流器的直流谐波阻抗在低频部分的阻抗值较小，若存在低频谐波电压，则会产生低频谐振，则需要重新进行设计。此时，根据本申请上述实施例提供的计算方法，可以直接调整12脉动换流器系统状态空间参数，对直流谐波阻抗进行快速计算和调整，并选取满足要求的直流谐波阻抗值和系统参数。

若图4所示，图中，从下到上一共4条曲线，分别对应Kp为1，10，20，30时解算得到的直流谐波阻抗曲线。这4条曲线的变化规律表明，Kp增加时，直流谐波阻抗的低频段部分的阻抗值呈现大幅度增加的特性，可见若12脉动换流器直流回路存在低频段的谐波电压，可以通过增加Kp的方式来提高直流谐波阻抗，从而抑制相应频段的谐波电流。但是，图3中4条曲线的高频段部分的谐波阻抗值差别不大，表明Kp增加时，12脉动换流器直流谐波阻抗的高频段阻抗值变化不明显，若直流回路存在高频段谐波电压，则通过调整Kp的方式无法明显抑制谐波电流，需要采取其他方法。

然后可参阅图5，图中从左到右一共4条曲线，分别对应Ki为10，200，400，800时的直流谐波阻抗曲线。这4条曲线的变化规律表明，Ki增加时，直流谐波阻抗在整频率范围内的最小谐波阻抗值基本不变，但谐波阻抗最小值对应的频率值随着Ki的增加而逐渐增加，可见若12脉动换流器直流回路存在某频率点的谐波电压，且该频率点的直流谐波阻抗较小，可以通过改变Ki的方式来调整直流谐波阻抗值最低点对应的频率，使直流谐波阻抗最低点的频率避开实际谐波电压的频率，从而抑制相应频段的谐波电流，且增大或减小Ki都可以增大实际谐波电压频率处的直流谐波阻抗，所以可根据控制系统需要对Ki进行灵活调整。

上述内容表明本专利可以通过状态空间计算的方法对12脉动换流器直流谐波阻抗实现快速计算和灵活的设计，能明显提高12脉动换流器直流谐波阻抗的计算效率。

本申请实施例基于状态空间的计算方式，建立了12脉动换流系统的直流谐波阻抗的计算方法，该方法对12脉动换流系统的换流器主体、控制系统、直流负载、换流变压器、无功补偿装置、交流电网阻抗、交流电源等进行了准确统一的数学建模，考虑了晶闸管开关周期性导通的非线性特性、控制系统与一次系统的耦合效应以及交流电压的动态变化特性，建立了系统的状态空间方程，并推导得出了12脉动换流系统直流谐波阻抗的状态空间解析表达式，形成了基于状态空间的12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法，明确了直流谐波阻抗与晶闸管换流器、控制系统、直流负载、换流变压器、无功补偿装置、交流电网阻抗和交流电源的内部逻辑数学关系，基于该数学关系可对直流谐波阻抗进行精细的计算和分析，显著提高了直流谐波阻抗的计算效率和设计理论水平，解决了现有的12脉动换流系统因直流谐波阻抗计算难度大导致的调整精度受限的技术问题。

以上为本申请提供的一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法的第一个实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算装置的一个实施例的详细说明。

请参阅图6，本申请第二个实施例提供了一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算装置，与上述实施例提及的12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法一一对应，包括：

参数关系模型构建单元601，用于基于12脉动换流系统的拓扑结构，构建12脉动换流系统的参数关系模型，参数关系模型包括：交流系统参数关系子模型、换流器参数关系子模型以及直流回路参数关系子模型；

状态空间方程构建单元602，用于对交流系统参数关系子模型和直流回路参数关系子模型进行小干扰线性化处理，得到12脉动换流系统的状态空间方程，其中，状态空间方程的输入状态变量为直流端口谐波电压，且状态空间方程的状态变量矩阵包含的变量分别为：第一电压分量、第二电压分量、第一电流分量、第二电流分量、PI控制中间参量和负载直流电流，第一电压分量和第二电压分量为根据换流变压器的网侧电压经过dq变换得到的，第一电流分量和第二电流分量为根据交流电网的输入电流经过dq变换得到的；

