基于换流变压器高压直流输电系统建模与仿真

本文提出了一种自耦补偿与谐波屏蔽的新型换流变压器,阐述了新型换流变压器的接线方案和谐波抑制机理;建立了新型换流变压器谐波模型,分析了绕组的谐波电流,推导出使新型换流变压器网侧绕组谐波电流为零的条件。最后针对具体的新型高压直流输电平台模型给出了滤波装置设计实例,分析仿真计算结果表明,本文提出的新型换流变压器原理正确,参数选择合理,滤波效果好,总谐波含量小,在谐波治理方面实现了新突破,具有良好的应用前景。     

新型直流输电系统典型谐波分布特性分析

研究直流输电系统的谐波特性有助于分析谐波在电气设备、系统中的分布特点和谐波对电气设备的作用程度。介绍了一种基于新型换流变压器的直流输电系统及其采用的感应滤波技术,建立了采用新型换流变压器及其感应滤波系统和采用传统换流变压器及其交流无源滤波系统时表征直流输电系统谐波特性的数学模型,并从理论上对比分析了2种滤波技术对直流输电系统谐波特性的影响,表明感应滤波技术能在阀侧绕组有效实现谐波屏蔽,从而避免传统滤波方式在网侧实施谐波抑制给换流变压器带来的不利影响。通过动模试验验证了理论分析的正确性。     

直流输电谐波不稳定抑制新方法

针对传统直流输电系统中谐波不稳定现象,研究了一种新型换流变压器及其滤波系统。其阀侧绕组采用延边三角形接线,为3倍数次谐波电流提供通路;通过匝比配合,实现12脉波换流;延边绕组与公共绕组构成自耦变压器接线,在公共绕组上连接滤波支路,并调至谐振点,配之以变压器零阻抗设计,在阀侧实现谐波抑制兼无功补偿功能。对拟建立的直流输电开发研究平台在设计参数的基础上,进行了计算机仿真研究,仿真结果表明:新型换流变压器及其滤波系统可大幅降低交流网侧中2、3次非特征谐波与11、13次特征谐波电流含量,很好地抑制直流输电系统的谐波不稳定,同时新系统中的滤波器阻抗在基频下呈容性,其对换流器可进行无功功率补偿,改善了系统的动态稳定性。     

新型交直流输电系统谐波抑制的机理

为降低换流器产生的谐波对交流系统的影响,提出了一种可有效抑制谐波于阀侧且可降低滤波器设计难度的新型换流变压器和新的谐波抑制方案。介绍了新型换流变压器的绕组接线方式、电压偏移角的计算、绕组匝数比的确定后分析了谐波抑制的机理和有效谐波抑制对绕组谐波阻抗的要求。为验证该谐波抑制方案的可行性和正确性,建立了基于新型换流变压器和传统换流变压器的交直流输电系统的仿真模型,两个模型的阀侧和网侧电流的对比分析证明,新型换流变压器的交直流输电系统谐波抑制效果良好。     

新型直流输电系统谐波对旋转电机的影响

传统的高压直流输电系统一般在换流站交流网侧布置滤波兼无功补偿的装置,谐波与无功功率通过换流变压器回馈网侧时不仅会对变压器,同时也会对发电机产生不良影响。为此,以新型直流输电系统为平台,将传统的滤波和无功补偿装置移至阀侧第三绕组侧,利用变压器耦合绕组的谐波安匝平衡,使谐波电流与网侧隔离开来,并通过动态模拟实验,分析未接入滤波器和接入滤波器时,新型直流输电系统下谐波所引起的发电机的损耗和效率。结果表明,新型直流输电系统在改善发电机输出端电压和电流正弦波形的质量,提高发电机的额定出力方面具有独特的优越性。     

