基于感應濾波的雙調諧濾波器綜合設計

1 前 言

　　換流變壓器及濾波裝置是直流輸電系統中的重大技術裝備。傳統的換流變壓器及濾波方 案雖然廣泛應用，但并不完善。傳統濾波方案將濾波器安裝于交流母線與換流變壓器網側繞 組之間。這使得由換流器產生的諧波電流和無功電流均要通過變壓器的網側、閥側繞組。這 必然會在鐵心和結構件中通過較強的諧波磁通，使得變壓器絕緣強度加大，損耗增加，振動 和噪聲大[1-2]。

　　針對上述問題，本文提出了一種新型換流變壓器及其濾波系統，它是利用電磁感應原理 在副邊繞組間實現諧波磁勢平衡的諧波抑制新方法，稱之為感應濾波[3-5]；分析了該濾波新 方法的諧波抑制機理；在此基礎上，對在建的新型直流輸電系統平臺的閥側濾波器進行綜合 設計[6]。

　　2 感應濾波的諧波抑制機理

　　現以圖1所示中間引出抽頭接單調諧濾波器的單相三繞組變壓器為例，闡述利用變壓器 耦合繞組的安匝平衡作濾波機理的新型濾波方式。圖中，1表示一次繞組，2表示二次延邊繞 組，3表示二次公共繞組， Ih 表示諧波電流源。箭頭所示為諧波電流在變壓器中的流通路徑。

　　分析可知：在延邊繞組2通過諧波電流影響下，公共繞組2和一次繞組1要感生相應的諧波電流，滿足以下磁勢平衡關系 ：

W2Ih=W3Ih3+W1Ih1 （1）

　　式中：W1 一次繞組的匝數，W2 二次負載繞組的匝數，W3―二次濾波繞組的匝數。

　　如果延邊繞組2 和公共繞組3 的安匝能保持平衡，則 Ih1 =0，就不會在一次繞組感生諧 波電流，從而使一次與諧波隔離開來，達到諧波屏蔽的目的。

　　由此可知，該種濾波方式的實現需要同時滿足如下兩個條件[3]：

　　（1）圖1 變壓器二次繞組引出抽頭接濾波器，目的是對諧波加以引流，為變壓器耦合繞 組2、3 的諧波安匝平衡作濾波方式提供前提。引流效果越好，利用耦合繞組的諧波屏蔽效 果就越好,因此，濾波器應力求達到諧振。

　　（2）變壓器二次耦合繞組2、3 的安匝能否保持平衡，從而使一次繞組1 不至于感生諧 波電流，取決于繞組的布置及其阻抗關系。具體地，就是通過變壓器設計使公共繞組3 的等 值阻抗等于0 或近似等0。

　　上述兩個條件同時滿足，即可有效抑制諧波在變壓器中的流通路徑，使諧波不至于通過 變壓器回饋至網側，從而起到對諧波隔離屏蔽的作用。