直流谐波阻抗解算单元603，用于根据状态空间方程，结合预设的直流谐波阻抗计算公式，通过公式换算得到直流谐波阻抗状态空间计算公式，以通过解算直流谐波阻抗状态空间计算公式获得12脉动换流系统的直流谐波阻抗计算结果。

更具体地，直流谐波阻抗状态空间计算公式具体为：

式中，Z_f为直流谐波阻抗，s为拉普拉斯算子，I为6阶单位矩阵，A为状态空间方程中的状态方程矩阵，B为状态空间方程中的输入状态矩阵。

通过求解直流谐波阻抗状态空间计算公式获得12脉动换流系统的直流谐波阻抗计算结果具体包括：

通过对直流谐波阻抗状态空间计算公式进行频域转换以及公式解算，以得到直流谐波阻抗频谱。

更具体地，交流系统参数关系子模型具体为：

式中，C为无功补偿电容的电容值，V_s为交流电网电压源的电压，R_s为交流电网等值电阻，L_s为交流电网等值电感，I_s为交流电网的输入电流，V_p为换流变压器的网侧电压，w为dq变换的角频率。

更具体地，换流器参数关系子模型具体为：

式中，I_DC为负载直流电流，I_v为换流变压器流入交流电网和无功补偿电容的总电流，α为换流器主体的触发角控制值，X₁为PI控制中间参量，I_ref为电流参考值，K_p为比例控制系数，K_i为积分控制系数。

更具体地，直流回路参数关系子模型具体为：

式中，α为换流器主体的触发角控制值，I_DC为负载直流电流，f为交流电压频率，V_p为换流变压器的网侧电压，R为12脉动换流系统的直流侧负载电阻，L为12脉动换流系统的直流侧负载电感，L_t为换流变压器的漏电感。

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。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

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申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法，其特征在于，包括：

基于12脉动换流系统的拓扑结构，构建所述12脉动换流系统的参数关系模型，所述参数关系模型包括：交流系统参数关系子模型、换流器参数关系子模型以及直流回路参数关系子模型；

对所述交流系统参数关系子模型和直流回路参数关系子模型进行小干扰线性化处理，得到所述12脉动换流系统的状态空间方程，其中，所述状态空间方程的输入状态变量为直流端口谐波电压，且所述状态空间方程的状态变量矩阵包含的变量分别为：第一电压分量、第二电压分量、第一电流分量、第二电流分量、PI控制中间参量和负载直流电流，所述第一电压分量和所述第二电压分量为根据换流变压器的网侧电压经过dq变换得到的，所述第一电流分量和所述第二电流分量为根据交流电网的输入电流经过dq变换得到的；

根据所述状态空间方程，结合预设的直流谐波阻抗计算公式，通过公式换算得到直流谐波阻抗状态空间计算公式，以通过解算所述直流谐波阻抗状态空间计算公式获得所述12脉动换流系统的直流谐波阻抗计算结果；

所述直流谐波阻抗状态空间计算公式具体为：

式中，Z_f为直流谐波阻抗，s为拉普拉斯算子，I为6阶单位矩阵，A为所述状态空间方程中的状态方程矩阵，B为所述状态空间方程中的输入状态矩阵；

所述通过解算所述直流谐波阻抗状态空间计算公式获得所述12脉动换流系统的直流谐波阻抗计算结果具体包括：

通过对所述直流谐波阻抗状态空间计算公式进行频域转换以及公式解算，以得到直流谐波阻抗频谱。

2.根据权利要求1所述的一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法，其特征在于，所述交流系统参数关系子模型具体为：

式中，C为无功补偿电容的电容值，V_S为交流电网电压源的电压，R_S为交流电网等值电阻，L_S为交流电网等值电感，I_S为所述交流电网的输入电流，V_P为所述换流变压器的网侧电压，w为dq变换的角频率，I_v为换流变压器流入所述交流电网和所述无功补偿电容的总电流。

