CN113452023B - 柔性直流换流器的谐波电流抑制方法、装置及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性直流换流器的谐波电流抑制方法、装置及存储介质，所述柔性直流换流器的谐波电流抑制方法包括：获取待抑制的谐波次数以及电网电压中背景谐波的幅值和相位；将所述背景谐波经过相位延时后，生成谐波调节量；在柔性直流换流器电流内环控制输出端串联谐波陷波器，得到经过谐波陷波器处理后的调制波；在所述经过谐波陷波器处理后的调制波上叠加所述谐波调节量，以对柔性直流换流器的谐波电流进行抑制。本发明实施例无需改变原有控制环结构，计算量小，能够在降低对柔性直流换流器动态性能及稳态特性的影响下，实现对谐波电流的抑制。

Description

柔性直流换流器的谐波电流抑制方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及柔性直流换流器技术领域，尤其涉及一种柔性直流换流器的谐波电流抑制方法、装置及存储介质。
背景技术
柔性直流输电技术具有控制灵活、输出波形质量高、可向无源系统供电等优点，目前在大规模远距离高压直流输电、新能源并网、海上风电直流送出、异步电网互联等领域得到了广泛应用。然而，当电网电压存在背景谐波时，将会使得柔性直流换流器产生谐波电流，危害柔性直流换流器的安全稳定运行，因此有必要针对高背景谐波电压的情况提出有效的谐波电流抑制措施。
现有技术主要是通过改善电流控制内环实现谐波抑制，例如在电流内环中加入附加的PR控制器(比例谐振控制器)或PI控制器(比例积分控制器)等，对特定次谐波进行抑制。但是，该抑制策略涉及到复杂的参数设计，并可能会影响柔性直流换流器的动态性能及稳态特性，实施抑制策略后需进行大量的动态性能试验验证，难以在实际工程中进行运用。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种柔性直流换流器的谐波电流抑制方法、装置及存储介质，无需改变原有控制环结构，计算量小，能够在降低对柔性直流换流器动态性能及稳态特性的影响下，实现对谐波电流的抑制。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种柔性直流换流器的谐波电流抑制方法，包括：
获取待抑制的谐波次数以及电网电压中背景谐波的幅值和相位；
将所述背景谐波经过相位延时后，生成谐波调节量；
在柔性直流换流器电流内环控制输出端串联谐波陷波器，得到经过谐波陷波器处理后的调制波；
在所述经过谐波陷波器处理后的调制波上叠加所述谐波调节量，以对柔性直流换流器的谐波电流进行抑制。
作为上述方案的改进，所述将所述背景谐波经过相位延时后，生成谐波调节量，具体为：
将所述背景谐波的相位经过时间T1延时后，生成谐波调节量VharmABC；其中，T1＝1/fharm-Td1；fharm为待消除的背景谐波频率，Td1为控制链路延时。
作为上述方案的改进，所述谐波陷波器的传递函数为
Figure BDA0003155771600000021
其中，s为拉普拉斯算子，ω为谐波角频率，ε为阻尼系数，可在预设区间内选择。
作为上述方案的改进，所述预设区间为0.02～0.1。
作为上述方案的改进，所述柔性直流换流器的谐波电流抑制方法可分别对不同次数谐波电流进行抑制。
本发明实施例还提供了一种柔性直流换流器的谐波电流抑制装置，包括：
获取模块，用于获取待抑制的谐波次数以及电网电压中背景谐波的幅值和相位；
生成模块，用于将所述背景谐波经过相位延时后，生成谐波调节量；
调制模块，用于在柔性直流换流器电流内环控制输出端串联谐波陷波器，得到经过谐波陷波器处理后的调制波；
抑制模块，用于在所述经过谐波陷波器处理后的调制波上叠加所述谐波调节量，以对柔性直流换流器的谐波电流进行抑制。
本发明实施例还提供了一种终端设备，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上述任一项所述的柔性直流换流器的谐波电流抑制方法。
本发明实施例还提供了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上述任一项所述的柔性直流换流器的谐波电流抑制方法。
