自耦补偿和谐波屏蔽换流变压器及其应用前景

高压直流输电技术(HVDC)在远距离大功率输电、海底电缆输电、区域电网互联等方面得到广泛应用。高压直流送电系统由整流站、直流线路和逆变站构成。其中主要设备为：换流装置、换流变压器、平波电抗器、交流滤波器、无功补偿装置、直流避雷器等。传统直流输电的滤波和无功补偿在网侧进行，换流变压器必须承担所有谐波及无功补偿的负担，引起一系列问题。     

新型直流输电系统故障恢复特性

为了解不同无功补偿方式对交流系统强度的不同影响度,提出了一种自耦补偿与谐波屏蔽的新型换流变压器,其结构特点在于换流变压器阀侧角接三角形绕组端部引出抽头接辅助滤波兼无功补偿装置,有效的将谐波抑制于阀侧并部分的补偿换流器所消耗的无功功率,在此基础上建立了一种新型的直流输电系统。对新系统和目前广泛使用的无功补偿设备在HVDC故障恢复过程中作用的仿真分析结果表明,新型换流变压器能够增强交流系统,故障切除后HVDC可以较快的恢复,提高了输电系统运行的安全稳定性。     

新型直流输电系统谐波对旋转电机的影响

传统的高压直流输电系统一般在换流站交流网侧布置滤波兼无功补偿的装置,谐波与无功功率通过换流变压器回馈网侧时不仅会对变压器,同时也会对发电机产生不良影响。为此,以新型直流输电系统为平台,将传统的滤波和无功补偿装置移至阀侧第三绕组侧,利用变压器耦合绕组的谐波安匝平衡,使谐波电流与网侧隔离开来,并通过动态模拟实验,分析未接入滤波器和接入滤波器时,新型直流输电系统下谐波所引起的发电机的损耗和效率。结果表明,新型直流输电系统在改善发电机输出端电压和电流正弦波形的质量,提高发电机的额定出力方面具有独特的优越性。     

基于自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器的直流输电系统仿真研究

为揭示自耦补偿与谐波屏蔽(新型)换流变压器电磁暂态瞬变过程，模拟直流输电系统中新型换流变压器网侧与阀侧端口电压、电流的输入、输出特性以及交直流之间的相互 作用，利用仿真软件Matlab分别建立了用于6脉动与12脉动直流输电系统的新型换流变压器仿真模型，并将其应用到直流输电系统动态仿真中。仿真结果表明：新型换流变压器取代传统换流变压器在一定程度上优化了直流输电系统的结构，通过对变压器第三绕组的零阻抗设计及绕组抽头处滤波器参数的合理配置，既能降低换流变压器网侧谐波含量、有效减少谐波与无功对换流变压器的损耗，又改善了换流变压器阀侧的线电压与相电流，有利于换流器可靠换相与正常运行。     

新型换流变压器在矿井电网谐波抑制中的应用研究

消除提升机变流装置的谐波是煤矿电网谐波治理的主要目标。在矿井提升机谐波治理中大多采用无源型滤波器在交流电源侧滤波,由此换流器产生的大量谐波和无功电流通过阀侧绕组后,必然会在网侧绕组中产生一定的谐波和无功电流。为克服这一缺点,采用一种新型的滤波方式,即阀侧绕组采用延边三角形接法,并在中心抽头处接无源滤波器,绕组利用安匝平衡原理可以起到无功补偿和谐波屏蔽作用。它代替传统的换流变压器在整流电源系统中的应用,不仅为无功补偿和谐波屏蔽提供了新的手段,并可降低换流变压器的绝缘设计难度和设计容量,具有较好的经济效益。     

基于新型换流变压器的直流输电系统滤波装置

提出一种利用变压器耦合绕组的安匝平衡作滤波机理的新型滤波方式,描述了该滤波方式的原理、接线及实现特点.通过对一具体的整流侧采用新型换流变压器、逆变侧采用传统换流变压器的直流输电系统滤波与无功补偿装置的综合设计与仿真实验,对比分析新型滤波方式与传统无源、有源滤波方式在滤波器设计难易程度、滤波效果、对换流变压器及交直流系统影响上的差异.算例结果与仿真分析表明:新型滤波方式开发了变压器的滤波潜能,采用无源滤波的相似设备达到了有源滤波的相似效果,大大降低了谐波与无功对换流变压器的不良影响,改善了换流桥交流阀侧的电压与电流波形,在直流输电系统各个方面均体现出其独特的优越性.     

