基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制方法技术

本发明专利技术提供一种基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制方法，所述的方法包括如下步骤：步骤一、首先在电网公共连接点处加入基于电力电子功率器件的有源型谐波治理装置；步骤二、再根据电力系统等效连接阻抗参数和并联电容支路的等效参数分析确定谐波谐振抑制所需谐波等效阻抗值；步骤三、最后根据谐波虚拟电阻控制方法和电压源型电力电子变流器控制方法，实现对基于电力电子功率器件的有源型电网谐波谐振抑制装置谐波等效阻抗的有效控制。通过应用谐波虚拟电阻控制技术，实现对基于电力电子功率器件的有源型电网谐波谐振抑制装置等效谐波阻抗的有效控制，从而达到抑制电网谐波谐振的目的。抑制电网谐波谐振的目的。抑制电网谐波谐振的目的。

【技术实现步骤摘要】
基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制方法


[0001]本专利技术涉及有源型电网谐波谐振抑制装置及方法
，特别涉及一种基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制方法。

技术介绍

[0002]随着风力发电技术的不断发展进步，海上风力发电项目也越来越多并在不断向着更大容量和远海方向发展，导致电力系统中出现大量高压海缆输电线路，与传统输电线路相比高压海缆型输电线路呈现出明显的电容特性，导致区域电网等效电路中存在明显的并联电容支路。电力系统中固定电容器型无功补偿装置或城市电网中的电缆型输电线路也会呈现出明显的电容特性，在电力系统等效电路中也可以等效为并联电容支路。而电网中的常规高压输电线路和变压器等输配电设备则呈现出明显的电感特性，当区域电网中存在明显的并联电容支路时，电感支路和电容支路就很容易构成谐振回路，而如果电网中存在谐振频率处的谐波激励时，系统就很容易发生谐波谐振放大现象，引起电网电压谐波含量显著升高，最终导致敏感用电负荷无法正常工作、继电保护装置动作、甚至损坏电力系统中的输配电及用电设备，严重危害了电力系统稳定性和输配电及用电设备安全。
[0003]为解决上述谐振问题，目前普遍采用的技术方案是在电力系统中加入高压无源型滤波装置，通过高压无源滤波器抑制电力系统中的谐波谐振。但高压无源滤波器方案存在占地面积大、基波无功消耗大且需要增加额外无功补偿装置、频率适应性差等一系列缺点，在工程实际应用中存在明显局限性，尤其是当电力系统参数发生重大变化导致谐振频率发生变化时，高压无源滤波器不仅会失去谐振抑制作用，甚至会加剧系统在新的谐振频率处产生谐波谐振放大现象。
[0004]而基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制装置，将基于电力电子功率器件的有源型谐波治理装置和谐波虚拟电阻控制技术完美结合，通过控制基于电力电子功率器件的有源型谐波治理装置的等效谐波阻抗，实现对电网谐波谐振的有效抑制，保证电网电压谐波满足电力系统相关标准要求。同时基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制装置对电网基波频率呈现高阻抗特性，不会消耗基波无功功率也不需要增加其他补偿装置，且设备占地面积小频率适应性强，能够有效解决电力系统谐波谐振问题。

