直流输电技术3.

1、直流输电的谐波抑制直流输电的谐波抑制与无功补偿与无功补偿定义1hfhf（1）第第h次谐波频率次谐波频率基波频率基波频率 谐波次数谐波次数：谐波：谐波：非正弦周期性电气量的正弦波分量非正弦周期性电气量的正弦波分量,其其频率为基波频率的整数倍。频率为基波频率的整数倍。3.1 高压直流输电谐波的基本问题高压直流输电谐波的基本问题l3.1.1 危害危害l1）对换流变压器的影响）对换流变压器的影响l均方根电流均方根电流导体损耗导体损耗l涡流损耗涡流损耗以谐波电流的二次方增加以谐波电流的二次方增加发热的重要发热的重要原因原因l铁心损耗铁心损耗与铁心设计及外加电压有关与铁心设计及外加电压有关l 换流器的谐波

2、全流过变压器换流器的谐波全流过变压器发热严重发热严重2212kmIIk l2）对电机的影响）对电机的影响l电压畸变电压畸变转子感应高频电流（类似于基波的负序）转子感应高频电流（类似于基波的负序）效率效率l 发热，振动，高频噪声发热，振动，高频噪声l3）对通信干扰）对通信干扰电容耦合电磁感应电气传导电容耦合电磁感应电气传导l直流线路上的谐波对输电走廊附近的明线通信干扰严重直流线路上的谐波对输电走廊附近的明线通信干扰严重影响正常工作，危害设备以及人身安全影响正常工作，危害设备以及人身安全l4）对电能计量的影响）对电能计量的影响l感应式电能表感应式电能表线性负荷：基波功率线性负荷：基波功率+部分部分

3、谐波功率谐波功率l 非线性负荷：基波功率非线性负荷：基波功率-部分部分谐波功率谐波功率l受污染的线性负荷多缴费，污染源非线性负荷少交受污染的线性负荷多缴费，污染源非线性负荷少交费。费。l电子式电能表：基波功率电子式电能表：基波功率+全部全部谐波功率谐波功率l线性负荷用户线性负荷用户缴纳更多的电费缴纳更多的电费l5）谐波谐振与放大）谐波谐振与放大l谐波源为电流源谐波源为电流源 注入系统电流注入系统电流l注入电容器注入电容器hIshIchIl谐波严重放大的第一种情况l谐波谐振l谐波严重放大的第二种情况l并联电容器配置的电抗，并联电容器配置的电抗，0.5%， 4.5%，6%， 12%l5次谐波较大次

4、谐波较大,加加4.5%6%电抗抑制电抗抑制,对对3次谐波放大小次谐波放大小l3次谐波较大大次谐波较大大,加加12%电抗抑制电抗抑制l如果接在变压器低压侧如果接在变压器低压侧,与变压器电抗一起考虑与变压器电抗一起考虑3.1.2 谐波的基本概念谐波的基本概念l1.谐波的含义和性质谐波的含义和性质l谐波：一个周期电气量的正弦分量，频率为基波的整数倍谐波：一个周期电气量的正弦分量，频率为基波的整数倍l1）谐波谐波次数为基波的整数倍次数为基波的整数倍l2）间谐波和次谐波间谐波和次谐波-不是基波的整数倍不是基波的整数倍l 间谐波、谐间波、分数谐波；小于工频间谐波、谐间波、分数谐波；小于工频-次谐波次谐波l

5、3）谐波和暂态）谐波和暂态概念不同，分析方法不同概念不同，分析方法不同(稳态几秒）稳态几秒）l4）短时间谐波）短时间谐波短时的冲击短时的冲击l 谐波谐波+间谐波间谐波l 合空载变压器合空载变压器l5）陷波：换流器换相时出现电压凹陷）陷波：换流器换相时出现电压凹陷不是谐波不是谐波2. 均方根值与总谐波畸变率均方根值与总谐波畸变率 将畸变的周期性电压和电流分解成傅里叶级数将畸变的周期性电压和电流分解成傅里叶级数lM通常小于通常小于50l与各分量的初相角无关与各分量的初相角无关l各次谐波峰值与均方根值有各次谐波峰值与均方根值有 倍关系倍关系l总电流峰值与均方根无此关系总电流峰值与均方根无此关系2lH