一种改进型感应滤波高压直流输电系统及其谐波传递特性分析

提出了一种具有特殊接线方案的改进型感应滤波高压直流输电系统,其2个换流变压器的公共绕组并联后接1套全调谐感应滤波器组,且滤波器组中不含有5、7次滤波器,仅为11、13次双调谐滤波器,大幅减少了滤波器和开关等设备的投入。分析了改进型感应滤波高压直流输电系统的谐波传递特性,分析结果表明此系统同样能够有效地将谐波电流屏蔽于换流变压器的阀侧绕组,减小网侧绕组的谐波电流。最后对一背靠背的12脉波改进型感应滤波直流输电系统试验平台进行试验测试,测试结果验证了理论分析的正确性,说明了改进型感应滤波直流输电系统的可行性。     

基于自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器的直流输电系统仿真研究

为揭示自耦补偿与谐波屏蔽(新型)换流变压器电磁暂态瞬变过程，模拟直流输电系统中新型换流变压器网侧与阀侧端口电压、电流的输入、输出特性以及交直流之间的相互 作用，利用仿真软件Matlab分别建立了用于6脉动与12脉动直流输电系统的新型换流变压器仿真模型，并将其应用到直流输电系统动态仿真中。仿真结果表明：新型换流变压器取代传统换流变压器在一定程度上优化了直流输电系统的结构，通过对变压器第三绕组的零阻抗设计及绕组抽头处滤波器参数的合理配置，既能降低换流变压器网侧谐波含量、有效减少谐波与无功对换流变压器的损耗，又改善了换流变压器阀侧的线电压与相电流，有利于换流器可靠换相与正常运行。     

感应滤波型直流输电系统运行特性研究

感应滤波技术通过实现阀侧两个绕组间的谐波磁势平衡将负载特征谐波抑制于换流变压器的阀侧,换流变压器的绕组结构及滤波器的接入点与传统方案存在差异,因此感应滤波器的接入必须会给直流输电系统产生一定的影响。以CIGRE直流输电标准测试系统仿真模型为参考,在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序中,建立了基于感应滤波技术的新型直流输电测试系统仿真模型,并对两种测试系统的稳态和典型故障运行特性进行了对比研究,重点分析了感应滤波对新型直流输电系统运行特性的影响;仿真结果表明感应滤波可明显减少交、直流侧电流的谐波含量,且具有较好的故障恢复能力。     

基于新型换流变压器的直流输电系统滤波装置

提出一种利用变压器耦合绕组的安匝平衡作滤波机理的新型滤波方式,描述了该滤波方式的原理、接线及实现特点.通过对一具体的整流侧采用新型换流变压器、逆变侧采用传统换流变压器的直流输电系统滤波与无功补偿装置的综合设计与仿真实验,对比分析新型滤波方式与传统无源、有源滤波方式在滤波器设计难易程度、滤波效果、对换流变压器及交直流系统影响上的差异.算例结果与仿真分析表明:新型滤波方式开发了变压器的滤波潜能,采用无源滤波的相似设备达到了有源滤波的相似效果,大大降低了谐波与无功对换流变压器的不良影响,改善了换流桥交流阀侧的电压与电流波形,在直流输电系统各个方面均体现出其独特的优越性.     

新型直流输电系统故障恢复特性

为了解不同无功补偿方式对交流系统强度的不同影响度,提出了一种自耦补偿与谐波屏蔽的新型换流变压器,其结构特点在于换流变压器阀侧角接三角形绕组端部引出抽头接辅助滤波兼无功补偿装置,有效的将谐波抑制于阀侧并部分的补偿换流器所消耗的无功功率,在此基础上建立了一种新型的直流输电系统。对新系统和目前广泛使用的无功补偿设备在HVDC故障恢复过程中作用的仿真分析结果表明,新型换流变压器能够增强交流系统,故障切除后HVDC可以较快的恢复,提高了输电系统运行的安全稳定性。     

新型换流变压器在地铁供电中的应用

针对城轨交通供电系统的传统换流站产生的谐波和无功功率由变压器绕组注入交流网侧,既增大变压器制造成本,又产生噪音问题,提出了一种具有内部三角形绕组的自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器,它将传统无功补偿装置移至绕组内部且公共绕组的等效短路阻抗为零阻抗设计,使二次侧各种谐波源无法进入高压网络,有效抑制了供电系统中的谐波成分,从而具备自耦补偿和谐波屏蔽功能。对比传统的轴向双分裂式12脉波牵引整流变压器,分析新型换流变压器的谐波电流后计算出了变压器网侧电流特征谐波。新型换流变压器可以进一步减小网侧特征谐波,且解决了传统的轴向双分裂式12脉波牵引整流变压器副边匝比问题。     