相对于现有技术，本发明实施例提供的一种柔性直流换流器的谐波电流抑制方法、装置及存储介质的有益效果在于：通过获取待抑制的谐波次数以及电网电压中背景谐波的幅值和相位；将所述背景谐波经过相位延时后，生成谐波调节量；在柔性直流换流器电流内环控制输出端串联谐波陷波器，得到经过谐波陷波器处理后的调制波；在所述经过谐波陷波器处理后的调制波上叠加所述谐波调节量，以对柔性直流换流器的谐波电流进行抑制。本发明实施例无需改变原有控制环结构，计算量小，能够在降低对柔性直流换流器动态性能及稳态特性的影响下，实现对谐波电流的抑制。
附图说明
图1是本发明提供的一种柔性直流换流器的谐波电流抑制方法的一个优选实施例的流程示意图；
图2是本发明提供的一种柔性直流换流器的谐波电流抑制方法的控制框图；
图3是本发明提供的一种柔性直流换流器的谐波电流抑制方法的仿真结果图；
图4是本发明提供的一种柔性直流换流器的谐波电流抑制装置的一个优选实施例的结构示意图；
图5是本发明提供的一种柔性直流换流器的谐波电流抑制装置的另一个优选实施例的结构示意图。
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。
请参阅图1，图1是本发明提供的一种柔性直流换流器的谐波电流抑制方法的一个优选实施例的流程示意图。所述柔性直流换流器的谐波电流抑制方法，包括：
S1，获取待抑制的谐波次数以及电网电压中背景谐波的幅值和相位；
S2，将所述背景谐波经过相位延时后，生成谐波调节量；
S3，在柔性直流换流器电流内环控制输出端串联谐波陷波器，得到经过谐波陷波器处理后的调制波；
S4，在所述经过谐波陷波器处理后的调制波上叠加所述谐波调节量，以对柔性直流换流器的谐波电流进行抑制。
具体的，获取待抑制的谐波次数以及电网电压中背景谐波的幅值和相位VharmABC_grid；其中，电网中最常见需要抑制的谐波次数为5、7次。将所述背景谐波经过相位延时后，生成谐波调节量VharmABC。在柔性直流换流器电流内环控制输出端串联谐波陷波器，得到经过谐波陷波器处理后的调制波。在所述经过谐波陷波器处理后的调制波上叠加所述谐波调节量VharmABC，以对柔性直流换流器的谐波电流进行抑制。
需要说明的是，谐波陷波器能够抑制的谐波次数与待抑制的谐波次数相对应，即谐波陷波器能够对调制波中特定的谐波次数进行消除。通过谐波调节量与电网背景谐波的抵消作用，实现对特定次数的谐波进行抑制。
本实施例无需改变原有控制环结构，计算量小，能够在降低对柔性直流换流器动态性能及稳态特性的影响下，实现对谐波电流的抑制。
在另一个优选实施例中，所述S2，将所述背景谐波经过相位延时后，生成谐波调节量，具体为：
将所述背景谐波的相位经过时间T1延时后，生成谐波调节量VharmABC；其中，T1＝1/fharm-Td1；fharm为待消除的背景谐波频率，Td1为控制链路延时。
具体的，将所述背景谐波VharmABC_grid的相位经过时间T1延时后，生成谐波调节量VharmABC；其中，T1＝1/fharm-Td1；fharm为待消除的背景谐波频率，Td1为控制链路延时，Td1通过测量可以得到。
本实施例通过在原有控制策略生成的调制波的基础上，经过谐波陷波器处理后叠加谐波调节量，无需改变原有控制环结构，计算量小，能够在降低对柔性直流换流器动态性能及稳态特性的影响下，实现对谐波电流的抑制。
在又一个优选实施例中，所述谐波陷波器的传递函数为
Figure BDA0003155771600000051
其中，s为拉普拉斯算子，ω为谐波角频率，ε为阻尼系数，可在预设区间内选择。
请参阅图2，图2是图2本发明提供的一种柔性直流换流器的谐波电流抑制方法的控制框图。柔性直流谐波抑制策略如图2所示，图中上下分别为正序和负序控制。对正序控制策略，各模块分别为：被控电流abc/αβ坐标变换环节、αβ/dq坐标变换环节、指令值与反馈至作差环节、1/4周期滤波环节(用于消除正负序耦合)、PI控制器环节、前馈环节、dq/αβ和αβ/abc坐标变换环节、控制链路延时等效环节、谐波陷波器、叠加谐波调节量，最后输出调制波。
