基于Matlab的直流输电系统谐波抑制仿真研究

第２９卷第４期　电力学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯ　Ｒ　Ｖ０１．２９　Ｎｏ．４　Ａｕｇ．２０１４　２０１４年８月　文章编号：１００５—６５４８（２０１４）０４—０３０６—０３　中图分类号：ＴＭ７３　文献标志码：Ｂ　学科分类号：４７０４０　基于Ｍａｔｌａｂ的直流输电系统谐波抑制仿真研究　刘晓晶１，２，周力行　，彭　杰　，肖雄斌　，刘　强ｚ　（１．国网湖南省电力公司　长沙供电分公司，湖南娄底４１７０００；２．长沙理工大学　电气与信息工程学院，长沙４１０１１４）　Ａ　Ｍｅｔｈｏｄ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａ　Ｐｕｌｓｅ　Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ　Ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ　Ｌｏｃａｔｉｎｇ　Ｃａｂｌｅ　Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ　ＬＩＵ　Ｘｉａｏ－ｊｉｎｇ　一，ＺＨＯＵ　Ｌｉ—ｘｉｎｇｚ，ＰＥＮＧ　Ｊｉｅ　，ＸＩＯＮＧ　Ｘｉｏｎｇ　ｂｉｎ。，ＬＩＵ　Ｑｉａｎｇ２　（１．Ｂｒａｎｃｈ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｍｐａｎｙ　ｏｆＣｈａｎｇｓｈａ　ｉｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｈｕｎａｎ　Ｃｈａｎｇｓｈａ，４１００００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｈｉｎａ　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１０１　１４，Ｃｈｉｎａ）　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ＨＶＤＣ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｒｍｏｎｉｃｓ　ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅａｃ—　ｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｏｐｉｃｓ　ｏｆ　ｈｅ　Ｅｌｔｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｈｅ　ｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ＬＣ　ｆｉｌｔｅｒ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｉｎ　ＨＶＤＣ　ｒａｎｓｍｉｔｓｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｏｆ　ａ　ｔｙｐｉｃａｌ　ＨＶＤＣ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｍａｔｌａｂ　ｉｎ　Ｓｉｍｕｌｉｎｋ，ｈａｒｍｏｎｉｃ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｉｎ　造成了严重的污染，并严重影响着电能质量，如　何抑制直流输电系统中的谐波和补偿换流装置所　消耗的无功功率已经成为一个重要的课题。本文　利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对一个典型结构的三相六脉冲　桥式直流输电系统进行仿真，并通过并联电容器　和ＬＣ滤波器对该系统进行无功功率补偿及谐波抑　ＨＶＤＣ　ｒａｎｓｍｉｔｓｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｓｈｕｎｔ　ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ　ａｎｄ　ＬＣ　ｆｉｌｔｅｒ　ｔｏ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｎｏｎ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｈａｔ－　ｍｏｎｉｃ　ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ，ｖｅｒｉｆｙ　ｈｅ　ｔｖａｌｉｄｉｔｙ　ｏｆｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ１．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ；ｐｏｗｅｒ　ａｂｌｅ；ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｐｕｌｓｅ　ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ　ｒｕｌｅ；　ｆａｕｌｔ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　制，得到了相应的仿真波形及数据，实验结果验　证了该模型的有效性和准确性。　ｌ直流输电系统中的谐波　直流输电系统中换流装置交流侧的电压和电　流的波形不是正弦波，直流侧的电压和电流也不　是平滑恒定的直流，它们都含有多种谐波分量。　一摘要：直流输电系统的谐波抑制和无功补偿作为一个内容　丰富而且意义及其重要的课题，已经成为电力科学界研究　的重点。介绍了直流输电系统中谐波分量的特征及ＬＣ滤波　器的结构与原理。利用Ｍａｆｌａｂ中的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对一个典型的　个脉动数为Ｐ的换流器，在它的直流侧都将主　要产生ｎ＝ｋｐ次的特征谐波，在它的交流侧将主要　直流输电系统进行建模，分析直流输电系统中的谐波特点，　并通过并联电容器和ＬＣ滤波器来实现无功功率补偿及谐波　抑制，验证了仿真模型的有效性。　产生　＝如±１次的特征谐波，ｋ是任意正整数，除　此之外还有非特征谐波　。特征谐波和非特征谐波　的存在对换流器本身和交流系统的稳定运行、以　及周围的通信设备都将产生严重的影响及危害。　国际电工委员会标准定义谐波电压总畸变率　（Ｔｏｔａｌ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，ＴＨＤ）为式（１），其　关键词：直流输电；无功补偿；外加脉冲；衰减规律；故　障定位　０引言　２Ｏ世纪５Ｏ年代以来，随着晶闸管的出现，电　力电子技术和微电子技术的迅速发展，直流输电也　得到了极大的发展。高压直流输电在大功率远距离　中，ｈ为谐波次数，即电压量傅立叶级数展开中各　个分量的频率与基频的整数比。　／　￣明。　：—～Ｖｈ２　送电、非同步电网互联等较之交流输电有不可比拟　的优点，在近年来更是得以更广泛的应用。但是，　直流输电中的电力电子装置所产生的谐波也给电网　２　ＬＣ滤波器的设计　Ｌｃ滤波器是传统的谐波补偿装置，同时还兼