專利名稱：一種交直流互聯(lián)系統(tǒng)諧波求解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域中的諧波求解方法，具體是指一種適用于各種運行工況和故障情況下的交直流互聯(lián)系統(tǒng)諧波求解方法。
背景技術(shù)：
為滿足未來持續(xù)增長的電力需求，實現(xiàn)更大范圍的資源優(yōu)化配置，高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)得到日益廣泛的應(yīng)用。到2007年底，已有4回大功率直流輸電系統(tǒng)饋入廣東地區(qū)，共輸送直流功率達(dá)10800MW。廣東地區(qū)已成為世界上最大的多饋入交直流混合系統(tǒng)。當(dāng)交流系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障時，交直流系統(tǒng)產(chǎn)生的各次特征和非特征諧波將有可能影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。因此有必要建立適用于交流系統(tǒng)不對稱故障條件下的交直流系統(tǒng)諧波求解方法。
目前已有應(yīng)用于交直流系統(tǒng)諧波分析的統(tǒng)一基波和非特征諧波潮流法，其基于微分方程建立換流器動態(tài)模型以進(jìn)行諧波求解，難以從機理上研究其交直流兩側(cè)諧波產(chǎn)生、傳遞和相互影響的機理。該方法基于微分方程，依賴于全系統(tǒng)的時域模型，并且需要進(jìn)行迭代求解，因此其計算規(guī)模較大，難以在大規(guī)模交直流系統(tǒng)中應(yīng)用。而現(xiàn)有基于開關(guān)函數(shù)的諧波分析方法，其通過構(gòu)造反映換流器開關(guān)動作的電壓和電流開關(guān)函數(shù)，以此描述換流器交直流兩側(cè)電壓和電流關(guān)系，并計算換流器交直流兩側(cè)的諧波電壓和諧波電流。然而，當(dāng)交流系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障時，換流器處于非對稱運行狀態(tài)。此時換流閥的實際導(dǎo)通時刻將發(fā)生偏移，且三相換相角不再彼此相等。此外，交流和直流系統(tǒng)間存在諧波相互作用直流系統(tǒng)向交流系統(tǒng)注入的各次諧波電流將產(chǎn)生各次背景諧波電壓，其將反作用于HVDC系統(tǒng)，影響直流系統(tǒng)所產(chǎn)生的諧波電流?，F(xiàn)有基于開關(guān)函數(shù)的諧波分析方法并未考慮交直流系統(tǒng)的諧波相互作用，也并未考慮交流系統(tǒng)不對稱故障下?lián)Q流器的不對稱工作狀態(tài)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供了一種適用于各種運行工況和故障情況下的交直流互聯(lián)系統(tǒng)諧波求解方法。該方法無須迭代，根據(jù)不對稱的三相換相電壓對換流器開關(guān)動作的影響，包括換流閥導(dǎo)通時刻偏移和三相換相角不相等，建立了基于基本分量、修正分量和換相分量的三相電壓電流開關(guān)函數(shù)以及換流器序分量開關(guān)函數(shù)模型，并結(jié)合交直流系統(tǒng)的等值諧波網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交直流系統(tǒng)的諧波求解，大幅減少了計算規(guī)模，滿足了工程應(yīng)用所需。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種交直流互聯(lián)系統(tǒng)諧波求解方法，包括以下步驟 (1)數(shù)據(jù)處理根據(jù)已知的換流器交流側(cè)相電壓的基頻分量，計算相應(yīng)的線電壓基頻分量； (2)計算同步電壓的相位偏移將三個線電壓的基頻分量轉(zhuǎn)換為α分量和β分量，并分別根據(jù)α分量和β分量的幅值和相位，計算直流控制系統(tǒng)同步電壓的相位
由三個線電壓的基頻分量的相位，以及計算得到的
分別計算同步電壓的相位偏移
和