本实施例通过在原有控制策略生成的调制波的基础上，经过谐波陷波器处理后叠加谐波调节量，无需改变原有控制环结构，计算量小，能够在降低对柔性直流换流器动态性能及稳态特性的影响下，实现对谐波电流的抑制。
作为优选方案，所述预设区间为0.02～0.1。
具体的，ε为阻尼系数，可在预设区间0.02～0.1选择合适的数值。
作为优选方案，所述柔性直流换流器的谐波电流抑制方法可分别对不同次数谐波电流进行抑制。
在具体实施当中，请参阅图3，图3本发明提供的一种柔性直流换流器的谐波电流抑制方法的仿真结果图。从图中可以看出，在电网中含有15kV(相电压峰值)五次背景谐波时，采取谐波抑制策略前流入换流阀的谐波电流约为30A，将本实施例提供的谐波电流抑制方法投入后五次谐波被抑制，谐波电流降低到3A以下，因此，本实施例提供的谐波电流抑制方法能够在降低对柔性直流换流器动态性能及稳态特性的影响下，实现对谐波电流的抑制。
相应地，本发明还提供一种柔性直流换流器的谐波电流抑制装置，能够实现上述实施例中的柔性直流换流器的谐波电流抑制方法的所有流程。
请参阅图4，图4是本发明提供的一种柔性直流换流器的谐波电流抑制装置的一个优选实施例的结构示意图。所述柔性直流换流器的谐波电流抑制装置，包括：
获取模块401，用于获取待抑制的谐波次数以及电网电压中背景谐波的幅值和相位；
生成模块402，用于将所述背景谐波经过相位延时后，生成谐波调节量；
调制模块403，用于在柔性直流换流器电流内环控制输出端串联谐波陷波器，得到经过谐波陷波器处理后的调制波；
抑制模块404，用于在所述经过谐波陷波器处理后的调制波上叠加所述谐波调节量，以对柔性直流换流器的谐波电流进行抑制。
优选地，所述生成模块402，具体用于：
将所述背景谐波的相位经过时间T1延时后，生成谐波调节量VharmABC；其中，T1＝1/fharm-Td1；fharm为待消除的背景谐波频率，Td1为控制链路延时。
优选地，所述谐波陷波器的传递函数为
Figure BDA0003155771600000071
其中，s为拉普拉斯算子，ω为谐波角频率，ε为阻尼系数，可在预设区间内选择。
优选地，所述预设区间为0.02～0.1。
优选地，所述柔性直流换流器的谐波电流抑制方法可分别对不同次数谐波电流进行抑制。
在具体实施当中，本发明实施例提供的柔性直流换流器的谐波电流抑制装置的工作原理、控制流程及实现的技术效果，与上述实施例中的柔性直流换流器的谐波电流抑制方法对应相同，在此不再赘述。
请参阅图5，图5是本发明提供的一种柔性直流换流器的谐波电流抑制装置的另一个优选实施例的结构示意图。所述终端设备包括处理器501、存储器502以及存储在所述存储器502中且被配置为由所述处理器501执行的计算机程序，所述处理器501执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的柔性直流换流器的谐波电流抑制方法。
优选地，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元(如计算机程序1、计算机程序2、……)，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器502中，并由所述处理器501执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。
所述处理器501可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，通用处理器可以是微处理器，或者所述处理器501也可以是任何常规的处理器，所述处理器501是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接所述终端设备的各个部分。
所述存储器502主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等，数据存储区可存储相关数据等。此外，所述存储器502可以是高速随机存取存储器，还可以是非易失性存储器，例如插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)、安全数字(Secure Digital，SD)卡和闪存卡(Flash Card)等，或所述存储器502也可以是其他易失性固态存储器件。
