本發(fā)明涉及電力電子，具體涉及一種電壓源型換流器交叉耦合前饋補(bǔ)償方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電壓源型換流器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于柔性直流輸電、新能源發(fā)電與并網(wǎng)、微電網(wǎng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)、電能質(zhì)量治理、軌道交通、艦船推進(jìn)、工業(yè)傳動(dòng)、礦井系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域，發(fā)展?jié)摿Ψ浅V闊。然而，電壓源型換流器采用的是數(shù)字控制系統(tǒng)，存在固有鏈路延時(shí)，導(dǎo)致?lián)Q流器在300hz以上頻率區(qū)間存在高頻負(fù)阻尼效應(yīng)，尤其是柔性直流輸電領(lǐng)域所采用的模塊化多電平換流器，鏈路延時(shí)可高達(dá)幾百微秒，非常容易誘發(fā)高頻振蕩。若高頻振蕩沒有得到有效抑制，易造成系統(tǒng)閉鎖停運(yùn)，甚至擊穿一次設(shè)備，從而嚴(yán)重威脅系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2、為此，現(xiàn)有研究針對高頻振蕩提出了諸多抑制策略，主要包括無源阻尼以及附加控制兩方面。其中，由于無源阻尼裝置具有增加有功損耗和無功補(bǔ)償、增大占地面積等代價(jià)，導(dǎo)致更高的投資成本，因而現(xiàn)有高頻振蕩抑制策略大多從附加控制方面開展，具體包括附加有源阻尼控制和電壓前饋濾波等方式。附加有源阻尼控制通過選擇合適的阻尼控制器將采樣的電壓或電流反饋到控制系統(tǒng)以抑制高頻振蕩，包括虛擬并聯(lián)阻抗、虛擬串聯(lián)阻抗等抑制策略。該種方法選取合理的阻尼控制器參數(shù)可降低電壓源型換流器高頻負(fù)阻尼頻率范圍，但無法完全消除高頻負(fù)阻尼。電壓前饋濾波通過在電壓前饋通路插入不同類型的濾波器來實(shí)現(xiàn)，包括低通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器以及非線性濾波器等。該種方法可以改變或削弱鏈路延時(shí)影響，繼而轉(zhuǎn)移高頻負(fù)阻尼頻率區(qū)間，但同樣無法完全消除高頻負(fù)阻尼。綜上，現(xiàn)有高頻振蕩抑制策略能在一定程度上抑制高頻振蕩，但大都難以完全消除高頻負(fù)阻尼，高頻振蕩不能從根本上得以解決，一旦電網(wǎng)工況發(fā)生改變，上述抑制策略可能失去應(yīng)有效果，故而不能適應(yīng)不同的電網(wǎng)工況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種電壓源型換流器交叉耦合前饋補(bǔ)償方法及其系統(tǒng)，用以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中的高頻振蕩抑制策略難以適應(yīng)各個(gè)電網(wǎng)工況的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種電壓源型換流器交叉耦合前饋補(bǔ)償方法，包括以下步驟：

4、獲取三相電壓的 d軸分量和 q軸分量；

5、將和輸入至確定參數(shù)后的交叉耦合前饋補(bǔ)償控制器，輸出前饋補(bǔ)償電壓和；

6、將和分別與原有控制輸出電壓和對應(yīng)疊加后輸送至閥控系統(tǒng)；

7、其中，至少包括補(bǔ)償器和濾波器，補(bǔ)償器的約束條件為使電壓源型換流器高頻阻抗呈現(xiàn)感性，即電壓源型換流器高頻簡化正序阻抗等于，為拉普拉斯算子，為虛數(shù)，為基頻角頻率，為電壓源型換流器交流側(cè)等效電感，，和分別為換流變壓器漏感和電壓源型換流器橋臂電感；濾波器用于濾除直流分量；

8、基于補(bǔ)償器約束條件，補(bǔ)償器在實(shí)數(shù)域中的結(jié)構(gòu)表示為：

9、式中，和分別為 d軸通道上的傳遞函數(shù)；、、和分別為 q軸通道上的傳遞函數(shù)；其中 d軸通道上的各傳遞函數(shù)與 q軸通道上的各傳遞函數(shù)一致或不一致；

10、通過確定補(bǔ)償器和濾波器的參數(shù)來消除電壓源型換流器高頻負(fù)阻尼效應(yīng)或者使得電壓源型換流器高頻阻抗角度或高頻等效電阻在需求范圍內(nèi)，其中補(bǔ)償器的參數(shù)包括 d軸通道上的傳遞函數(shù)和 q軸通道上的傳遞函數(shù)，濾波器的截止頻率。

11、優(yōu)選的，獲取三相電壓的 d軸分量和 q軸分量的具體內(nèi)容包括：采樣三相交流相電壓，將三相交流相電壓通過park變換得到 d軸分量和 q軸分量。