其中下標(biāo)ab、bc和ca分別表示上述角度偏移以ab、bc和ca線電壓基頻分量的相位為基準(zhǔn)，設(shè)下標(biāo)mn＝ab、bc、ca；a、b、c分別表示三相中的一相； (3)計算換流閥延遲導(dǎo)通角和實際觸發(fā)角比較已知的直流控制系統(tǒng)給出的觸發(fā)角指令值和步驟(2)中計算所得到的同步電壓相位偏移，計算換流閥延遲導(dǎo)通角θab、θbc和θca，以及實際觸發(fā)角αab、αbc和αca，其中下標(biāo)ab、bc和ca分別表示上述角度對應(yīng)于ab、bc和ca兩相換相； (4)計算換相角根據(jù)步驟(1)中計算得到的線電壓的基頻分量和由步驟(3)所得的實際觸發(fā)角，以及已知的等值至閥側(cè)的換流變壓器漏電抗Xr、換流器直流側(cè)電流的直流分量Id(0)，計算ab、bc和ca兩相換相時的換相角μab、μbc和μca； (5)計算開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量由步驟(3)和步驟(4)計算得到的延遲導(dǎo)通角、實際觸發(fā)角和換相角，計算三相電流開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量，并由此計算正序和負(fù)序電流開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量，其中q為任意非零整數(shù)；由步驟(3)和步驟(4)計算得到的延遲導(dǎo)通角、實際觸發(fā)角和換相角，計算三相電壓開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量，并由此計算正序和負(fù)序電壓開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量； (6)求解交直流互聯(lián)系統(tǒng)的各次諧波電壓和電流構(gòu)造換流器的序分量模型，并根據(jù)現(xiàn)有方法計算從換流器直流側(cè)往直流網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的各次等值諧波阻抗Zd(k)、計算從換流器交流側(cè)往交流網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的各次等值正序諧波阻抗Z(k)+和各次等值負(fù)序諧波阻抗Z(k)-，從而求解交直流互聯(lián)系統(tǒng)的各次諧波電壓和電流。
為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，所述步驟(1)數(shù)據(jù)處理，具體是指根據(jù)已知的換流器交流側(cè)三相電壓的基頻分量Ua(1)、Ub(1)、Uc(1)，其中下標(biāo)“1”表示一次諧波分量，即基頻分量，由下式計算相應(yīng)的線電壓基頻分量 Uab(1)＝Ub(1)-Ua(1) Ubc(1)＝Uc(1)-Ub(1) Uca(1)＝Ua(1)-Uc(1) 其中，Uca(1)為換流母線ca線電壓的基頻分量；Uab(1)為換流母線ab線電壓的基頻分量；Ubc(1)為換流母線bc線電壓的基頻分量。
所述步驟(2)計算同步電壓相位的偏移，具體是指設(shè)
和
分別表示換相電壓的α分量和β分量，其由下式計算 利用換相電壓的α分量
和換相電壓的β分量
由下列公式計算直流控制系統(tǒng)同步電壓的相位
式中，Uα和Uβ分別為換相電壓的α分量和β分量的幅值；
和
分別為換相電壓的α分量和β分量的相角； 根據(jù)Uca(1)的相位
Uab(1)的相位
Ubc(1)的相位
分別計算同步電壓的相位偏移
其中
為ca相間同步電壓的相位偏移；
為ab相間同步電壓的相位偏移；
為bc相間同步電壓的相位偏移。
所述步驟(3)計算換流閥延遲導(dǎo)通角和實際觸發(fā)角，具體是指根據(jù)直流控制系統(tǒng)的觸發(fā)角指令αo，計算換流閥延遲導(dǎo)通角θmn和實際觸發(fā)角αmn
上式中，各個角度均以滯后為正，超前為負(fù)。
所述步驟(4)計算換相角，具體是指設(shè)μmn為mn兩相換相時的換相角，并根據(jù)已知的換流器直流側(cè)電流的直流分量Id(0)(即零次諧波分量)，等值至閥側(cè)的換流變壓器漏電抗Xr，實際觸發(fā)角αmn，以及換流母線線電壓基頻分量的幅值|Umn(1)|，代入以下公式計算換相角μmn μmn＝cos-1(cosαmn-2XrId(0)/|Umn(1)|)-αmn 所述步驟(5)計算開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量，具體是指 5.1由下式公式計算得到開關(guān)函數(shù)基本分量的q次諧波分量Sb(q)和開關(guān)函數(shù)修正分量的q次諧波分量Sfab(q)、Sfbc(q)、Sfca(q) 其中，q為任意非零整數(shù)；e為自然對數(shù)的底數(shù)；j為虛數(shù)單位； 5.2由下列公式計算電壓開關(guān)函數(shù)換相分量的q次諧波分量Suμab(q)、Suμbc(q)、Suμca(q)和電流開關(guān)函數(shù)換相分量的q次諧波分量Siμab(q)、Siμbc(q)、Siμca(q) 式中，|Umn(1)|為Umn(1)的幅值，αmn為實際觸發(fā)角； 