用于hvdc系統(tǒng)的多調(diào)諧濾波器設計方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及根據(jù)高壓直流（下文指HVDC，hi曲voltage direct current)系統(tǒng)設 計多諧波濾波器（下文指MTF，multiple-tuned filter)的方法。
【背景技術】
[0002] 在HVDC系統(tǒng)中，諧波濾波器抑制了將諧波（在操作變換器轉換電力時產(chǎn)生）引入 交流（AC)系統(tǒng)，并由于無功功率消耗而用作為無功功率源。大部分電流類型的HVDC系統(tǒng) W 12脈沖操作，并且生成第（1化1)特征諧波，例如第11、第13、第23 W及第25諧波。特 別地，第11和第13諧波具有大振幅，而第11和第13濾波器用來降低第11和第13諧波。
[0003] 在電流型HVDC系統(tǒng)中，大部分變換器W 12脈沖操作。在南韓濟州島的±80kV 60MW的HVDC系統(tǒng)還包括使用兩個6脈沖群組串聯(lián)的12脈沖變換器。
[0004] 在HVDC系統(tǒng)中，單調(diào)諧濾波器（Single化ned f i 1 ter，ST巧或雙調(diào)諧濾波器 值T巧廣泛作為諧波濾波器。與濾波器的串聯(lián)或并聯(lián)阻抗有關的等式用來設計運樣的濾波 器。 陽0化]在濾波器設計中，由于包含在濾波器中的無源元件是基于設計的額定功率和性能 通過手動計算確定的，因此沒有精確、有效并且標準的方法。
[0006] 另外，當設計濾波器時，不存在考慮價格的解決方案。因此，考慮到工業(yè)制造，還沒 提出一種考慮生產(chǎn)成本和性能的設計方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 實施例提出了一種用于根據(jù)HVDC系統(tǒng)的特征設計MTF和阻尼型MTF的方法和設 備。
[0008] 實施例還提出了一種可W減少根據(jù)由HVDC系統(tǒng)生成的諧波次數(shù)設計通用諧波濾 波器所需空間，W及考慮損耗和成本設計濾波器的算法。
[0009] 在一個實施例中，設計高壓直流（HVDC)系統(tǒng)的多調(diào)諧濾波器（MT巧的方法包括： 選擇用于MTF的輸入?yún)?shù)；設置所述MTF的諧振頻率；基于所述輸入?yún)?shù)和諧振頻率，計算 作為MTF的濾波器參數(shù)的電感值（L)和電容值（C);將所述濾波器參數(shù)和阻抗值（R)組合， 并根據(jù)該組合計算價格；和當計算的價格在預定價格范圍內(nèi)時，存儲R、L和C的組合值。
[0010] W下將結合一個或多個實施例的詳情來說明。其他特性將根據(jù)說明書、附圖W及 權利要求變的顯而易見。
【附圖說明】 W11] 圖1為顯示通用高壓直流化VDC)系統(tǒng)的電路圖。
[0012] 圖2為顯示與諧波濾波器將接入的HVDC系統(tǒng)對應的諧波等效模型的電路圖。
[0013] 圖3為顯示使用等效電路方案設計多調(diào)諧濾波器（MT巧的方法的示例框圖。
[0014] 圖4為與根據(jù)實施例的設計MTF方法的流程圖。
[0015] 圖5為顯示根據(jù)實施例的價格和損耗最優(yōu)化過程的流程圖。
[0016] 圖6為顯示根據(jù)實施例的MTF的濾波器參數(shù)設置設備的框圖。
[0017] 圖7為顯示根據(jù)實施例的設計MTF方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0018] 下文中，將參考附圖詳細描述實施例。
[0019] 圖1為顯示通用HVDC系統(tǒng)的電路圖。
[0020] 參考圖1，闡述HVDC系統(tǒng)中安裝在SOkV的HVDC系統(tǒng)中的多調(diào)諧濾波器（MT巧。 SOkV的HVDC系統(tǒng)具有典型的雙極系統(tǒng)，并且具有其中兩個電極包括相同的12脈沖變換器 的特性。
[0021] HVDC變換器可W生成大于或等于預定值的諧波電流。相應地，沒有經(jīng)過濾波的該 諧波電流會在AC電壓下失真，從而阻止該系統(tǒng)正常操作。
[0022] 諧波濾波器具有形成較小并聯(lián)線路的阻抗W允許諧波電流流經(jīng)該線路，從而可W 使得AC電壓的失真落入可接受的范圍。
[0023] 12脈沖變換器具有（12 + 1)次特征諧波。相應地，應當被濾除的諧波分量為第11、 13、23和第25次諧波分量。更高階的諧波分量被高通濾波器衰減。
[0024] 在SOKv的HVDC系統(tǒng)中，使用補償17Mvar無功功率的MTF濾波器和補償17Mvar無 功功率的高通濾波器。MTF具有高壓電容器組和串聯(lián)連接的低壓空屯、（air core)電抗器， W及低壓電容器組和并聯(lián)連接的空屯、電抗器。運里，諧波濾波器用來給60化系統(tǒng)提供無功 功率。
