[發明專利]一種適用于LCC-HVDC系統的混合型有源濾波裝置

在審

• 申請號: 202011580523.X
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112583014A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 杜夏冰;趙成勇;楊勇平
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種適用于LCC?HVDC系統的混合型有源濾波裝置，屬于高壓直流工程中一種新型的諧波治理方法；該混合型有源濾波裝置采用12/24次單調諧并聯的無源濾波器串接基于級聯H橋的有源濾波器的拓撲結構，無源部分承受絕大部分的高壓，該結構可有效減小有源濾波器的體積和容量。該混合型有源濾波裝置采用基于瞬時無功功率理論的ip?iq法檢測負載諧波電流，用準比例諧振控制器進行諧波電流跟蹤，使有源濾波器可以動態輸出與負載諧波電流等大反向的補償電流，可有效濾除電網諧波，實現諧波治理。

技術領域

本發明涉及一種適用于LCC-HVDC系統的混合型有源濾波裝置，屬于高壓直流、電力電子器件的應用領域。

背景技術

目前我國已經運行的特高壓直流工程和遠距離超高壓直流工程均為基于電網換相換流器的高壓直流(LCC-HVDC)輸電工程。特高壓直流工程每極均為雙12脈動換流單元，在運行過程中會產生12k±1次特征諧波，需要裝設大量的無源濾波器組，這些濾波器占地面積很大，跟蹤速度慢，動態調節能力弱，造成甩負荷過程的過電壓等動態特性不能滿足系統運行要求。混合型交流濾波裝置作為抑制諧波污染的一種手段，以其優越的性能得到了廣泛的關注。但目前的濾波裝置中有源濾波器部分普遍采用的是兩電平或三電平的電壓源型逆變器，但在高壓輸電系統中，受到器件容量的限制，采用傳統兩電平逆變器的混合濾波裝置難以滿足諧波補償容量的需求，采用級聯H橋變流器來代替兩電平逆變器，從而在有限的器件容量下實現有源濾波器補償容量的自由擴展，可以有效解決這一問題。目前，關于混合濾波裝置在LCC-HVDC系統中的應用發展還處于初級階段，裝置拓撲、控制方法、穩定性研究以及繼電保護方面的研究尚未成熟，存在很多問題亟待解決，研究適用于LCC-HVDC系統的混合濾波裝置具有十分重大的意義。

發明內容

為了克服上述現有方案的不足，本發明提供了一種適用于LCC-HVDC系統的混合型有源濾波裝置。

本發明的目的在于提出一種適用于LCC-HVDC系統的混合型有源濾波裝置，可以克服當前高壓直流輸電濾波裝置多，占地面積大，投資大，濾波效果不好的缺點。

本發明所采用的技術方案是：采用無源和有源濾波器串聯構成的混合型有源濾波裝置，LCC-HVDC系統換流器出口處電壓等級高，且含有12k±1次諧波電流，因此HAPF中無源濾波器采用12/24次雙調諧濾波器，有源濾波器基于級聯H橋結構，可通過增加級聯子模塊數來實現高壓大功率輸出。諧波檢測環節采用基于瞬時無功功率理論的諧波檢測方法，即i_p-i_q法；諧波電流補償環節采用多個并聯的準比例諧振控制器，可實現高達37次的諧波電流控制，在這種狀態下，有源濾波器的調制波中不含有與電網電壓同相的基波電壓，從而使得電網電壓自動由無源濾波器承擔；動態無功補償環節通過調節d軸電壓，使有源濾波器產生相應的基波電壓來實現。

與現有技術相比，本發明具有的優勢為：

1、濾波性能更優，傳統無源濾波裝置只能濾除調諧點上的諧波，濾波效果受參數影響大，本發明的混合濾波裝置可以跟蹤絕大部分次數的諧波，具有更強的濾波性能。并且混合型有源濾波裝置是通過有源濾波器產生補償用諧波電流來進行濾波，因此可以解決無源濾波器設備老化調諧點偏移，濾波效果下降的問題。

2、裝置占地面積小，成本低，受交流系統電壓波動的限制，傳統無源濾波器及無功補償裝置的容量是受限的，配置組數往往多達16～20組，使得濾波設備及無功補償裝置約占換流站占地面積的1/3。混合型有源濾波裝置具有一定的動態無功補償能力，可以降低無功補償裝置投切時造成的電壓波動，從而可增加電容器每組的容量，減少組數，節省占地，節省大量投資。

3、可在現有工程上進行改造，無源濾波器部分拓撲采用工程中12次和24次雙調諧濾波器，更貼合實際工程，可適用于高壓大容量諧波濾除的場合，濾波效果良好。

附圖說明

下面結合附圖對本發明進一步說明。