用于设计高压直流系统中多调谐滤波器的方法技术方案

一种用于设计高压直流(HVDC)系统中的多调谐滤波器(MTF)的方法包括：设定构成MTF的输入参数；设定MTF的谐振频率；基于输入参数和谐振频率提取构成MTF的至少一个LC组合情况；对关于LC组合情况的谐波减少进行优化；以及提取基于通过进行优化所获得的结果而确定的LC组合情况。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2015年7月30日提交的韩国专利申请第10-2015-0108403号的优先权的权益，其通过全文引用并入此处。
本公开涉及一种根据高压直流(下文中，称作‘HVDC’)系统的特性来设计多调谐滤波器(下文中，称作‘MTF’)的方法。
技术介绍
在HVDC系统中，谐波滤波器防止将在电源转换过程中通过转换器的操作而产生的谐波引入AC系统中，并还用作消耗无功功率过程中的无功功率供应源。大多数电流型HVDC系统使用12个脉冲进行操作，并因此产生诸如第11次、第13次、第23次和第25次的12n+1次特征谐波。具体地，由于第11次和第13次谐波的幅度较大，所以第11次和第13次滤波器用来降低第11次和第13次谐波的幅度。在电流型HVDC系统中，大多数转换器使用12个脉冲进行操作。在韩国济州岛目前安装的80kV60MWHVDC系统中，转换器也被配置为利用两个6脉冲组串联的12脉冲转换器。在HVDC系统中，单调谐滤波器(STF)或双调谐滤波器(DTF)广泛用作谐波滤波器。用于滤波器的串联和并联阻抗的公式可以用来设计滤波器。滤波器的设计是通过基于包括在滤波器中的无源元件的设计额定值或性能的被动计算来进行。因此，任何精确、有效和标准的方式或方法都不存在。
技术实现思路
实施例提供一种根据HVDC系统特性的MTF、一种用于设计阻尼型MTF的方法，以及一种设计装置。在一个实施例中，一种用于设计HVDC系统中MTF的方法包括：设定构成MTF的输入参数；设定MTF的谐振频率；基于输入参数和谐振频率提取构成MTF的至少一个LC组合情况；对关于LC组合情况的谐波减少进行优化；并提取基于通过进行优化所获取的结果而确定的LC组合情况。根据本公开，能够实现HVDC系统中的MTF，该MTF具有R、L和C的优化组合，该组合经由上述方法通过考虑到效率和谐波减少来满足谐波电压调节值和谐波电流允许水平。在以下的附图和说明书中阐述一个或多个实施例的细节。其他特征将从说明书和附图以及权利要求书中变得显而易见。附图说明图1为示出一般HVDC系统的配置图。图2为示出与在其中嵌入有谐波滤波器的HVDC系统相对应的谐波等效模型的配置图。图3为示出根据实施例的利用等效电路的方式来设计MTF的方法的示范图。图4为示出实施例应用于的MTF的滤波器参数设定装置的配置框图。图5和6为示出根据实施例的方法的流程图。具体实施方式下文中，将参考附图对示例性实施例进行详细描述。实施例的技术目标并不局限于上述技术问题，且本领域的技术人员能够通过以下的公开清楚地理解上文未提及的技术问题。在附图中，装置的尺寸、厚度等都被夸大以便于说明。相同的附图标记在整个说明书和附图中表示相同的元件。图1为示出一般HVDC系统的配置图。参见图1，在HVDC系统中示出可安装于80kVHVDC系统的MTF。80kVHVDC系统具有典型的双电极系统，并配置有具有两个相同电极的12脉冲转换器。HVDC系统的转换器可以产生特定值以上的谐波电流。因此，除非正在进行滤波，否则谐波电流可能会造成AC电压失真并干扰系统的正常操作。谐波滤波器通过形成具有小阻抗的并联线路而允许谐波电流通过其流出，使得该谐波电流在AC电压失真能够允许的范围之内。12脉冲转换器具有12n+1次的特征谐波。因此，在此滤波器中的所要求的谐波分量可以为第11次、第13次、第23次和第25次分量。阶次高于第11次、第13次、第23次和第25次的谐波分量可以由高通滤波器进行衰减。80kVHVDC系统可以包括MTF和高通滤波器，它们补偿17MVar的无功功率。在MTF中，高压电容器组C1和低电压空心电抗器L1可以彼此串联耦合，并且低压电容器组C2和空心电抗器L2可以彼此并联耦合。此处，谐波滤波器可以作用为在60Hz(频率)下向系统供应无功功率。图2为示出与在其中嵌入有谐波滤波器的HVDC系统相对应的谐波等效模型的配置图。参见图2，电流型HVDC转换器可以从AC系统中吸收无功功率并通过谐波滤波器供应转换器所需的无功功率。HVDC转换器可在其AC阶段被模型化为恒流谐波电源，并可在其DC阶段被模型化为恒压谐波电源。