VSC-HVDC换流站交流滤波器特性分析与参数设计

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1、万方数据高电压技术第36卷第9期2010年9月30日HighVoltageEngineering，V01．36．No．9．September30。20102329VSC—HVDC换流站交流滤波器特性分析与参数设计周国粱1，刘宣宣1，石新春2(1．中南电力设计院，武汉430071；2．华北电力大学电气与电子工程学院，保定071003)摘要：电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)换流站一般在换流变压器与换流电抗之间的交流母线安装高通滤波器以滤除VSC高频开关引起的电流谐波。系统阻抗、换流电抗以及滤波器参数的选择直接影响滤波器的性能，不合适的参数容易引起系统不稳定．甚至引起谐振从而

2、放大输入电网的电流谐波。为此，针对该问题，推导了变流器输出电压谐波与调制比有关的数学解析式，分析了换流电抗选取方法并确定了调制比运行范围，建立了滤波器的频域模型。在此基础上，明确了系统阻抗、换流电抗以及滤波器各参数对滤波性能的影响。基于电磁暂态仿真软件PSCAD／EMPDC建立了VSC-HVDC模型。同时搭建了按仿真模型等比例缩小的实验系统，仿真与实验的结果验证了该分析与设计方法的正确性。关键词：电压源换流器}高压直流输电；交流滤波器；功率特性；谐波分析；参数设计中图分类号：TM72文献标志码：A文章编号：1003-6520I20lO)09—2329一07Characteristi

3、cAnalysisandParameterDesignoftheACFilterofVSC-HVDCStationZH0uGuo-lian91，LIUXuan—xuanl，SHIXin—chun2(1．CentralSouthernChinaElectricPowerDesignInstitute，Wuhan430071，China；2．SchoolofElectricalandElectronicEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity。Baoding071003，China)Abstract：High-passfilterisc

4、ommonlyinstalledbetweenACtransformerandcommutatingreactorforVSC-HVDCsystemtOreducetheinjectionofharmoniccurrentwhichisgeneratedbythehigh-frequencyswitchingofIGBTvalves．Systemlmpendenee。eommutatingreactorandthefilterparametersaremostimportanttOitsperformance．andincorrectselectionwillleadtOinsta

5、bilityorevenresonanceSOastoamplifytheharmoniccurrent．Aimingattheseproblems-influentialfactorsonfilter’Sperformancewhichconsistofthesystemimpendence-commutatingre。actorandthefilterparametersareanalyzed．Firstly-harmonicsoftheconverterareanalyzedtOgainthemathemati·ealexpressionoftheoutputvoltage’

6、SharmoniccomponentstOmodulationindex．Secondly，theselectionoftotalre。actaneevalueandtherangeofmodulationindexarededuced．Thirdly-frequencydomainmodeloftheACfilterissetup．Lastly-PSCAD／EMPDCbasedsimulatedmodelanditsscalingdownexperimentalsystemaresetup．Moreo—ver。theeffectivenessofthepresentedchara

7、cteristicanalysisandparameterdesignmethodoftheACfilterisprovedbythesimulatedandexperimentalresults．Keywords：VSC；HVDC；ACfilter；powercharacteristic；harmonicanalysis；parameterdesign0引言随着全控器件与控制技术的发展，电压源换流器高压直流输电(VSC—HVDC)由于诸多优点[1]而得到国内外广泛关