新型与常规直流输电系统动态响应特性仿真分析

分析了一种基于新型换流变压器的直流输电系统,结构特点在于:换流变压器阀侧采用延边三角形结构,绕组连接处引出抽头接滤波兼无功补偿装置,有效地将谐波抑制于阀侧并部分地补偿换流器所消耗的无功功率。通过分别采用固定电容器(FC)和静止无功补偿器(SVC)2种不同的无功补偿方式,应用PSCAD/EMTDC仿真工具对比分析了新型与常规直流输电系统在典型故障下动态恢复方面的特性。     

自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器的接线方案和原理研究

针对传统换流变压器和滤波方式存在的问题,对一种新型的自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器进行研究.该换流变压器阀侧绕组采用延边三角形接线,为3倍次谐波电流提供通路;通过匝比配合,实现12脉波换流;其延边绕组与公共绕组构成自耦变压器接线,可减少换流器换向时的电流冲击;在公共绕组上连接滤波支路,并调至谐振点,配之以变压器巧妙的零阻抗设计,可以在阀侧实现无功补偿,可实现网侧绕组中无5、7、11、13次特征谐波,即谐波屏蔽.仿真结果表明论文的理论分析正确;这种新型换流变压器可大大减少网侧绕组中的谐波含量,降低谐波在变压器中引起的损耗和噪音,同时可降低换流变压器的设计容量和绝缘设计的难度,将有很好的应用前景.     

基于新型换流变压器的谐波治理研究

提出了一种新型换流变压器的设计方案,将无功补偿装置移至换流变压器绕组内部,使其自身具备了自耦补偿和谐波屏蔽的功能,有效地对换流变压器的原副边绕组进行滤波,从而克服了无功功率和谐波给变压器带来的绕组和铁心中增大附加发热和噪音与振动问题,大大降低了换流变压器的负载损耗。     

新型换流变压器在地铁供电中的应用

针对城轨交通供电系统的传统换流站产生的谐波和无功功率由变压器绕组注入交流网侧,既增大变压器制造成本,又产生噪音问题,提出了一种具有内部三角形绕组的自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器,它将传统无功补偿装置移至绕组内部且公共绕组的等效短路阻抗为零阻抗设计,使二次侧各种谐波源无法进入高压网络,有效抑制了供电系统中的谐波成分,从而具备自耦补偿和谐波屏蔽功能。对比传统的轴向双分裂式12脉波牵引整流变压器,分析新型换流变压器的谐波电流后计算出了变压器网侧电流特征谐波。新型换流变压器可以进一步减小网侧特征谐波,且解决了传统的轴向双分裂式12脉波牵引整流变压器副边匝比问题。     

新型交直流输电系统谐波抑制的机理

为降低换流器产生的谐波对交流系统的影响,提出了一种可有效抑制谐波于阀侧且可降低滤波器设计难度的新型换流变压器和新的谐波抑制方案。介绍了新型换流变压器的绕组接线方式、电压偏移角的计算、绕组匝数比的确定后分析了谐波抑制的机理和有效谐波抑制对绕组谐波阻抗的要求。为验证该谐波抑制方案的可行性和正确性,建立了基于新型换流变压器和传统换流变压器的交直流输电系统的仿真模型,两个模型的阀侧和网侧电流的对比分析证明,新型换流变压器的交直流输电系统谐波抑制效果良好。     

高压直流输电系统中C型阻尼滤波器的优化模型及其算法

为综合解决高压直流输电系统中的谐波和无功补偿问题，根据C型阻尼滤波器既可抑制低次谐波，又兼具高通滤波性能，并且基波有功功率损耗几乎为零的特性，该文提出了使用C型阻尼滤波器组滤波的新方案，解决了高压直流输电工程中换流器交流侧的5、7、11、13次谐波的问题，建立了优化数学模型，并提出采用内罚孙 法和模式搜索法解决C型阻尼滤波器组参数优化配置问题，并以某高压直流输电系统交流侧换流站为例进行参数优化选择，得出结论证明，该方法具有提供无功补偿，有功损耗小和有效抑制谐波等优越性。     

