基于感应滤波的双调谐滤波器综合设计

liyf

                    　　摘要：提出了一种利用变压器电磁感应原理在副边绕组间实现谐波磁势平衡的谐波抑制新方法-感应滤波,分析了感应滤波谐波抑制的机理;在此基础上,对新型直流输电系统阀侧双调谐滤波器进行了阻抗-频率特性分析,并对其进行了参数设计,而后分析了双调谐滤波器在调谐频率下略显感性的重要意义, 同时引入安全系数。最后通过仿真实验验证了新型滤波方式的有效性,并且通过与传统无源滤波方式的设计及实验结果对比研究,揭示了新型滤波方式及基于新型换流变压器的直流输电系统所具有的优越性,为新系统的工程化提供了重要理论指导。
　　1 前 言
　　换流变压器及滤波装置是直流输电系统中的重大技术装备。传统的换流变压器及滤波方 案虽然广泛应用，但并不完善。传统滤波方案将滤波器安装于交流母线与换流变压器网侧绕 组之间。这使得由换流器产生的谐波电流和无功电流均要通过变压器的网侧、阀侧绕组。这 必然会在铁心和结构件中通过较强的谐波磁通，使得变压器绝缘强度加大，损耗增加，振动 和噪声大[1-2]。
　　针对上述问题，本文提出了一种新型换流变压器及其滤波系统，它是利用电磁感应原理 在副边绕组间实现谐波磁势平衡的谐波抑制新方法，称之为感应滤波[3-5]；分析了该滤波新 方法的谐波抑制机理；在此基础上，对在建的新型直流输电系统平台的阀侧滤波器进行综合 设计[6]。
　　2 感应滤波的谐波抑制机理
　　现以图1所示中间引出抽头接单调谐滤波器的单相三绕组变压器为例，阐述利用变压器 耦合绕组的安匝平衡作滤波机理的新型滤波方式。图中，1表示一次绕组，2表示二次延边绕 组，3表示二次公共绕组，? Ih 表示谐波电流源。箭头所示为谐波电流在变压器中的流通路径。






　　阀侧双调谐滤波器 是由串联谐振回路C1、L1和并联谐振回路C2、L2串接而成.两个回路分别有各自的频率阻抗 关系和谐振点,两回路串联构成双调谐滤波器的阻抗频率关系。并联回路C2L2的阻抗特性如 图3(a)所示。图3(a)中两个阻抗特性曲线中，虚线部分表示滤波器的阻抗呈容性；实线部分 则表示滤波器的阻抗为感性；由图3(a)可知，对于基频而言，并联回路的阻抗很小，即并联 回路承受的电压很低，串联回路的阻抗较大，且为容抗。因此，对于双调谐滤波器来说，主 要由串联电容器承受接入母线电压。






　　根据式(4)，利用MATLAB 图象处理工具，可得到如下DT11/13 安全系数与调谐点的关系曲 线，如图4 所示。






　　5 结 论
　　(1) 本文提出了一种利用变压器电磁感应原理在副边绕组间实现谐波磁势平衡的谐波 抑制新方法－感应滤波；通过对其谐波抑制机理分析，给出了感应滤波对变压器阻抗和配套 滤波装置的阻抗要求；
　　(2) 本文以实验室建立的新型直流输电系统平台为研究对象，对新系统下阀侧双调谐滤 波器进行了参数设计， 通过实验验证了新型滤波方式的有效性，揭示了新型滤波方式及基 于新型换流变压器的直流输电系统所具有的优越性。
　　本文作者创新点：1. 提出了一种利用变压器电磁感应原理在副边绕组间实现谐波磁势 平衡的谐波抑制新方法－感应滤波；2. 由于该双调谐滤波器安装于交流网侧母线中，考虑 到其与系统阻抗的影响，为此引入了安全系数的概念对滤波器的元件参数进行修正，使该双 调谐滤波器在11、13 次谐波频率下略呈感性，使其避免与系统发生谐振，防止谐波放大。
　　本项目预计产生经济效益5000 万元.