5.3計算三相電壓開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量Sua(q)、Sub(q)、Suc(q)和三相電流開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量Sia(q)、Sib(q)、Sic(q) 式中， SfA(q)＝Sfab(q)e-jqπ/3-Sfca(q)ejqπ/3； SfB(q)＝Sfbc(q)-Sfab(q)e-jqπ/3； SfC(q)＝Sfca(q)ejqπ/3-Sfbc(q)； 其中，θab、θbc和θca分別為ab、bc和ca兩相換相時的換流閥延遲導(dǎo)通角；μab、μbc和μca分別為ab、bc和ca兩相換相時的換相角； 5.4分別由Sua(q)、Sub(q)、Suc(q)和Sia(q)、Sib(q)、Sic(q)，計算相應(yīng)的正序和負(fù)序電壓開關(guān)函數(shù)，以及正序和負(fù)序電流開關(guān)函數(shù)，得 式中，a＝ej2π/3，Si(q)+為正序電流開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量；Si(q)-為負(fù)序電流開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量；Su(q)+為正序電壓開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量；Su(q)-為負(fù)序電壓開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量。
所述步驟(6)求解交直流互聯(lián)系統(tǒng)的各次諧波電壓和電流，具體是指 6.1構(gòu)造換流器的序分量模型 根據(jù)步驟(5)計算所得的三相電壓開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量，建立表示換流器直流側(cè)2次諧波電壓與交流側(cè)基頻和3次諧波電壓的定量關(guān)系的方程 式中，U(2-p)+和U(2-p)-分別是正序和負(fù)序交流電壓的(2-p)次諧波分量，其中p取1或-1，Ud(2)為換流器直流側(cè)電壓的2次諧波分量； 根據(jù)步驟(5)計算所得的三相電流開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量，建立表示換流器直流側(cè)電流0次、2次和-2次諧波分量與交流側(cè)k次諧波電流定量關(guān)系的方程； 式中，I(k)+和I(k)-分別是正序和負(fù)序交流電流k次諧波分量，Id(2)、Id(-2)和Id(0)為換流器直流側(cè)電流的2次、-2次和0次諧波分量； 6.2根據(jù)現(xiàn)有方法，計算從換流器直流側(cè)往直流網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的各次等值諧波阻Zd(k)，計算從換流器交流側(cè)往交流網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的各次等值正序諧波阻抗Z(k)+和各次等值負(fù)序諧波阻抗Z(k)-，其中下標(biāo)“k”表示諧波次數(shù)，k為任意非零整數(shù)； 6.3根據(jù)步驟(6.2)計算所得的Z(k)+和Z(k)-，建立反映換流器交流側(cè)諧波電壓和諧波電流定量關(guān)系的方程 6.4根據(jù)步驟(6.2)計算從換流器直流側(cè)向直流網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的等值k次諧波阻抗Zd(k)，建立反映換流器直流側(cè)諧波電壓和諧波電流定量關(guān)系的方程 Ud(k)＝Zd(k)Id(k)(5) 6.5聯(lián)立求解方程(1)～(5)，從而得到換流器交直流兩側(cè)各次諧波電壓和電流。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果 (1)已有的統(tǒng)一統(tǒng)基波和非特征諧波潮流法，其基于微分方程所建立的換流器動態(tài)模型進(jìn)行諧波求解，難以從機理上研究其交直流兩側(cè)諧波產(chǎn)生、傳遞和相互影響的機理。該方法基于微分方程，依賴于全系統(tǒng)的時域模型，且需要進(jìn)行迭代求解，因此其計算規(guī)模較大，難以在大規(guī)模交直流系統(tǒng)中應(yīng)用。本發(fā)明提供了一種無需迭代的，適用于各種正常運行工況和故障情況下的，交直流系統(tǒng)諧波求解方法。該方法通過構(gòu)造用于反映換流器開關(guān)動作的電壓和電流開關(guān)函數(shù)，以此描述換流器交直流兩側(cè)電壓和電流關(guān)系，其物理概念清晰，計算過程簡單而又有較高的精度。
