高压直流输电谐波和滤波器ppt课件.ppt
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1、第第4章章 高压直流输电谐波和滤波器高压直流输电谐波和滤波器n谐波通常被分为两类谐波通常被分为两类:电压源性质的谐波和电流源电压源性质的谐波和电流源性质的谐波。性质的谐波。n电压谐波:作戴维南等效时,等效阻抗远小于外电压谐波:作戴维南等效时,等效阻抗远小于外接阻抗,输出端谐波电压不随外接负载的变化而接阻抗,输出端谐波电压不随外接负载的变化而改变,如发电机输出的谐波电压,变频器输出谐改变,如发电机输出的谐波电压,变频器输出谐波电压,负载电网侧谐波电压。波电压,负载电网侧谐波电压。n电流谐波:作电流谐波:作 Norton 等效时,等效阻抗远大于等效时,等效阻抗远大于外接阻抗,谐波电流幅值不随外接负
2、载的变化而外接阻抗,谐波电流幅值不随外接负载的变化而改变。谐波电压在回路的不同点可有差异,而谐改变。谐波电压在回路的不同点可有差异,而谐波电流在谐波回路中却总是一样的。波电流在谐波回路中却总是一样的。第一节第一节 概述概述n显然,从交流侧看对于同一个电路,从显然,从交流侧看对于同一个电路,从不同的角度研究可能要作不同的处理。不同的角度研究可能要作不同的处理。比如,从交流侧看比如,从交流侧看 HVDC 整流电路时,整流电路时,因为直流侧的大电感作用,直流侧纹波因为直流侧的大电感作用,直流侧纹波可以认为是电流源性质;从直流侧看,可以认为是电流源性质;从直流侧看,因为交流侧直接连接于大电网,变流器因
3、为交流侧直接连接于大电网,变流器可以看作电压谐波源。可以看作电压谐波源。n换流站交流侧的三相电流和直流侧电压中的谐波,换流站交流侧的三相电流和直流侧电压中的谐波,其次数和特性比较有规律,它们统称为特征谐波。其次数和特性比较有规律,它们统称为特征谐波。脉动数为脉动数为 p 的换流器在直流侧电压中仅仅产生的换流器在直流侧电压中仅仅产生 pn次的特征谐波电压,而在交流电流中产生次的特征谐波电压,而在交流电流中产生 pn士士 1 次的特征谐波电流,其中次的特征谐波电流,其中 n为任意整数。对为任意整数。对于于 12 脉波的脉波的 HVDC,其交流侧的特征谐波电流,其交流侧的特征谐波电流应为应为 12n
4、 1次。由于实际中用于计算特征谐波次。由于实际中用于计算特征谐波的理想条件是不存在的,因此还会存在的理想条件是不存在的,因此还会存在 12 n 1次以外的非特征谐波。次以外的非特征谐波。n另外,考虑到无功补偿电容和滤波器支路,系统另外,考虑到无功补偿电容和滤波器支路,系统中还应存在三次谐波电流。中还应存在三次谐波电流。第2节谐波分析nia、ib、ic是方波(是方波(rectangular waveforms)n幅值是幅值是Id,仅分析,仅分析ia相,以自然换相点为计时起相,以自然换相点为计时起点,则点,则ia移相移相a角,。根据傅立叶变换有角,。根据傅立叶变换有:)(816. 0323 , 2
5、 , 1166)sin(32(78. 06)3 , 2 , 1( 16)(11sin111)(7sin71)(5sin51)sin(32)(7sin2)(5sin2)sin(2)(11751根据波形而来);(的有效值)ddssdshdddsdsssaIIInnhhIIhItIIIInnhttttItItItIticoscoscos226,)()(%08.31%100955. 033261111121211sssasassssshiddssIIPFDPFvviiIIIIITHDIIII如图的相位差仍然为与基波因数:n 减小高压直流输电系统中谐波的措施可减小高压直流输电系统中谐波的措施可以分为三类
6、:以分为三类:A作用于谐波源的措施,如增加换流作用于谐波源的措施,如增加换流器的脉冲数器的脉冲数B装设滤波器装设滤波器C改变直流输电线路的参数,以达到改变直流输电线路的参数,以达到加大直流输电线路中谐波电压和谐波电加大直流输电线路中谐波电压和谐波电流的衰减流的衰减n增加换流器的脉动数会让变压器的接线变得非常复杂,不符合高压直流输电的要求,不过适当增加脉冲数是有效的。图 4-1 为 6 脉冲整流器原理接线图,图4-2 为 12 脉冲整流器原理接线图,下面就单桥 6 脉冲换流器增加为双桥 12 脉冲换流器的差异进行说明。n12 脉冲换流单元是由两个交流侧电压相位相差 30的 6 脉冲换流单元在直流
7、侧串联而在交流侧并联所组成。6 脉冲换流器触发脉冲之间的间距为 60,12脉冲换流器触发脉冲之间的间距为 301、增加换流器的脉冲数n6 脉冲换流器在交流侧和直流侧分别产生脉冲换流器在交流侧和直流侧分别产生 6K1 次和次和 6K 次的特征谐波。因此,在次的特征谐波。因此,在交流侧需要配备交流侧需要配备 6K1 次的交流滤波器,次的交流滤波器,而在直流侧除平波电抗器以外,在架空线而在直流侧除平波电抗器以外,在架空线路时通常还需要配备路时通常还需要配备 6K 次的直流滤波器。次的直流滤波器。n12 脉冲换流器在交流侧和直流侧分别产生脉冲换流器在交流侧和直流侧分别产生 12K1 次和次和 12K
8、次的特征谐波。因此,在交流次的特征谐波。因此,在交流侧和直流侧只须分别配备侧和直流侧只须分别配备 12K1 次和次和 12K 次次的滤波器。从而可简化滤波装置,缩小占地面积,的滤波器。从而可简化滤波装置,缩小占地面积,降低换流站造价。这是选择降低换流站造价。这是选择 12 脉冲换流单元作脉冲换流单元作为基本换流单元的主要原因。为基本换流单元的主要原因。n理论计算可得:两个整流桥产生的绝大部分奇次理论计算可得:两个整流桥产生的绝大部分奇次谐波相互抵消;因此注入电网的只有谐波相互抵消;因此注入电网的只有 12K1(K 为正整数)次谐波,且其有效值与谐波次数为正整数)次谐波,且其有效值与谐波次数成反
9、比,而与基波有效值的比值为谐波次数的倒成反比,而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。数。换流器通过增加脉冲数减小谐波后,为了取得更换流器通过增加脉冲数减小谐波后,为了取得更好的滤波效果,必须装设滤波器。而混合型有源好的滤波效果,必须装设滤波器。而混合型有源电力滤波器是一种新型滤波器,它能对频率和大电力滤波器是一种新型滤波器,它能对频率和大小都变化的谐波进行补偿,实现动态地抑制谐波,小都变化的谐波进行补偿,实现动态地抑制谐波,其应用可克服其应用可克服 LC 滤波器和并联型有源滤波器的滤波器和并联型有源滤波器的缺点。介绍缺点。介绍 LC 滤波器和有源滤波器的基本原理,滤波器和有源滤波器的基本原理,
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