lcc-hvdc無(wú)源濾波及無(wú)功補(bǔ)償研究

1、1LCCHVDC無(wú)源濾波及無(wú)功補(bǔ)償研究摘要高壓直流輸電技術(shù)因其輸電靈活，損耗小，便于快速控制等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前解決大容量、高電壓、遠(yuǎn)距離輸電和電網(wǎng)互聯(lián)問(wèn)題的重要手段。在基于電網(wǎng)換相的傳統(tǒng)直流輸電(LCCHVDC)技術(shù)中，直流輸電運(yùn)行時(shí)需要從交流系統(tǒng)中吸收大量無(wú)功，同時(shí)換流裝置在運(yùn)行時(shí)會(huì)在直流和交流側(cè)產(chǎn)生大量諧波，惡化電能質(zhì)量，故需要從濾波和無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕嵌炔扇〈胧┙鉀Q此問(wèn)題。本文在LCCHVDC系統(tǒng)換流站的交流側(cè)加入無(wú)源濾波裝置，研究了諧

2、波濾除及無(wú)功補(bǔ)償措施對(duì)交流電能質(zhì)量的改良效果，并對(duì)濾波器之間的無(wú)功容量分配方案進(jìn)行了研究。最后通過(guò)simulink仿真，對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：LCCHVDC；諧波濾除；無(wú)功補(bǔ)償；無(wú)功分配0引言與交流輸電相比，直流輸電以其傳輸容量大，線路損耗小，功率調(diào)節(jié)快速可靠，不存在功角穩(wěn)定問(wèn)題等特點(diǎn)，使得高壓直流輸電（HighVoltageDirectCurrentHVDC）技術(shù)得到快速發(fā)展。我國(guó)不僅是陸地大國(guó)，其沿海孤島數(shù)量也比較多，并且一

3、次能源和負(fù)荷需求分布極為不平衡。直流輸電技術(shù)在遠(yuǎn)距離大容量輸電和電力系統(tǒng)的互聯(lián)上能緩解能量供求不平衡和實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置。目前我國(guó)已成為世界上直流輸送容量最大，電壓等級(jí)最高，輸電距離最長(zhǎng)的國(guó)家之一。傳統(tǒng)高壓直流輸電（LineCommutateConverterBasedHVDCLCCHVDC）采用晶閘管換流閥，是基于電網(wǎng)換相的電流源型直流輸電技術(shù)。在直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行中，實(shí)現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換的換流裝置由于晶閘管的交替開(kāi)斷，拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生改變，會(huì)

4、在直流側(cè)和交流側(cè)產(chǎn)生大量諧波；同時(shí)換流器無(wú)論是在整流還是在逆變狀態(tài)下運(yùn)行，都會(huì)從交流系統(tǒng)中吸收大量無(wú)功，該無(wú)功比重約占直流輸送有功功率的40%50%，從而給系統(tǒng)造成較大的無(wú)功缺額，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量和電網(wǎng)安全。在直流輸電系統(tǒng)規(guī)劃與建設(shè)中，無(wú)功補(bǔ)償與交流濾波器的成本占到整個(gè)換流站總成本的10%，對(duì)直流輸電系統(tǒng)的性能和建設(shè)成本具有重要影響。所以在高壓直流輸電技術(shù)中，交流濾波和無(wú)功補(bǔ)償措施的研究具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。本文基于LCCHVD

5、C系統(tǒng)的基本原理，在直流輸電系統(tǒng)逆變裝置的交流側(cè)加裝無(wú)源濾波器，對(duì)交流電流進(jìn)行諧波濾除，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，通過(guò)比較探究了濾波和無(wú)功補(bǔ)償措施對(duì)電能質(zhì)量的改良效果；進(jìn)一步對(duì)無(wú)源濾波器之間的無(wú)功容量分配進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析，尋找最優(yōu)的無(wú)功功率分配方案，并通31.2LCCHVDC數(shù)學(xué)模型LCCHVDC的等值電路如下所示。圖中整流側(cè)和逆變側(cè)的直流電壓和直流電流分別為、整和、；流側(cè)和逆變側(cè)的平波電抗器的電感分別為和；Ld和Rd分別為二分之一直流線路

6、電感值和電阻值；直流線路對(duì)地總電容為Cdc；對(duì)地電容上的電壓值表示為Vc；整流側(cè)和逆變側(cè)的理想空載直流電壓分別為Vd和Vdoi；整流側(cè)和逆變側(cè)的等效換相電阻為Rcr和Rci；Xcr和Xci分別為整流側(cè)和逆變側(cè)的換流電抗。由此可得LCCHVDC的數(shù)學(xué)模型為(13)()=?cos??()=?cos?=??LCCHVDC穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，可忽略，此時(shí)有，此時(shí)系統(tǒng)的直==流電流為：(14)=cos?cos2?整流側(cè)的傳輸功率為：(1=5)逆變側(cè)的傳輸