3.根据权利要求2所述的一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法，其特征在于，所述换流器参数关系子模型具体为：

式中，I_DC为所述负载直流电流，I_v为换流变压器流入所述交流电网和所述无功补偿电容的总电流，α为换流器主体的触发角控制值，I_ref为电流参考值，K_p为比例控制系数，K_i为积分控制系数，X₁为所述PI控制中间参量，其关系式如下：

4.根据权利要求3所述的一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算方法，其特征在于，所述直流回路参数关系子模型具体为：

式中，α为换流器主体的触发角控制值，I_DC为所述负载直流电流，f为交流电压频率，V_P为所述换流变压器的网侧电压，R为所述12脉动换流系统的直流侧负载电阻，L为所述12脉动换流系统的直流侧负载电感，L_t为换流变压器的漏电感。

5.一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算装置，其特征在于，包括：

参数关系模型构建单元，用于基于12脉动换流系统的拓扑结构，构建所述12脉动换流系统的参数关系模型，所述参数关系模型包括：交流系统参数关系子模型、换流器参数关系子模型以及直流回路参数关系子模型；

状态空间方程构建单元，用于对所述交流系统参数关系子模型和直流回路参数关系子模型进行小干扰线性化处理，得到所述12脉动换流系统的状态空间方程，其中，所述状态空间方程的输入状态变量为直流端口谐波电压，且所述状态空间方程的状态变量矩阵包含的变量分别为：第一电压分量、第二电压分量、第一电流分量、第二电流分量、PI控制中间参量和负载直流电流，所述第一电压分量和所述第二电压分量为根据换流变压器的网侧电压经过dq变换得到的，所述第一电流分量和所述第二电流分量为根据交流电网的输入电流经过dq变换得到的；

直流谐波阻抗解算单元，用于根据所述状态空间方程，结合预设的直流谐波阻抗计算公式，通过公式换算得到直流谐波阻抗状态空间计算公式，以通过解算所述直流谐波阻抗状态空间计算公式获得所述12脉动换流系统的直流谐波阻抗计算结果；

所述直流谐波阻抗状态空间计算公式具体为：

式中，Z_f为直流谐波阻抗，s为拉普拉斯算子，I为6阶单位矩阵，A为所述状态空间方程中的状态方程矩阵，B为所述状态空间方程中的输入状态矩阵；

所述通过解算所述直流谐波阻抗状态空间计算公式获得所述12脉动换流系统的直流谐波阻抗计算结果具体包括：

通过对所述直流谐波阻抗状态空间计算公式进行频域转换以及公式解算，以得到直流谐波阻抗频谱。

6.根据权利要求5所述的一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算装置，其特征在于，所述交流系统参数关系子模型具体为：

式中，C为无功补偿电容的电容值，V_S为交流电网电压源的电压，R_S为交流电网等值电阻，L_S为交流电网等值电感，I_S为所述交流电网的输入电流，V_p为所述换流变压器的网侧电压，w为dq变换的角频率，I_v为换流变压器流入所述交流电网和所述无功补偿电容的总电流。

7.根据权利要求6所述的一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算装置，其特征在于，所述换流器参数关系子模型具体为：

式中，I_DC为所述负载直流电流，I_v为换流变压器流入所述交流电网和所述无功补偿电容的总电流，α为换流器主体的触发角控制值，I_ref为电流参考值，K_p为比例控制系数，K_i为积分控制系数，X₁为所述PI控制中间参量，其关系式如下：

8.根据权利要求7所述的一种12脉动换流系统直流谐波阻抗计算装置，其特征在于，所述直流回路参数关系子模型具体为：

式中，α为换流器主体的触发角控制值，I_DC为所述负载直流电流，f为交流电压频率，V_P为所述换流变压器的网侧电压，R为所述12脉动换流系统的直流侧负载电阻，L为所述12脉动换流系统的直流侧负载电感，L_t为换流变压器的漏电感。

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