WO2022233079A1 - 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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flexible
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series
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饶宏
邹常跃
许树楷
李岩
赵晓斌
李巍巍
冯俊杰
杨双飞
侯婷
李凌飞
姬煜轲
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南方电网科学研究院有限责任公司
中国南方电网有限责任公司
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Definitions

  • the present invention relates to the technical field of flexible DC system optimization technology, and in particular to a parameter design method of a series passive impedance adapter suitable for flexible DC.
  • Background of the Invention China's hydropower resources are mainly concentrated in the southwest region, and the electricity load in the eastern region is relatively concentrated.
  • the implementation of long-distance and large-capacity "West-to-East Power Transmission” is an objective requirement for my country to optimize resource allocation and solve the reverse distribution of energy and power load. important measures.
  • DC transmission adopts power electronic conversion technology, which converts clean hydropower at the sending end into high-voltage direct current and transmits it to the receiving end load center through long-distance overhead lines. It has high transmission efficiency, cost saving and transmission corridors.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the flexible DC system connected to the power grid.
  • the grid impedance is related to factors such as operation mode, load, power flow, etc., and its impedance amplitude and phase may vary in a wide range. Because the operation mode arrangement is related to multiple factors, and AC faults such as lightning strikes may also be The scheme of restricting the operation mode to avoid harmonic resonance, which leads to forced changes in the operation mode, is difficult to implement as a long-term solution.
  • an embodiment of the present invention provides a parameter design method for a series-type passive impedance adapter suitable for flexible DC.
  • the series-type passive impedance adapter includes a capacitor, a resistor, and an inductor, and the capacitor connected in series with the resistor and in parallel with the inductor;
  • the parameter design method includes: Step 1: Obtain and set the flexible DC-AC impedance within the frequency range; Calculate the flexible DC-AC impedance evaluation index according to the flexible DC-AC impedance ; Step 2: Set parameter A, parameter B and parameter C; with the rated current flowing only through the inductive branch, the reactive power consumed by the series-type passive impedance adapter is equal to the preset A times the rated power of the converter , obtain the initial parameter of the inductance by calculation; determine the initial parameter of the resistance based on the fact that the resistance is greater than or equal to the maximum value of the flexible DC impedance evaluation index within the set frequency range; take the capacitive reactance equal to the inductance C times of the inductive reactance determines the initial parameter of the capacitor; according to the initial parameter of the inductance and the preset multiple variation range of
  • the flexible DC-AC impedance includes the flexible DC-AC impedance amplitude and the flexible DC-AC impedance phase
  • the calculating the flexible DC-AC impedance evaluation index according to the flexible DC-AC impedance includes: according to the flexible DC-AC impedance The flexible DC AC impedance evaluation index is calculated based on the amplitude, the phase of the flexible DC AC impedance, the amplitude margin and the phase angle margin.
  • the multiple variation range of the initial parameter of the inductance is 0.8 times to 1.2 times
  • the multiple variation range of the initial parameter of the resistance is 1 time to 2 times
  • the multiple variation range of the initial parameter of the capacitor is 0 times to 1 times.
  • the variation range of the inductance parameter is: 0.8*inductance initial parameter ⁇ 1.2*inductance initial parameter
  • the resistance parameter variation range is: 1*resistance initial parameter ⁇ 2*resistance initial parameter
  • the capacitance parameter variation range is:
  • an embodiment of the present invention provides a parameter design device for a series passive impedance adapter suitable for flexible DC, including a processor, a memory, and a computer stored in the memory and configured to be executed by the processor The program, when the processor executes the computer program, implements the above-mentioned parameter design method for a series-type passive impedance adapter suitable for flexible DC.
  • an embodiment of the present invention provides a computer-readable storage medium, where the computer-readable storage medium includes a stored computer program, wherein when the computer program runs, the device where the computer-readable storage medium is located is controlled to execute Series-type passive impedance adaptor for flexible DC as described above Arranger parameter design method.
  • the embodiments of the present invention can realize the positive impedance characteristic within the frequency range of interest, and completely eliminate the risk of harmonic resonance.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a flexible DC system connected to a power grid
  • Figure 2 is a schematic diagram of the principle of a series-type passive impedance adapter
  • DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The technical solutions in the embodiments of the present invention will be clearly and completely described below with reference to the accompanying drawings in the embodiments of the present invention. Obviously, the described embodiments are only a part of the embodiments of the present invention, rather than all the implementations. example. Based on the embodiments of the present invention, all other embodiments obtained by persons of ordinary skill in the art without creative efforts shall fall within the protection scope of the present invention.
  • the term "and/or” refers to and including any and all possible combinations of one or more of the associated listed items.
  • the schematic diagram of the series passive impedance adapter is shown in Figure 2, and the schematic diagram of the connection position of the series passive impedance adapter is shown in Figure 3 (only a schematic diagram, the adapter is also applicable to multi-terminal systems.
  • ⁇ is the AC grid impedance, its amplitude The value varies between (0, + , the phase angle varies between (_ 9 0., + 9 0.), the real part is always positive.
  • Z1 is the MMC flexible DC-AC impedance
  • Z2 is the passive impedance adapter.
  • Z1 is in the part The frequency band has a negative real part
  • Z2 has a positive real part in the preset frequency range, when the sum of the two real parts is greater than 0, the risk of resonance can be eliminated.
  • the simplest structure of series passive impedance adapter is shown in Figure 4. It includes a capacitor, a resistor and an inductor, and the capacitor and the resistor are connected in series and then connected in parallel with the inductor.
  • the resistor R, the capacitor C, and the inductor L have the following characteristics: Resistor R, capacitor C: exhibit resistance in the middle and high frequency bands, and communicate with the flexible DC After the impedance is connected in series, the real part of the impedance of the converter station is guaranteed to be positive; Inductance L: isolates the fundamental wave current, and the impedance adapter exhibits inductance characteristics at the fundamental frequency, so as to avoid excessive fundamental wave current flowing through the resistance branch and causing excessive loss.
  • the design goals of the parameters are: The reactive power consumption of the series passive impedance adapter should not exceed A times the rated power of the converter, and the loss generated by the series passive impedance adapter in the fundamental wave is the rated power of the converter.
  • Step 2 includes sub-steps S20-S29: Step 1: Obtain and set the flexible DC-AC impedance within the frequency range; Calculate the flexible DC-AC impedance evaluation index according to the flexible DC-AC impedance; Step 2:
  • the reactive power consumed by the series-type passive impedance adapter is equal to the preset A times the rated power of the converter, and the initial parameter of the inductance is obtained by calculation;
  • Step 3 If the parameter combination with the lowest active power loss satisfies Re ⁇ Z_(/) ⁇ >X(/) in the preset If it is constant within the frequency range, then reduce A or B, and return to step 2, until the parameter combination with the lowest active power loss does not satisfy ⁇ 2_(/) ⁇ > (/) is constant within the preset frequency band, and the global optimal parameter is obtained combination; wherein, if all parameter combinations within the parameter combination range do not satisfy Re ⁇ Z_(/) ⁇ > X(f) within the preset frequency band range, then increase A or B, and return to step 2, until the global optimal parameters are obtained.
  • the flexible DC-AC impedance includes the flexible DC-AC impedance amplitude and the flexible DC-AC impedance phase
  • the flexible DC-AC impedance evaluation index is calculated according to the flexible DC-AC impedance , comprising: calculating an evaluation index of the flexible DC AC impedance according to the flexible DC AC impedance amplitude, the flexible DC AC impedance phase, the amplitude margin and the phase angle margin.
  • the calculation of the flexible DC AC impedance evaluation index according to the flexible DC AC impedance amplitude, the flexible DC AC impedance phase, the amplitude margin and the phase angle margin is specifically:
  • dB and PM are the phase angle margins selected according to engineering needs, for example, 3 degrees.
  • the flexible DC-AC impedance amplitude and the flexible DC-AC impedance phase can be obtained by impedance scanning or calculated according to a corresponding formula.
  • resonance may occur in the frequency band where X( / ) > G.
  • the C is equal to 100.
  • the N is equal to 10.
  • C is equal to 100
  • N is equal to 10
  • the variation range of inductance parameters is: 0.8* initial parameters of inductance ⁇ 1.2* initial parameters of inductance
  • the range of resistance parameters is: 1* initial parameters of resistance ⁇ 2* initial parameters of resistance
  • the range of capacitance parameters It is: 0 ⁇ 1*capacitor initial parameters, and a design example is given: Assuming that the inductance L (flexible DC and AC equivalent inductance) is 183mH, and the control link delay is 300 pi
  • the control parameter is 90900, the feedforward adopts a butterworth low-pass filter with a cut-off frequency of 200Hz, and the rated capacity is 1500MW.
  • Step 1 Obtain the flexible DC-AC impedance within the set frequency range through impedance scanning, where the flexible DC-AC impedance includes the flexible DC-AC impedance amplitude mag(f) and the flexible DC-AC impedance phase (f)
  • Embodiment 2 The embodiment of the present invention further provides a serial passive impedance adapter parameter design device, including a processor, a memory, and a device stored in the memory And it is configured as a computer program executed by the processor, and when the processor executes the computer program, the method for designing parameters of a series-type passive impedance adapter described in any one of the above is implemented.
  • a serial passive impedance adapter parameter design device including a processor, a memory, and a device stored in the memory And it is configured as a computer program executed by the processor, and when the processor executes the computer program, the method for designing parameters of a series-type passive impedance adapter described in any one of the above is implemented.
  • Embodiment 3 This embodiment of the present invention further provides a computer-readable storage medium, where the computer-readable storage medium includes a stored computer program, wherein a device where the computer-readable storage medium is located is controlled when the computer program runs Perform the parametric design method for series passive impedance adapters as described in any of the above Law. It should be noted that, in the present invention, all or part of the processes in the methods of the above embodiments can also be implemented by instructing relevant hardware through a computer program.