谐波滤波器作用为防止将在HVDC转换器中产生的谐波引入AC系统中，并因此如图2所示，在其AC阶段利用恒流谐波电源的谐波等效模型可用作谐波滤波器。此处，In代表由HVDC转换器产生的谐波电流，以及Ifn和Isn分别代表引入滤波器和AC系统的谐波电流。Zfn和Zsn分别代表AC系统的谐波阻抗，以及Vsn代表AC系统的谐波电压。谐波滤波器的性能依赖于AC系统的导纳值。由于AC系统的导纳值根据实际电源系统的状态在时间上变化，所以难以获得给定频率下的精确的导纳值。因此，在谐波滤波器的设计中，给定频率下的导纳可以在具有作为边界的导纳角的复平面上来确定。图3为示出根据实施例的利用等效电路方式来设计MTF的方法的示范图。参见图3，当设计HVDC系统中的AC滤波器(或谐波滤波器)时，需要考虑谐波失真、系统可靠性、成本等。在谐波滤波器中，产生与一个组合相对应的成本。因此，如图3(b)或3(c)所示的由同样的滤波器组合彼此并联耦合而实现的谐波滤波器，相较于如图3(a)所示的利用两个单调谐滤波器(下文中，称作'STFs')来移除两个谐波的谐波滤波器，在移除相同数目的谐波中使用更小的空间，这在经济上有利的。此外，可使用如图3(c)所示的包括与并联LC谐振组合相并联耦合的阻尼电阻器R的阻尼型MTF形式。等效电路的方式可以为MTF的设计中相对容易着手的方式。对于MTF的设计，待补偿的无功功率的总量平均分配给STFs，并选择每个STF的参数值。当STF的参数值选定时，需要确定施加给滤波器的电压大小和待由该滤波器补偿的无功功率的量。因为串联LC滤波器的结构，串联LC滤波器中的电容器和电感器彼此串联耦合，则因此，滤波器的电抗可以为电容器和电感器之间的电抗差。同时，整个滤波器在第h次谐波的阻抗将为0，并且因此，电容器的电抗等于电感器的电抗乘以h的平方所获得的值。根据上述方法，HVDC系统的转换器产生特定值以上的谐波电流，并因此，安装谐波滤波器以允许谐波电流从其中流出，使得该谐波电流在AC电压失真能够允许的范围以内。12脉冲转换器具有12n+1次特征谐波。因此，滤波器中所需的谐波分量为第11次、第13次、第23次和第25次分量。次数高于第11次、第13次、第23次和第25次的谐波分量可由高通滤波器进行衰减。如图3(b)的示例图所示，在MTF中，高压电容器组C1和低电压空心电抗器L1可以彼此串联耦合，并且低压电容器组C2和空心电抗器L2可以彼此并联耦合。此外，MTF可以根据待被去除的谐波通过串联耦合多个LC谐振组合来配置，每个LC谐振组合均通过将低压电容器组C3和空心电抗器L3彼此并联耦合来配置。谐波滤波器作用为在60Hz下向系统供应无功功率。因此，整流器和逆变器的端子吸收与转换器和AC系统之间交换的有功功率成比例的无功功率。由于谐波滤波器使用电容器，所以能够供应所需无功功率给转换器。如果无功功率未从滤波器被充分补偿，端子处的AC电压可能不具有用于正常操作转换器的足够的大小。同时，HVDC转换器在DC阶段是恒压谐波电源，并在AC阶段可以被模型化为恒流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于设计高压直流(HVDC)系统中多调谐滤波器MTF的方法，所述方法包括：设定构成所述MTF的输入参数；设定所述MTF的谐振频率；基于所述输入参数和所述谐振频率，提取构成所述MTF的至少一个LC组合情况；对关于所述LC组合情况的谐波减少进行优化；并且提取基于通过进行所述优化所获得的结果而确定的LC组合情况。

【技术特征摘要】
2015.07.30 KR 10-2015-01084031.一种用于设计高压直流(HVDC)系统中多调谐滤波器MTF的方法，所述方法包括：设定构成所述MTF的输入参数；设定所述MTF的谐振频率；基于所述输入参数和所述谐振频率，提取构成所述MTF的至少一个LC组合情况；对关于所述LC组合情况的谐波减少进行优化；并且提取基于通过进行所述优化所获得的结果而确定的LC组合情况。2.根据权利要求1所述的方法，其中进行所述优化包括：计算具有作为最小值的总谐波失真(THD)的第一目标函数；并且计算具有作为最小值的总需求电流失真(TDD)的第二目标函数，其中基于所述第一目标函数和所述第二目标函数来提取LC组合情况。3.根据权利要求2所述的方法，其中提取所述LC组合情况包括：将预设的加权值分别应用于计算出的所述第一目标函数和第二目标函数；并且根据应用了各自的所述加权值的...

【专利技术属性】
技术研发人员：千易卿，
申请(专利权)人：LS产电株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR