论文部分内容阅读
[摘 要]无源滤波器的设计目的是把电力系统中谐波电压限制在合理水平。本文以电感为无源滤波器参数的设计理念，改进一般方法。仿真结果表明，改进后的设计比一般方法更好。
[关键词]无源滤波器，变压器，电感。
中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0001-01
引言
1 换流站无源滤波器一般参数选择原则
一般在设计换流站滤波器时，只是采用谐振原理选取合适的电容与电感，使得其能在一定频率下发生谐振从而分流特定次谐波电流，达到滤除谐波的效果。具体的滤波器设计方式有很多，实际中为了节省设备成本，一般都考虑用最小安装容量的方法来进行无源滤波器参数设计。
2 一般无源滤波器参数设计的缺陷
以上方式中虽然有考虑到滤波器由于系统频率，电感老化导致参数变化，电容老化导致参数变化等各种因素引起的滤波器失谐，也给出了失谐情况下各种参数的变化范围，但其都没有考虑到变压器电感对滤波器失谐所带来的影响。
滤波器频偏表达式为
为了分析滤波器失谐，我们引入了等值频偏的概念以及品质因数（调谐锐度）。如式
式中参数具体含义前文已经介绍过，这里不在重复。根据这一概念我们可以推导出滤波器总阻抗[2]。
该式中，并没有计及变压器中电感的影响，实际中变压器的励磁阻抗较大只有很小的电流流过，可近似认为是断路。由考虑到滤波器的运行要处于比较严格的谐振状态下，一般滤波器參数进行设计时候并未将变压器的电感放置到失谐因素中。那么怎么将变压器电感L1，L2也带入到该式中，成了比较实际的问题。
3 滤波器参数设计的改进
为了保证滤波器能够与变压器电感在谐波电流情况下谐振分流，就必须搞清楚变压器电感与滤波器电感的关系。并将变压器电感值从滤波器电感设计值中减去。这种情况下还是要限制系统与滤波器发生并联谐振。最佳品质因数的选择不能按一般原则设计。无源滤波器中电感与电容的关系不再成立，而是，这里为了分析方便我们将变压器电感规定为滤波器电感值的K%，即。
3.1 改进后的滤波器最佳品质因数
由文献[1]中对最佳品质因数确定的方法，可以知道最佳品质因数的选择应该是在特定次数的谐波情况进行，变化的地方就在电感的偏差上。假设按文献[2]中选取最佳参数，那么滤波器是被局部分析的。下面就对未改进和改进的参数选择方式进行对比。
改进前，失谐度与最佳品质因数表达式为
此时只是局部考虑滤波器参数的变化。并未将滤波器与谐波源之间的变压器纳入考虑范围。
改进后，失谐度表达式为
是考虑变压器电感后，未改进方法中滤波器电感的变化偏差，偏差一般为负，上文中规定了，那么。而滤波器偏差一般在。
经过调整后的最佳品质因中的频偏将会因为有所变化，从规定的数值来看其变化在-k，对品质因数的变化影响还是有一定的影响的，即最佳品质因数并不是很精确，改进后更加贴近实际，参数精确率有所提高。
3.2 改进后的滤波器最小电容容量设计
由于改进后滤波器电感将会有所变化，其最小容量的设计也相应会有所变化。
假设变压器的电感值为，滤波器电感值为，电容值为。
调谐在第次谐波频率的单调谐滤波器有下列关系。
系统谐波电压最终被限制在最小的数值内，可以近似的认为系统交流侧中只有基波分量。滤波器中不仅流过n次谐波电流还有基波电流流过。
根据最佳品质因数最后求出电容最小容量后很容易就能求得滤波器电感与电阻的值。
改进后可以看出，最小容量引入了1-K系数，电容小容量相比未改进的最小容量大，但不会相差太大，电容器投资成本不会明显增加。参数选择更接近实际运行。改进后的滤波器参数考虑了变压器参数的影响，滤波器失谐计算更加准确，能够更精确地确定电容最小容量，滤波器无功补偿容量。滤波器效果也相对要好。
4 结论
失谐因素中考虑了变压器电感参数，使得对失谐所产生的偏差计算更加精确，从而确定的调谐锐度和最小电容容量，在减小滤波器投资成本同时可以提高滤波器运行效果。
参考文献
[1] 王兆安，杨君，刘进军，王跃.谐波抑制和无功功率补偿163.
