CN113224760B - 适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法，以解决柔性直流输电系统与送端电网或受端电网阻抗匹配失当时，可能产生高频谐振的技术问题。本发明参数的设计目标为：串联型无源阻抗适配器消耗的无功选择不超过换流器额定功率的A倍，串联型无源阻抗适配器在基波产生的损耗为换流器额定功率的B倍。通过本发明提供的适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法能够实现在关注的频段范围内实现正阻抗特性，完全消除谐波谐振风险。

Description

适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法
技术领域
本发明涉及柔性直流系统优化技术领域技术领域，尤其涉及一种适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法。
背景技术
我国水能资源主要集中在西南地区，东部地区用电负荷相对集中。实施远距离、大容量“西电东送”是我国优化资源配置、解决能源与电力负荷逆向分布的客观要求，也是将西部欠发达地区的资源优势变为经济优势，促进东西部地区经济共同发展的重要措施。直流输电采用电力电子变换技术，将送端的清洁水电转换为高压直流电通过远距离架空线路输送至受端负荷中心，输电效率高、节省成本与输电走廊，已成为“西电东送”的主要方式。
柔性直流输电是基于电压源型换流器的新一代直流输电技术，在新能源消纳、经济性、灵活性和可靠性等方面具有显著优势，近年来得到了飞速发展。但是，随着柔性直流输电容量的不断增加、大功率电力电子设备在电网中的规模化应用，柔性直流输电存在与接入电网产生高频谐振的风险，影响电网安全稳定与电力设备安全。
图1为柔性直流系统接入电网示意图。柔性直流输电系统与送端电网或受端电网阻抗匹配失当时，可能产生高频谐振，威胁电力系统和柔性直流的安全稳定运行。
目前，存在三类谐波谐振抑制方案：限制电网阻抗、优化柔性直流阻抗、增加辅助设备。
(1)现有技术中，电网阻抗与运行方式、负载、潮流等因素有关，其阻抗幅值、相位均可能大范围变化，因运行方式安排与多个因素有关、且雷击等交流故障也可能导致运行方式的强迫变化，限制运行方式避免谐波谐振的方案很难作为长期方案执行。
(2)增加辅助设备会带来额外的成本，且目前未见公开的辅助设备设计方法。
(3)通过优化控制策略，能在一定程度上减小谐波谐振风险，目前已公开的分析表明：相比直接前馈、前馈回路中增加低通滤波器有利于降低谐振风险。尽管如此，在长控制链路延时特征下，增加低通滤波器并不能完全规避高频谐振风险。
由上可知，由于交流电网阻抗与系统运行方式、负荷等多种因素相关，理论上无法穷举所有可能的电流电网状态，即使在分析的电网条件下不发生振荡，设计运行时仍可能因电网进入特殊状态而发生谐振。通过优化控制策略的方式可降低谐波谐振风险，但是由于其阻抗仍然存在负实部区间，理论上仍然存在与交流电网发生谐振的可能。
发明内容
本发明的目的在于提供串联型无源阻抗适配器参数设计方法，以实现在关注的频段范围内实现正阻抗特性，完全消除谐波谐振风险。
为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法，所述串联型无源阻抗适配器包括电容、电阻和电感，所述电容和所述电阻串联后与所述电感并联；
所述参数设计方法包括：
步骤1：
获取设定频率范围内的柔性直流交流阻抗；
根据所述柔性直流交流阻抗计算柔性直流交流阻抗评价指标；
步骤2：
设置参数A、参数B和参数C；
以额定电流仅流经所述电感支路，所述串联型无源阻抗适配器消耗的无功等于换流器额定功率的预设的A倍，计算得到所述电感初始参数；
以所述电阻大于或等于所述设定频率范围内的柔性直流阻抗评价指标的最大值，确定所述电阻初始参数；
以所述电容容抗等于所述电感感抗的C倍确定所述电容初始参数；
根据所述电感初始参数和预设的电感初始参数倍数变化范围，确定所述电感参数变化范围；
根据所述电阻初始参数和预设的电阻初始参数倍数变化范围，确定所述电阻参数变化范围；
根据所述电容初始参数和预设的电容初始参数倍数变化范围，确定所述电容参数变化范围；
根据所述电感参数变化范围、所述电阻参数变化范围和所述电容参数变换范围确定参数组合变化范围；
计算所述参数组合变化范围内每一参数组合下，所述串联型无源阻抗适配器的无功消耗和有功损耗；其中，对于任一参数组合，若所述串联型无源阻抗适配器的无功消耗大于所述换流器额定功率的A倍，或Re{Zadapter(f)}>X(f)在所述预设的频段范围内不恒成立，则将所述有功损耗记为所述额定功率的N*B倍；其中，所述Re{Zadapter(f)}为所述串联型无源阻抗适配器阻抗传递函数的实部，所述X(f)为所述柔性直流阻抗评价指标；