A New Converter Transformer and a Corresponding Inductive Filtering Method for HVDC Transmission System

A new converter transformer and an inductive filtering method are presented to solve the existing problems of the traditional converter transformer and the passive filtering method of the high-voltage direct current (HVDC) system. It adopts the ampere-turn balance of the transformer as the filtering mechanism. A tap at the linking point of the prolonged winding and the common winding of the secondary windings is connected with the LC resonance circuit. It can realize the goal that once theharmonic current flowsinto the prolonged winding, the common winding will induct the opposite harmonic current to balance it by the zero impedance design of the common winding and the proper configuration of LC parameters, so there will be no inductive harmonic current in the primary winding. Moreover, the reactive power that the converter needs can be partly compensated in the secondary winding. Simulation results have verified the correctness of the theoretical analysis. The new converter transformer can greatly reduce the harmonic content in the primary winding, loss, and noise generated by harmonics in the transformer, and the difficulty of the transformer's insulation design.     

LCL型高压直流输电系统中换流变压器损耗的仿真研究

针对基于电网换相换流器的高压直流输电(LCC-HVDC)系统中存在的换流变压器噪声大、逆变侧换相失败等问题,提出了采用LCL型换流器的高压直流输电系统。在PSCAD中建立荆门-上海±500 kV直流输电的LCC-HVDC和LCL-HVDC系统的仿真模型,在该模型中测量了换流变压器阀侧绕组的谐波电流,研究了换流变压器的负载损耗。通过研究发现相较于LCC-HVDC系统,LCL-HVDC系统中的换流变压器的负载损耗降低了约38.1%。     

特高压换流变压器电磁场特性的数值应用研究

利用有限元方法, 对高压直流换流变压器建立电磁场计算模型, 分别对换流变压器设计中的交流、直流和极性反转时的电场, 含有高次谐波影响的绕组非正弦瞬态漏磁场等问题进行数值应用研究, 得到交、直流电场和瞬态漏磁场等的分布规律, 经过不同方法或产品实测结果的比较, 相互检验了计算结果的正确性, 为特高压直流换流变压器的设计提供了有价值的数据应用结论。     

基于遗传算法的直流输电系统中混合交流滤波器的优化设计

由于经济技术的原因,无源滤波一直是消除直流系统换流站交流侧谐波的主要手段.交直流混合输电系统产生了多谐波通道,直流系统两端换流站交流侧的谐波也可以相互渗透,这会影响到已安装使用的无源滤波器的滤波性能.文中提出了在高压直流输电系统交流侧采用并联无源滤波器串联有源滤波器的混合滤波方案,建立了以初期投资最小为目标函数的数学模型,在此基础上采用遗传算法进行无源滤波器参数的优化设计.仿真结果表明,该滤波方式与无源滤波方式相比,能够更好地改善滤波器的性能,且所需的有源滤波器的额定容量比较小.     

直流输电谐波不稳定抑制新方法

针对传统直流输电系统中谐波不稳定现象,研究了一种新型换流变压器及其滤波系统。其阀侧绕组采用延边三角形接线,为3倍数次谐波电流提供通路;通过匝比配合,实现12脉波换流;延边绕组与公共绕组构成自耦变压器接线,在公共绕组上连接滤波支路,并调至谐振点,配之以变压器零阻抗设计,在阀侧实现谐波抑制兼无功补偿功能。对拟建立的直流输电开发研究平台在设计参数的基础上,进行了计算机仿真研究,仿真结果表明:新型换流变压器及其滤波系统可大幅降低交流网侧中2、3次非特征谐波与11、13次特征谐波电流含量,很好地抑制直流输电系统的谐波不稳定,同时新系统中的滤波器阻抗在基频下呈容性,其对换流器可进行无功功率补偿,改善了系统的动态稳定性。