LCC-HVDC换流站交流侧非特征次谐波产生机理与抑制方法研究

±800 kV特高压直流输电换流站通常采用双12脉动换流的方式,理想运行工况下交流侧只含有12k±1次特征次谐波,但是近年来通过对特高压换流站的电能质量测试发现实际运行中交流侧非特征次谐波含量也较为明显。文章以宜宾—金华特高压直流输电金华换流站为例,采用分段时域法分析了换流变阻抗不平衡、晶闸管触发角偏差等因素对非特征次谐波的影响,并提出了一种级联H桥拓扑结构的有源滤波器（active power filter,APF）用于非特征次谐波的抑制,最后在PSCAD/EMTDC中搭建了±800 kV特高压直流输电和级联H桥APF的仿真模型,通过与传统无源滤波器滤波效果的对比,验证了级联H桥APF在抑制非特征次谐波上的有效性。     

多馈入直流输电系统谐波交互影响分析

多馈入直流输电系统中各换流站交流侧谐波存在交互影响现象。分别给出了多馈入直流输电系统中交流侧谐波吸收、谐波放大的定义,描述了其发生现象,提出了基于谐波阻抗分析方法的双馈入直流输电系统谐波交互影响分析模型,揭示了谐波交互影响的机理。以华东电网为例,利用EMTDC电磁暂态仿真软件,建立多馈入直流输电系统模型。通过各条直流输电工程交流滤波器组合投切、交流侧故障的仿真以及实际录波数据分析,验证了谐波交互影响现象和其发生机理,并分析比较了非特征谐波、特征谐波放大倍数的差异。对各换流站交流侧谐波自阻抗进行了扫描分析,结果表明两换流站交流侧等效谐波自阻抗幅值差值较大或相位差值较大是发生明显谐波吸收、放大现象的必要条件。     

高肇直流融冰运行模式下无功功率和谐波特性分析

为研究高肇（高坡一肇庆）直流融冰模式、正常模式的无功特性和谐波特性,基于EMTDC搭建了±500kV高肇直流背靠背融冰详细模型并重点针对融冰模式、正常模式下换流站的无功特性和交直流侧谐波特性进行仿真研究。仿真结果表明：高坡站融冰模式的无功消耗比正常模式略大,肇庆站融冰模式的无功消耗则比正常模式略小;融冰模式下换流站交流谐波电流幅值比正常模式小、畸变率比正常模式大,而交流谐波电压及其畸变率均比正常模式小;融冰模式下同一换流站中两极处于不同的运行状态,两极直流侧谐波特性不相同。该研究结果为高肇直流在融冰方式下滤波器的投切提供一定的理论指导。     

LCC-HVDC换流站交流侧非特征次谐波产生机理与抑制方法研究

±800 kV 特高压直流输电换流站通常采用双 12 脉动换流的方式,理想运行工况下交流侧只含有 12k±1 次特征次谐波,但是近年来通过对特高压换流站的电能质量测试发现实际运行中交流侧非特征次谐波含量也较为明显。文章以宜宾—金华特高压直流输电金华换流站为例,采用分段时域法分析了换流变阻抗不平衡、晶闸管触发角偏差等因素...     

基于FFT和小波变换的交直流并联输电系统间谐波研究

运用谐波调制理论,结合开关函数的傅里叶分析,研究了在交直流并联输电系统下,交流系统供电电源含有畸变谐波时,直流线路和交流侧都产生间谐波的机理。给出了整流侧直流电压、直流电流以及交流电流产生的间谐波的一般形式。经过小波变换除去信号中的非稳态分量以后,再使用加窗快速傅里叶变换可以很好地得出其中的稳态分量。通过一个典型交直流并联输电系统数字仿真,同时在供电电源含有畸变谐波的情况下,对交直流系统的电压和电流量进行了间谐波计算。利用傅里叶小波分析综合分析法得到的仿真结果和计算结果相比较,验证了间谐波产生机理的正确性和有效性。     

±800 kV特高压直流输电系统特征谐波分析

将统一基波和特征谐波潮流算法用于分析±800 kV特高压直流输电系统的特征谐波，建立了能模拟换流装置非线性特性的双12脉动换流器数学模型，实现了基波潮流和谐波潮流的统一求解。计算结果表明由双12脉动串联结构换流器构成的±800 kV特高压直流输电系统的交流侧会产生12 k±1次的特征谐波，其直流侧会产生12 k次的特征谐波，与理论分析的结果一致。由于考虑了换流站交直流侧谐波的相互作用，该计算结果与实际情况更为接近。     