[2] Gorage J.Wakilehl； Power System Harmonics （China Machine Press， China 2003），p. 250-281.
[关键词]无源滤波器，变压器，电感。
中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0001-01
引言
1 换流站无源滤波器一般参数选择原则
一般在设计换流站滤波器时，只是采用谐振原理选取合适的电容与电感，使得其能在一定频率下发生谐振从而分流特定次谐波电流，达到滤除谐波的效果。具体的滤波器设计方式有很多，实际中为了节省设备成本，一般都考虑用最小安装容量的方法来进行无源滤波器参数设计。
2 一般无源滤波器参数设计的缺陷
以上方式中虽然有考虑到滤波器由于系统频率，电感老化导致参数变化，电容老化导致参数变化等各种因素引起的滤波器失谐，也给出了失谐情况下各种参数的变化范围，但其都没有考虑到变压器电感对滤波器失谐所带来的影响。
滤波器频偏表达式为
为了分析滤波器失谐，我们引入了等值频偏的概念以及品质因数（调谐锐度）。如式
式中参数具体含义前文已经介绍过，这里不在重复。根据这一概念我们可以推导出滤波器总阻抗[2]。
该式中，并没有计及变压器中电感的影响，实际中变压器的励磁阻抗较大只有很小的电流流过，可近似认为是断路。由考虑到滤波器的运行要处于比较严格的谐振状态下，一般滤波器參数进行设计时候并未将变压器的电感放置到失谐因素中。那么怎么将变压器电感L1，L2也带入到该式中，成了比较实际的问题。
3 滤波器参数设计的改进
为了保证滤波器能够与变压器电感在谐波电流情况下谐振分流，就必须搞清楚变压器电感与滤波器电感的关系。并将变压器电感值从滤波器电感设计值中减去。这种情况下还是要限制系统与滤波器发生并联谐振。最佳品质因数的选择不能按一般原则设计。无源滤波器中电感与电容的关系不再成立，而是，这里为了分析方便我们将变压器电感规定为滤波器电感值的K%，即。
3.1 改进后的滤波器最佳品质因数
由文献[1]中对最佳品质因数确定的方法，可以知道最佳品质因数的选择应该是在特定次数的谐波情况进行，变化的地方就在电感的偏差上。假设按文献[2]中选取最佳参数，那么滤波器是被局部分析的。下面就对未改进和改进的参数选择方式进行对比。
改进前，失谐度与最佳品质因数表达式为
此时只是局部考虑滤波器参数的变化。并未将滤波器与谐波源之间的变压器纳入考虑范围。
改进后，失谐度表达式为
是考虑变压器电感后，未改进方法中滤波器电感的变化偏差，偏差一般为负，上文中规定了，那么。而滤波器偏差一般在。
经过调整后的最佳品质因中的频偏将会因为有所变化，从规定的数值来看其变化在-k，对品质因数的变化影响还是有一定的影响的，即最佳品质因数并不是很精确，改进后更加贴近实际，参数精确率有所提高。
3.2 改进后的滤波器最小电容容量设计
由于改进后滤波器电感将会有所变化，其最小容量的设计也相应会有所变化。
假设变压器的电感值为，滤波器电感值为，电容值为。
调谐在第次谐波频率的单调谐滤波器有下列关系。
系统谐波电压最终被限制在最小的数值内，可以近似的认为系统交流侧中只有基波分量。滤波器中不仅流过n次谐波电流还有基波电流流过。
根据最佳品质因数最后求出电容最小容量后很容易就能求得滤波器电感与电阻的值。
改进后可以看出，最小容量引入了1-K系数，电容小容量相比未改进的最小容量大，但不会相差太大，电容器投资成本不会明显增加。参数选择更接近实际运行。改进后的滤波器参数考虑了变压器参数的影响，滤波器失谐计算更加准确，能够更精确地确定电容最小容量，滤波器无功补偿容量。滤波器效果也相对要好。
4 结论
失谐因素中考虑了变压器电感参数，使得对失谐所产生的偏差计算更加精确，从而确定的调谐锐度和最小电容容量，在减小滤波器投资成本同时可以提高滤波器运行效果。
参考文献
[1] 王兆安，杨君，刘进军，王跃.谐波抑制和无功功率补偿163.
[2] Gorage J.Wakilehl； Power System Harmonics （China Machine Press， China 2003），p. 250-281.