CN112688327B - 一种直流输电系统的交直流滤波控制方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流输电系统的交直流滤波控制方法、装置和系统。所述交直流滤波控制方法包括：通过检测所述直流输电系统的交流侧电流和直流侧电流；根据所述交流侧电流和所述直流侧电流，计算得到交流滤波补偿信号和直流滤波补偿信号；将所述交流滤波补偿信号和所述直流滤波补偿信号叠加到所述送端模块化多电平换流器的三相调制波中，以滤除所述二极管整流器产生的交流侧电流谐波和直流侧电流谐波。采用本发明实施例，能有效滤除二极管整流器产生的交流侧电流谐波与直流侧电流谐波，保证了输电系统的电能质量。

Description

一种直流输电系统的交直流滤波控制方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种直流输电系统的交直流滤波控制方法、装置和系统。

背景技术

随着电力电子技术的发展以及高压大容量电力电子器件的成熟，直流输电工程逐渐向着更高电压等级、更大传输容量的方向发展。目前，柔性直流输电电路一般采用模块化多电平电压源变换器拓扑。

在以海上风电场电能直流送出为代表的方案中，模块化多电平电压源变换器拓扑成为了主流选择。但是由于其成本高、建设难度大，同时难以为风电机等电源的正常工作提供一个稳定的交流电压。近些年来，有研究人员提出一种新型高压直流输电拓扑，使用二极管整流器与模块化多电平电压源变换器并联使用的拓扑来输送直流电力。该拓扑中模块化多电平电压源变换器为风电场提供稳定的交流电压源，由二极管整流器输送风电场产生的有功功率。由于输送同等功率条件下，二极管整流器方案的成本低于模块化多电平变换器的成本，有效降低直流输电系统的设备成本。

然而，在实施本发明过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：由于二极管整流器自身将产生不可忽略的谐波，包括交流侧电流谐波和直流侧电流谐波，如果不加滤波手段则将会影响直流输电的电能质量。现有技术中通常仅针对交流侧电流谐波采用相应的滤波措施，未考虑对直流侧电流谐波的滤波需求。二极管整流器产生的直流侧电流谐波将会影响直流电的电能传输质量，增加直流电缆的传输损耗。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种直流输电系统的交直流滤波控制方法、装置和系统，能有效滤除二极管整流器产生的交流侧电流谐波和直流侧电流谐波，有效地提高了电能质量，降低直流电缆的传输损耗。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种直流输电系统的交直流滤波控制方法，所述直流输电系统包括并联的二极管整流器和送端模块化多电平换流器；