根据每一所述参数组合的有功损耗，获得有功损耗最低的参数组合；
步骤3：
若所述有功损耗最低的参数组合满足Re{Zadapter(f)}>X(f)在预设频段范围内恒成立，则降低A或B，返回步骤2，直至有功损耗最低的参数组合不满足Re{Zadapter(f)}>X(f)在预设频段范围内恒成立，获得全局最优参数组合；其中，若所述参数组合范围内所有参数组合均不满足Re{Zadapter(f)}>X(f)在预设频段范围内恒成立，则增大A或B，返回步骤2，直至获得全局最优参数。
进一步地，所述柔性直流交流阻抗包括柔性直流交流阻抗幅值和柔性直流交流阻抗相位，则所述根据所述柔性直流交流阻抗计算柔性直流交流阻抗评价指标，包括：
根据所述柔性直流交流阻抗幅值、所述柔性直流交流阻抗相位、幅值裕度和相角裕度计算柔性直流交流阻抗评价指标。
进一步地，所述根据所述柔性直流交流阻抗幅值、所述柔性直流交流阻抗相位、幅值裕度和相角裕度计算柔性直流交流阻抗评价指标，具体为：
根据公式
Figure BDA0003054078480000031
计算所述柔性直流阻抗评价指标，其中，mag(f)为柔性直流交流阻抗幅值、phase(f)为柔性直流交流阻抗相位、GM为幅值裕度，单位为dB，PM为相角裕度，单位为deg。
进一步地，根据公式
Figure BDA0003054078480000032
计算所述串联型无源阻抗适配器阻抗传递函数的实部，其中，L为电感、R为电阻、C为电容、s为拉普拉斯算子。
进一步地，根据公式
Figure BDA0003054078480000033
计算所述串联型无源阻抗适配器的有功损耗，其中，Ploss为串联型无源阻抗适配器的有功损耗，Pnorm为柔性直流额定功率，Ugrid为柔性直流接入的交流电网电压，ffund为基波频率。
进一步地，所述电感初始参数倍数变化范围为0.8倍～1.2倍，所述电阻初始参数倍数变化范围为1倍～2倍，所述电容初始参数倍数变化范围为0倍～1倍，则所述电感参数变化范围为：0.8*电感初始参数～1.2*电感初始参数，所述电阻参数变化范围为：1*电阻初始参数～2*电阻初始参数，所述电容参数变化范围为：0～1*电容初始参数。
进一步地，所述C等于100。
进一步地，所述N等于10。
第二方面，本发明实施例提供一种适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述所述的适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法。
第三方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述所述的适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法。
与现有技术相比，本发明实施例能够实现在关注的频段范围内内实现正阻抗特性，完全消除谐波谐振风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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方式，对于本领域普通技术人员来讲，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是柔性直流系统接入电网示意图；
图2是串联型无源阻抗适配器的原理示意图；
图3是串联型无源阻抗适配器连接位置示意图(仅示意图，适配器对多端系统同样适用)；
图4是最简化的串联型无源阻抗适配器结构型式示意图；
图5是本发明一实施例中X(f)曲线示意图；
图6是本发明一实施例中某一参数组合下的Re{Zadapter(f)}曲线和X(f)曲线比对示意图；
图7是本发明一实施例中另一参数组合下的Re{Zadapter(f)}曲线和X(f)曲线比对示意图；
图8是本发明一实施例中又一参数组合下的Re{Zadapter(f)}曲线和X(f)曲线比对示意图。
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。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
串联型无源阻抗适配器的原理示意图如图2所示，串联型无源阻抗适配器连接位置示意图如图3(仅示意图，适配器对多端系统同样适用。图2中，Zgrid为交流电网阻抗，其幅值在(0,+∞)间变化，相角在(-90°,+90°)间变化，实部始终为正。Z1为MMC柔性直流交流阻抗，Z2为无源阻抗适配器。Z1在部分频段具有负实部，Z2在预设的频段范围内具有正实部，当两者实部之和大于0时，可消除谐振风险。
