Chap4.2 换流站交流侧的特征谐波

第4章高压直流输电系统的谐波及其抑制4.1引言4.2换流站交流侧的特征谐波4.3换流站直流侧的特征谐波4.4换流站的非特征谐波4.5谐波对电力设备的影响4.6谐波的抑制4.7滤波器的结构及其特性4.8滤波器的设计准则2023/2/414.2换流站交流侧的特征谐波换流器AC侧的相电流包含：

换流变阀侧电流/单桥网侧电流换流变网侧电流电源侧电流oO’ia1ib1ic1i’a2i’b2i’c2ABCLT113151416121M1N1c1b1a1M2N2123252426222c2b2a2T1：Y，yk=1:1T2：Y，dk=eAeBeCiAiBiCIdud1+_ia2ib2ic2iA2iB2iC2iA1iB1iC1LTO1O2LdLS2023/2/42分析谐波假设条件假设交流电压理想换流变压器交流侧（指换流变压器与交流系统或发电机相连接的一侧）提供的换相电压为三相对称的基波正序电压，不含任何谐波分量；换流阀：在同一换流站中，各换流阀以等时间间隔的触发脉冲依次触发，且触发角保持恒定；换流变压器：三相结构对称，各相参数相同直流电流：换流器直流侧的电流为不含任何谐波分量的恒定直流电流。这相当于假定平波电抗器的电感量为无穷大。~2023/2/43~交流侧电压U交流侧电流i直流侧电压u直流侧电流i2023/2/441、忽略换相过程影响时，线电流波形如图所示。矩形波的宽度为2π/3，正、负脉冲间的相位差为π。1、换流变阀侧电流的特征谐波电流函数表达式:对于Y-Y变压器连接的6脉动换流器而言，交流电流波形如下：2023/2/45此电流可表示为傅里叶级数:2023/2/462023/2/472023/2/48同理,对于Y-△变压器连接的6脉动换流器而言，交流电流的傅里叶展开式如下：2023/2/49结论：▼三相电流中除了基波分量以外，只含n=6k±1(k=1,2,3,…)奇次谐波分量；▼各次谐波电流与基波电流有效值之比与谐波的次数成反比；▼

6k±1次谐波称为6脉动换流器交流侧的特征谐波。2023/2/41012脉波换流桥

直流电压和交流波形

脉波数为12的换流器谐波:双桥12脉动换流器由2台6脉动换流器组成，并设各由一台换流变压器供电，其接法分别为Y-Y及△-Y；变比分别为1:1和√3:1，其波形如图所示。2023/2/411iA1ωtπ/34π/3o-π/32π/3π-π/23π/2ωtπ/27π/6o-π/2π/65π/6-π/63π/2iA2ωt3π/2o2π/3π-π/2iA桥2Y,dY,y桥1桥1桥2Y,yY,d双桥换流器电流波形

脉波数为12的换流器谐波:2023/2/412Y-Y接线，且变比为1:1时，交流侧电流波形如前图所示，其傅立叶级数展开式为：△-Y接线，且变比为√3:1时，交流侧电流波形如前图所示，其傅立叶级数展开式为：])19cos(191)17cos(171)13cos(131)11cos(111)7cos(71)5cos(51)[cos(32),(1L+--++--=tttttttIyYidAwwwwwwwp2023/2/413交流侧的总电流应为上两式之和的一半：由此可以看出，交流侧线电流中只含有12k±1次的谐波，而第5,7,17,19,…等次谐波将在两台换流变压器的交流侧绕组中环流，而不进入交流电网。这些谐波称为12脉动换流器交流侧的特征谐波。未出现2和2倍次的谐波，原因是每周期有两个大小相等、方向相反的电流脉冲未出现3和3的倍次谐波，原因是电流脉冲宽度是1/3周期2023/2/414典型谐波电流幅值随换流器直流电流的变化规律：低次谐波主要是11、13次谐波谐波电流幅值随着随直流电流增加而增加，最大谐波幅值出现在额定电流附近较高次数的谐波幅值随直流电流变化的变化规律复杂。最大幅值一般不出现额定电流附近而是50%～80%额定电流之间2023/2/415傅里叶分解：2、考虑换相过程影响的特征谐波当考虑换相电抗的影响时，换相期间的换相重叠角圆滑了线电流波形的矩形边缘，如图虚线，则削减了谐波分量的幅值，电流谐波分量的衰减因子为，2023/2/416电流谐波分量的衰减因子为

其中，ih为谐波电流，iho为无叠弧的谐波电流，h为谐波次数显然，作用于交流系统的谐波是运行条件的函数。随着μ增加，谐波分量减少，并且这种减少随着谐波次数的增加而更趋明显2023/2/417在典型的满负荷条件下，μ约为20º，a约为15º,11和13次谐波是忽略了叠弧的基本方程所给出的30%~40%.但是，在故障时，a接近90º，叠弧角减少，并且对于一个给定线路电流，交流谐波将增加。实例

换相角μ和触发延迟角α对谐波电流（交流侧）的影响可归纳如下：1）换相角μ增大，谐波电流减小，谐波次数越高，谐波电流下降得越快2）在一定范围内，谐波电流下降的速度也随μ角的增大而加快；3）每次谐波在μ＝360º/n附近时，谐波电流I(n)下降到最小值，然后再略有增大；4）如果μ为定值，各次谐波电流随不同的α值的变化是微小的。2023/2/4185次谐波电流波形I(5)/I（1.0）%2023/2/419I(7)/I（1.0）%7次谐波电流波形2023/2/42011次谐波电流波形I(11)/I(1.0)%2023/2/421HVDC系统13次谐波电流波形I(13)/I(1.0)%2023/2/422HVDC系统17次谐波电流波形I(17)/I(10)%2023/