[发明专利]一种抑制高压直流输电系统非特征次谐波的主动滤波装置

说明书

本发明涉及一种抑制高压直流输电系统非特征次谐波的主动滤波装置。该装置包括：相互串联的升压变压器和基于MMC拓扑的主动滤波系统。本发明能够解决换流站交流侧非特征次谐波无法有效抑制以及传统无源滤波器与交流系统阻抗发生谐振导致谐波放大的问题，从而可以降低换流站交流侧的谐波含量，提高电网的电能质量水平。

技术领域

本发明涉及电网电能质量领域，特别是涉及一种抑制高压直流输电系统非特征次谐波的主动滤波装置。

背景技术

高压直流输电(HVDC)在大容量、远距离输电方面具有造价低、损耗小等独特的优势，现已成为了跨区域输电的主要手段。传统的基于电网换相换流器的高压直流输电(LCC-HVDC)通常采用12脉动换流的方式，理想运行工况下交流侧只产生12K±1次特征谐波，但在实际运行中，受到例如换流变压器三相阻抗不相等、晶闸管触发角偏差、三相负载不对称等不平衡因素的影响，交流侧也会产生一些非特征次谐波；对于换流站交流侧的谐波抑制问题，传统的解决方法在11、13、23、25等12K±1次谐波调谐点附近设置无源滤波器，这种滤波器结构简单、设计容易，可以有效地抑制特征次谐波，但是其在非特征次谐波的抑制问题上表现不佳，并且还可能与交流系统阻抗发生串并联谐振，导致交流侧的谐波含量仍然较高，降低了交流电网的电能质量水平，并且还会对保护装置以及通信系统造成一定的干扰。

传统的换流站交流侧谐波抑制方法是在特定谐波次数调谐点附近设置无源滤波器，这种滤波器可以有效地抑制特征次谐波，但是对非特征次谐波的抑制效果不佳，而且还有可能与交流系统阻抗发生串并联谐振，导致交流侧系统仍含有大量的非特征次谐波，从而降低了交流电网的电能质量水平，并且还可能导致保护装置误动作以及影响通信系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制高压直流输电系统非特征次谐波的主动滤波装置，能够解决换流站交流侧非特征次谐波无法有效抑制以及传统无源滤波器与交流系统阻抗发生谐振导致谐波放大的问题，从而可以降低换流站交流侧的谐波含量，提高电网的电能质量水平。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种抑制高压直流输电系统非特征次谐波的主动滤波装置，包括：相互串联的升压变压器和基于MMC拓扑的主动滤波系统。

可选地，所述主动滤波系统包括三个相单元，各所述相单元包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂包括电抗器和SM模块，所述电抗器和所述SM模块串联连接，所述SM模块包括n个相互串联的SM子模块，所述上桥臂和所述下桥臂结构相同。

可选地，所述SM子模块包括驱动电路、第一绝缘栅双极型晶体管、第一二极管、第二绝缘栅双极型晶体管、第二二极管和电源，所述驱动电路分别与所述第一绝缘栅双极型晶体管的栅极和所述第二绝缘栅双极型晶体管的栅极连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管和所述第二绝缘栅双极型晶体管不同时导通，所述第一绝缘栅双极型晶体管集电极和所述第一二极管的负极连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管发射极和所述第一二极管的正极连接，所述第二绝缘栅双极型晶体管集电极和所述第二二极管的负极连接，所述第二绝缘栅双极型晶体管发射极和所述第二二极管的正极连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管发射极和所述第二绝缘栅双极型晶体管集电极连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管集电极和所述第二绝缘栅双极型晶体管发射极之间设置所述电源。

可选地，所述升压变压器为35/500kV的升压变压器。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

1、本发明用主动滤波装置代替了传统的无源滤波器，可以有效的抑制特征次谐波与非特征次谐波，而且还避免了传统无源滤波器与系统阻抗发生谐振导致的谐波放大。

2、本发明通过一个35/500kV的升压变压器与高压母线相连，降低了主动滤波装置所承受的电压，减少了每个桥臂串联的子模块个数。

附图说明