用于hvdc系统的多调谐滤波器设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及根据高压直流（下文指HVDC，hi曲voltage direct current)系统设 计多谐波滤波器（下文指MTF，multiple-tuned filter)的方法。
【背景技术】
[0002] 在HVDC系统中，谐波滤波器抑制了将谐波（在操作变换器转换电力时产生）引入 交流（AC)系统，并由于无功功率消耗而用作为无功功率源。大部分电流类型的HVDC系统 W 12脉冲操作，并且生成第（1化1)特征谐波，例如第11、第13、第23 W及第25谐波。特 别地，第11和第13谐波具有大振幅，而第11和第13滤波器用来降低第11和第13谐波。
[0003] 在电流型HVDC系统中，大部分变换器W 12脉冲操作。在南韩济州岛的±80kV 60MW的HVDC系统还包括使用两个6脉冲群组串联的12脉冲变换器。
[0004] 在HVDC系统中，单调谐滤波器（Single化ned f i 1 ter，ST巧或双调谐滤波器 值T巧广泛作为谐波滤波器。与滤波器的串联或并联阻抗有关的等式用来设计运样的滤波 器。 阳0化]在滤波器设计中，由于包含在滤波器中的无源元件是基于设计的额定功率和性能 通过手动计算确定的，因此没有精确、有效并且标准的方法。
[0006] 另外，当设计滤波器时，不存在考虑价格的解决方案。因此，考虑到工业制造，还没 提出一种考虑生产成本和性能的设计方法。
【发明内容】
[0007] 实施例提出了一种用于根据HVDC系统的特征设计MTF和阻尼型MTF的方法和设 备。
[0008] 实施例还提出了一种可W减少根据由HVDC系统生成的谐波次数设计通用谐波滤 波器所需空间，W及考虑损耗和成本设计滤波器的算法。
[0009] 在一个实施例中，设计高压直流（HVDC)系统的多调谐滤波器（MT巧的方法包括： 选择用于MTF的输入参数；设置所述MTF的谐振频率；基于所述输入参数和谐振频率，计算 作为MTF的滤波器参数的电感值（L)和电容值（C);将所述滤波器参数和阻抗值（R)组合， 并根据该组合计算价格；和当计算的价格在预定价格范围内时，存储R、L和C的组合值。
[0010] W下将结合一个或多个实施例的详情来说明。其他特性将根据说明书、附图W及 权利要求变的显而易见。
【附图说明】 W11] 图1为显示通用高压直流化VDC)系统的电路图。
[0012] 图2为显示与谐波滤波器将接入的HVDC系统对应的谐波等效模型的电路图。
[0013] 图3为显示使用等效电路方案设计多调谐滤波器（MT巧的方法的示例框图。
[0014] 图4为与根据实施例的设计MTF方法的流程图。
[0015] 图5为显示根据实施例的价格和损耗最优化过程的流程图。
[0016] 图6为显示根据实施例的MTF的滤波器参数设置设备的框图。
[0017] 图7为显示根据实施例的设计MTF方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018] 下文中，将参考附图详细描述实施例。
[0019] 图1为显示通用HVDC系统的电路图。
[0020] 参考图1，阐述HVDC系统中安装在SOkV的HVDC系统中的多调谐滤波器（MT巧。 SOkV的HVDC系统具有典型的双极系统，并且具有其中两个电极包括相同的12脉冲变换器 的特性。
[0021] HVDC变换器可W生成大于或等于预定值的谐波电流。相应地，没有经过滤波的该 谐波电流会在AC电压下失真，从而阻止该系统正常操作。
[0022] 谐波滤波器具有形成较小并联线路的阻抗W允许谐波电流流经该线路，从而可W 使得AC电压的失真落入可接受的范围。
[0023] 12脉冲变换器具有（12 + 1)次特征谐波。相应地，应当被滤除的谐波分量为第11、 13、23和第25次谐波分量。更高阶的谐波分量被高通滤波器衰减。
[0024] 在SOKv的HVDC系统中，使用补偿17Mvar无功功率的MTF滤波器和补偿17Mvar无 功功率的高通滤波器。MTF具有高压电容器组和串联连接的低压空屯、（air core)电抗器， W及低压电容器组和并联连接的空屯、电抗器。运里，谐波滤波器用来给60化系统提供无功 功率。