所述交直流滤波控制方法包括：

检测所述直流输电系统的交流侧电流和直流侧电流；

根据所述交流侧电流和所述直流侧电流，计算得到交流滤波补偿信号和直流滤波补偿信号；

将所述交流滤波补偿信号和所述直流滤波补偿信号叠加到所述送端模块化多电平换流器的三相调制波中，以滤除所述二极管整流器产生的交流侧电流谐波和直流侧电流谐波。

作为上述方案的改进，在所述根据所述交流侧电流和所述直流侧电流，计算得到交流滤波补偿信号和直流滤波补偿信号之前，所述方法还包括：

检测所述直流输电系统的直流电压；所述直流电压为所述交流侧电流经过所述二极管整流器和送端模块化多电平换流器的并联电路结构转换后得到的；

则所述将所述交流滤波补偿信号和所述直流滤波补偿信号叠加到所述送端模块化多电平换流器的三相调制波中，具体包括：

将以所述交流滤波补偿信号叠加到所述送端模块化多电平换流器的原始三相调制波中，得到第一调制电压；

将0.5倍所述直流电压叠加到所述第一调制电压中，得到第二调制电压；

将所述直流滤波补偿信号叠加到所述第二调制电压中，得到补偿后的三相上桥臂调制电压；

将所述送端模块化多电平换流器的原始三相调制波与0.5倍所述直流电压作差，得到第三调制电压；

将所述直流滤波补偿信号叠加到所述第三调制电压中，得到补偿后的三相下桥臂调制电压。

作为上述方案的改进，所述根据所述交流侧电流和所述直流侧电流，计算得到交流滤波补偿信号和直流滤波补偿信号，具体包括：

将所述交流侧电流经过预设的交流侧滤波控制算法，计算得到交流滤波补偿信号；

将所述直流侧电流经过预设的直流侧滤波控制算法，计算得到直流滤波补偿信号。

作为上述方案的改进，所述交流侧滤波控制算法具体为：

将所述交流侧电流经过预设的N次谐波带通滤波器，得到交流侧N次谐波；

将所述交流侧N次谐波以N倍基波角速度为旋转角速度进行dq变换，分别得到d轴的N次谐波与q轴的N次谐波；

分别将所述d轴的N次谐波和所述q轴的N次谐波与0作差，再通过预设的PI控制器，得到dq坐标系中的交流侧N次谐波滤波补偿信号；

将所述dq坐标系中的交流侧N次谐波滤波补偿信号进行dq反变换，得到abc坐标系中的交流侧N次谐波滤波补偿信号；

其中，所述N次表示基波倍数次。

作为上述方案的改进，所述交流侧滤波控制算法具体为：

将所述交流侧电流经过预设的N次谐波带通滤波器，得到交流侧N次谐波；

将所述交流侧N次谐波和0作差，再通过预设的PR控制器，得到交流侧N次谐波滤波补偿信号；其中，所述N次表示基波倍数次。

作为上述方案的改进，所述交流侧滤波控制算法具体为：

将所述交流侧电流经过预设的宽带通滤波器，得到交流侧主要谐波；

将所述交流侧主要谐波和0作差，再通过预设的比例控制器，得到所述交流侧主要谐波的交流滤波补偿信号。

作为上述方案的改进，所述直流侧滤波控制算法具体为：

将所述交流侧电流经过预设的低通滤波器，得到所述交流侧电流中的直流分量；

将所述交流侧电流与所述直流分量作差，得到直流侧电流谐波；

将所述直流侧电流谐波和0作差，再通过预设的比例变换器，得到直流滤波补偿信号。

作为上述方案的改进，所述直流侧滤波控制算法具体为：

将所述交流侧电流经过预设的高通滤波器，得到直流侧电流谐波；

将所述直流侧电流谐波和0作差，再通过预设的比例变换器，得到直流滤波补偿信号。

本发明实施例还提供了一种直流输电系统的交直流滤波控制装置，所述直流输电系统包括并联的二极管整流器和送端模块化多电平换流器；

所述交直流滤波控制装置包括：

交直流侧电流检测模块，用于检测所述直流输电系统的交流侧电流和直流侧电流；

补偿信号计算模块，用于根据所述交流侧电流和所述直流侧电流，计算得到交流滤波补偿信号和直流滤波补偿信号；

交直流谐波滤除模块，用于将所述交流滤波补偿信号和所述直流滤波补偿信号叠加到所述送端模块化多电平换流器的三相调制波中，以滤除所述二极管整流器产生的交流侧电流谐波和直流侧电流谐波。

本发明实施例还提供了一种直流输电系统的交直流滤波控制系统，包括直流输电系统，及交直流滤波控制装置；

所述直流输电系统包括并联的二极管整流器和送端模块化多电平换流器；所述交直流滤波控制装置为所述直流输电系统的交直流滤波控制装置。

与现有技术相比，本发明公开的一种直流输电系统的交直流滤波控制方法、装置和系统。通过检测所述直流输电系统的交流侧电流和直流侧电流；根据所述交流侧电流和所述直流侧电流，计算得到交流滤波补偿信号和直流滤波补偿信号；将所述交流滤波补偿信号和所述直流滤波补偿信号叠加到所述送端模块化多电平换流器的三相调制波中，以滤除所述二极管整流器产生的交流侧电流谐波和直流侧电流谐波。本发明实施例通过所述直流输电系统中的送端模块化多电平换流器，在不增加硬件滤波设备的前提下，实现同时滤除二极管整流器产生的交流侧电流谐波与直流侧电流谐波的效果，有效的保证了输电系统的电能质量，降低直流电缆的传输损耗，提高了模块化多电平换流器与二极管整流器并联使用的直流输电系统的实用性。

附图说明

图1是本发明实施例中的直流输电系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中的直流输电系统的交直流滤波控制方法的步骤示意图；

图3是本发明实施例中直流输电系统的交直流滤波控制方法的控制框图；

图4是本发明实施例中第一种交流侧滤波控制算法的控制框图；

图5是本发明实施例中第二种交流侧滤波控制算法的控制框图；

图6是本发明实施例中第三种交流侧滤波控制算法的控制框图；

图7是本发明实施例中第一种直流侧滤波控制算法的控制框图；

图8是本发明实施例中第二种直流侧滤波控制算法的控制框图；

图9是本发明实施例中的直流输电系统的交直流滤波控制装置的结构示意图；

图10是本发明实施例中的直流输电系统的交直流滤波控制系统的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中，所述直流输电系统包括并联的二极管整流器和送端模块化多电平换流器，其中，模块化多电平换流器为输电场提供稳定的交流电压源，但并不输送功率；二极管整流器用于输送输电场产生的有功功率。

