lcc-hvdc無源濾波及無功補償研究

1、1LCCHVDC無源濾波及無功補償研究摘要高壓直流輸電技術因其輸電靈活，損耗小，便于快速控制等優(yōu)點，已成為目前解決大容量、高電壓、遠距離輸電和電網(wǎng)互聯(lián)問題的重要手段。在基于電網(wǎng)換相的傳統(tǒng)直流輸電(LCCHVDC)技術中，直流輸電運行時需要從交流系統(tǒng)中吸收大量無功，同時換流裝置在運行時會在直流和交流側產(chǎn)生大量諧波，惡化電能質量，故需要從濾波和無功補償?shù)慕嵌炔扇〈胧┙鉀Q此問題。本文在LCCHVDC系統(tǒng)換流站的交流側加入無源濾波裝置，研究了諧

2、波濾除及無功補償措施對交流電能質量的改良效果，并對濾波器之間的無功容量分配方案進行了研究。最后通過simulink仿真，對研究結果進行了驗證。關鍵詞：LCCHVDC；諧波濾除；無功補償；無功分配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，功率調節(jié)快速可靠，不存在功角穩(wěn)定問題等特點，使得高壓直流輸電（HighVoltageDirectCurrentHVDC）技術得到快速發(fā)展。我國不僅是陸地大國，其沿海孤島數(shù)量也比較多，并且一

3、次能源和負荷需求分布極為不平衡。直流輸電技術在遠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現(xiàn)資源優(yōu)化配置。目前我國已成為世界上直流輸送容量最大，電壓等級最高，輸電距離最長的國家之一。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。在直流輸電系統(tǒng)運行中，實現(xiàn)交直流轉換的換流裝置由于晶閘管的交替開斷，拓補結構不斷發(fā)生改變，會

4、在直流側和交流側產(chǎn)生大量諧波；同時換流器無論是在整流還是在逆變狀態(tài)下運行，都會從交流系統(tǒng)中吸收大量無功，該無功比重約占直流輸送有功功率的40%50%，從而給系統(tǒng)造成較大的無功缺額，嚴重影響電能質量和電網(wǎng)安全。在直流輸電系統(tǒng)規(guī)劃與建設中，無功補償與交流濾波器的成本占到整個換流站總成本的10%，對直流輸電系統(tǒng)的性能和建設成本具有重要影響。所以在高壓直流輸電技術中，交流濾波和無功補償措施的研究具有重要的理論意義和實際價值。本文基于LCCHVD

5、C系統(tǒng)的基本原理，在直流輸電系統(tǒng)逆變裝置的交流側加裝無源濾波器，對交流電流進行諧波濾除，同時對系統(tǒng)進行無功補償，通過比較探究了濾波和無功補償措施對電能質量的改良效果；進一步對無源濾波器之間的無功容量分配進行了數(shù)學分析，尋找最優(yōu)的無功功率分配方案，并通31.2LCCHVDC數(shù)學模型LCCHVDC的等值電路如下所示。圖中整流側和逆變側的直流電壓和直流電流分別為、整和、；流側和逆變側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；直流線路對地總電容為Cdc；對地電容上的電壓值表示為Vc；整流側和逆變側的理想空載直流電壓分別為Vd和Vdoi；整流側和逆變側的等效換相電阻為Rcr和Rci；Xcr和Xci分別為整流側和逆變側的換流電抗。由此可得LCCHVDC的數(shù)學模型為(13)()=?cos??()=?cos?=??LCCHVDC穩(wěn)態(tài)運行時，可忽略，此時有，此時系統(tǒng)的直==流電流為：(14)=cos?cos2?整流側的傳輸功率為：(1=5)逆變側的傳輸