[發(fā)明專利]同時補償無功和控制諧波的有源濾波器的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011022716.3
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112054537B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設計）人: 郭銘群;王紹武;季一鳴;王玲;吳方劼;楊一鳴;郝致遠;杜商安
• 申請（專利權）人: 國家電網(wǎng)有限公司;國網(wǎng)經(jīng)濟技術研究院有限公司;國網(wǎng)河北省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權代理有限公司 11245
• 代理人: 冀志華

本發(fā)明涉及一種同時補償無功和控制諧波的有源濾波器及控制、設計方法，有源濾波器的一次系統(tǒng)包括：可關斷器件換流閥，通過連接設備與交流母線相連；該可關斷器件換流閥包括3相換流橋臂，每相換流橋臂均由直流支撐電容器和可關斷器件組成，通過控制可關斷器件的開斷，對可關斷器件換流閥的輸出電壓進行控制；連接設備包括并聯(lián)的連接變壓器和連接無源濾波器，連接變壓器用于在低頻段流過基頻無功電流；連接無源濾波器用于在高頻段流過高頻諧波電流。本發(fā)明可以廣泛應用于輸電系統(tǒng)設計領域。

技術領域

本發(fā)明涉及一種同時補償無功和控制諧波的有源濾波器及控制、設計方法，屬于輸電系統(tǒng)設計領域。

背景技術

LCC直流換流工程運行時會消耗大量的無功功率，并產(chǎn)生大量諧波，主要是12次、24次等特征諧波和3次、5次非特征諧波，因此必須裝設大量交流濾波器和并聯(lián)電容器進行無功補償和諧波補償，導致由交流濾波器和并聯(lián)電容器組成的交流濾波器場占了LCC直流換流站占地的將近一半，且耗費大量投資。

交流濾波器屬于無源濾波設備，其濾波效果受交流系統(tǒng)阻抗的影響，需要在換流站設計過程中根據(jù)交流系統(tǒng)條件進行詳細的設計。目前交流系統(tǒng)建設發(fā)展較快，新技術新設備不斷接入交流系統(tǒng)，改變了交流系統(tǒng)的特性，同時也改變了交流濾波器的濾波效果。而且，隨著特高壓直流工程的建設，換流站愈發(fā)密集，交流濾波器與交流電網(wǎng)阻抗還存在諧振可能性，會放大交流電網(wǎng)內(nèi)本就存在的諧波源，造成交流電網(wǎng)低頻諧波大面積超標。而諧波超標將影響交流電網(wǎng)內(nèi)設備的安全運行，諧波潮流造成的網(wǎng)損也會浪費大量電能。

同時，交流濾波器和并聯(lián)電容器由斷路器控制，而機械設備的反應較慢，無法適應功率的快速變化或者故障下?lián)Q流器閉鎖，使得交流濾波器和并聯(lián)電容器來不及切除造成交流過電壓。除此之外，諧波問題和無功補償問題也同時存在交流電網(wǎng)中，交流輸電網(wǎng)中存在大量的諧波，主要由目前日益增多的非線性負荷帶來，而交流電壓的波動，也主要由無功補償設備來進行控制和穩(wěn)定。因此，如果能使用快速、連續(xù)調(diào)節(jié)的有源無功和諧波補償設備代替?zhèn)鹘y(tǒng)LCC換流站的無源補償設備，將大大提高LCC換流站的功率響應靈活性和濾波性能，并縮小交流濾波器場的面積，減少占地，同時也將給交流電網(wǎng)帶來效益。

目前有源濾波設備在國內(nèi)直流工程的換流器直流側(cè)已經(jīng)得到了應用，取代了直流濾波器，在交流側(cè)僅在國外得到了應用。這是因為換流器產(chǎn)生的諧波，多為12次、24 次等高次特征諧波，容易通過電容等容性設備，而無功補償設備，本質(zhì)是補償基頻電流，基頻電流容易流過電感等感性設備，有源濾波設備往往不能同時兼顧基頻無功補償和高頻濾波，因此不能在交流側(cè)取代同時作為無功補償設備和濾波設備的無源濾波器。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種同時補償無功和控制諧波的有源濾波器及控制、設計方法，給出了該有源濾波器的有效拓撲結(jié)構，同時對有源濾波器的主設備參數(shù)進行了設計。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案：

本發(fā)明的第一個方面，是提供一種同時補償無功和控制諧波的有源濾波器，所述有源濾波器的一次系統(tǒng)包括：可關斷器件換流閥和連接設備；所述可關斷器件換流閥通過所述連接設備接入交流母線，所述交流母線分別與交流系統(tǒng)和諧波源相連；所述可關斷器件換流閥由3相換流橋臂組成，每相所述換流橋臂由直流支撐電容器和可關斷器件組成，通過控制所述可關斷器件的開斷，對所述可關斷器件換流閥的輸出電壓進行控制；所述連接設備包括相互并聯(lián)的連接變壓器和連接無源濾波器，所述連接變壓器作為感性設備，用于在低頻段流過基頻無功電流；所述連接無源濾波器作為容性設備，用于在高頻段流過高頻諧波電流。