参见图1，是本发明实施例中的直流输电系统的结构示意图。在所述直流输电系统中，送端系统1和受端系统6之间依次串接二极管整流器2、含有正极和负极导线的直流输电线路4、受端模块化多电平换流器5；所述二极管整流器2的两端并联设置有所述送端模块化多电平换流器3。所述二极管整流器的交流端2与送端系统1连接，所述二极管整流器2的直流端与直流输电线路4的送端连接；所述送端模块化多电平换流器3的交流端与所述送端系统1连接，所述送端模块化多电平换流器3的直流端与直流输电线路4的送端连接；所述受端模块化多电平换流器5的直流端与所述直流输电线路4的受端连接，所述受端模块化多电平换流器5的交流端与受端系统6连接。

在一种具体的实施方式下，所述送端系统为发电机G，所述二极管整流器2包括三绕组变压器21和二极管整流桥22，其中三绕组变压器21与二极管整流桥22相连。所述送端模块化多电平换流器3包括双绕组变压器31和送端模块化多电平变换器32，其中双绕组变压器31和送端模块化多电平变换器32相连，二极管整流桥22与送端模块化多电平变换器32并联。

所述发电机G发出的交流侧电流I_{ac_total}经过所述二极管整流器和送端模块化多电平换流器的并联电路结构转换后，可以得到直流侧电流I_{dc_total}和直流电压V_dc。在所述直流输电系统中，二极管整流器起到的作用是输送有功功率；送端模块化多电平变换器起到的作用包括：为发电机G提供启动电源；为二极管整流器提供无功功率补偿。

由于有功功率是通过二极管整流器传输的，而二极管整流器自身将在交流侧产生大量以11次、13次谐波为主的谐波，这些谐波也会随着电流流入直流侧，形成直流电流谐波，所以如果不加滤波手段抑制，则会造成整个电路输入侧交流电流谐波值过高，直流侧电流谐波值过高，从而降低电能质量，造成一定的损失。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种交直流滤波控制方法。所述交直流滤波控制方法配置于所述送端模块化多电平换流器3的调制算法中。因此，所述送端模块化多电平变换器起到的作用还包括：通过本发明实施例中提出的交直流滤波控制方法，滤除由二极管整流器在交流侧与直流侧产生的电流谐波。

参见图2-3，图2是本发明实施例中的直流输电系统的交直流滤波控制方法的步骤示意图；图3是本发明实施例中直流输电系统的交直流滤波控制方法的控制框图。所述交直流滤波控制方法通过以下步骤S1至S3执行：

S1、检测所述直流输电系统的交流侧电流和直流侧电流。

S2、根据所述交流侧电流和所述直流侧电流，计算得到交流滤波补偿信号和直流滤波补偿信号。

S3、将所述交流滤波补偿信号和所述直流滤波补偿信号叠加到所述送端模块化多电平换流器的三相调制波中，以滤除所述二极管整流器产生的交流侧电流谐波和直流侧电流谐波。

具体地，由于所述二极管整流器在交流侧产生的电流谐波主要以11次谐波和13次谐波为代表的特定次谐波。因而，所述交流滤波补偿信号包括：交流侧11次谐波滤波补偿信号和交流侧13次谐波滤波补偿信号。

需要说明的是，交流侧产生的电流谐波并不局限于11次谐波和13次谐波，基波次的谐波只要有需求，都可以滤除。在实际应用中，如果发现别的基波倍数次谐波很多，也可以按照本发明实施例的方法增加对应的交流滤波补偿信号。

进一步地，在步骤S2之前，所述方法还包括步骤S4：

S4、检测所述直流输电系统的直流电压；所述直流电压为所述交流侧电流经过所述二极管整流器和送端模块化多电平换流器的并联电路结构转换后得到的；

则优选地，所述步骤S3，具体通过以下步骤S31至S35执行：

S31、将所述交流侧11次谐波滤波补偿信号V_{ac_com_11th}、所述交流侧13次谐波滤波补偿信号V_{ac_com_13th}叠加到所述送端模块化多电平换流器的原始三相调制波V_mod中，得到第一调制电压；

S32、将0.5倍所述直流电压V_dc叠加到所述第一调制电压中，得到第二调制电压；

S33、将所述直流滤波补偿信号V_{dc_com}叠加到所述第二调制电压中，得到补偿后的三相上桥臂调制电压V_{mod_up}。

S34、将所述送端模块化多电平换流器的原始三相调制波V_mod与0.5倍所述直流电压V_dc作差，得到第三调制电压；

S35、将所述直流滤波补偿信号叠加到所述第三调制电压中，得到补偿后的三相下桥臂调制电压V_{mod_down}。

根据所述补偿后的三相上桥臂调制电压V_{mod_up}和补偿后的三相下桥臂调制电压V_{mod_down}，即可得到所述送端模块化多电平换流器的补偿后的三相调制波。补偿后的三相调制波产生的谐波电流可以抵消二极管整流器所产生的交、直流谐波电流，以实现滤波功能。

采用本发明实施例的技术手段，通过获取所述直流输电系统的交流侧电流I_{ac_total}、直流侧电流I_{dc_total}和直流电压V_dc，以计算交流滤波补偿信号和直流滤波补偿信号，并利用送端模块化多电平变换器，在其调制波中叠加补偿相应的交、直流滤波补偿信号，从而滤除所述二极管整流器产生的交流侧电流谐波和直流侧电流谐波，实现滤波功能。

作为优选的实施方式，步骤S2具体通过步骤S21和S22执行：

S21、将所述交流侧电流经过预设的交流侧滤波控制算法，计算得到交流滤波补偿信号；

S22、将所述直流侧电流经过预设的直流侧滤波控制算法，计算得到直流滤波补偿信号。

具体地，所述交流侧滤波控制算法用于根据所述交流侧电流计算交流滤波补偿信号，包括以交流侧11次谐波滤波补偿信号和交流侧13次谐波滤波补偿信号为代表的滤波补偿信号；所述直流侧滤波控制算法用于根据所述交流侧电流计算直流滤波补偿信号。

作为交流侧滤波控制算法的第一种优选的实施方式，参见图4，是本发明实施例中第一种交流侧滤波控制算法的控制框图。所述交流侧滤波控制算法具体为：

将所述交流侧电流经过预设的N次谐波带通滤波器，得到交流侧N次谐波；将所述交流侧N次谐波以N倍基波角速度为旋转角速度进行dq变换，分别得到d轴的N次谐波与q轴的N次谐波；分别将所述d轴的N次谐波和所述q轴的N次谐波与0作差，再通过预设的PI控制器，得到dq坐标系中的交流侧N次谐波滤波补偿信号；将所述dq坐标系中的交流侧N次谐波滤波补偿信号进行dq反变换，得到abc坐标系中的交流侧N次谐波滤波补偿信号。

其中，所述N次表示基波倍数次。在本发明实施例中，交流侧N次谐波主要是以交流侧11次谐波或交流侧13次谐波为代表特定次谐波。

以交流侧11次谐波滤波补偿信号为例，将获取到的所述交流侧电流I_{ac_total}，经过一个11次谐波带通滤波器之后，得到交流侧的11次谐波I_{ac_total_11th}。将该谐波以11倍基波角速度为旋转角速度进行dq变换，分别得到d轴的11次谐波I_{hd_11th}与q轴的11次谐波I_{hq_11th}。将它们和0作差，再通过一个PI控制器便得到dq坐标系的交流侧11次谐波的滤波补偿信号，再将其进行dq反变换便得到其在abc坐标系中的交流侧11次滤波补偿信号V_{ac_com_11th}。

可以理解地，交流侧13次谐波滤波补偿信号的计算方法与交流侧11次谐波滤波补偿信号的计算方法相同，在此不做赘述。从而，将计算得到的交流侧11次谐波滤波补偿信号和交流侧13次谐波滤波补偿信号同时叠加到模块化多电平变换器的三相调制波中，以起到交流侧电流谐波的滤波效果。

作为交流侧滤波控制算法的第二种优选的实施方式，参见图5，是本发明实施例中第二种交流侧滤波控制算法的控制框图。所述交流侧滤波控制算法具体为：

将所述交流侧电流经过预设的N次谐波带通滤波器，得到交流侧N次谐波；将所述交流侧N次谐波和0作差，再通过预设的PR控制器，得到交流侧N次谐波滤波补偿信号；

其中，所述N次表示基波倍数次。在本发明实施例中，交流侧N次谐波主要是以交流侧11次谐波或交流侧13次谐波为代表特定次谐波。

以交流侧11次谐波滤波补偿信号为例，将获取到的所述交流侧电流I_{ac_total}，经过一个11次谐波带通滤波器之后，得到交流侧的11次谐波I_{ac_total_11th}。将它和0作差，再通过一个PR控制器便得到交流侧11次谐波的滤波补偿信号V_{ac_com_11th}。

