[发明专利]一种变压器集成调控滤波系统谐波电流分布计算方法

说明书

本发明公开了一种变压器集成调控滤波系统谐波电流分布计算方法，根据基本电路的电流电压关系式，建立了变压器集成调控滤波系统的电磁解耦数学模型，获得了计及集成滤波电抗器与集成滤波电抗型感应滤波变压器供电绕组之间互感的网侧电流定量计算式。该定量计算式有助于判断该滤波系统是否满足实施感应滤波方法的双重零阻抗前提，并利于分析集成滤波电抗器的弱耦合对滤波系统滤波性能的影响程度。

技术领域

本发明涉及感应滤波技术领域，具体涉及一种变压器集成调控滤波系统谐波电流分布计算方法。

背景技术

目前，由二极管、晶闸管以及其他可关断器件作为整流装置的电力电子功率变换系统大规模应用于直流输电、化工冶金、新能源并网以及航空电源、船舶推进等工程技术领域。然而，电力电子器件固有的非线性特性给上述电力系统带来了一系列的电能质量问题，例如，谐波电流对整流变压器造成严重的损耗、振动和噪音问题。

感应滤波技术最初用于处理直流供电系统中整流变压器内部的电能质量问题，其通过在变压器制造中新增额外的零等效阻抗设计滤波绕组，实现对谐波的二次侧隔离。谐波电流在流经二次负载绕组形成的谐波磁通穿过特殊设计的滤波绕组，后者随即感应出反向磁通并与之相抵消，从而使得谐波电流无法传递至变压器网侧绕组。

滤波电抗集成技术挖掘变压器电磁潜能，通过特殊的绕组排布方式实现了特定两个镜像对称绕组的功率解耦，仅利用变压器漏磁场形成电感。因此，集成电抗器具有体积小、线性度好等特点。

变压器集成调控滤波系统结合上述两种技术，实现了在谐波源处就近抑制谐波，并降低了装置的占地空间。针对该基于集成电抗型感应滤波变压器的变压器集成调控滤波系统，尚未有一种有效、简单且计算精准的计算方法分析其内部的谐波电流分布情况。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种有效、简单且计算精准的变压器集成调控滤波系统及其谐波电流分布计算方法。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一种变压器集成调控滤波系统谐波电流分布计算方法，所述变压器集成调控滤波系统包括一台集成滤波电抗型感应滤波变压器和一条由调谐滤波器和有源滤波器构成的滤波支路；

所述集成滤波电抗型感应滤波变压器采用四绕组式排布，并分别编号一至四；一号绕组为网侧绕组，采用星形接法；二号绕组为负载绕组，采用星形接法；三号绕组为滤波绕组，采用角形接法，其等效阻抗为零；四号绕组为集成滤波电抗器，其由匝数相等的两段子线圈反向串联而成以实现其与一至三号绕组之间的功率解耦；

所述滤波支路包括一组全调谐设计的单调谐滤波器和一台采用虚拟阻抗控制策略的电压源型逆变器；

所述谐波电流分布计算方法包括如下步骤：

根据基本电路的电流电压关系式，建立了变压器集成调控滤波系统的电磁解耦数学模型，获得了集成滤波电抗器与集成滤波电抗型感应滤波变压器供电绕组之间互感的网侧电流定量计算关系式，具体如下：

滤波支路的交流端出口电压V_cmn满足如下关系式：

V_cmn＝K_n·I_SMn (1)

其中，K_n是量纲为欧姆的虚拟阻抗，也可等效为一个纯电阻，I_SMn为网侧谐波电流，“M”或“m”代表“A、B、C”或“a、b、c”三相，下标“n”代表谐波次数；

根据磁势平衡原理，可得变压器绕组之间的电流关系：