同时补偿无功和控制谐波的有源滤波器及控制、设计方法技术

本发明专利技术涉及一种同时补偿无功和控制谐波的有源滤波器及控制、设计方法，有源滤波器的一次系统包括：可关断器件换流阀，通过连接设备与交流母线相连；该可关断器件换流阀包括3相换流桥臂，每相换流桥臂均由直流支撑电容器和可关断器件组成，通过控制可关断器件的开断，对可关断器件换流阀的输出电压进行控制；连接设备包括并联的连接变压器和连接无源滤波器，连接变压器用于在低频段流过基频无功电流；连接无源滤波器用于在高频段流过高频谐波电流。本发明专利技术可以广泛应用于输电系统设计领域。

【技术实现步骤摘要】
同时补偿无功和控制谐波的有源滤波器及控制、设计方法
本专利技术涉及一种同时补偿无功和控制谐波的有源滤波器及控制、设计方法，属于输电系统设计领域。
技术介绍
LCC直流换流工程运行时会消耗大量的无功功率，并产生大量谐波，主要是12次、24次等特征谐波和3次、5次非特征谐波，因此必须装设大量交流滤波器和并联电容器进行无功补偿和谐波补偿，导致由交流滤波器和并联电容器组成的交流滤波器场占了LCC直流换流站占地的将近一半，且耗费大量投资。交流滤波器属于无源滤波设备，其滤波效果受交流系统阻抗的影响，需要在换流站设计过程中根据交流系统条件进行详细的设计。目前交流系统建设发展较快，新技术新设备不断接入交流系统，改变了交流系统的特性，同时也改变了交流滤波器的滤波效果。而且，随着特高压直流工程的建设，换流站愈发密集，交流滤波器与交流电网阻抗还存在谐振可能性，会放大交流电网内本就存在的谐波源，造成交流电网低频谐波大面积超标。而谐波超标将影响交流电网内设备的安全运行，谐波潮流造成的网损也会浪费大量电能。同时，交流滤波器和并联电容器由断路器控制，而机械设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同时补偿无功和控制谐波的有源滤波器，其特征在于，其一次系统包括：可关断器件换流阀和连接设备；/n所述可关断器件换流阀通过所述连接设备接入交流母线，所述交流母线分别与交流系统和谐波源相连；/n所述可关断器件换流阀由3相换流桥臂组成，每相所述换流桥臂均由直流支撑电容器和可关断器件组成，通过控制所述可关断器件的开断，对所述可关断器件换流阀的输出电压进行控制；/n所述连接设备包括相互并联的连接变压器和连接无源滤波器，所述连接变压器作为感性设备，用于在低频段流过基频无功电流；所述连接无源滤波器作为容性设备，用于在高频段流过高频谐波电流。/n

【技术特征摘要】
1.一种同时补偿无功和控制谐波的有源滤波器，其特征在于，其一次系统包括：可关断器件换流阀和连接设备；
所述可关断器件换流阀通过所述连接设备接入交流母线，所述交流母线分别与交流系统和谐波源相连；
所述可关断器件换流阀由3相换流桥臂组成，每相所述换流桥臂均由直流支撑电容器和可关断器件组成，通过控制所述可关断器件的开断，对所述可关断器件换流阀的输出电压进行控制；
所述连接设备包括相互并联的连接变压器和连接无源滤波器，所述连接变压器作为感性设备，用于在低频段流过基频无功电流；所述连接无源滤波器作为容性设备，用于在高频段流过高频谐波电流。


2.一种如权利要求1所述的同时补偿无功和控制谐波的有源滤波器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对谐波源的谐波电流以及有源滤波器中的连接无源滤波器的谐波电流进行测量，并基于测量得到的电流数据计算得到有源滤波器中可关断器件换流阀的谐波调制电压，进行谐波控制；
(2)对连接无源滤波器和连接变压器的基波电流以及交流母线的基频电压进行测量，并基于测量得到的电流电压数据计算得到有源滤波器中可关断器件换流阀的基波调制电压，进行无功补偿；
(3)将步骤(1)得到的可关断器件换流阀的谐波调制电压和步骤(2)中得到的可关断器件换流阀的基波调制电压相加，得到有源滤波器中可关断器件换流阀总的调制电压。


3.如权利要求2所述的一种同时补偿无功和控制谐波的有源滤波器的控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中，计算有源滤波器中可关断器件换流阀的谐波调制电压的方法包括以下步骤：
(1.1)对谐波源的谐波电流和有源滤波器中的连接无源滤波器的低压侧谐波电流进行测量，得到谐波源的谐波电流is以及连接无源滤波器的低压侧谐波电流iF；
(1.2)将谐波源的谐波电流is以及连接无源滤波器的低压侧谐波电流iF相减，得到连接变压器的高压侧目标谐波电流iT1；
(1.3)将连接变压器的高压侧目标谐波电流iT1乘以连接变压器的变比k,得到连接变压器的低压侧目标谐波电流iT2；
(1.4)将连接变压器的低压侧目标谐波电流iT2和连接无源滤波器的低压侧谐波电流iF相加，得到可关断器件换流阀出口电流的控制目标值iC；
(1.5)将得到的可关断器件换流阀出口电流的控制目标值输入有源滤波器谐波电流控制内环，经过预设的控制器输出对应的换流阀谐波调制电压；
(1.6)重复步骤(1.1)～步骤(1.5)，直到有源滤波器输出达到稳定状态。


4.如权利要求2所述的一种同时补偿无功和控制谐波的有源滤波器的控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中，计算有源滤波器中可关断器件换流阀的基波调制电压的方法包括以下步骤：
(2.1)对连接变压器以及连接无源滤波器的低压侧电流分别进行测量，得到连接变压器和连接无源滤波器的低压侧电流；
(2.2)将连接变压器的低压侧电流乘以1/k倍得到连接变压器的高压侧电流，并将其与连接无源滤波器的低压侧电流相加，得到有源滤波器高压侧的总电流；
(2.3)对有源滤波器高压侧的总电流进行基波提取，得到有源滤波器高压侧总电流的基波分量；
(2.4)对交流母线的基频电压进行测量，并根据得到的交流母线的基频电压与步骤(2.3)中得到的有源滤波器高压侧总电流的基波分量进行计算，得到有源滤波器注入交流母线的无功功率；
(2.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭铭群，王绍武，季一鸣，王玲，吴方劼，杨一鸣，郝致远，杜商安，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网经济技术研究院有限公司，国网河北省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11