可以理解地，交流侧13次谐波滤波补偿信号的计算方法与交流侧11次谐波滤波补偿信号的计算方法相同，在此不做赘述。从而，将计算得到的交流侧11次谐波滤波补偿信号和交流侧13次谐波滤波补偿信号同时叠加到模块化多电平变换器的三相调制波中，以起到交流侧电流谐波的滤波效果。

作为交流侧滤波控制算法的第三种优选的实施方式，参见图6，是本发明实施例中第三种交流侧滤波控制算法的控制框图。所述交流侧滤波控制算法具体为：

将所述交流侧电流I_{ac_total}经过预设的宽带通滤波器，得到交流侧主要谐波I_{ac_total_H}；将所述交流侧主要谐波和0作差，再通过预设的比例控制器，得到所述交流侧主要谐波的交流滤波补偿信号V_{ac_com}。

需要说明的是，所述交流侧主要谐波I_{ac_total_H}至少包含了交流侧11次谐波与交流侧13次谐波。因此，采用本实施例的控制算法得到的交流滤波补偿信号V_{ac_com}包括了交流侧11次谐波滤波补偿信号和交流侧13次谐波滤波补偿信号。从而，将计算得到的交流滤波补偿信号V_{ac_com}叠加到模块化多电平变换器的三相调制波中，以起到交流侧电流谐波的滤波效果。

可以理解地，上述三种交流侧滤波控制算法仅为本发明的优选实施例，并不构成都本发明的具体限定。在实际应用中，还可以通过其他的交流侧滤波控制算法计算得到交流侧11次谐波滤波补偿信号和交流侧13次谐波滤波补偿信号，或根据滤波需求计算得到交流侧其他的基波次的谐波滤波补偿信号，以实现交流侧电流谐波，均不影响本发明取得的有益效果。

作为直流侧滤波控制算法的第一种优选的实施方式，参见图7，是本发明实施例中第一种直流侧滤波控制算法的控制框图。所述直流侧滤波控制算法具体为：

将所述直流侧电流I_{dc_total}经过预设的低通滤波器，得到所述直流侧电流中的直流分量；将所述直流侧电流与所述直流分量作差，得到直流分量中的交流分量，也即直流侧电流谐波；将所述直流侧电流谐波和0作差，再通过预设的比例变换器，得到直流滤波补偿信号V_{dc_com}。

所述直流滤波补偿信号V_{dc_com}为共模量，将其叠加到模块化多电平变换器的三相调制波中，可以实现滤除直流侧谐波的滤波效果，并且，不影响模块化多电平变换器的输出波形质量。

作为直流侧滤波控制算法的第二种优选的实施方式，参见图8，是本发明实施例中第二种直流侧滤波控制算法的控制框图。所述直流侧滤波控制算法具体为：

将所述直流侧电流I_{dc_total}经过预设的高通滤波器，得到所述直流侧电流中的高频交流分量，也即直流侧电流谐波；将所述直流侧电流谐波和0作差，再通过预设的比例变换器，得到直流滤波补偿信号V_{dc_com}。

所述直流滤波补偿信号V_{dc_com}为共模量，将其叠加到模块化多电平变换器的三相调制波中，可以实现滤除直流侧谐波的滤波效果，并且，不影响模块化多电平变换器的输出波形质量。

可以理解地，上述两种直流侧滤波控制算法仅为本发明的优选实施例，并不构成都本发明的具体限定。在实际应用中，还可以通过其他的直流侧滤波控制算法计算得到直流滤波补偿信号V_{dc_com}，以实现直流侧电流谐波，均不影响本发明取得的有益效果。

本发明实施例提供了一种直流输电系统的交直流滤波控制方法，通过检测所述直流输电系统的交流侧电流和直流侧电流；根据所述交流侧电流和所述直流侧电流，计算得到交流滤波补偿信号和直流滤波补偿信号；将所述交流滤波补偿信号和所述直流滤波补偿信号叠加到所述送端模块化多电平换流器的三相调制波中，以滤除所述二极管整流器产生的交流侧电流谐波和直流侧电流谐波。本发明实施例通过所述直流输电系统中的送端模块化多电平换流器，在不增加硬件滤波设备的前提下，实现同时滤除二极管整流器产生的交流侧电流谐波与直流侧电流谐波的效果，有效的保证了输电系统的电能质量，降低直流电缆的传输损耗，提高了模块化多电平换流器与二极管整流器并联使用的直流输电系统的实用性。