  • the computer program can be stored in a computer-readable storage medium, and the computer When the program is executed by the processor, the steps of the foregoing method embodiments can be implemented.
  • the computer program includes computer program code
  • the computer program code may be in source code form, object code form, executable file or some intermediate form, and the like.
  • the computer-readable medium may include: any entity or device capable of carrying the computer program code, a recording medium, a U disk, a removable hard disk, a magnetic disk, an optical disk, a computer memory, a read-only memory (ROM, Read-Only Memory) , Random Access Memory (RAM, Random Access Memory), electric carrier signal, telecommunication signal and software distribution medium, etc.
  • the content contained in the computer-readable medium may be appropriately increased or decreased according to the requirements of legislation and patent practice in the jurisdiction, for example, in some jurisdictions, according to legislation and patent practice, computer-readable
  • the medium excludes electrical carrier signals and telecommunication signals.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
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Abstract

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，用于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。该参数设计方法的参数的设计目标为：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。该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，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 的方案彳艮难作 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: 获耳又设定频率范围 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{Zada_(/)}>X(/)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{Z _(/)}为所述串联型 无源阻 抗适配 器阻抗传 递函数 的实部 ， 所述 A/) 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{Z _(/)}>X(/)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 {2 _(/)}> (/)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{Z _(/)} > 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 4艮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： 才艮据公式 X(/) = -min mag(/)xl020 x Qos(phase(f) + PM) , mag(/) x 1020 xcos(phase(f) - PM) 计
Figure imgf000005_0001
为 deg。 进一 步地，根据公 式 算所述 串联型无 源阻抗适 配 器 阻抗传递 函数的实部 ，
Figure imgf000005_0002
C为电容 、 s为拉普拉斯 算 子 。 进一 步地， 根据公式 L = (4T^)2 X - _( »计算所述 串联型 无源阻抗 适配 器的 有功损耗 ， 其中， I为 串联型无 源阻抗适 配器的有 功损耗 ，
Figure imgf000005_0003
额定 功率， Ugrid为柔性直流接入的交流电网电压 ， / 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
Figure imgf000006_0001
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， ^ 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 : 获耳又设定频率范围 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:
520、 设置参数 A、 参数 B和参数 C;
521、 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；
522、 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；
523、 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；
524、 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 ；
525、 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 ；
526、 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 ；
527、 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；
528、 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{Zada_(/)}>X(/)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{Z_J/)}为所述 串联型无源 阻抗适 配器阻抗 传递函数 的实部 ， 所述 A/)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{Z _(/)}>X(/)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 {2 _(/)}> (/)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{Z _(/)} > 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^ :艮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： 才艮据公式 X(/) = -min mag(/)xl020 x Qos(phase(f) + PM) , mag(/) x 1020 xcos(phase(f) - PM) 计 算所 述柔性 直流阻抗 评价指标 ，其中， _ /)为柔性直 流交流 阻抗幅值 、 phase(f) 为柔 性直流 交流阻抗 相位、 为幅值裕 度， 车位为 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 dB， PM 为相 角裕度根 据工程 需要选取 ， 例如，
Figure imgf000008_0001
3 deg。 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(/)>G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 300 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 — = S,L r G^Gd， 其中， 是 PI控制器，
Figure imgf000009_0001
<^ 是低通 滤波器 。
1 4 filter 根据 公式 X(/) = _min mag(/)xl02。 x cos(phase(f) + PM) , mag(/) x 1020 xcos(phase(f) -PM) 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 获耳又 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。
Figure imgf000009_0002
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=141.27C , C=1.24 ju F。 基波损
Figure imgf000009_0003
不满 足。 范围内无可 行参数 。 参数 优化结束 。 选取 L=22.1mH, R=141.27C , C=1.24 ju F 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

权 利 要 求 书
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 : 获耳又设定频率范围 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 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 ⑺ ｝＞ ⑺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 R^Z J/)｝为所述串联 型无源 阻抗适 配器阻抗 传递函数 的实部 ， 所述 A/) 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；
Figure imgf000011_0002
｛2 ^/)｝＞ (/)在预设频段范 围内恒成 立， 获得全局最优 参数组合 ； 其中， 若
Figure imgf000011_0001
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 ， 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 4艮据所述柔性直流交 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。
3、 根据权利要 求 2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： 才艮据公式 X(/) = -min mag(/)xl020 x Qos(phase(f) + PM) , mag(/) x 1020 xcos(phase(f) - PM) 计 算所 述柔性 直流阻抗 评价指标 ，其中， 《 (/)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， 车位为 dB， PM为相角裕 度， 单位 为 deg。
Figure imgf000012_0004
拉斯 算子。
5、 根据权 计方 法， 其特征
Figure imgf000012_0001
抗适 配器的有 功损耗 ， 其中， I为 串联型无源 阻抗适 配器的有 功损耗 ，
Figure imgf000012_0002
性直 流额定功 率，
Figure imgf000012_0003
网电压 ， / 为基波频率。
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。
7、 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。
8、 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。
9、 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 8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。
10 . —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 8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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