HVDC系统新型并联混合有源电力滤波器的研究

摘要

混合有源电力滤波器是HVDC系统滤波装置的关键设备之一。本文研究了一种新型并联混合有源电力滤波器，并在交直流侧分别进行了电路分析和仿真实验。 国内对HVDC系统滤波装置的研究还大多集中在交流侧，而在直流侧的研究还处于起步阶段。本文首先对HVDC系统的谐波分析进行了研究，考虑到交流侧谐波分析在很多文献中已比较详尽，着重对换流站直流侧的谐波分析进行了理论推导，得出了其特征谐波和非特征谐波的特点，为以后的谐波检测和谐波抑制打下了基础。 HVDC系统的谐波检测方法在交直流侧有一定的区别，但是交流侧的谐波检测方法具有较强的代表性，是很多直流侧谐波检测理论的分析基础，因此本文只对交流侧的快速谐波检测方法进行了着重研究，并对其中的ip-iq谐波检测法进行了改进：用简单的积分、延时和增益环节代替了传统的LPF。这种改进方法，在系统延时方面有了很大的进步，将一个电源周期内的总延时减小到1/6个周期，具有较好的实时性。 谐波的抑制是我们研究的最终目的。本文分析了目前采用的无源滤波器、有源电力滤波器和混合有源电力滤波器的原理、结构和特点，进行了综合性的比较；研究了一种新型的并联混合型交流有源电力滤波器，在交流侧给出了它的电路拓扑结构并进行了电路分析；研究了一种基于滞环控制器的新型直流滤波器，说明了研究的依据及原理，对电路进行了分析，并研究了他的控制电路。与常见的有源电力滤波器相比，该并联混合型有源电力滤波器具有较低的运行电压，控制简单，噪声小等一系列优点。 本文在HVDC系统CIGRE标准模型的基础上对交直流系统阻抗和滤波器略作了修改建立了仿真模型，利用Matlab仿真软件进行了仿真。通过对比该系统在无滤波设备、只装设无源滤波器和投入新型的并联混合型有源电力滤波器的三种状态下的仿真波形，验证了这种新型并联混合滤波器的滤波特性。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1 HVDC系统的发展与现状

1.1.1国外HVDC系统概况

1.1.2国内HVDC系统概况

1.2 HVDC系统的结构特点及应用

1.2.1 HVDC系统结构特点

1.2.2 HVDC系统的优缺点

1.2.3 HVDC系统的应用

1.3谐波与HVDC系统谐波

1.3.1谐波及其产生

1.3.2 HVDC系统的谐波及特点

1.4 HVDC系统交直流侧的滤波装置及设计方法

1.4.1 HVDC系统直流侧的滤波装置

1.4.2 HVDC系统直流侧滤波装置的设计方法

1.5本课题的来源及主要研究内容

第二章HVDC系统直流侧的谐波分析

2.1谐波的基本概念

2.2谐波分析基础

2.3换流站直流侧的谐波分析

2.3.1直流侧特征谐波的分析

2.3.2直流侧非特征谐波的分析

第三章HVDC系统谐波的快速检测方法及改进

3.1谐波快速检测方法概述

3.2基于瞬时无功功率理论的检测方法(p-q法)

3.2.1瞬时无功功率理论基础

3.2.2基于瞬时无功功率理论的检测方法

3.3基于同步坐标旋转变换的检测方法(ip-iq法)

3.3.1检测原理

3.3.2对ip-iq法的改进

3.3.3改进LPF结构前后两种ip-iq方法仿真比较

3.4本章小结

第四章HVDC系统谐波的抑制及新型滤波器的设计

4.1谐波抑制主要措施

4.1.1增加换流器的脉冲数

4.1.2采用滤波装置

4.2 LC滤波器的结构和基本原理

4.2.1单调谐滤波器

4.2.2高通滤波器

4.2.3双调谐滤波器

4.3有源滤波器的结构和原理

4.3.1并联型有源电力滤波器

4.3.2串联型有源电力滤波器

4.3.3混合型有源滤波器

4.4一种新型并联混合型有源电力滤波器的电路拓扑结构

4.4.1交流侧新型并联混合有源电力滤波器的结构及分析

4.4.2设计的直流侧新型并联混合有源电力滤波器的结构

4.5本章小结

第五章新型并联混合型有源电力滤波器的仿真实验

5.1 Matlab简介

5.2HVDC系统的等值电路及参数设置

5.3仿真结果与实验结论

5.4本章小结

结论和展望

参考文献

附录A

致谢

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