6、RIhh次谐波电流含有率次谐波电流含有率lTHDi总电流畸变率总电流畸变率lHRUh h次谐波电压含有率次谐波电压含有率lTHDu总电压畸变率总电压畸变率3.非正弦电路的功率和功率因数非正弦电路的功率和功率因数l相移功率因数4.三相电路中的谐波三相电路中的谐波l三相对称电路电压三相对称电路电压l相序与基波相同相序与基波相同正序性正序性l相序与基波相反相序与基波相反负序性负序性l所有相序相位相同所有相序相位相同零序性零序性l电流与电压情况一致电流与电压情况一致l实际情况不是理想的，只是以实际情况不是理想的，只是以为主为主l不对称电路的各次谐波均可以不对称不对称电路的各次谐波均可以不对称利用对称分

7、量法分析利用对称分量法分析3.2 特征谐波特征谐波l假设：假设：l换流器网侧提供三相、对称、基波、正序换流器网侧提供三相、对称、基波、正序电压电压，无谐波，无谐波l换流器的三相结构对称，各相参数相同换流器的三相结构对称，各相参数相同l同站各换流阀等时间间隔触发，触发角恒定同站各换流阀等时间间隔触发，触发角恒定l换流器直流侧换流器直流侧电流电流不含有谐波，相当于平波电抗器无限大不含有谐波，相当于平波电抗器无限大l3.2.1 交流侧特征谐波交流侧特征谐波l1. 6脉动换流器脉动换流器la 忽略换相过程影响忽略换相过程影响换流变阀侧电流的特征谐波换流变阀侧电流的特征谐波)7cos(71)5cos(5

8、1)cos(32tttIida（8）)17cos(171)13cos(131)11cos(111ttt)25cos(251)23cos(231)19cos(191tttHVDC系统 换流变阀侧电流波形 2013-3-4换流变阀侧电流的特征谐波换流变阀侧电流的特征谐波)325cos(51)32cos(32ttIidb（9）)3223cos(231)3219cos(191tt)3211cos(111)327cos(71tt)3217cos(171)3213cos(131ttHVDC系统 换流变阀侧电流波形 2013-3-4换流变阀侧电流的特征谐波换流变阀侧电流的特征谐波)325cos(51)32c

9、os(32ttIidc（10）)3223cos(231)3219cos(191tt)3211cos(111)327cos(71tt)3217cos(171)3213cos(131ttHVDC系统 换流变阀侧电流波形 换流变阀侧电流特征谐波的特性换流变阀侧电流特征谐波的特性0（ ）16 kh（11） 1、谐波次数谐波次数 Nk式中式中其中其中,35,29,23,17,11, 516 kh呈负序呈负序,37,31,25,19,13, 716 kh呈正序呈正序HVDC系统 换流变阀侧电流波形 换流变阀侧电流特征谐波的特性换流变阀侧电流特征谐波的特性0（ ） 2、谐波电流的数值谐波电流的数值 基波电流

10、有效值基波电流有效值：（12）16( ,0)0.78ddIII 谐波电流有效值谐波电流有效值：（13）1( ,0)( ,0)hIIh阀侧电流方程换流变阀侧电流特征谐波的特性换流变阀侧电流特征谐波的特性0（ ） （全波电流）有效值（全波电流）有效值：阀侧电流方程（14）ddIII816. 032)0 ,(21( ,0)hhI（15）注：上述特性适用于整流器和逆变器运行注：上述特性适用于整流器和逆变器运行下，下， 时换流变压器阀侧的各相电流时换流变压器阀侧的各相电流。02013-3-4单桥整流器波形单桥整流器波形（ ）00120030001800360eac00600240eabebaebcecb

11、eca26tC1C3C5C1C3C2C6C4C2C1C2duiadI006001200180024003000360ibdIdIicHVDC系统图2013-3-4单桥整流器波形单桥整流器波形（工况工况2-3）eaceabebaebcecbecaeaceabebaebcecbecaC3C5C1C1C3C5C2C4C6C2C4C6duiadI001200360012001800180018003000300ibdIicdItttt000HVDC系统2013-3-4单桥换流器电流波形单桥换流器电流波形dIdIdI单桥整流器和逆变器单桥整流器和逆变器（ ）0单桥整流器单桥整流器单桥逆变器单桥逆变器HV