AC/DC变换器的谐波分析简化方法

以6脉波AC/DC变换器为例,采用调制理论法对其进行了谐波分析,针对变换器输入电压以及开关函数,分别对它们进行了序量分解以及序特性分析,并在此基础上利用三相序量乘积特性对变换器的谐波计算进行了有效简化。利用简化方法对变换器直流侧电压以及交流侧电流进行了谐波分析,并且与仿真结果进行比较,分析情况包括:电压无畸变、输入电压不平衡、电压畸变以及开关函数不平衡。结果表明当存在电压谐波畸变时会根据畸变次数不同产生不同次谐波电流,而当系统出现电源不对称或者开关不对称情况时,都会在其交流侧产生3、9、15等次谐波。该方法适用的范围广,简单易行,可推广到12脉波或更高脉波变换器中,但是对单相电路并不适用。     

桥臂轮流导通换流器谐波特性

分析了桥臂轮流导通换流器(AAMC)的交流谐波特性和直流谐波特性,并提出了谐波控制的方法。子模块电容电压的波动导致换流器输出交流电压、电流包含高次谐波,通过采用带有三角形绕组的换流变压器,AAMC输出的交流电压、电流将只含有6k±1次的谐波,其中最低次为5次谐波,更高次谐波将显著降低,通过优化选择子模块电容和换流电抗器可以将谐波控制在相关标准的范围内。采用提出的将2个交流侧电压相位相差30°的AAMC阀组在直流侧进行串联的方案,直流侧电压、电流将只含有12k次谐波,谐波幅值将只有非串联方案的1/4,直流侧平波电抗器的取值降低为非串联方案的1/8。PSCAD/EMTDC仿真验证了谐波特性分析和谐波抑制措施的有效性。     

变电站与换流站合并建站时交直流系统谐波畸变分析

根据德宝实际直流输电工程在PSCAD/EMTDC中搭建了宝鸡侧交流系统和德宝直流系统的详细模型。计算了当主变与换流变直流偏磁时,交流系统中各种谐波的总谐波畸变率及个单次谐波含有率,并分析了其随电气距离系数K的增大的变化趋势;计算了直流系统整流侧交流母线的功率因数,结果表明其功率因数随着K的增大而略微增大。同时,分析了直流电压和直流电流中谐波含量及其变化趋势,并根据直流电压与直流电流的谐波情况计算了直流系统单极传输功率的各次功率波动值,其中三次功率波动最大,对直流传输功率影响最明显。     

用描述函数法分析HVDC谐波不稳定性

采用以电压控制振荡器为原理的触发系统,在早期高压直流系统(HVDC)中,几乎可以把不稳定性谐波完全消除。然而,由于直流电流中可能含有不能被控制器过滤的非特征谐波,这种(等距触发)系统的基本特点就是会受到电流控制回路反馈作用的不利影响。在某些情况下(譬如交流电压中有不对称或畸变分量存在,直流或交流侧谐振分别靠近直流或交流谐波频率附近等)不稳定性就有可能发生,并且具有交流电压同步振荡,即谐波不稳定性的特性。使用非线性控制系统理论,即描述函数法,可表明这些振荡是一系列的极限环,并且发生振荡的条件是能够预测的。现已研究出高压直流网络详细的计算机模型,可用于计算稳态直流和交流谐波以及换流器触发频率的次谐波描述函数。可使用尼柯尔斯(Nichols)图(即对数幅值——相位图)法来预测极限环。     

交流谐波经MMC的传导机理及叠加特性研究

连接大量交流源、荷是基于模块化多电平换流器(MMC)的中压柔性直流配电网的未来应用场景之一。然而,非理想交流源、荷产生的谐波扰动会使MMC桥臂出现电压波动并激发环流,进而使桥臂电流畸变,导致直流侧出现纹波。为研究交流谐波经MMC的传导机理,通过平均开关函数和桥臂瞬时功率方程,推导了交流负荷谐波电流和交流系统背景谐波电压在MMC内部激发的桥臂电压波动及环流表达式,分析了其传导机理和规律。同时,分析了不同次交流谐波经MMC的传递叠加特性及其对直流侧纹波含量的影响。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于互调原理的交直交变流系统中的间谐波分析

基于现代调制理论，首先对整流器和逆变器进行统一调制建模，通过分析其交直流侧的频率变换关系，揭示交流侧谐波、间谐波的产生过程。将谐波和间谐波的分析统一起来。并指出直流侧的纹波信号是变流器产生间谐波的直接原因。通过分析交直交变流系统两侧的交流信号在直流侧的互调产物，考虑两侧变流器之间的相互影响，针对不同的运行工况，特别是考虑系统三相不平衡、存在背景谐波等非理想情况下，详细推导各种情况下交直交变流系统的直流侧的纹波频率特征，利用交直流侧频率转换规则，很好地揭示交直交变流系统中的间谐波产生机理。仿真实验验证理论推导的正确性和有效性。     