参见图9，是本发明实施例中的直流输电系统的交直流滤波控制装置的结构示意图。所述直流输电系统包括并联的二极管整流器2和送端模块化多电平换流器3。

所述直流输电系统的交直流滤波控制装置20包括：交直流侧电流检测模块21、补偿信号计算模块22和交直流谐波滤除模块23；

所述交直流侧电流检测模块21，用于检测所述直流输电系统的交流侧电流和直流侧电流；

所述补偿信号计算模块22，用于根据所述交流侧电流和所述直流侧电流，计算得到交流滤波补偿信号和直流滤波补偿信号；

所述交直流谐波滤除模块23，用于将所述交流滤波补偿信号和所述直流滤波补偿信号叠加到所述送端模块化多电平换流器的三相调制波中，以滤除所述二极管整流器产生的交流侧电流谐波和直流侧电流谐波。

优选地，所述直流输电系统的交直流滤波控制装置20还包括直流电压检测模块24；

所述直流电压检测模块24，用于检测所述直流输电系统的直流电压；所述直流电压为所述交流侧电流经过所述二极管整流器和送端模块化多电平换流器的并联电路结构转换后得到的。

优选地，所述交直流谐波滤除模块23，具体用于：

将所述交流侧滤波补偿信号叠加到所述送端模块化多电平换流器的原始三相调制波中，得到第一调制电压；

将0.5倍所述直流电压叠加到所述第一调制电压中，得到第二调制电压；

将所述直流滤波补偿信号叠加到所述第二调制电压中，得到补偿后的三相上桥臂调制电压；

将所述送端模块化多电平换流器的原始三相调制波与0.5倍所述直流电压作差，得到第三调制电压；

将所述直流滤波补偿信号叠加到所述第三调制电压中，得到补偿后的三相下桥臂调制电压。

采用本发明实施例的技术手段，通过获取所述直流输电系统的交流侧电流I_{ac_total}、直流侧电流I_{dc_total}和直流电压V_dc，以计算交流滤波补偿信号和直流滤波补偿信号，并利用送端模块化多电平变换器，在其调制波中叠加补偿相应的交、直流滤波补偿信号，从而滤除所述二极管整流器产生的交流侧电流谐波和直流侧电流谐波，实现滤波功能。

优选地，所述根据所述交流侧电流和所述直流侧电流，计算得到交流滤波补偿信号和直流滤波补偿信号，具体包括：

将所述交流侧电流经过预设的交流侧滤波控制算法，计算得到交流滤波补偿信号；将所述直流侧电流经过预设的直流侧滤波控制算法，计算得到直流滤波补偿信号。

作为交流侧滤波控制算法的第一种优选的实施方式，所述交流侧滤波控制算法具体为：

将所述交流侧电流经过预设的N次谐波带通滤波器，得到交流侧N次谐波；将所述交流侧N次谐波以N倍基波角速度为旋转角速度进行dq变换，分别得到d轴的N次谐波与q轴的N次谐波；分别将所述d轴的N次谐波和所述q轴的N次谐波与0作差，再通过预设的PI控制器，得到dq坐标系中的交流侧N次谐波滤波补偿信号；将所述dq坐标系中的交流侧N次谐波滤波补偿信号进行dq反变换，得到abc坐标系中的交流侧N次谐波滤波补偿信号；其中，所述N次表示基波倍数次。在本发明实施例中，交流侧N次谐波主要是以交流侧11次谐波或交流侧13次谐波为代表特定次谐波。

作为交流侧滤波控制算法的第二种优选的实施方式，所述交流侧滤波控制算法具体为：

将所述交流侧电流经过预设的N次谐波带通滤波器，得到交流侧N次谐波；将所述交流侧N次谐波和0作差，再通过预设的PR控制器，得到交流侧N次谐波滤波补偿信号；其中，所述N次表示基波倍数次。在本发明实施例中，交流侧N次谐波主要是以交流侧11次谐波或交流侧13次谐波为代表特定次谐波。

作为交流侧滤波控制算法的第三种优选的实施方式，所述交流侧滤波控制算法具体为：

将所述交流侧电流经过预设的宽带通滤波器，得到交流侧主要谐波；将所述交流侧主要谐波和0作差，再通过预设的比例控制器，得到所述交流侧主要谐波的交流滤波补偿信号。其中，所述交流侧主要谐波包含以交流侧11次谐波与交流侧13次谐波为代表的特定次谐波。