12、DC系统2. 12脉波换流器脉波换流器l角角-星接变压器原边线电流星接变压器原边线电流二、换流变网侧电流特征谐波二、换流变网侧电流特征谐波（ ）)11cos(111)7cos(71)5cos(51)cos(32),(1ttttIyYidA（16）1111cos(13)cos(17)cos(19)cos(23)13171923tttt)11cos(111)7cos(71)5cos(51)cos(32),(2ttttIdYidA（17）1111cos(13)cos(17)cos(19)cos(23)13171923tttt0HVDC系统 换流变网侧电流波形 三、电源侧电流特征谐波三、电源侧电流特征

13、谐波（ ）HVDC系统 电源侧电流波形0（18）)13cos(131)11cos(111)cos(322tttIidA)37cos(351)25cos(251)23cos(231ttt)49cos(491)47cos(471)37cos(371ttt电源侧电流特征谐波电源侧电流特征谐波（ ）HVDC系统 电源侧电流波形0（19）)3211cos(111)32cos(322ttIidB)3223cos(231)3213cos(131tt)3235cos(351)3225cos(251tt电源侧电流特征谐波电源侧电流特征谐波（ ）HVDC系统 电源侧电流波形0（20）)3211cos(111)32

14、cos(322ttIidC)3223cos(231)3213cos(131tt)3235cos(351)3225cos(251tt电源侧电流特征谐波的特性电源侧电流特征谐波的特性0（ ）HVDC系统 网侧电流方程 电源侧电流方程121hk（21） 1、谐波次数谐波次数 Nk式中式中其中其中59,47,35,23,11112kh呈负序呈负序61,49,37,25,13112kh 呈正序呈正序换流器阀侧的换流器阀侧的以下特征谐波以下特征谐波55,53,43,41,31,29,19,17, 7 , 5h16 kh （ ）Nk 12 kk在换流变绕组中在换流变绕组中环流环流，不进入交流系统不进入交流系

15、统。电源侧电流特征谐波的特性电源侧电流特征谐波的特性0（ ） 2、谐波数值、谐波数值 基波电流有效值基波电流有效值： 谐波电流有效值谐波电流有效值：（22）16( ,0) 22 0.78SddIII （23）1( ,0)( ,0)SS hIIh电源侧电流方程电源侧电流特征谐波的特性电源侧电流特征谐波的特性0（ ）电源侧电流方程 （全波电流）有效值（全波电流）有效值：（24）2(, 0)220.8163SddIII21(, 0)S hhI（25）注：上述特性适用于整流器和逆变器运行下，注：上述特性适用于整流器和逆变器运行下， 时电源侧的各相电流。时电源侧的各相电流。0 换流器换流器AC侧的特征谐

16、波侧的特征谐波-正常工况HVDC系统 正常运行方式下，换流器正常运行方式下，换流器AC侧电流特征侧电流特征谐波的定性分析谐波的定性分析： 1. 脉动数不变脉动数不变，所含谐波的次数不变；，所含谐波的次数不变； 2. 波形更接近正弦波，谐波分量的幅值波形更接近正弦波，谐波分量的幅值减少。减少。换流器换流器AC侧特征谐波的特性侧特征谐波的特性-正常工况 1、谐波次数谐波次数 其中其中1hpk呈负序呈负序1hpk呈正序呈正序1hpk（26）Nk式中式中脉动数脉动数电流波形 换流器换流器AC侧特征谐波的特性侧特征谐波的特性-正常工况 2、谐波电流的数值、谐波电流的数值 谐波电流有效值谐波电流有效值表达

17、式表达式1电源侧电流方程（27-1）( , )hI 2211212( ,0)2cos(2)coscos()ISSSSh空载时基波电流有效值空载时基波电流有效值（28）16( ,0)0.78ddIII谐波电流系数谐波电流系数其中其中（29）12) 1sin(12) 1sin(21hhShhS 谐波电流的数值谐波电流的数值 谐波电流有效值谐波电流有效值表达式表达式2空载时基波电流有效值空载时基波电流有效值（27-2）100) 0 ,(),()%,() 1 ()()(IIIhh)cos(cos)2cos(2100212221hSSSS2013-3-45次谐波电流波形次谐波电流波形00.20.40.6

18、0.815101520204k 5 0()k 5 36k 5 1230I(5) /I（1.0）%01200240600360480030050150600902013-3-400.20.40.60.81051015160k 7 0()k 7 36k 7 12k 7 6k 7 3k 7 230I(7) /I（1.0）%01200240600360480030050150600907次谐波电流波形次谐波电流波形2013-3-411次谐波电流波形次谐波电流波形00.20.40.60.810246810100k 11 0()k 11 36k 11 12k 11 6k 11 3k 11 230I(11)

