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基于新型换流变压器的直流输电系统设计


  来源: 电子发烧友 时间:2019-01-09 编辑:思杨
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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。

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;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。


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。




分析可知:在延边绕组2通过谐波电流影响下,公共绕组2和一次绕组1要感生相应的谐波电流,满足以下磁势平衡关系 :

W2Ih=W3Ih3+W1Ih1 (1)

式中:W1 一次绕组的匝数,W2 二次负载绕组的匝数,W3—二次滤波绕组的匝数。
如果延边绕组2 和公共绕组3 的安匝能保持平衡,则 Ih1 =0,就不会在一次绕组感生谐 波电流,从而使一次与谐波隔离开来,达到谐波屏蔽的目的。

由此可知,该种滤波方式的实现需要同时满足如下两个条件[3]:

(1)图1 变压器二次绕组引出抽头接滤波器,目的是对谐波加以引流,为变压器耦合绕 组2、3 的谐波安匝平衡作滤波方式提供前提。引流效果越好,利用耦合绕组的谐波屏蔽效 果就越好,因此,滤波器应力求达到谐振。

(2)变压器二次耦合绕组2、3 的安匝能否保持平衡,从而使一次绕组1 不至于感生谐 波电流,取决于绕组的布置及其阻抗关系。具体地,就是通过变压器设计使公共绕组3 的等 值阻抗等于0 或近似等0。
上述两个条件同时满足,即可有效抑制谐波在变压器中的流通路径,使谐波不至于通过 变压器回馈至网侧,从而起到对谐波隔离屏蔽的作用。


 滤波器设计

1 双调谐滤波器特性分析

根据直流输电系统的特点,建立如图2 所示用来验证新型滤波方式及对比分析与传统无 源滤波效果差异的实验平台。整流站采用新型换流变压器,二次绕组有抽头引出接DT5/7 和DT11/13,一次绕组出线端,即网侧接二阶高通滤波器HP2 及并联电容器;逆变站采用 传统换流变压器,这里不再说明。 新型直流输电系统阀侧采用双调谐滤波器,其基本电路结构由图2可知;其有两个谐振 频率,同时吸收两个邻近频率的谐波,等效于两个并联的单调谐滤器[7]。




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。


关键词:滤波器 变压器 电磁感应    浏览量:3706

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