需要说明的是，上述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器，本领域技术人员可以理解，图5的结构示意图仅仅是上述终端设备的示例，并不构成对上述终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。
本发明实施例还提供了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上述任一实施例所述的柔性直流换流器的谐波电流抑制方法。
本发明实施例提供了一种柔性直流换流器的谐波电流抑制方法、装置及存储介质的有益效果，通过获取待抑制的谐波次数以及电网电压中背景谐波的幅值和相位；将所述背景谐波经过相位延时后，生成谐波调节量；在柔性直流换流器电流内环控制输出端串联谐波陷波器，得到经过谐波陷波器处理后的调制波；在所述经过谐波陷波器处理后的调制波上叠加所述谐波调节量，以对柔性直流换流器的谐波电流进行抑制。本发明实施例无需改变原有控制环结构，计算量小，能够在降低对柔性直流换流器动态性能及稳态特性的影响下，实现对谐波电流的抑制。
需说明的是，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的系统实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
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 (7)

1.一种柔性直流换流器的谐波电流抑制方法，其特征在于，包括：
获取待抑制的谐波次数以及电网电压中背景谐波的幅值和相位；
将所述背景谐波经过相位延时后，生成谐波调节量；
在柔性直流换流器电流内环控制输出端串联谐波陷波器，得到经过谐波陷波器处理后的调制波；
在所述经过谐波陷波器处理后的调制波上叠加所述谐波调节量，以对柔性直流换流器的谐波电流进行抑制；
其中，所述将所述背景谐波经过相位延时后，生成谐波调节量，具体为：
将所述背景谐波的相位经过时间T1延时后，生成谐波调节量VharmABC；其中，T1＝1/fharm-Td1；fharm为待消除的背景谐波频率，Td1为控制链路延时。
2.如权利要求1所述的柔性直流换流器的谐波电流抑制方法，其特征在于，所述谐波陷波器的传递函数为
Figure FDA0004094930180000011
其中，s为拉普拉斯算子，ω为谐波角频率，ε为阻尼系数，可在预设区间内选择。
3.如权利要求2所述的柔性直流换流器的谐波电流抑制方法，其特征在于，所述预设区间为0.02～0.1。
4.如权利要求1至3中任一项所述的柔性直流换流器的谐波电流抑制方法，其特征在于，所述柔性直流换流器的谐波电流抑制方法可分别对不同次数谐波电流进行抑制。
5.一种柔性直流换流器的谐波电流抑制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待抑制的谐波次数以及电网电压中背景谐波的幅值和相位；
生成模块，用于将所述背景谐波经过相位延时后，生成谐波调节量；
调制模块，用于在柔性直流换流器电流内环控制输出端串联谐波陷波器，得到经过谐波陷波器处理后的调制波；
抑制模块，用于在所述经过谐波陷波器处理后的调制波上叠加所述谐波调节量，以对柔性直流换流器的谐波电流进行抑制；
其中，所述生成模块，具体用于：
将所述背景谐波的相位经过时间T1延时后，生成谐波调节量VharmABC；其中，T1＝1/fharm-Td1；fharm为待消除的背景谐波频率，Td1为控制链路延时。
6.一种柔性直流换流器的谐波电流抑制装置，其特征在于，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4中任意一项所述的柔性直流换流器的谐波电流抑制方法。
7.一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4中任意一项所述的柔性直流换流器的谐波电流抑制方法。
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