柔性直流輸電諧波特性研究.pdf

1、從1997年的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)工程以來，已經(jīng)建設(shè)了許多基于電壓源型換流器直流輸電系統(tǒng)(VSC-HVDC)的工程。VSC-HVDC的一些優(yōu)勢包括:可獨(dú)立控制有功和無功功率、提供無源或弱電網(wǎng)及黑啟動能力、動態(tài)性能高、多端運(yùn)行的可能性。然而，由于電壓源換流器(Voltage Source Converter-VSC)固有的特性，諧波將會在其交直流兩側(cè)產(chǎn)生，并且在不同的換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其不同的調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用場合下諧波含量將會有所不同。
　　本文

2、分析了在已有柔性直流輸電工程中主要采用的三種VSC及其相應(yīng)的調(diào)制技術(shù)。對于基于脈寬調(diào)制(PWM)的VSC，產(chǎn)生的諧波主要在載波頻率倍數(shù)的附近出現(xiàn)的，而最近電平調(diào)制(NLM)的MMC-VSC的輸出含有很小的諧波失真。一般來說，VSC的電平越高，諧波失真水平會越低的，因此，可以減少諧波濾波器的需求或其他諧波抑制措施。
　　VSC的開關(guān)函數(shù)的所有諧波含量可用傅里葉級數(shù)的形式表達(dá)，進(jìn)一步此開關(guān)函數(shù)將被表示為由基波開關(guān)分量與各高頻開關(guān)分量集

3、合而成的空間矢量形式，作為一個(gè)用來分析諧波在VSC兩側(cè)之間相互作用的簡單工具。在任何開關(guān)分量的作用下，諧波電壓和電流可從VSC的一邊傳到另一邊并且產(chǎn)生新的諧波。根據(jù)諧波傳播規(guī)律，在每個(gè)開關(guān)分量的作用下，直流側(cè)的一個(gè)諧波分量（或稱之為紋波）傳播到交流側(cè)將產(chǎn)生兩個(gè)諧波分量;然而，交流側(cè)的一個(gè)諧波分量（或稱之為背景諧波）只會引起直流側(cè)產(chǎn)生一個(gè)諧波分量。VSC兩側(cè)新產(chǎn)生的諧波分量的頻率和相序取決于開關(guān)分量的頻率及相序和紋波（背景諧波）的頻率及相

4、序之間的關(guān)系。該諧波傳播規(guī)律可用來計(jì)算VSC的等效諧波阻抗，給VSC的交直流兩側(cè)諧波交互作用分析做出了貢獻(xiàn)。
　　根據(jù)諧波傳輸規(guī)律，分析了VSC-HVDC的諧波傳播特性，指出諧波從一端交流系統(tǒng)會傳送到直流系統(tǒng)及另一端交流系統(tǒng)并發(fā)生一系列的變化。此外，VSC-HVDC系統(tǒng)的頻率阻抗特性也應(yīng)用在分析系統(tǒng)的諧波共振現(xiàn)象，有助于詳細(xì)地觀察系統(tǒng)中諧波放大的現(xiàn)象。在直流連接線路的直流系統(tǒng)或直流網(wǎng)的多端直流系統(tǒng)中，低次間諧波諧振出現(xiàn)是不利的，特

5、別是在異步互聯(lián)的情況。間諧波的交互作用在這類直流異步互聯(lián)網(wǎng)顯示復(fù)雜性，應(yīng)該進(jìn)行更全面的研究以避免諧波諧振出現(xiàn)。在多端直流系統(tǒng)的情況下，間諧波諧振在系統(tǒng)中的各換流站的作用下可更復(fù)雜，使初始濾波器的特性偏差。
　　大多數(shù)情況下系統(tǒng)中的諧波畸變應(yīng)保持在諧波限制標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，例如IEEE標(biāo)準(zhǔn)。無源濾波器在交流側(cè)可濾除在載波頻率的倍數(shù)周圍的高次諧波，不同類型的濾波器的組合有良好濾波性能。換流器的直流側(cè)已設(shè)計(jì)了平波電抗器、直流電容器和三次諧波