技术实现思路

[0005]为了解决
技术介绍
中所述问题，本专利技术提供一种基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制方法，通过应用谐波虚拟电阻控制技术，实现对基于电力电子功率器件的有源型电网谐波谐振抑制装置等效谐波阻抗的有效控制，从而达到抑制电网谐波谐振的目的。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0007]一种基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制方法，所述的方法包括如下步骤：
[0008]步骤一、首先在电网公共连接点处加入基于电力电子功率器件的有源型电网谐波谐振抑制装置；
[0009]步骤二、再根据电力系统等效连接阻抗参数和并联电容支路的等效参数分析确定谐波谐振抑制所需谐波等效阻抗值；
[0010]步骤三、最后通过谐波虚拟电阻控制方法和电压源型电力电子变流器控制方法，实现对基于电力电子功率器件的有源型电网谐波谐振抑制装置谐波等效阻抗的有效控制。
[0011]进一步地，所述的步骤一的有源型电网谐波谐振抑制装置包括由电网公共连接点处依次串联的供电断路器S
APF
、软启动电阻R
APF
、连接电抗器L
APF
、功率阀组G
APF
；还包括并联在软启动电阻R
APF
两端的旁路接触器或断路器K
APF
、。
[0012]进一步地，所述的步骤二具体包括：
[0013]在加入基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制装置的电网系统谐波等效电路中，为电网背景谐波电压，Z
s
为电网系统谐波等效阻抗，C
F
为系统电容性支路的谐波等效电容值，Z
Load
为系统中负载的谐波等效阻抗值，R
V
为基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制装置的谐波等效电阻值；
[0014]当电容支路接入电网公共连接点后，电网系统在公共连接点处的谐波电压值如式1所示，电网系统谐波等效阻抗和负载谐波等效阻抗一般都为电感性，而电容性支路谐波阻抗为容性，则电网系统各支路谐波等效阻抗可用式2表示；
[0015][0016][0017]由于负载谐波等效阻抗值X
Load
的数值远高于电网系统谐波等效阻抗值和电容支路谐波等效阻抗值，可以忽略负载支路谐波等效阻抗对谐波谐振的影响，则加入基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制装置后电网公共连接点处的谐波电压值如式3所示，考虑电网系统等效谐波阻抗为电感性，容性支路谐波等效阻抗为电容性，则将式2代入式3可进一步展开得到式4所示表达式。
[0018][0019][0020]为实现对电网公共连接点处谐波谐振的有效抑制，基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制装置的谐波等效电阻值应满足式5所示的设计要求，为对式5所示表达式进行进一步分析做式6所示定义，将式6带入式5可得式7所示关系式；
[0021][0022][0023][0024]由式7可知如果K值大于或等于2，则无论Q值设计为多少电网公共连接点处的谐波电压值都小于电网背景谐波电压值，即电网不存在谐波谐振放大的情况；而如果K值大于0且小于2，则电网在公共连接点处可能存在谐波谐振放大的情况；为保证基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制装置能够对电网谐波谐振进行有效抑制，则基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制装置的谐波等效电阻R
V
应满足式8所示要求；
[0025][0026]进一步地，所述的步骤三中，通过谐波控制算法对基于电力电子功率器件的有源型电网谐波谐振抑制装置进行谐振频率处的谐波等效阻抗控制，保证基于电力电子功率器件的有源型电网谐波谐振抑制装置谐波等效阻抗始终为纯电阻且等效电阻值始终与谐振抑制设计的谐波等效电阻值相等，则基于电力电子功率器件的有源型电网谐波谐振抑制装置在外特性上就与等效电路中的R
V
完全相同，由于是通过基于电力电子功率器件的有源装置实现，所述的谐波等效阻抗控制称为谐波虚拟电阻控制方法。
[0027]进一步地，所述的步骤三中具体包括如下：
[0028]1)电网电压采样值V_grid通过锁相环锁相得到电网电压相位值θ；三相功率阀组各单元直流电压值V
dc_A1
至V
dc_CN
通过平均值运算得到单元直流电压平均值与单元直流电压给定值V
dc*
进行PI闭环控制得到基波有功电流指令值I
d*
；
[0029]2)电网电压V_grid与锁相环输出的电网电压相位值θ经Park变换后得到电网电压前馈分量V
dgrid
；
[0030]3)谐振抑制装置输出电流采样值I_本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制方法，其特征在于，所述的方法包括如下：步骤一、首先在电网公共连接点处加入基于电力电子功率器件的有源型电网谐波谐振抑制装置；步骤二、再根据电力系统等效连接阻抗参数和并联电容支路的等效参数分析确定谐波谐振抑制所需谐波等效阻抗值；步骤三、最后通过谐波虚拟电阻控制方法和电压源型电力电子变流器控制方法，实现对基于电力电子功率器件的有源型电网谐波谐振抑制装置谐波等效阻抗的有效控制。2.根据权利要求1所述的一种基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制方法，其特征在于，所述的步骤一的有源型电网谐波谐振抑制装置包括由电网公共连接点处依次串联的供电断路器S
APF
、软启动电阻R
APF
、连接电抗器L
APF
、功率阀组G
APF
；还包括并联在软启动电阻R
APF
两端的旁路接触器或断路器K
APF
。3.根据权利要求1所述的一种基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制方法，其特征在于：在加入基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制装置的电网系统谐波等效电路中，为电网背景谐波电压，Z
s
为电网系统谐波等效阻抗，C
F
为系统电容性支路的谐波等效电容值，Z
Load
为系统中负载的谐波等效阻抗值，R
V
为基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制装置的谐波等效电阻值；当电容支路接入电网公共连接点后，电网系统在公共连接点处的谐波电压值如式1所示，电网系统谐波等效阻抗和负载谐波等效阻抗一般都为电感性，而电容性支路谐波阻抗为容性，则电网系统各支路谐波等效阻抗可用式2表示；为容性，则电网系统各支路谐波等效阻抗可用式2表示；由于负载谐波等效阻抗值X
Load
的数值远高于电网系统谐波等效阻抗值和电容支路谐波等效阻抗值，可以忽略负载支路谐波等效阻抗对谐波谐振的影响，则加入基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制装置后电网公共连接点处的谐波电压值如式3所示，考虑电网系统等效谐波阻抗为电感性，容性支路谐波等效阻抗为电容性，则将式2代入式3可进一步展开得到式4所示表达式；进一步展开得到式4所示表达式；
为实现对电网公共连接点处谐波谐振的有效抑制，基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制装置的谐波等效电阻值应满足式5所示的设计要求，为对式5所示表达式进行进一步分析做式6所示定义，将式6带入式5可得式7所示关系式；行进一步分析做式6所示定义，将式6带入式5可得式7所示关系式；行进一步分析做式6所示定义，将式6带入式5可得式7所示关系式；由式7可知如果K值大于或等于2，则无论Q值设计为多少电网公共连接点处的谐波电压值都小于电网背景谐波电压值，即电网不存在谐波谐振放大的情况；而如果K值大于0且小于2，则电网在公共连接点处可能存在谐波谐振放大的情况；为保证基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制装置能够对电网谐波谐振进行有效抑制，则基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制装置的谐波等效电阻R
V
应满足式8所示要求；4.根据权利要求1所述的一种基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制方法，其特征在于，所述的步骤三中，通过谐波控制算法对基于电力电子功率器件的有源型电网谐波谐振抑制装置进行谐振频率处的谐波等效阻抗控制，保证基于电力电子功率器件的有源型电网谐波谐振抑制装置谐波等效阻抗始终为纯电阻且等效电阻值始终与谐振抑制设计的谐波等效电阻值相等，则基于电力电子功率器件的有源型电网谐波谐振抑制装置在外特性上就与等效电路中的R
V
完全相同，由于是通过基于电力电子功率器件的有源装置实现，所述的谐波等效阻抗控制称为谐波虚拟电阻控制方法。5.根据权利要求4所述的一种基于谐波虚拟电阻技术的有源型电网谐波谐振抑制方法，其特征在于，所述的步骤三中具体包括如下：1)电...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙贤大，杨永飞，王飞义，郭自勇，李海生，杨洋，吕孝国，息鹏，刘国辉，魏洪实，石华楷，万磊，赵波，安金辉，梁晓旭，
申请(专利权)人：辽宁荣信兴业电力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：