最简化的串联型无源阻抗适配器结构型式如图4所示，包括电容、电阻和电感，电容和电阻串联后与电感并联。其中，电阻R、电容C和电感L具有如下特性：
电阻R、电容C：在中高频段呈现阻性，与柔性直流交流阻抗串联后保证换流站阻抗实部为正；
电感L：隔离基波电流，阻抗适配器在基频呈现出电感特性，避免过大的基波电流流过电阻支路产生过大的损耗。
为消除谐振风险，参数的设计目标为：串联型无源阻抗适配器消耗的无功选择不超过换流器额定功率的A倍，串联型无源阻抗适配器在基波产生的损耗为换流器额定功率的B倍，例如：A选取2％，B选取十万分之一。
基于上述串联型无源阻抗适配器，本发明实施例提供的串联型无源阻抗适配器参数设计方法包括步骤1-步骤3，步骤2包括子步骤S20-S29：
步骤1：
获取设定频率范围内的柔性直流交流阻抗；
根据所述柔性直流交流阻抗计算柔性直流交流阻抗评价指标；
步骤2：
S20、设置参数A、参数B和参数C；
S21、以额定电流仅流经所述电感支路，所述串联型无源阻抗适配器消耗的无功等于换流器额定功率的预设的A倍，计算得到所述电感初始参数；
S22、以所述电阻大于或等于所述设定频率范围内的柔性直流阻抗评价指标的最大值，确定所述电阻初始参数；
S23、以所述电容容抗等于所述电感感抗的C倍确定所述电容初始参数；
S24、根据所述电感初始参数和预设的电感初始参数倍数变化范围，确定所述电感参数变化范围；
S25、根据所述电阻初始参数和预设的电阻初始参数倍数变化范围，确定所述电阻参数变化范围；
S26、根据所述电容初始参数和预设的电容初始参数倍数变化范围，确定所述电容参数变化范围；
S27、根据所述电感参数变化范围、所述电阻参数变化范围和所述电容参数变换范围确定参数组合变换范围；
S28、计算所述参数组合变化范围内每一参数组合下，所述串联型无源阻抗适配器的无功消耗和有功损耗；其中，对于任一参数组合，若所述串联型无源阻抗适配器的无功消耗大于所述换流器额定功率的A倍，或Re{Zadapter(f)}>X(f)在所述预设的频段范围内不恒成立，则将所述有功损耗记为所述额定功率的N*B倍；其中，所述Re{Zadapter(f)}为所述串联型无源阻抗适配器阻抗传递函数的实部，所述X(f)为所述柔性直流阻抗评价指标；
S29、根据每一所述参数组合的有功损耗，获得有功损耗最低的参数组合；
步骤3：
若所述有功损耗最低的参数组合满足Re{Zadapter(f)}>X(f)在预设频段范围内恒成立，则降低A或B，返回步骤2，直至有功损耗最低的参数组合不满足Re{Zadapter(f)}>X(f)在预设频段范围内恒成立，获得全局最优参数组合；其中，若所述参数组合范围内所有参数组合均不满足Re{Zadapter(f)}>X(f)在预设频段范围内恒成立，则增大A或B，返回步骤2，直至获得全局最优参数。
作为本发明实施例的一种举例，所述柔性直流交流阻抗包括柔性直流交流阻抗幅值和柔性直流交流阻抗相位，则所述根据所述柔性直流交流阻抗计算柔性直流交流阻抗评价指标，包括：
根据所述柔性直流交流阻抗幅值、所述柔性直流交流阻抗相位、幅值裕度和相角裕度计算柔性直流交流阻抗评价指标。
与现有技术相比，本发明实施例能够实现在关注的频段范围内内实现正阻抗特性，完全消除谐波谐振风险。
作为本发明实施例的一种举例，所述根据所述柔性直流交流阻抗幅值、所述柔性直流交流阻抗相位、幅值裕度和相角裕度计算柔性直流交流阻抗评价指标，具体为：
根据公式
Figure BDA0003054078480000061
计算所述柔性直流阻抗评价指标，其中，mag(f)为柔性直流交流阻抗幅值、phase(f)为柔性直流交流阻抗相位、GM为幅值裕度，单位为dB，PM为相角裕度，单位为deg。
在本发明实施例中，应当理解的是，所述GM为幅值裕度，单位为dB，PM为相角裕度根据工程需要选取，例如，GM可选取为3dB，PM选取为3deg。
在本发明实施例中，具体地，所述柔性直流交流阻抗幅值、所述柔性直流交流阻抗相位可通过阻抗扫描获得或根据对应公式计算得到。
此外，需要说明的是，X(f)>0的频率段可能发生谐振。
作为本发明实施例的一种举例，所述C等于100。
作为本发明实施例的一种举例，所述N等于10。
下面以C等于100、N等于10、电感参数变化范围为：0.8*电感初始参数～1.2*电感初始参数；电阻参数变化范围为：1*电阻初始参数～2*电阻初始参数；电容参数变化范围为：0～1*电容初始参数，给出一个设计实例：
假设电感L(柔性直流交流等效电感)为183mH，控制链路延时为300μs，PI控制参数为90900，前馈采用截止频率为200Hz的butterworth低通滤波器，额定容量为1500MW。