(2)鑒于當(dāng)交流系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障時，換流器處于非對稱運行狀態(tài)。此時換流閥的實際導(dǎo)通時刻將發(fā)生偏移，且三相換相角不再彼此相等。此外，交流和直流系統(tǒng)間存在諧波相互作用直流系統(tǒng)向交流系統(tǒng)注入的各次諧波電流將產(chǎn)生各次背景諧波電壓，其將反作用于HVDC系統(tǒng)，影響直流系統(tǒng)所產(chǎn)生的諧波電流。現(xiàn)有基于開關(guān)函數(shù)的諧波分析方法并未考慮交直流系統(tǒng)的諧波相互作用，也并未考慮交流系統(tǒng)不對稱故障下?lián)Q流器的不對稱工作狀態(tài)。具體是指，其所構(gòu)造的開關(guān)函數(shù)假設(shè)了在各種擾動情況下?lián)Q流器的開關(guān)動作不受影響，即假設(shè)了三相交流電壓對稱，且換流器中各閥的開關(guān)動作保持對稱。因此其所構(gòu)造的開關(guān)函數(shù)為波形不變的周期性函數(shù)。本發(fā)明所提供的交直流系統(tǒng)諧波求解方法，所建立的基于基本分量、修正分量和換相分量的三相電壓電流開關(guān)函數(shù)，能全面地反映換流器的各種運行工況和不對稱工作狀態(tài)。另外，本發(fā)明所提方法結(jié)合交直流系統(tǒng)的等值諧波阻抗進(jìn)行聯(lián)立求解，充分反映了交流和直流系統(tǒng)間存在諧波相互作用。
(3)有效的降低了計算規(guī)模。本發(fā)明所提的諧波求解方法無需迭代，不依賴于系統(tǒng)的時域模型，從而實現(xiàn)了求解的簡化，有效降低了計算規(guī)模。
圖1是本發(fā)明高壓直流輸電系統(tǒng)中換流器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式 下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
1.本發(fā)明高壓直流輸電系統(tǒng)中換流器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，利用已知的三相換流母線電壓的基頻分量(折算至閥側(cè))Ua(1)、Ub(1)和Uc(1)，如
計算相應(yīng)的線電壓基頻分量
2.將Uab(1)、Ubc(1)和Uca(1)轉(zhuǎn)換為α分量
和β分量
由
和
計算直流控制系統(tǒng)同步電壓的相位
3.根據(jù)
和
以及
計算同步電壓的相位偏移
根據(jù)直流控制系統(tǒng)的觸發(fā)角指令αo，如αo＝19.77°，計算換流閥延遲導(dǎo)通角θab、θbc和θca θab＝22.11°； θbc＝0°； θca＝0°； 和實際觸發(fā)角αab、αbc和αca αab＝0°； αbc＝60.24°； αca＝17.85°； 4.根據(jù)已知的換流器直流側(cè)電流的直流分量(如Id(0)＝1.28kA)，等值至閥側(cè)的換流變壓器漏電抗Xr(Xr＝13.58歐姆)，實際觸發(fā)角αmn和|Umn(1)|，計算換相角
5.由步驟(3)和步驟(4)計算得到的延遲導(dǎo)通角、實際觸發(fā)角和換相角，分別計算a、b和c相電壓開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量Sua(q)、Sub(q)和Suc(q)，以及a、b和c相電流開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量Sia(q)、Sib(q)和Sic(q)，分別以其中的一次諧波分量為例 Sb(1)＝0.1726+j0.5236 SfA(1)＝0.1221+j0.0015 SfB(1)＝-0.1221-j0.0015 SfC(1)＝0 SuμA(1)＝0.1172-j0.0896 SuμB(1)＝-0.1082+j0.0223 SuμC(1)＝-0.0090+j0.0672 SiμA(1)＝0.1251-j0.0776 SiμB(1)＝-0.1134+j0.0109 SiμC(1)＝-0.0117+j0.0667 則 計算正序電流開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量Si(q)+，負(fù)序電流開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量Si(q)-、正序電壓開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量Su(q)+、負(fù)序電壓開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量Su(q)-，分別以其中的1次諧波分量為例 式中，a＝ej2π/3。
