[发明专利]DC滤波器以及包括这种滤波器的电压源换流站

说明书

技术领域

本发明总地涉及DC滤波器，并且更具体而言，涉及一种用于基于电压源换流器的HVDC传输系统的DC滤波器。本发明还涉及一种包括这种滤波器的电压源换流站。

背景技术

GB 1535741 A描述了一种AC转换器设备，其中整流器的输出端和逆变器的输入端通过阻抗元件而连接到地点。所述阻抗元件包括电容元件，以抑制来自整流器的整流电流中的伪振荡。

US4,638,416公开了抑制具有不同滤波元件和滤波电路的HVDC系统。

电压源换流器(VSC)用于例如高压直流(HVDC)系统中，并且也被用作静态无功补偿器(SVC)。在HVDC应用中，电压源换流器耦合在直流链路与交流网络之间，并且在第二种应用中耦合在直流电压源与交流网络之间。在这两种应用中，电压源换流器必须能够产生频率与交流网络的频率相同的交流(AC)电压。通过对所产生的与交变电流网络的电压有关的AC电压的幅度和相位分别进行调制，来控制通过换流器的无功功率流和有功功率流。

具体而言，形成配备有串联晶体管(IGBT)的电压源换流器使得有可能将这种类型的换流器用于相当高的电压，并且用于控制所产生的AC电压的脉宽调制(PWM)使得能够非常快地控制该电压。

对于用于电压源换流器的控制系统的一般性描述，参照AndersLindberg：PWM and Control of Two and Three Level High Power VoltageSource Converters.Royal Institute of Technology，Department of ElectricPower Engineering.Stockholm 1995，特别是第1、21-56、77-106页以及附录A，上述文献通过引用合并于此。

图1以示意性框图的形式示出现有技术中已知的高压直流传输系统中的电压源换流(在下文中也称为VSC)站的DC侧。第一换流站STN1和第二换流站STN2经由具有两个极导体W1和W2的直流链路而分别耦合到彼此。典型地，极导体是线缆，但它们还可以至少部分地以架空线的形式。虽然将仅详细描述第一VSC站，但应理解，第二站可以具有相同的设计。

换流站具有电容设备C1，所述电容设备C1耦合在极导体之间，以将电极稳定到极电压。在极线(pole line)中设置平滑电抗器S1，以稳定极电流。此外，设置零序电抗器S2，以确保两个极线中的流至和流出VSC站的极电流是平衡的。VSC站还包括电压源换流器VSC1，所述电压源换流器VSC1具有以本身已知的桥式连接方式的半导体阀，例如，在AndersLindberg中第8-16页上描述的2电平或3电平换流器桥。以本身已知的方式，半导体阀包括由栅极导通/截止半导体元件组成的支路(例如所谓的IGBT型的功率晶体管)以及与这些元件反向并联的二极管。电压源换流器经由示意性地示出为块COMP1的滤波器、电感器以及变压器等而连接到三相交流电源网络N1。

换流站包括控制设备(未示出)，所述控制设备用于根据预定脉宽调制模式而对半导体阀产生一系列导通/截止命令。

当使用包括可开关半导体比如IGBT时，半导体的开关动作在VSC的DC侧引入谐波电流。优选地应当在VSC站中滤除这些谐波电流，以便限制线缆应力并使得对电话订户以及相似的信号传送系统的干扰最小。

为了减小谐波电流，在两个极导体W1、W2之间布置了第一滤波块F1。该滤波块因此被布置为滤除极与极之间产生的谐波，即，极模式(polemode)谐波电流。

在VSC站的DC侧还布置了第二滤波块F2。这些第二滤波块分别被布置在每个极导体W1和W2与地之间，以便滤除来自AC侧并且注入到DC侧的谐波，即地模式(ground mode)谐波电流。

由于成本和大小等随VSC站中的部件数目而增加，因此期望使得部件的数目最少。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于电压源换流器VSC站的DC滤波器，其中使得部件的数目最少。

本发明基于以下实现方式：极模式滤波器和地模式滤波器可以组合为单个滤波器，从而减少了部件的数目，这又导致减少的成本、大小等。

根据本发明的第一方面，提供了一种DC滤波器，其用于包括第一极线和第二极线的基于电压源换流器的HVDC传输系统，所述滤波器包括：第一连接点，其连接到所述第一极线；以及第二连接点，其连接到所述第二极线，其特征在于：所述滤波器包括：第三连接点，其连接到地。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括这种DC滤波器的换流站。