19、 /I(1.0)%01200240600360480030050150600902013-3-4HVDC系统13次谐波电流波形次谐波电流波形00.20.40.60.810246880k 13 0()k 13 36k 13 12k 13 330I(13) /I(1.0)%01200240600360480050150602013-3-4HVDC系统17次谐波电流波形次谐波电流波形00.20.40.60.81012345660k 17 0()k 17 36k 17 12k 17 3300120024060036048I(17) /I(10)%0050150602013-3-419次谐波电流波形次谐

20、波电流波形00.20.40.60.81012345660k 19 0()k 19 36k 19 12k 19 330I(19) /I(1.0)%01200240600360480050150602013-3-423次谐波电流波形次谐波电流波形00.20.40.60.81012345660k 23 0()k 23 36k 23 12k 23 330I(23) /I(1.0)%01200240600360480050150602013-3-425次谐波电流波形次谐波电流波形00.20.40.60.810123440k 25 0()k 25 36k 25 12k 25 330I(25) /I(1.0

21、)%0120024060036048005015060换流器换流器AC侧特征谐波的特性侧特征谐波的特性-正常工况正常工况 3、影响谐波电流数值的因素影响谐波电流数值的因素 ( , )( , , )hIfh 对谐波电流的影响对谐波电流的影响故故（30）1max( ,0)( , )( ,0)hhIIIh 减少，则减少，则 增加增加 ),()(hI5次 7次 11次 13次 17次 19次 23次 25次换相角对谐波电流的影响换相角对谐波电流的影响 每次谐波在每次谐波在 （ ） 附近时，附近时， 下降到极小值，下降到极小值， 然后再略有增加。然后再略有增加。hk0360),()(hINk随着随着 的

22、增加，每次谐波有多个极值的增加，每次谐波有多个极值点，但总趋势为下降。点，但总趋势为下降。5次 7次 11次 13次 17次 19次 23次 25次 触发角对谐波电流的影响触发角对谐波电流的影响增加，则增加，则 减少减少，(,)hI 但是，但是， 的变化对的变化对 的影响很小的影响很小。 (,)hI 5次 7次 11次 13次 17次 19次 23次 25次 动画 谐波次数对谐波电流的影响谐波次数对谐波电流的影响 越高，则越高，则 越小越小； (,)hI h 越高，则越高，则 随随 的增加的增加而下降的趋势越快而下降的趋势越快。 (,)hI h5次 7次 11次 13次 17次 19次 23次

23、 25次 Ih方程2013-3-43.2.2 换流器换流器DC侧的特征谐波侧的特征谐波内容：一、不计换相角；二、工况内容：一、不计换相角；二、工况2-3一、一、单桥整流电压单桥整流电压中的特征谐波中的特征谐波( ）0HVDC系统换流器换流器DC侧的整流电压包含：侧的整流电压包含： 单桥整流电压单桥整流电压 双桥整流电压双桥整流电压 表达式表达式1：2013-3-4单桥单桥整流电压中的特征谐波整流电压中的特征谐波整流电压平均值整流电压平均值0( ,0)cos( )dduU（31）1)sin()0 ,()cos()0 ,(hhhthBthA其中，其中，（32）0cos(1)cos(1)( ,0)1

24、1hdhhAUhh0sin(1)sin(1)( ,0)11hdhhBUhh（33）03 21.35dUEE2013-3-4单桥单桥整流电压中的特征谐波整流电压中的特征谐波空载时，第空载时，第h次谐次谐波电压有效值波电压有效值 表达式表达式2：0( ,0)cos( )dduU（34）2( ,0) cos()d hhhUh t空载时，第空载时，第h次谐次谐波电压相位波电压相位2013-3-4二、单桥整流电压的特征谐波单桥整流电压的特征谐波-工况2-3（35）1)sin(),()cos(),(hhhthBthA0( , )cos() cos22dduU 整流电压平均值整流电压平均值 表达式表达式1：

25、单桥工况2-3波形2013-3-4谐波电压的系数谐波电压的系数（36）0cos(1)()cos(1)22( , )1hdhhAUh 12) 1cos()2)(1cos(hhh（37）0sin(1)()cos(1)22( , )1hdhhBUh 12) 1cos()2)(1sin(hhh2013-3-4单桥整流电压的特征谐波单桥整流电压的特征谐波-工况工况2-3 表达式表达式2：第第h h次谐波电压有效值次谐波电压有效值第第h h次谐波电压相位次谐波电压相位整流电压平均值整流电压平均值0( , )cos() cos22dduU （38）2( , ) cos()d hhhUh t 2013-3-4