6.根據(jù)現(xiàn)有方法，計算從換流器直流側(cè)往直流網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的各次等值諧波阻抗Zd(k)，以其中的2次諧波阻抗為例，有Zd(2)＝6.93+j304.82Ω；以及從換流器交流側(cè)往交流網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的等值正序諧波阻抗Z(k)+和負(fù)序諧波阻抗Z(k)-，分別以其中的3次諧波阻抗為例，有 7.聯(lián)立求解方程(1)～(5)，從而得到換流器交流側(cè)和直流側(cè)的各次諧波電壓和電流，以直流側(cè)2次諧波電壓和交流側(cè)3次諧波電流為例，有 Ud(2)＝136.31+j4.69kV 以整流側(cè)換流母線發(fā)生單相金屬性故障為例，將本發(fā)明應(yīng)用于CIGREHVDC標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)和南方電網(wǎng)貴廣II回HVDC輸電系統(tǒng)的諧波計算，并與基于PSCAD/EMTDC進(jìn)行數(shù)字仿真所得的仿真結(jié)果相比較。在仿真中考慮了在不引起換流器發(fā)生換相失敗的情況下，整流側(cè)和逆變側(cè)交流母線各自發(fā)生不同情況的不對稱故障。
在CIGRE HVDC系統(tǒng)詳細(xì)模型和貴廣II回HVDC系統(tǒng)詳細(xì)模型中，換流器采用詳細(xì)的電磁暫態(tài)模型，能實時的反映數(shù)據(jù)變化。而基于PSCAD/EMTDC所得的計算結(jié)果的正確性得到業(yè)內(nèi)的公認(rèn)，因此其它所提出的諧波求解方法均通過與之對比來檢測準(zhǔn)確性。
表1～3為部分的仿真和計算結(jié)果，其中仿真值和計算值均為abc三相中諧波幅值最大相的值。
表1為整流側(cè)單相金屬性故障時各次諧波的計算和仿真結(jié)果
表2為貴廣II回HVDC系統(tǒng)詳細(xì)模型的諧波計算結(jié)果和仿真結(jié)
表3為CIGRE HVDC系統(tǒng)詳細(xì)模型的諧波計算結(jié)果和仿真結(jié)果
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種交直流互聯(lián)系統(tǒng)諧波求解方法，其特征在于具體包括以下步驟
(1)數(shù)據(jù)處理根據(jù)已知的換流器交流側(cè)相電壓的基頻分量，計算相應(yīng)的線電壓基頻分量；
(2)計算同步電壓的相位偏移將三個線電壓的基頻分量轉(zhuǎn)換為α分量和β分量，并分別根據(jù)α分量和β分量的幅值和相位，計算直流控制系統(tǒng)同步電壓的相位
由三個線電壓的基頻分量的相位，以及計算得到的
分別計算同步電壓的相位偏移
和
其中下標(biāo)ab、bc和ca分別表示上述角度偏移以ab、bc和ca線電壓基頻分量的相位為基準(zhǔn)，設(shè)下標(biāo)mn＝ab、bc、ca；a、b、c分別表示三相中的一相；
(3)計算換流閥延遲導(dǎo)通角和實際觸發(fā)角比較已知的直流控制系統(tǒng)給出的觸發(fā)角指令值和步驟(2)中計算所得到的同步電壓相位偏移，計算換流閥延遲導(dǎo)通角θab、θbc和θca，以及實際觸發(fā)角αab、αbc和αca，其中下標(biāo)ab、bc和ca分別表示上述角度對應(yīng)于ab、bc和ca兩相換相；
(4)計算換相角根據(jù)步驟(1)中計算得到的線電壓的基頻分量和由步驟(3)所得的實際觸發(fā)角，以及已知的等值至閥側(cè)的換流變壓器漏電抗Xr、換流器直流側(cè)電流的直流分量Id(0)計算ab、bc和ca兩相換相時的換相角μab、μbc和μca；
(5)計算開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量由步驟(3)和步驟(4)計算得到的延遲導(dǎo)通角、實際觸發(fā)角和換相角，計算三相電流開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量，并由此計算正序和負(fù)序電流開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量，其中q為任意非零整數(shù)；由步驟(3)和步驟(4)計算得到的延遲導(dǎo)通角、實際觸發(fā)角和換相角，計算三相電壓開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量，并由此計算正序和負(fù)序電壓開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量；