步骤1：
通过阻抗扫描获取设定频率范内的柔性直流交流阻抗，所述柔性直流交流阻抗包括柔性直流交流阻抗幅值mag(f)和柔性直流交流阻抗相位phase(f)
在本实施例中，仅考虑电流内环与前馈控制的影响，采用的阻抗传递函数为
Figure BDA0003054078480000071
其中，GPI是PI控制器，Gd是链路延时，Gfilter是低通滤波器。根据公式
Figure BDA0003054078480000072
获得柔性直流交流阻抗评价指标，并根据设定范围内的柔性直流交流阻抗评价指标获取所述设定范围内的柔性直流交流阻抗评价指标曲线，如图5所示。
设置A为2％，B为十万分之一。
根据S20-S22获得初始参数：L＝35.1mH、R＝141.27Ω、C＝2.89μF；
求0.8L～1.2L，0～C,R～2R范围内串联型无源阻抗适配器的有功损耗，获取有功损耗最低的参数组合，得到有功损耗最低的参数组合为：L＝28.1mH，R＝141.27Ω，C＝0.866μF。有功损耗为2.22kW，无功消耗为24Mvar。
获取所述参数组合下的Re{Zadapter(f)}曲线和X(f)曲线，如图6所示。从图6可知，Re{Zadapter(f)}>X(f)在预设的频段范围内均成立，则减小A至1.4％。重复步骤1，获得初始参数：L＝24.6mH、R＝141.27Ω、C＝4.13μF；求0.8L～1.2L，0～C,R～2R范围内串联型无源阻抗适配器的有功损耗，获取有功损耗最低的参数组合，得到有功损耗最低的参数组合为：L＝22.1mH，R＝141.27Ω，C＝1.24μF。基波损耗为2.8kW，消耗无功为18.9Mvar。获取所述参数组合下的Re{Zadapter(f)}曲线，和X(f)曲线，如图7所示。从图7可知，Re{Zadapter(f)}>X(f)在预设的频段范围内均成立，则减小A至1.2％，重复步骤1，获得初始参数:L＝21.1mH，R＝141.27Ω，C＝4.82μF。在0.8L～1.2L，0～C,R～2R范围内，如图8所示，Re{Zadapter(f)}>X(f)不满足。范围内无可行参数。
参数优化结束。选取L＝22.1mH，R＝141.27Ω，C＝1.24μF。
实施例2：
本发明实施例还提供一种串联型无源阻抗适配器参数设计装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任意一项所述的串联型无源阻抗适配器参数设计方法。
实施例3：
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述中任意一项所述的串联型无源阻抗适配器参数设计方法。
需要说明的是，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要进一步说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法，其特征在于，所述串联型无源阻抗适配器包括电容、电阻和电感，所述电容和所述电阻串联后与所述电感并联；
所述参数设计方法包括：
步骤1：
获取设定频率范围内的柔性直流交流阻抗；其中，所述柔性直流交流阻抗包括柔性直流交流阻抗幅值和柔性直流交流阻抗相位；
根据所述柔性直流交流阻抗幅值、所述柔性直流交流阻抗相位、幅值裕度、相角裕度以及公式
Figure FDA0003494822990000011
计算柔性直流交流阻抗评价指标；其中，mag(f)为柔性直流交流阻抗幅值、phase(f)为柔性直流交流阻抗相位、GM为幅值裕度，单位为dB，PM为相角裕度，单位为deg；
步骤2：
设置参数A、参数B和参数C；
以额定电流仅流经电感支路，所述串联型无源阻抗适配器消耗的无功等于换流器额定功率的A倍，计算得到所述电感初始参数；
以所述电阻等于所述设定频率范围内的柔性直流阻抗评价指标的最大值，确定所述电阻初始参数；
以所述电容容抗等于所述电感感抗的C倍确定所述电容初始参数；
根据所述电感初始参数和预设的电感初始参数倍数变化范围，确定所述电感参数变化范围；
根据所述电阻初始参数和预设的电阻初始参数倍数变化范围，确定所述电阻参数变化范围；
根据所述电容初始参数和预设的电容初始参数倍数变化范围，确定所述电容参数变化范围；
根据所述电感参数变化范围、所述电阻参数变化范围和所述电容参数变化范围确定参数组合变化范围；
计算所述参数组合变化范围内每一参数组合下，所述串联型无源阻抗适配器的无功消耗和有功损耗；其中，对于任一参数组合，若所述串联型无源阻抗适配器的无功消耗大于所述换流器额定功率的A倍，或Re{Zadapter(f)}>X(f)在所述设定频率范围内不恒成立，则将所述有功损耗记为所述额定功率的N*B倍；其中，所述Re{Zadapter(f)}为所述串联型无源阻抗适配器阻抗传递函数的实部，所述X(f)为所述柔性直流阻抗评价指标；