26、单桥整流电压中特征谐波的特性单桥整流电压中特征谐波的特性 1、谐波次数谐波次数 6hk（39）Nk式中式中HVDC系统 2、谐波电压的数值谐波电压的数值 谐波电压有效值谐波电压有效值（ ）0222022(,0)cossin1dd hUUhh（40）2013-3-4单桥整流电压中特征谐波的特性单桥整流电压中特征谐波的特性 谐波电压有效值谐波电压有效值（工况（工况2-3）（41）2201212( ,)2cos(2)2dd hUUCCC C 其中其中（42）12)1cos(12)1cos(21hhChhC2013-3-46次谐波电压波形次谐波电压波形00.20.40.60.8105101520252

27、50h 60()h618300120024060036048U(6) / Ud0,%000300400500600900100150202013-3-412次谐波电压波形次谐波电压波形00.20.40.60.81024681012120h120()h1236300120024060036048U(12) / Ud0,%00030040050060090010015020050702013-3-418次谐波电压波形次谐波电压波形00.20.40.60.8101234567880h180()h181830U(18) /Ud0,%01200240600360480003004005006008001

28、00150202013-3-424次谐波电压波形次谐波电压波形00.20.40.60.810123456V(24)/Vd0,%60h240()h2418h249h246h242 9h245 18h243h244 9300120024060036048U(24) / Ud0,%000300400500600800100202013-3-4单桥整流电压中特征谐波的特性单桥整流电压中特征谐波的特性 3、影响谐波电压数值的因素影响谐波电压数值的因素 对谐波电压的影响:6次 12次 18次 24次( )( , )( , , )d hUgh 随着 的增加，每次谐波有多个极值点，但总趋势为上升。2013-3

29、-4 触发角对谐波电压的影响触发角对谐波电压的影响 越高，则 越小 (,)d hU h增加，则 增加(,)d hU h对谐波电压的影响对谐波电压的影响6次 12次 18次 24次 动画2013-3-4三、双桥整流电压的特征谐波三、双桥整流电压的特征谐波-工况工况4-50( , )2cos() cos22dduU 整流电压平均值整流电压平均值 （43）22( , ) cos()d hhhUh t 第第h h次谐波电压有效值次谐波电压有效值第第h h次谐波电压相位次谐波电压相位HVDC系统 双桥电压波形2013-3-4双桥整流电压中特征谐波的特性双桥整流电压中特征谐波的特性-正常运行 1、谐波次数

30、谐波次数 12hk（44）Nk式中HVDC系统 网侧电流方程 电源侧电流方程其中，每个其中，每个单桥的以下特征谐波单桥的以下特征谐波6hk （ ）Nk 12 kk90,78,66,54,42,30,18, 6h由于大小相等、方向相反而在双桥中由于大小相等、方向相反而在双桥中抵消抵消。2013-3-4双桥整流电压中特征谐波的特性双桥整流电压中特征谐波的特性-正常运行 2、谐波电压有效值谐波电压有效值2201212( ,)22cos(2)2dd hUVCCC C 其中其中12)1cos(12)1cos(21hhChhCHVDC系统2013-3-4四、双桥直流电流的特征谐波四、双桥直流电流的特征谐波

31、-工况工况4-5HVDC系统原因：存在谐波电压原因：存在谐波电压换流器等效电感换流器等效电感平波电抗器电感平波电抗器电感（45）22( , )()d hdURhLL ( , )( , )d hd hhUIZ 换流器等效负载阻抗换流器等效负载阻抗换流器等效电阻换流器等效电阻双桥换流器电流波形双桥换流器电流波形（ ）0iA1t/34/3o-/32/3-/23/2dIt/27/6o-/2/65 /6-/63/2dI31dI32iA2t3/2o2/3-/2dI )321( dI31dI )311( iA桥2Y,d2Ai1:3Y,y桥11Ai1:11:3桥1桥2Y,yY,d1Ai2AiAi1:1iv12