(6)求解交直流互聯(lián)系統(tǒng)的各次諧波電壓和電流構(gòu)造換流器的序分量模型，并根據(jù)現(xiàn)有方法計算從換流器直流側(cè)往直流網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的各次等值諧波阻抗Zd(k)、計算從換流器交流側(cè)往交流網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的各次等值正序諧波阻抗Z(k)+和各次等值負(fù)序諧波阻抗Z(k)-，從而求解交直流互聯(lián)系統(tǒng)的各次諧波電壓和電流。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流互聯(lián)系統(tǒng)諧波求解方法，其特征在于所述步驟(1)數(shù)據(jù)處理，具體是指根據(jù)已知的換流器交流側(cè)三相電壓的基頻分量Ua(1)、Ub(1)、Uc(1)，其中下標(biāo)“1”表示一次諧波分量，即基頻分量，由下式計算相應(yīng)的線電壓基頻分量
Uab(1)＝Ub(1)-Ua(1)
Ubc(1)＝Uc(1)-Ub(1)
Uca(1)＝Ua(1)-Uc(1)
其中，Uca(1)為換流母線ca線電壓的基頻分量；Uab(1)為換流母線ab線電壓的基頻分量；Ubc(1)為換流母線bc線電壓的基頻分量。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流互聯(lián)系統(tǒng)諧波求解方法，其特征在于所述步驟(2)計算同步電壓相位的偏移，具體是指設(shè)
和
分別表示換相電壓的α分量和β分量，其由下式計算
利用換相電壓的α分量
和換相電壓的β分量
由下列公式計算直流控制系統(tǒng)同步電壓的相位
式中，Uα和Uβ分別為換相電壓的α分量和β分量的幅值；
和
分別為換相電壓的α分量和β分量的相角；
根據(jù)Uca(1)的相位
Uab(1)的相位
Ubc(1)的相位
分別計算同步電壓的相位偏移
其中
為ca相間同步電壓的相位偏移；
為ab相間同步電壓的相位偏移；
為bc相間同步電壓的相位偏移。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流互聯(lián)系統(tǒng)諧波求解方法，其特征在于所述步驟(3)計算換流閥延遲導(dǎo)通角和實際觸發(fā)角，具體是指根據(jù)直流控制系統(tǒng)的觸發(fā)角指令αo，計算換流閥延遲導(dǎo)通角θmn和實際觸發(fā)角αmn
上式中，各個角度均以滯后為正，超前為負(fù)。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流互聯(lián)系統(tǒng)諧波求解方法，其特征在于所述步驟(4)計算換相角，具體是指設(shè)μmn為mn兩相換相時的換相角，并根據(jù)已知的換流器直流側(cè)電流的直流分量Id(0)，即零次諧波分量，等值至閥側(cè)的換流變壓器漏電抗Xr，實際觸發(fā)角αmn，以及換流母線線電壓基頻分量的幅值|Umn(1)|，代入以下公式計算換相角μmn
μmn＝cos-1(cosαmn-2XrId(0)/|Umn(1)|)-αmn
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流互聯(lián)系統(tǒng)諧波求解方法，其特征在于所述步驟(5)計算開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量，具體是指
5.1由下式公式計算得到開關(guān)函數(shù)基本分量的q次諧波分量Sb(q)和開關(guān)函數(shù)修正分量的q次諧波分量Sfab(q)、Sfbc(q)、Sfca(q)
其中，q為任意非零整數(shù)；e為自然對數(shù)的底數(shù)；j為虛數(shù)單位；
5.2由下列公式計算電壓開關(guān)函數(shù)換相分量的q次諧波分量Suμab(q)、Suμbc(q)、Suμca(q)和電流開關(guān)函數(shù)換相分量的q次諧波分量Siμab(q)、Siμbc(q)、Siμca(q)
式中，|Umn(1)|為Umn(1)的幅值，αmn為實際觸發(fā)角；
5.3計算三相電壓開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量Sua(q)、Sub(q)、Suc(q)和三相電流開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量Sia(q)、Sib(q)、Sic(q)
式中，
其中，θab、θbc和θca分別為ab、bc和ca兩相換相時的換流閥延遲導(dǎo)通角；μab、μbc和μca分別為ab、bc和ca兩相換相時的換相角；