12、優(yōu)選的，濾波器具體包括：高通濾波器、帶通濾波器或其他任何具有濾除直流分量功能的濾波器。

13、優(yōu)選的，當(dāng)僅包括補(bǔ)償器和濾波器時(shí)，的具體結(jié)構(gòu)表示為：

14、

15、當(dāng)除包括補(bǔ)償器和濾波器外還包括級(jí)聯(lián)中間環(huán)節(jié)時(shí)，其中級(jí)聯(lián)中間環(huán)節(jié)為任意對電壓源型換流器高頻阻抗特性影響忽略不計(jì)的結(jié)構(gòu)。

16、優(yōu)選的，參數(shù)的約束條件包括：

17、若電壓源型換流器高頻阻抗角度需求范圍為或者高頻等效電阻需求范圍為，則的參數(shù)約束條件表示為或或；為加入后的電壓源型換流器高頻等效電阻，為加入后的電壓源型換流器高頻阻抗角度；

18、其中，表示消除電壓源型換流器高頻負(fù)阻尼效應(yīng)；

19、表示電壓源型換流器高頻阻抗角度在需求范圍內(nèi)，表示電壓源型換流器高頻等效電阻在需求范圍內(nèi)。

20、優(yōu)選的，確定補(bǔ)償器參數(shù)的方法具體包括：

21、采用分析、、、、和對電壓源型換流器高頻阻抗特性的影響規(guī)律，獲取消除電壓源型換流器高頻負(fù)阻尼效應(yīng)的參數(shù)范圍，再擇優(yōu)確定參數(shù)；

22、濾波器的截止頻率則優(yōu)選對電壓源型換流器高頻阻抗特性影響小的值。

23、優(yōu)選的，確定補(bǔ)償器參數(shù)的方法具體包括：

24、電壓源型換流器高頻等效電阻和高頻阻抗角度表示為：

25、其中，為加入后的電壓源型換流器高頻等效電阻，為加入后的電壓源型換流器高頻阻抗角度，和分別為函數(shù)名，即和與參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系；

26、電壓源型換流器高頻等效電阻或高頻阻抗角度的約束條件為：

27、其中，和為電壓源型換流器高頻等效電阻的上下限，和為電壓源型換流器高頻阻抗角度的上下限；

28、（1）根據(jù)上述約束條件獲取參數(shù)的變化范圍，分別固定其中部分參數(shù)，對剩余的任意一個(gè)參數(shù)進(jìn)行變化，并求取對應(yīng)的高頻阻抗角度或高頻等效電阻；

29、（2）判斷是否滿足上述約束條件所設(shè)范圍，進(jìn)而得到變化的參數(shù)的取值范圍；

30、（3）逐一針對每個(gè)參數(shù)進(jìn)行步驟（1）-（2）直至得到每個(gè)參數(shù)的取值范圍。

31、優(yōu)選的，濾波器的截止頻率則優(yōu)選對電壓源型換流器高頻阻抗特性影響最小的值。

32、優(yōu)選的，輸出前饋補(bǔ)償電壓和為：

33、將和分別與原有控制輸出電壓和對應(yīng)疊加得到的輸出電壓為：

34、。

35、一種電壓源型換流器交叉耦合前饋補(bǔ)償系統(tǒng)，包括：采樣模塊和交叉耦合前饋補(bǔ)償控制器；

36、采樣模塊，用于獲取三相電壓的 d軸分量和 q軸分量，并將和輸入至確定參數(shù)后的交叉耦合前饋補(bǔ)償控制器；

37、交叉耦合前饋補(bǔ)償控制器，用于輸出前饋補(bǔ)償電壓和，并將和分別與原有控制輸出電壓和對應(yīng)疊加后輸送至閥控系統(tǒng)；

38、其中，至少包括補(bǔ)償器和濾波器，補(bǔ)償器的約束條件為使電壓源型換流器高頻阻抗呈現(xiàn)感性，即電壓源型換流器高頻簡化正序阻抗等于，為拉普拉斯算子，為虛數(shù)，為基頻角頻率，為電壓源型換流器交流側(cè)等效電感，，和分別為換流變壓器漏感和電壓源型換流器橋臂電感；濾波器用于濾除直流分量；

39、通過確定的參數(shù)來消除電壓源型換流器高頻負(fù)阻尼效應(yīng)或者使得電壓源型換流器高頻阻抗角度或高頻等效電阻在需求范圍內(nèi)。

40、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開提供了一種電壓源型換流器交叉耦合前饋補(bǔ)償方法及其系統(tǒng)，具有以下有益效果：本發(fā)明通過交叉耦合前饋補(bǔ)償控制器在原有控制中前饋補(bǔ)償電壓，有效抵消了鏈路延時(shí)對電壓源型換流器高頻阻抗特性的不良影響，重塑電壓源型換流器高頻阻抗特性，補(bǔ)償高頻負(fù)阻尼效應(yīng)，適用于實(shí)際工程。