32、iv42p21p11p31p61p51p41p61p11p61ecbeabeacebcebaecaecbeabC21C31C41C51C61C11C21C11C61tu21duC22C32C42C52C62C12C22C12C62ecaecbeabeacebcebaecaecbeabp22p12p32p62p52p42p62p12p622duiv11iv4141111vvaiiiiv31iv61iv6161311vvbiiiiv21iv51iv21iv5121511vvciii42122vvaiiiiv32iv62iv6262322vvbiiiiv52iv52iv2222522vvciii双桥

33、换流变阀侧电流波形双桥换流变阀侧电流波形（理想情况）（理想情况）dI31dI32p21p11p31p61p51p41p61p11p61ecbeabeacebcebaecaecbeabC21C31C41C51C61C11C21C11C61tu21duC22C32C42C52C62C12C22C12C62ecaecbeabeacebcebaecaecbeabp22p12p32p62p52p42p62p12p622duiv11iv4111aAiiiv31iv61iv6111bBiiiv21iv51iv21iv5111cCii)(22312baAiiidI31dI32)(22312cbBiiidI31

34、dI32)(22312acCiii双桥换流变网侧电流波形双桥换流变网侧电流波形（理想情况）（理想情况）p21p11p31p61p51p41p61p11p61ecbeabeacebcebaecaecbeabC21C31C41C51C61C11C21C11C61tu21duC22C32C42C52C62C12C22C12C62ecaecbeabeacebcebaecaecbeabp22p12p32p62p52p42p62p12p622dudI31dI )311 ( dI )321 ( 21AAAiiidI31dI )311 ( dI )321 ( 21BBBiiidI )311 ( dI31dI

35、)321 ( 21CCCiii双桥电源侧电流波形双桥电源侧电流波形（理想情况）（理想情况）双桥换流器电压波形双桥换流器电压波形（正常方式）（正常方式）1du2du21ddduuuHVDC系统五、五、直流谐波技术指标直流谐波技术指标各谐波电压或电流折算到各谐波电压或电流折算到800Hz频率频率时，在电话线上的等效感应电势时，在电话线上的等效感应电势。 噪声电势噪声电势/横向感应电势横向感应电势：噪声噪声电势电势 国国 标标 北美北美 标准标准 CCITT (推荐推荐) 单线单线电话电话 30mV 0.62mV 0.5mV双线双线电话电话4.5mV(设增音站设增音站)10mV(未设增音站未设增音站

36、)HVDC系统六、换流器六、换流器直流谐波模型直流谐波模型 经典经典换流器换流器直流谐波模型直流谐波模型-12脉动直流谐波模型脉动直流谐波模型 修正的修正的换流器换流器直流谐波模型直流谐波模型-3脉动直流谐波模型脉动直流谐波模型LdhU图a) 12脉动直流谐波模型 Um -12脉动谐波电压源 L -12脉动换流器内电感图b）3脉动直流侧谐波模型3p( )Ut3p(/6)UtT3p(/12)UtT3p(3 /12)UtTLLLL1CsCsL1L1L1HVDC系统3.3 换流器的非特征谐波换流器的非特征谐波非特征谐波非特征谐波： 换流器交、直流侧的电流和电压中，除特征谐波之外的谐波分量。出现的原因

37、出现的原因：假设条件不完全满足非特征谐波产生的原因非特征谐波产生的原因HVDC系统l非理想条件：非理想条件：l直流直流电流存在纹波电流存在纹波l交流电压存在谐波交流电压存在谐波l交流基波电压不对称交流基波电压不对称l换流变压器阻抗相间差异换流变压器阻抗相间差异l星星-星接换流器与星角接换流器触发延迟差异星接换流器与星角接换流器触发延迟差异l星星-星接换流器变压器与星角接换流器变压器电压变比不星接换流器变压器与星角接换流器变压器电压变比不同同l星星-星接换流器变压器与星角接换流器变压器阻抗差异星接换流器变压器与星角接换流器变压器阻抗差异l触发脉冲不完全等距触发脉冲不完全等距交流电压畸变时的非特征

38、谐波交流电压畸变时的非特征谐波HVDC系统 DC侧耦合谐波次数侧耦合谐波次数：(1)dcnpkm（46） AC侧耦合谐波次数侧耦合谐波次数：(2)dcdcnpkmnm（47）ACAC电压中的背景谐波次数电压中的背景谐波次数脉动数脉动数.2 , 1 , 0k交流电压畸变时的非特征谐波交流电压畸变时的非特征谐波-举例135792, 10,14,22,26,34,38,46,50,54,4, 8,16,20,28,32,40,44,52,56,6,18,30,42,54,4, 8,16,20,28,32,40,44,52,56,2, 10,14,22,26,34,38,46,50,54,1, 3,9

