[发明专利]一种交流滤波器性能和稳态定值计算方法

说明书

本申请一种交流滤波器性能和稳态定值的计算方法，基于多边形谐波阻抗提出了针对多边形阻抗的计算方法，根据对系统阻抗和交流滤波器阻抗的串并联关系的分析提出了具体的计算公式，对多边形的每条边采用计算公式单独计算，能直接求取各次谐波最大并联阻抗和最小串联阻抗，弥补了现有技术没有基于多边形谐波阻抗交流滤波器性能和稳态定值参数计算方法的空白，提高交流滤波器的设计效率；本申请采用多边形描述谐波阻抗，描述的谐波阻抗范围比传统的扇形图或圆形图更小，降低交流滤波器和系统谐振的概率以获得更经济的设计方案。

技术领域

本发明涉及高压直流输电电能质量控制技术领域，具体涉及一种交流滤波器性能和稳态定值计算方法。

背景技术

交流滤波器被广泛应用于高压直流输电用于补偿无功功率和抑制交流侧谐波，需要满足不同工况下的无功功率补偿要求和交流侧谐波性能，因此对交流滤波器的参数需要有一个确定的计算方法。当技术人员确定了交流滤波器的基础参数后还要考虑交流滤波器阻抗与系统阻抗的谐振是否满足系统的滤波要求，这就需要对交流滤波器的性能和定值进行计算。

计算交流滤波器的性能和定值需要计算多次谐波，不同的谐波次数都对应存在一个系统谐波阻抗边界且各个边界特性均不相同，需要分别计算各次谐波引起的母线电压扰动和滤波器定值。现有技术常把一个系统简化，用阻抗平面描述系统的谐波阻抗，低次谐波阻抗采用扇形图描述，高次谐波阻抗则采用阻抗圆描述，通过简化计算得到一个阻抗包络线圆或扇形的图作为交流滤波器的设计依据，给出最大谐波阻抗的最大变化范围，这种计算方法的弊端在于扇形图或圆形图所描述的阻抗区域较大，通常会放大实际谐波阻抗的区域范围，导致在计算时增大了谐振和定值的设计值，从而增加滤波器的设备投入成本。

目前高压直流输电的交流滤波器设计常采用谐波阻抗分区的计算方法来确定交流滤波器的性能和稳态定值，根据不同系统的运行方式和传输功率把谐波阻抗拆分成更小的多个阻抗扇形或圆形进行多次计算，但是计算量较大，计算效率低。

1999年Cigre Working Group 14.30给出的研究报告中《Guide to thespecification and design evaluation of AC filters for HVDC system》提出了用多边形描述谐波阻抗，并提出要根据不同次谐波的阻抗特点采用不同的多边形表达，以避免扇形或圆形的阻抗表达把实际阻抗范围扩大的风险，但是在这份研究报告中并没有给出多边形谐波阻抗的构建原则和基于多边形谐波阻抗的交流滤波器性能和稳态定值的计算方法。

发明内容

基于此，本发明旨在提供一种交流滤波器性能和稳态定值计算方法，针对不同次的谐波，利用多边形各边的阻抗表达式分别计算各边的最大并联谐振点和最小串联谐振点，取各边最大并联谐振点中的最大值和各边最小串联谐振点中的最小值作为性能参数，以此计算交流滤波器的电压应力和电流应力，综合电压应力和电流应力作为交流滤波器的稳态定值。

本发明一种交流滤波器性能和稳态定值计算方法，包括性能参数计算和稳态定值计算，

性能参数计算包括：

获取n次谐波的多边形阻抗边界，并测得n次谐波的谐波电流I_n和背景谐波电压U_n；

根据n次谐波的多边形阻抗边界的分布情况，获得多边形中第i条边的直线表达式和第i条边的等效电阻变化范围，其中i＝1，2…m，m为n次谐波的多边形阻抗的边数；

计算与n次谐波的第i条边对应的阻抗发生并联谐振时等效电阻临界点和等效电阻边界点对应的系统并联阻抗，取其中的最大值作为n次谐波的第i条边的最大并联阻抗计算与n次谐波的第i条边对应的阻抗发生串联谐振时等效电阻临界点和等效电阻边界点对应的系统串联阻抗，取其中的最小值作为n次谐波的第i条边的最小串联阻抗