三电平npc vsc-hvdc的频谱分析及lcl滤波器设计方法

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1、第37卷第4期华北电力大学学报Vo1．37，No．42010年7月JournalofNoAhChinaElectricPowerUniversityJuI．，2010三电平NPCVSC—HVDC的频谱分析及LCL滤波器设计方法刘军娜’，赵成勇，李广凯(1．华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室，河北保定071003；2．南方电网技术研究中心，广州510623)摘要：通过双重傅里叶变换，得到三电平载波同相层叠PWM控制方法的换流器输出电压数学表达式，应用于滤波器参数设计。提出了一种考虑VSC—H

2、VDC的运行条件和满足入网电流谐波要求的LCL滤波器设计方法。研究了LCL滤波器的一种无源阻尼电路，给出了阻尼电路各参数之间的关系和参数设计方法。该设计方法适合于工程应用，仿真验证了该方法的有效性。关键词：三电平；滤波器；脉宽调制；谐波；阻尼中图分类号：TM721．1文献标识码：A文章编号：1007—2691(2010)04—0018—06Spectralanalysisofthree—levelNPCVSC-HVDCanddesignmethodsofLCLfiltersLIUJun．Ha，ZHAOChen

3、g—yong，LIGuang．kai(1．KeyLaboratoryofPowerSystemProtectionandDynamicSecurityMonitoringandControlofMinistryofEducation，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China；2．ChinaSouthernPowerGridTechnologyResearchCenter．Guangzhou510623，China)Abstract：Theout

4、putvoltageanalyticalexpresstionofthethree—levelNPCconve~erwithcarrierphasedispositionPWMcontrolmethodisobtainedbymeansofdualFouriertransform，whichisappliedtodesigntheparametersoffil—ters．AdesignmethodforLCLfilterispresented，whichallowsforoperatingconditions

5、ofVSC—HVDCandharmonicstandardsofcurrentinjectedbyagrid．Apassivedampingcircuittosuppressresonanceaffectsisinvestigated，andtherelationandthedesignmethodoftheparametersofthedampingcircuitispresented．Themethodissuitbletoengineerapplication，andisverifiedvalidbys

6、imulation．Keywords：three—level；filter；PWM：harmonic：damping选用了载波同相层叠PWM(PulseWidthModula-0引言tion)方法。已有相关文献介绍了采用载波同相层叠PWM方法时，换流器输出相电压谐波分析的相三电平中点箝位式(NeutralPointClamped，关理论¨j，但都未给出具体的数学表达式。本NPC)VSC(VoltageSourceConverter)可以降低文通过双重傅里叶变换，推导了载波同相层叠功率器件的电压等级，减少输出电

7、压的谐波含量，PWM方法的谐波电压解析式，为下一步的滤波器因而得到了广泛的关注。设计奠定了基础。ABB公司已有两个VSC—HVDC(VoltageLCL滤波器具有较高的谐波抑制性能，使得SourceConverter．HighVoltageDirectCurrent)的工较低的开关频率即能满足谐波限制的要求，但是程采用了三电平NPC的拓扑结构，这两个工程都LCL滤波器本身存在着谐振问题。抑制谐振主要包括无源阻尼法和有源阻尼法，无源阻尼法简单可靠，不需要做结构或算法上的改变，而有源阻尼法收稿日期：2010—07

8、—10．基金项目：国家自然科学基金项目(50577018)；“十一”五国家从实用的角度看，存在着控制算法复杂的缺点。因科技支撑计划重点项目(2007BAAI2B03)．此，无源阻尼法在工业上得到了广泛的应用。很多第4期刘军娜，等：三电平NPCVSC—HVDC的频谱分析及LCL滤波器设计方法l9文献介绍了LCL滤波器参数设计的方法，但阻尼电1路的设计只是简单的在电容支路串联电阻，这样降低了滤波器的高频