自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器的接线方案和原理研究

针对传统换流变压器和滤波方式存在的问题,对一种新型的自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器进行研究.该换流变压器阀侧绕组采用延边三角形接线,为3倍次谐波电流提供通路;通过匝比配合,实现12脉波换流;其延边绕组与公共绕组构成自耦变压器接线,可减少换流器换向时的电流冲击;在公共绕组上连接滤波支路,并调至谐振点,配之以变压器巧妙的零阻抗设计,可以在阀侧实现无功补偿,可实现网侧绕组中无5、7、11、13次特征谐波,即谐波屏蔽.仿真结果表明论文的理论分析正确;这种新型换流变压器可大大减少网侧绕组中的谐波含量,降低谐波在变压器中引起的损耗和噪音,同时可降低换流变压器的设计容量和绝缘设计的难度,将有很好的应用前景.     

一种高压大容量有源电力滤波器研究

提出一种新型的基于变压器谐波电流补偿的高压大容量有源电力滤波器。变压器采用副方多补偿绕组结构,原方绕组与谐波负载相并联,副方补偿绕组分别与逆变器相联。实时检测变压器原方绕组的谐波电流,通过逆变器产生与原方绕组谐波电流成比例的谐波补偿电流注入变压器副方多补偿绕组中。当原、副方绕组的谐波电流满足谐波电流补偿条件时,变压器原方绕组对谐波电流呈现近似为零的低阻抗,而对基波电流呈现很大的励磁阻抗,从而输导高压电力系统中的谐波电流流入变压器支路。仿真结果证明了这种滤波新原理的正确性。     

基于谐波磁势平衡的12脉波整流器一体化滤波方法

提出了一种基于谐波磁势平衡的12脉波整流器一体化滤波方法,对该一体化滤波器的拓扑结构、数学模型、滤波原理进行了详细阐述。该方法将一个背靠背变流装置接入12脉波整流器变压器二次侧的星形与三角形绕组抽头中,通过背靠背变流装置向各绕组抽头中注入指定次谐波电流,并利用该注入谐波电流与12脉波整流器负荷侧所产生谐波电流的磁势平衡,以达到消除12脉波整流器网侧指定次谐波电流的功能,在控制算法上引入比例-积分(PI)+比例-谐振(PR)控制器以实现对指定次谐波分量的无误差跟踪。该方法能有效提高滤波变流装置的电压、电流适应性,从而节省电压匹配变压器的成本,并能充分发挥滤波变流装置的容量潜能。最后,通过仿真和实验验证了所提滤波方法的正确性。     

基于新型换流变压器的谐波治理研究

提出了一种新型换流变压器的设计方案,将无功补偿装置移至换流变压器绕组内部,使其自身具备了自耦补偿和谐波屏蔽的功能,有效地对换流变压器的原副边绕组进行滤波,从而克服了无功功率和谐波给变压器带来的绕组和铁心中增大附加发热和噪音与振动问题,大大降低了换流变压器的负载损耗。     

一种实用的串并联混合有源电力滤波器

设计了一种实用的串并联混合有源电力滤波器，分析了其结构、工作原理和滤波性能。在该滤波器中，串联在系统和谐波负载之间的零磁通变流器可自动对基波呈低阻抗、对谐波呈高阻抗，从而实时检测出剩余谐波电流流过变流器时产生的谐波电压降、实现滤波；逆变器可产生一个与检测到的谐波电压成正比的电压。通过将耦合变压器与无源电力滤波器串联后并入电网，减少了流入系统的谐波电流。实验结果验证了该滤波器设计原理的正确性，表明其能有效降低滤波器有源部分的容量，具有良好的滤波性能。