作为直流侧滤波控制算法的第一种优选的实施方式，所述直流侧滤波控制算法具体为：

将所述直流侧电流经过预设的低通滤波器，得到所述直流侧电流中的直流分量；将所述直流侧电流与所述直流分量作差，得到直流侧电流谐波；将所述直流侧电流谐波和0作差，再通过预设的比例变换器，得到直流滤波补偿信号。

作为直流侧滤波控制算法的第二种优选的实施方式，所述直流侧滤波控制算法具体为：

将所述直流侧电流经过预设的高通滤波器，得到直流侧电流谐波；将所述直流侧电流谐波和0作差，再通过预设的比例变换器，得到直流滤波补偿信号。

需要说明的是，本发明实施例提供的一种直流输电系统的交直流滤波控制装置用于执行上述实施例的一种直流输电系统的交直流滤波控制方法的所有流程步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。

本发明实施例提供了一种直流输电系统的交直流滤波控制装置，通过交直流侧电流检测模块检测所述直流输电系统的交流侧电流和直流侧电流；由补偿信号计算模块控制所述交流侧电流经过预设的滤波控制算法，计算得到交流滤波补偿信号和直流滤波补偿信号；交直流谐波滤除模块控制所述交流滤波补偿信号和所述直流滤波补偿信号叠加到所述送端模块化多电平换流器的三相调制波中，以滤除所述二极管整流器产生的交流侧电流谐波和直流侧电流谐波。本发明实施例通过所述直流输电系统中的送端模块化多电平换流器，在不增加硬件滤波设备的前提下，实现同时滤除二极管整流器产生的交流侧电流谐波与直流侧电流谐波的效果，有效的保证了输电系统的电能质量，降低直流电缆的传输损耗，提高了模块化多电平换流器与二极管整流器并联使用的直流输电系统的实用性。

参见图10，是本发明实施例中的直流输电系统的交直流滤波控制系统的结构示意图。所述直流输电系统的交直流滤波控制系统，包括直流输电系统，及交直流滤波控制装置。

在所述直流输电系统中，送端系统1和受端系统6之间依次串接二极管整流器2、含有正极和负极导线的直流输电线路4、受端模块化多电平换流器5；所述二极管整流器2的两端并联设置有所述送端模块化多电平换流器3。所述二极管整流器的交流端2与送端系统1连接，所述二极管整流器2的直流端与直流输电线路4的送端连接；所述送端模块化多电平换流器3的交流端与所述送端系统1连接，所述送端模块化多电平换流器3的直流端与直流输电线路4的送端连接；所述受端模块化多电平换流器5的直流端与所述直流输电线路4的受端连接，所述受端模块化多电平换流器5的交流端与受端系统6连接。

所述交直流滤波控制装置为上述实施例所提供的直流输电系统的交直流滤波控制装置，用于执行上述实施例的一种直流输电系统的交直流滤波控制方法的所有流程步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种直流输电系统的交直流滤波控制方法，其特征在于，所述直流输电系统包括并联的二极管整流器和送端模块化多电平换流器；

所述交直流滤波控制方法包括：

检测所述直流输电系统的交流侧电流和直流侧电流；

检测所述直流输电系统的直流电压；所述直流电压为所述交流侧电流经过所述二极管整流器和送端模块化多电平换流器的并联电路结构转换后得到的；

根据所述交流侧电流和所述直流侧电流，计算得到交流滤波补偿信号和直流滤波补偿信号；

将所述交流滤波补偿信号和所述直流滤波补偿信号叠加到所述送端模块化多电平换流器的三相调制波中，以滤除所述二极管整流器产生的交流侧电流谐波和直流侧电流谐波；

其中，所述将所述交流滤波补偿信号和所述直流滤波补偿信号叠加到所述送端模块化多电平换流器的三相调制波中，具体包括：

将所述交流滤波补偿信号叠加到所述送端模块化多电平换流器的原始三相调制波中，得到第一调制电压；

将0.5倍所述直流电压叠加到所述第一调制电压中，得到第二调制电压；

将所述直流滤波补偿信号叠加到所述第二调制电压中，得到补偿后的三相上桥臂调制电压；

将所述送端模块化多电平换流器的原始三相调制波与0.5倍所述直流电压作差，得到第三调制电压；

将所述直流滤波补偿信号叠加到所述第三调制电压中，得到补偿后的三相下桥臂调制电压。

2.如权利要求1所述的直流输电系统的交直流滤波控制方法，其特征在于，所述根据所述交流侧电流和所述直流侧电流，计算得到交流滤波补偿信号和直流滤波补偿信号，具体包括：