根据每一所述参数组合的有功损耗，获得有功损耗最低的参数组合；
步骤3：
若所述有功损耗最低的参数组合满足Re{Zadapter(f)}>X(f)在所述设定频率范围内恒成立，则降低A或B，返回步骤2，直至有功损耗最低的参数组合不满足Re{Zadapter(f)}>X(f)在所述设定频率范围内恒成立，获得全局最优参数组合；其中，若所述参数组合范围内所有参数组合均不满足Re{Zadapter(f)}>X(f)在所述设定频率范围内恒成立，则增大A或B，返回步骤2，直至获得全局最优参数。
2.根据权利要求1所述的适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法，其特征在于，根据公式
Figure FDA0003494822990000021
计算所述串联型无源阻抗适配器阻抗传递函数的实部，其中，L为电感、R为电阻、C为电容、s为拉普拉斯算子。
3.根据权利要求1所述的适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法，其特征在于，根据公式
Figure FDA0003494822990000022
计算所述串联型无源阻抗适配器的有功损耗，其中，Ploss为串联型无源阻抗适配器的有功损耗，Pnorm为柔性直流额定功率，Ugrid为柔性直流接入的交流电网电压，ffund为基波频率。
4.根据权利要求1所述的适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法，其特征在于，所述电感初始参数倍数变化范围为0.8倍～1.2倍，所述电阻初始参数倍数变化范围为1倍～2倍，所述电容初始参数倍数变化范围为0倍～1倍，则所述电感参数变化范围为：0.8*电感初始参数～1.2*电感初始参数，所述电阻参数变化范围为：1*电阻初始参数～2*电阻初始参数，所述电容参数变化范围为：0～1*电容初始参数。
5.根据权利要求1所述的适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法，其特征在于，所述C等于100。
6.根据权利要求1所述的适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法，其特征在于，所述N等于10。
7.一种适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任意一项所述的适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至6中任意一项所述的适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116822436B (zh) * 2023-06-30 2024-02-27 四川大学 一种直流输电送端交流系统的振荡风险灵敏度分析方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9667063B1 (en) * 2016-02-19 2017-05-30 Wilsun Xu Harmonic filter for multipulse converter systems
CN106253337B (zh) * 2016-08-19 2018-08-14 南京航空航天大学 一种用于镇定多台逆变器并网系统的阻抗适配器
CN108173288B (zh) * 2018-02-09 2020-01-31 合肥工业大学 抑制多逆变器并网系统谐振的电压型阻抗适配器控制方法
CN109768565B (zh) * 2019-02-27 2020-07-10 南方电网科学研究院有限责任公司 适用于柔性直流的无源阻抗适配器参数设计方法及装置
CN110058084B (zh) * 2019-04-15 2021-06-08 南方电网科学研究院有限责任公司 一种换流变压器的谐波阻抗测量系统及方法
CN110649620B (zh) * 2019-11-21 2021-07-30 南方电网科学研究院有限责任公司 一种基于控制参数调制的换流器直流谐振抑制方法及装置
CN113162069B (zh) * 2021-04-22 2022-07-19 武汉大学 有源/无源阻尼抑制柔性直流输电系统高频振荡的方法

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