39、,11,13,15,21,23,25,27,33,35,37,39,45,47,3,5,7,9,15,17,19,21,27,29,31,33,39,41,43,45,51,5,7,17,19,29,31,41,43,53,55,3,5,7,9,15,17,19,21,27,29,31,33,39,41,43,45,1,3,9,11,13,15,21,23,25,27,33,35,37,39,45,47,acnmdcnHVDC系统常见的非特征谐波常见的非特征谐波,21,10, 9 , 7 , 5 , 3 , 2h AC侧：HVDC系统1,2,3,5,7,9,h DC侧：3.3.1 交流侧交流侧

40、l第1种情况，直流存在纹波l第第8种情况，触发脉冲不等距种情况，触发脉冲不等距l三个正极早触发，三个负极晚触发，产生偶次谐波三个正极早触发，三个负极晚触发，产生偶次谐波l只有一相发生上述情况，其他正常，产生只有一相发生上述情况，其他正常，产生3倍次谐波倍次谐波3.3.2 直流侧直流侧1. 交流电压存在谐波交流电压存在谐波2. 交流基波电压不对称交流基波电压不对称3. 换流变压器阻抗相间差异换流变压器阻抗相间差异4. 星星接换流器与星角接换流器触发延迟差异星星接换流器与星角接换流器触发延迟差异5. 星星接换流器变压器与星角接换流器变压器电压星星接换流器变压器与星角接换流器变压器电压变比不同变比不

41、同6. 星星接换流器变压器与星角接换流器变压器阻抗星星接换流器变压器与星角接换流器变压器阻抗差异差异3.4 HVDC系统的谐波抑制措施系统的谐波抑制措施常用措施：常用措施：1. 增加换流器的脉动（波）数；增加换流器的脉动（波）数； 2. 装设滤波器装设滤波器项目项目 方法方法1（增加脉动数）（增加脉动数） 方法方法2（装设滤波器）（装设滤波器）优点优点1、 减少注入减少注入AC、DC系统的系统的谐波成分；谐波成分；2、提高注入、提高注入AC、DC系统的系统的最低次特征谐波次数。最低次特征谐波次数。1、降低注入降低注入AC、DC系统系统的谐波量；的谐波量；2、可兼作无功补偿设备。、可兼作无功补偿

42、设备。缺点缺点脉动数过大（脉动数过大（p12）时，换时，换流站投资太大流站投资太大1、投资大、投资大2、占地大、占地大现状现状典型设计方案：双极双桥典型设计方案：双极双桥h=11,13次加次加HP滤波器滤波器HVDC系统3.4 谐波抑制谐波抑制l3.4.1 增加脉动数增加脉动数多台变压器多台变压器一、一、滤波器分类滤波器分类v 按用途分类：按用途分类：交流滤波器、直流滤波器交流滤波器、直流滤波器；v 按连接方式分类：按连接方式分类：串联滤波器、并联滤波器串联滤波器、并联滤波器；v 按按电源特性分类电源特性分类：有源滤波器、无源滤波器有源滤波器、无源滤波器v 按滤波的实现方式（按阻抗特性）分类：

43、按滤波的实现方式（按阻抗特性）分类： 单调谐滤波器、双调谐滤波器、单调谐滤波器、双调谐滤波器、 三调谐滤波器、高通滤波器三调谐滤波器、高通滤波器HVDC系统3.4.2 交流滤波设备交流滤波设备3.4.2 交流滤波设备交流滤波设备二、滤波器的阻抗特性二、滤波器的阻抗特性 单调谐滤波器单调谐滤波器 22)1()(CLRZ（48）（a）电路图CLR（b）Z-f 特性曲线11001110000z1 w( )100100w|Z()|rRHVDC系统1.单调谐滤波器单调谐滤波器l谐振频率l谐波次数l谐波阻抗l阻性：频率=fo 感性fo 容性1000mA 评价评价 高水平高水平 中等水平中等水平 低水平低水平eqI 设计设计A 设计设计B 150mA(双极双极)450mA(单极单极)500mA(双极双极)1500mA(单极单极)现场实测现场实测1 2000mA (双极双极) ， 3000mA (单极单极)现场实测现场实测2 486.13mA (双极双极) ， 947.22mA (单极单极) 葛上工程设计值：