三相谐波滤波器

本示例展示了高压直流（HVDC）装置中的三相谐波滤波器。

描述

在高压直流（HVDC）装置中，交流谐波并联滤波器用于：

1. 降低电力系统中的谐波电压和电流，
2. 提供变换器消耗的无功功率。为了说明这些概念，对一个1000兆瓦（500千伏，2千安）的HVDC整流器进行了仿真。

该HVDC整流器由两个串联的6脉冲晶闸管桥构成。变换器通过一台1200兆伏安的三相变压器（三绕组）连接到系统。一个1000兆瓦的电阻性负载通过一个0.5亨的平波电抗器连接到直流侧。滤波器组由 powerlib/Elements 库中的以下四个组件构成：

• 一个150兆乏的电容器组（C1），由"三相串联RLC负载"建模，
• 三个使用"三相谐波滤波器"建模的滤波器
  (1) 一个调谐到3次谐波的C型高通滤波器（F1），150兆乏
  (2) 一个调谐到11/13次谐波的双调谐滤波器（F2），150兆乏
  (3) 一个调谐到24次谐波的高通滤波器（F3），150兆乏

因此，滤波器组的总兆乏额定值为600兆乏。使用一个三相断路器（Brk1）将滤波器组连接到交流母线上。

仿真

时域仿真

首先以19度的触发角（alpha）运行一次仿真。您应该会得到500千伏的直流电压水平。现在，查看 Scope1 内部。比较流入母线 B1 的电流（Iabc_B1，轴2）与流入母线 B2 的电流（Iabc_B2，轴3）。您可以看到谐波滤波器几乎消除了变换器产生的谐波。如果您使用 powergui 的FFT工具，您会发现谐波滤波器将注入系统的电流总谐波失真（THD）从9%降低到了0.7%。您还可以使用不同的 alpha 值进行其他仿真。注意其对直流电压水平和产生的谐波的影响。

频率响应

现在您将绘制谐波滤波器的阻抗-频率曲线：

1. 将滤波器从交流母线上断开。为此，双击断路器 Brk1，选择断路器的初始状态为"断开"，然后单击"确定"按钮。
2. 打开 powergui 并选择"阻抗 vs 频率测量"。
3. 单击"显示/保存"按钮。Specialized Power Systems 将计算并显示滤波器的频率响应。
4. 双击"显示滤波器阻抗 vs 频率"模块。将显示第二个图形，其中显示了预先计算好的滤波器频率响应。两个图形的阻抗数据应该相同。
5. 如果您放大图形（使用"工具"菜单），您应该在60赫兹处找到一个容性阻抗值417欧姆（-90度）。该值证实了滤波器在60赫兹处的总无功功率为：Qc = V^2 / Xc = 500e3^2 / 417 = 600 兆乏。

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