[0025] 图2为显示与谐波滤波器将接入其中的HVDC系统对应的谐波等效模型的电路图。
[0026] 参考图2,电流型HVDC变换器从AC系统吸收无功功率，并且通过谐波滤波器给该 变换器提供必要的无功功率。
[0027] 运样的HVDC变换器可W在交流（AC)阶段模型化为谐波恒流源，还可W模型化为 在直流值C)阶段的谐波恒压源。由于谐波滤波器用来抑制将在HVDC变换器中生成的谐波 引入到AC系统，所W使用如在图2中使用的AC恒流谐波源的谐波等效模型。
[00測运里，In表示从HVDC变换器中生成的谐波电流，W及！化和Isn分别指流入滤波 器和AC系统的谐波电流。Z化和Zsn分别指在AC系统中的谐波阻抗，和Vsn指在AC系统 中的谐波电压。
[0029] 谐波滤波器的性能取决于AC系统的导纳，并且AC系统的导纳根据实际电力系统 的状态而随着时间变化。因而，在给定的频率下发现实际的导纳非常困难。相应地，当设计 谐波滤波器时，通过在具有导纳角度作为边界的复杂平面上根据给定频率划分导纳来确定 导纳。
[0030] 图3显示了使用等效电路方法设计多调谐滤波器（MT巧的方法的示例图。
[0031] 参考图3,当在HVDC系统中设计交流滤波器（或谐波滤波器）时，需要考虑谐波失 真、系统可靠性W及成本。
[0032] 谐波滤波器产生与一个滤波器组相对应的成本。因而，如图3化）和3 (C)所示使用 并联连接的一个滤波器组的配置更加经济，而不是使用两个单调谐滤波器（下文指"STF"， single化ned filter), W便移除两个谐波，因为前者需要更小的空间W移除相同数量的 谐波。运是因为MTF仅需要一个开关装置，而不像STF。 阳033] 另外，使用如图3(c)所示的包括并联连接到并联LC谐振槽（resonance tank)的 阻尼电阻R的阻尼型MTF。
[0034] 等效电路方案为在MTF设计中相对容易的方法。
[0035] 对于MTF设计，优先补偿的无功功率的总量均匀分布到各个STF，并且选择用于各 个STF的参数。
[0036] 在选择用于各个STF的参数时，施加在滤波器上的电压电平W及由滤波器补偿的 无功功率量将被优先确定。
[0037] 在运种情况下，由于在串联LC滤波器结构下电容和电感串联连接，所W滤波器的 电抗与电容和电感的电抗之间存在差值。
[003引同时，由于整个滤波器的阻抗在将被移除的第h个谐波处为0,所W电容的电抗等 于电感的电抗乘Wh的平方。
[0039] 根据上述MTF设计方法，HVDC的变换器生成预定值或更高值的谐波电流。相应地， 安装谐波滤波器W生成流经谐波滤波器的电流，从而使得交流电压的失真落在可接受的范 围内。
[0040] 12脉冲变换器具有（12 + 1)个特征谐波。相应地，应当被滤出的谐波分量为第11、 第13、第23和第25次谐波分量，并且更高阶的谐波分量的阶被高通滤波器衰减。
[0041] MTF具有串联连接的高压电容器组和低压空屯、电抗器，W及并联连接的低压电容 器组和空屯、电抗器。另外，MTF还通过根据将要移除的谐波而连接多个并联LC谐振槽来形 成。
[0042] 谐波滤波器用来给60化的系统提供无功功率。相应地，整流器和逆变器的端子按 照变换器与AC系统之间交换的有功功率的比例来吸收无功功率。谐波滤波器能够给变换 器提供必要的无功功率，因为谐波滤波器使用电容器。当滤波器充分补偿了无功功率时，端 子处的AC电压没有充足的电平来正常操作变换器。
[00创同时，HVDC变换器被模型化为在DC段的谐波恒压源，还被模型化为在AC段的谐 波恒流源。因为滤波器作用之一是用来阻止由HVDC变换器生成的谐波引入到系统，因此需 要在AC段对谐波进行模型化分析。
[0044] 运里，滤波器和连接到滤波器的电力系统（例如，AC系统）可W用阻抗来体现或 模型化。
[0045] 在确定变换器生成的多少谐波电流流入系统，W及使用图2的模型得到的电压的 谐波特征后，设计滤波器。
[0046] 为了提高滤波器和连接到滤波器的电力系统之间的关系的可靠性，通过改变滤波 器的电阻很容易实现滤波器的设计。
[0047] 下文中，将参考图4至6详细描述根据第一实施例的MTF设计算法。 W48] 图4为显示根据第一实施例的设计MTF的方法的流程图。
[0049] 参考图4,根据实施例的MTF设计算法包括W下步骤。
[0050] 第一，设