将所述交流侧电流经过预设的交流侧滤波控制算法，计算得到交流滤波补偿信号；

将所述直流侧电流经过预设的直流侧滤波控制算法，计算得到直流滤波补偿信号。

3.如权利要求2所述的直流输电系统的交直流滤波控制方法，其特征在于，所述交流侧滤波控制算法具体为：

将所述交流侧电流经过预设的N次谐波带通滤波器，得到交流侧N次谐波；

将所述交流侧N次谐波以N倍基波角速度为旋转角速度进行dq变换，分别得到d轴的N次谐波与q轴的N次谐波；

分别将所述d轴的N次谐波和所述q轴的N次谐波与0作差，再通过预设的PI控制器，得到dq坐标系中的交流侧N次谐波滤波补偿信号；

将所述dq坐标系中的交流侧N次谐波滤波补偿信号进行dq反变换，得到abc坐标系中的交流侧N次谐波滤波补偿信号；

其中，所述N次表示基波倍数次。

4.如权利要求2所述的直流输电系统的交直流滤波控制方法，其特征在于，所述交流侧滤波控制算法具体为：

将所述交流侧电流经过预设的N次谐波带通滤波器，得到交流侧N次谐波；

将所述交流侧N次谐波和0作差，再通过预设的PR控制器，得到交流侧N次谐波滤波补偿信号；其中，所述N次表示基波倍数次。

5.如权利要求2所述的直流输电系统的交直流滤波控制方法，其特征在于，所述交流侧滤波控制算法具体为：

将所述交流侧电流经过预设的宽带通滤波器，得到交流侧主要谐波；

将所述交流侧主要谐波和0作差，再通过预设的比例控制器，得到所述交流侧主要谐波的交流滤波补偿信号。

6.如权利要求2所述的直流输电系统的交直流滤波控制方法，其特征在于，所述直流侧滤波控制算法具体为：

将所述直流侧电流经过预设的低通滤波器，得到所述直流侧电流中的直流分量；

将所述直流侧电流与所述直流分量作差，得到直流侧电流谐波；

将所述直流侧电流谐波和0作差，再通过预设的比例变换器，得到直流滤波补偿信号。

7.如权利要求2所述的直流输电系统的交直流滤波控制方法，其特征在于，所述直流侧滤波控制算法具体为：

将所述直流侧电流经过预设的高通滤波器，得到直流侧电流谐波；

将所述直流侧电流谐波和0作差，再通过预设的比例变换器，得到直流滤波补偿信号。

8.一种直流输电系统的交直流滤波控制装置，其特征在于，所述直流输电系统包括并联的二极管整流器和送端模块化多电平换流器；

所述交直流滤波控制装置包括：

交直流侧电流检测模块，用于检测所述直流输电系统的交流侧电流和直流侧电流；

直流电压检测模块，用于检测所述直流输电系统的直流电压；所述直流电压为所述交流侧电流经过所述二极管整流器和送端模块化多电平换流器的并联电路结构转换后得到的；

补偿信号计算模块，用于根据所述交流侧电流和所述直流侧电流，计算得到交流滤波补偿信号和直流滤波补偿信号；

交直流谐波滤除模块，用于将所述交流滤波补偿信号和所述直流滤波补偿信号叠加到所述送端模块化多电平换流器的三相调制波中，以滤除所述二极管整流器产生的交流侧电流谐波和直流侧电流谐波，其中，所述将所述交流滤波补偿信号和所述直流滤波补偿信号叠加到所述送端模块化多电平换流器的三相调制波中，具体包括：将所述交流滤波补偿信号叠加到所述送端模块化多电平换流器的原始三相调制波中，得到第一调制电压；将0.5倍所述直流电压叠加到所述第一调制电压中，得到第二调制电压；将所述直流滤波补偿信号叠加到所述第二调制电压中，得到补偿后的三相上桥臂调制电压；将所述送端模块化多电平换流器的原始三相调制波与0.5倍所述直流电压作差，得到第三调制电压；将所述直流滤波补偿信号叠加到所述第三调制电压中，得到补偿后的三相下桥臂调制电压。

9.一种直流输电系统的交直流滤波控制系统，其特征在于，包括直流输电系统，及交直流滤波控制装置；

所述直流输电系统包括并联的二极管整流器和送端模块化多电平换流器；所述交直流滤波控制装置为权利要求8所述的直流输电系统的交直流滤波控制装置。

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