[0025] 圖2為顯示與諧波濾波器將接入其中的HVDC系統(tǒng)對應的諧波等效模型的電路圖。
[0026] 參考圖2,電流型HVDC變換器從AC系統(tǒng)吸收無功功率，并且通過諧波濾波器給該 變換器提供必要的無功功率。
[0027] 運樣的HVDC變換器可W在交流（AC)階段模型化為諧波恒流源，還可W模型化為 在直流值C)階段的諧波恒壓源。由于諧波濾波器用來抑制將在HVDC變換器中生成的諧波 引入到AC系統(tǒng)，所W使用如在圖2中使用的AC恒流諧波源的諧波等效模型。
[00測運里，In表示從HVDC變換器中生成的諧波電流，W及！化和Isn分別指流入濾波 器和AC系統(tǒng)的諧波電流。Z化和Zsn分別指在AC系統(tǒng)中的諧波阻抗，和Vsn指在AC系統(tǒng) 中的諧波電壓。
[0029] 諧波濾波器的性能取決于AC系統(tǒng)的導納，并且AC系統(tǒng)的導納根據(jù)實際電力系統(tǒng) 的狀態(tài)而隨著時間變化。因而，在給定的頻率下發(fā)現(xiàn)實際的導納非常困難。相應地，當設計 諧波濾波器時，通過在具有導納角度作為邊界的復雜平面上根據(jù)給定頻率劃分導納來確定 導納。
[0030] 圖3顯示了使用等效電路方法設計多調(diào)諧濾波器（MT巧的方法的示例圖。
[0031] 參考圖3,當在HVDC系統(tǒng)中設計交流濾波器（或諧波濾波器）時，需要考慮諧波失 真、系統(tǒng)可靠性W及成本。
[0032] 諧波濾波器產(chǎn)生與一個濾波器組相對應的成本。因而，如圖3化）和3 (C)所示使用 并聯(lián)連接的一個濾波器組的配置更加經(jīng)濟，而不是使用兩個單調(diào)諧濾波器（下文指"STF"， single化ned filter), W便移除兩個諧波，因為前者需要更小的空間W移除相同數(shù)量的 諧波。運是因為MTF僅需要一個開關裝置，而不像STF。 陽033] 另外，使用如圖3(c)所示的包括并聯(lián)連接到并聯(lián)LC諧振槽（resonance tank)的 阻尼電阻R的阻尼型MTF。
[0034] 等效電路方案為在MTF設計中相對容易的方法。
[0035] 對于MTF設計，優(yōu)先補償?shù)臒o功功率的總量均勻分布到各個STF，并且選擇用于各 個STF的參數(shù)。
[0036] 在選擇用于各個STF的參數(shù)時，施加在濾波器上的電壓電平W及由濾波器補償?shù)?無功功率量將被優(yōu)先確定。
[0037] 在運種情況下，由于在串聯(lián)LC濾波器結構下電容和電感串聯(lián)連接，所W濾波器的 電抗與電容和電感的電抗之間存在差值。
[003引同時，由于整個濾波器的阻抗在將被移除的第h個諧波處為0,所W電容的電抗等 于電感的電抗乘Wh的平方。
[0039] 根據(jù)上述MTF設計方法，HVDC的變換器生成預定值或更高值的諧波電流。相應地， 安裝諧波濾波器W生成流經(jīng)諧波濾波器的電流，從而使得交流電壓的失真落在可接受的范 圍內(nèi)。
[0040] 12脈沖變換器具有（12 + 1)個特征諧波。相應地，應當被濾出的諧波分量為第11、 第13、第23和第25次諧波分量，并且更高階的諧波分量的階被高通濾波器衰減。
[0041] MTF具有串聯(lián)連接的高壓電容器組和低壓空屯、電抗器，W及并聯(lián)連接的低壓電容 器組和空屯、電抗器。另外，MTF還通過根據(jù)將要移除的諧波而連接多個并聯(lián)LC諧振槽來形 成。
[0042] 諧波濾波器用來給60化的系統(tǒng)提供無功功率。相應地，整流器和逆變器的端子按 照變換器與AC系統(tǒng)之間交換的有功功率的比例來吸收無功功率。諧波濾波器能夠給變換 器提供必要的無功功率，因為諧波濾波器使用電容器。當濾波器充分補償了無功功率時，端 子處的AC電壓沒有充足的電平來正常操作變換器。
[00創(chuàng)同時，HVDC變換器被模型化為在DC段的諧波恒壓源，還被模型化為在AC段的諧 波恒流源。因為濾波器作用之一是用來阻止由HVDC變換器生成的諧波引入到系統(tǒng)，因此需 要在AC段對諧波進行模型化分析。
[0044] 運里，濾波器和連接到濾波器的電力系統(tǒng)（例如，AC系統(tǒng)）可W用阻抗來體現(xiàn)或 模型化。
[0045] 在確定變換器生成的多少諧波電流流入系統(tǒng)，W及使用圖2的模型得到的電壓的 諧波特征后，設計濾波器。
[0046] 為了提高濾波器和連接到濾波器的電力系統(tǒng)之間的關系的可靠性，通過改變?yōu)V波 器的電阻很容易實現(xiàn)濾波器的設計。
[0047] 下文中，將參考圖4至6詳細描述根據(jù)第一實施例的MTF設計算法。 W48] 圖4為顯示根據(jù)第一實施例的設計MTF的方法的流程圖。
[0049] 參考圖4,根據(jù)實施例的MTF設計算法包括W下步驟。
[0050] 第一，設