5.4分別由Sua(q)、Sub(q)、Suc(q)和Sia(q)、Sib(q)、Sic(q)計算正序和負(fù)序電壓開關(guān)函數(shù)，以及正序和負(fù)序電流開關(guān)函數(shù)，得
式中，a＝ej2π/3，Si(q)+為正序電流開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量；Si(q)-為負(fù)序電流開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量；Su(q)+為正序電壓開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量；Su(q)-為負(fù)序電壓開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流互聯(lián)系統(tǒng)諧波求解方法，其特征在于所述步驟(6)求解交直流互聯(lián)系統(tǒng)的各次諧波電壓和電流，具體是指
6.1構(gòu)造換流器的序分量模型
根據(jù)步驟(5)計算所得的三相電壓開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量，建立表示換流器直流側(cè)2次諧波電壓與交流側(cè)基頻和3次諧波電壓的定量關(guān)系的方程
式中，U(2-p)+和U(2-p)-分別是正序和負(fù)序交流電壓的(2-p)次諧波分量，其中p取1或-1，Ud(2)為換流器直流側(cè)電壓的2次諧波分量；
根據(jù)步驟(5)計算所得的三相電流開關(guān)函數(shù)的q次諧波分量，建立表示換流器直流側(cè)電流0次、2次和-2次諧波分量與交流側(cè)k次諧波電流定量關(guān)系的方程；
式中，I(k)+和I(k)-分別是正序和負(fù)序交流電流的k次諧波分量，Id(2)、Id(-2)和Id(0)為換流器直流側(cè)電流的2次、-2次和0次諧波分量；
6.2根據(jù)現(xiàn)有方法，計算從換流器直流側(cè)往直流網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的各次等值諧波阻Zd(k)，計算從換流器交流側(cè)往交流網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的各次等值正序諧波阻抗Z(k)+和各次等值負(fù)序諧波阻抗Z(k)-，其中下標(biāo)“k”表示諧波次數(shù)，k為任意非零整數(shù)；
6.3根據(jù)步驟(6.2)計算所得的Z(k)+和Z(k)-，建立反映換流器交流側(cè)諧波電壓和諧波電流定量關(guān)系的方程
6.4根據(jù)步驟(6.2)計算從換流器直流側(cè)向直流網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的等值k次諧波阻抗Zd(k)，建立反映換流器直流側(cè)諧波電壓和諧波電流定量關(guān)系的方程
Ud(k)＝Zd(k)Id(k) (5)
6.5聯(lián)立求解方程(1)～(5)，從而得到換流器交直流兩側(cè)各次諧波電壓和電流。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交直流互聯(lián)系統(tǒng)諧波求解方法，根據(jù)換流母線相間基頻電壓和直流電流的直流分量，以及直流控制系統(tǒng)的觸發(fā)角指令，計算換流器中各換流閥的實際觸發(fā)角、換相角和換流閥延遲導(dǎo)通角；并計算三相電壓開關(guān)函數(shù)和三相電流開關(guān)函數(shù)，將其轉(zhuǎn)換為正序和負(fù)序分量；由上述正序和負(fù)序電流開關(guān)函數(shù)、正序和負(fù)序電壓開關(guān)函數(shù)建立換流器的序分量模型；將該模型與交直流系統(tǒng)等值諧波網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，對全系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)立求解，從而計算換流器交直流兩側(cè)的各次諧波電壓和電流。該方法實現(xiàn)了交流系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障情況下交直流系統(tǒng)的諧波求解，降低了計算量，且具有較高計算精度，可應(yīng)用于各種正常運行工況和故障下交直流互聯(lián)系統(tǒng)的諧波分析。
文檔編號H02M7/04GK101674023SQ200910041080
公開日2010年3月17日 申請日期2009年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月13日
發(fā)明者鋼 王, 李志鏗, 李海鋒, 王智東 申請人:華南理工大學(xué)