换流站交流滤波器保护装置复归回路设计不完善分析

<正>贵广Ⅱ回直流输电系统(±500 kV直流出线Ⅱ回由贵州兴仁换流站至深圳宝安换流站)于2007年交付使用。直流输电系统在进行交直流或直交流转换的过程中,换流器需要消耗大量的无功功率,并在此过程中产生各种特征谐波~([1])与非特征谐波~([2])。配置一定数量的交流滤波器可防止谐波电流和谐波电压注入交流系统后引起的交流电压畸变。兴仁换流站配置了3大组(10小组)交流滤波器。为确保交流滤波器的安全稳定运行,每组交     

直流输电系统交流侧谐波电流计算的改进时域分段法

谐波电流计算是直流输电系统滤波器设计的首要环节。提出一种基于时域分段法的改进快速算法,可以统一求解交流侧特征和非特征谐波电流。根据直流输电系统的特点假设直流输电线路入口处的谐波电压为零,使整流侧和逆变侧的谐波电流计算相互解耦,避免计算过程中对直流线路的建模。精确计算对非特征谐波有重要影响的换相角,保证换相区间和非换相区间的精确划分。计算过程中充分考虑了交流侧负序基波电压、背景谐波电压、触发角不对称、换流变压器三相参数不对称等各种非理想因素的影响,同时计及了直流侧纹波对交流侧谐波电流的影响。通过与PSCAD/EMTDC时域仿真结果对比,证明所提算法速度快、精度高,满足直流工程滤波器设计对谐波电流计算的要求。     

背靠背高压直流输电系统的稳态仿真研究

背靠背高压直流输电（ＨＶＤＣ）系统已经在交流系统连网中得到了应用。在连续不同频率的交流网络时,它不仅存在通常ＨＶＤＣ系统的特征谐波,非特征谐波,还存在着间谐波。文章通过一个６脉波桥通用仿真模型的建立,采用时域离散分析（ＤＴＡ）方法对背靠背ＨＶＤＣ系统进行了稳态仿真研究,春结果是研究ＡＣ侧,ＤＣ侧谐波特性及其联系的基础。     

两电平VSC-HVDC系统直流侧接地方式选择

基于开关函数法对两电平电压源换流器型高压直流（VSC-HVDC）系统进行了建模,分析了正弦脉宽调制（SPWM）时VSC的谐波特性,指出零序的载波频率次谐波电压、电流是VSC交流侧的主要谐波分量,推导了该零序谐波电流经开关函数中的基波分量作用后将在直流侧形成载波频率次不平衡谐波电流。发现了直流侧不平衡谐波电流流通路径与直流侧的接地方式密切相关,只有VSC-HVDC系统两端直流侧都接地,直流侧不平衡谐波电流才能通过本端直流侧接地点和交流侧高通滤波器接地点流通而被限制在本地,否则该高频谐波电流将在输电线路上流通,从而引发一系列危害。在PSCAD/EMTDC下搭建VSC-HVDC系统进行了仿真分析,验证了以上结果,提出了两电平VSC-HVDC系统需要采用两端直流侧都接地的拓扑结构。     

天广交直流并联输电系统的谐波分析

利用EMTDC对天广交直流并联输电系统的谐波及其对广西电网的影响进行了详细的分析。首先分析在正常运行条件下交流系统（包括广西电网）及直流系统中的特征谐波及总谐波畸变率，继而分析了故障条件下的谐波及影响这些谐波的各种因素，并讨论了防止谐波所造成危害的措施。     

抑制电流互感器直流偏磁的电流注入法

为了抑制电流互感器中的直流偏磁,根据推导出的二次侧2次谐波电流与一次侧直流偏磁的数值关系,提出了在二次侧注入反向直流电流的抑制方法。该方法根据互感器二次侧2次谐波电流的相角及其幅值产生电压信号,控制压控电流源产生补偿电流。补偿电流通过互感器多余抽头注入一次侧补偿绕组产生反向磁场,实现抑制直流偏磁效果。设计了具体电路并进行实验验证,结果表明电流注入法可以有效地抑制直流偏磁,并分析了互感器二次负载、一次侧交流电及偏磁量对补偿效果的影响。     

葛上直流输电系统中的换流变压器

换流变压器在换流过程中的功能是“变压”和“裂相”,与换流阀组一道,在交流电网和直流线路之间起联接和协调作用,将功率由交流系统传输到直流系统。 为了适应换流器的工作条件,换流变压器具有一系列独特的性能,这使换流变压器的设计和制造比一般变压器更为困难。换流器交流侧电流中含有高次谐波(特征谐波),使变压器损耗增加,并可能产生局部过热;换流阀的不同步触发,将在交流侧和变压器中产生非特征谐波和直流分量,后者使换流变     

±500kV直流输电线路非特征谐波电流的影响因素

给出了葛洲坝──上海直流输电线路葛侧直流谐波电流实测数据,并以此阐述了交流背景谐波对直流侧偶数次非特征谐波的影响以及直流非特征谐波电流随触发角α的大小而变化的情况。