高压直流输电系统中滤波器对控制效果影响的研究

发表时间：2016-07-12T15:41:44.350Z 来源：《基层建设》2016年8期作者：刘德发[导读] 最后仿真结果证明，在高压直流输电中安装滤波器，会提高系统中控制器的控制效果。

十四冶建设集团云南机械制造安装工程有限公司云南昆明 651701 摘要：在高压直流输电系统中，换流器由很多电力电子设备组成，一方面它会给系统的控制带来问题，另一方面它又能造成电力电子设备的谐波污染问题。从这两大问题着手，本文分析了高压直流输电系统中滤波器与控制器的相互作用，利用Matlab设计了高压直流输电系统仿真模型，并把滤波器仿真高压直流输电线路的电压电流波形，搭建在指定控制器的直流仿真模型上。最后仿真结果证明，在高压直流输电中安装滤波器，会提高系统中控制器的控制效果。关键词：高压直流输电；滤波器；Matlab仿真；控制效果眼下我们正处于一个“西电东送，南北互联”的电气时代之下，交流输电技术已经无法满足时代需求，面对远距离，大容量的输电现状，高压直流输电技术的独特价值彰显得愈发明显。在直流输电技术中，处于核心地位的，必然是换流设备。但是，变压器，互感器和电抗器由大量的电力电子设备组合而成，这直接导致了高压直流输电系统出现了两大问题——控制器对系统的控制，以及电力电子设备带来的谐波问题。为了减少系统中的谐波污染，技术人员投入到各种控制器，滤波器的研究工作中，通过不断对比，试图寻找出效果最好的控制策略。

1高压直流输电系统的原理与结构

目前看来，对于控制器和滤波器的研究工作，主要是在各自的领域内进行的。也就是说，要么只研究控制器的控制策略，要么只研究谐波对整个系统的电压和电流畸变产生的影响。这两者的研究工作都是相互独立的，并没有将它们整合在一起进行综合地分析。所以，本文将PI控制器（Proportional IntegralController）与滤波器相结合，通过研究滤波器对控制器的控制效果有哪些影响，进一步对高压直流输电系统的整体功能进行详细综合地分析。

1.1高压直流输电系统的结构

高压直流输电系统主要由五部分组成：交流电源，整流换流站，直流输电线路，逆变换流站，以及另一侧的交流电源。

1.2高压直流输电系统的基本原理

从发电厂发出的交流电，经过整流装置，由交流形成直流，在直流线路的输送下，再通过逆变装置的作用，逆变成交流供负荷用电。在整个直流输电系统中，从整流至逆变的过程是最为核心的，也就是换流装置，在换流装置中，控制器又是它的核心部分。

本文中直流系统的控制器，采用的便是传统的PI控制策略，它的基本原理是，输入电流偏差后，利用非常简单的闭环来控制最后的输出，从而令输出达成预定效果。因为换流装置需要大量的电力电子器材，为了避免这些器材给系统造成的谐波污染，所以必须安装滤波器。

本文选择的是双调谐滤波器。

双调谐滤波器的电路形成：串联电容C1，串联电感L1的串联谐振电路，并联电容C2，并联电感L2，电阻R的并联谐振电路。因为双调谐与两个独立的单调谐等效，所以可以根据单调谐参数的计算方法，分别算出两组独立的参数：第一组单调谐电容Cd1和单调谐电感Ld1。第二组单调谐Cd2和单调谐电感Ld2。当电阻R不予考虑时，可根据公式（1），公式（2），公式（3），公式（4）计算出双调谐的参数值。

2双调谐滤波器的设计

目前高压直流输电系统中普遍采用双调谐滤波器，相比两个独立的单调谐滤波器，双调谐滤波器的优点很明显，可以同时过滤掉两个特征谐波，而且低损耗，投资较少，占用面积很小，方便维护和检修。双调谐滤波器的电路图以及阻抗-频率特性曲线见图1。