关于高压直流输电中的谐波抑制
高压直流输电系统的谐波产生与抑制 1
高压直流输电系统的谐波产生与抑制直流输电换流器的交流侧与直流侧的电流与电压中所存在的频率为换相电压基波频率整数倍的各正弦分量。
换流器对交流系统来说它还是一个谐波电流源，而对直流线路来说它还是一个谐波电压源。
谐波与基波的频率之比称为谐波次数。
谐波的大小和相位可以从波形的傅立叶分析得到。
直流输电系统的谐波有特征谐波和非特征谐波。
这些谐波对交、直流系统中的设备及邻近的通信系统都有不良影响和危害。
往往需要采取措施加以疏导和抑制，使谐波分量能符合有关技术标准的规定。
特征谐波。
在以下理想条件下，换流器产生的谐波称为特征谐波。
①换相电压为三相对称的正弦基波电压②换流各相的换相电抗相等③换流阀的触发脉冲等距④换流器直流侧电流为一恒定的直流电流。
对换流器交、直流侧的电流和电压波形进行傅立叶分析可知，一个脉动数为P的换流器，在理想条件下，交流侧的谐波次数为n=kp±1次，k为正整数，其中kp+1次为正序，kp-1次为负序；直流侧的谐波次数为n=kp次。
对6脉动和12脉动换流器，交流侧分别产生5，7，11，13……次和11，13，23，25……次的特征谐波；直流侧分别产生6，12，18……次和12，24，36次的特征谐波。
交流侧谐波电流的大小与触发角a(或关断角g)和换相角m有关，并且谐波次数愈高其有效值愈小。
当换相角为零时（电流波形为宽120°电角度的矩形波），n次谐波电流的有效值为基波电流有效值的1/n。
谐波电流随换相角的加大或触发角（或关断角）减小而减小。
直流侧特征谐波电压的大小随触发角a（或关断角g）加大而增大并与换相角m有关，而换相角m又与直流电流、换相电抗以及a（或g）角有关。
因此，12脉动换流器比6脉动换流器的谐波特性有很大的改善，这也是目前换流站只采用12脉动换流器作基本换流单元的主要原因。
12脉动换流器是由换相电压的相位相差30°的两个6脉动换流器串联而成，通常30°的相位差是由换流变压器阀侧线圈采用Y 和△接线来实现。
高压直流输电线路中的谐波分析与滤波
高压直流输电线路中的谐波分析与滤波引言：高压直流输电作为一种高效、低损耗的电力传输方式，得到了广泛的应用。
然而，在实际的应用过程中，由于诸多因素的影响，高压直流输电中会产生各种谐波问题。
本文将从谐波的概念、产生原因、分析方法和滤波技术等方面，对高压直流输电线路中的谐波问题进行探讨。
一、谐波的概念和产生原因1.1 谐波的定义谐波是指在电力系统中，频率是基波频率整数倍的波形。
一般情况下，电力系统中的谐波主要包括3次、5次、7次等奇次谐波和2次、4次、6次等偶次谐波。
1.2 谐波的产生原因谐波的产生与电力系统中的非线性设备密切相关。
在高压直流输电中，主要的谐波产生装置包括经桥整流器、组串电感器、滤波器等。
这些设备的非线性特性会导致电流和电压的畸变，进而产生谐波。
二、高压直流输电线路中谐波分析的方法2.1 多谐波分析法多谐波分析法是一种常用的谐波分析方法。
它通过对高压直流输电线路中的电压、电流进行采样，并利用傅里叶变换将信号从时域转换到频域，进而得到谐波成分的频率、相位和幅值等信息。
2.2 矩阵法矩阵法是一种较为精确的谐波分析方法。
它通过建立电压-电流矩阵关系，利用矩阵运算进行谐波分析。
相比于多谐波分析法，矩阵法能够更准确地描述高压直流输电线路中的谐波特性。
三、高压直流输电线路中的谐波滤波技术3.1 无源谐波滤波技术无源谐波滤波技术是一种通过并联谐振电路实现谐波滤波的方法。
该技术主要通过选择谐波频率和合适的谐波电阻，将谐波电流引入谐振电路，并将其消耗在电阻上，从而实现谐波滤波的效果。
3.2 有源谐波滤波技术有源谐波滤波技术是一种利用可控硅等元件实现谐波滤波的方法。
该技术通过引入逆变器和滤波器等装置，对谐波电流进行补偿或抑制，从而达到谐波滤波的目的。
四、高压直流输电线路中谐波滤波的效果评价4.1 谐波抑制率谐波抑制率是评价谐波滤波效果的重要指标。
它衡量了谐波信号经过滤波后剩余谐波成分的比例。
一般来说，谐波抑制率越高，说明滤波效果越好。
HVDC系统的谐波及其抑制
HVDC系统的谐波及其抑制摘要:通过多方资料调查与研究,对HVDC系统的谐波在暂态、交流电势畸变、降压运行情况下进行了分析,并提出了谐波抑制的方法。
关键词:直流输电系统谐波非正常运行谐波抑制随着高压直流输电(HVDC)在能源开发、电能传输、电力系统不断扩大中的运用,尤其是在与新能源开发利用、风力发电、微网结合方面,直流输电的优越性及必要性日益凸显,直流输电的发展与壮大将是毋庸置疑的必然趋势。
直流输电具有其独特的优越性:(1)经济性(2)互连性(3)控制性直流输电所具有的优势使得直流输电越来越受到重视,但是直流输电本身也存在一些缺点。
如谐波及其抑制就是其中还未攻克的技术性问题。
1 HVDC谐波换流变在交、直流两侧都会产生谐波电压和谐波电流。
HVDC谐波的污染与危害主要表现在对电力与信号的干扰影响方面。
1.1 对电力危害(1)旋转电动机等的附加谐波损耗与发热,缩短适用寿命;(2)谐波谐振过电压,造成电器元器件及设备的故障与损坏;(3)电能计量错误。
1.2 对信号干扰方面(1)对通信系统产生电场干扰,使电信质量下降;(2)使重要的和敏感的自动控制、保护装置误动作;(3)危害到功率处理器自身的正常运行。
对于HVDC系统所产生的谐波特性研究,在两端交流系统基频相同及交流系统三相电势和参数都对称的条件下,已分析得相当清楚。
基本的结论是:交流系统的谐波电流次数为:n=kp(1)其中p为换流器的脉动数,k为正整数。
习惯上称以上两式所表示的谐波次数分别为交直流系统的特征谐波次数。
但是,在各种非正常情况下的谐波则不符合上述公式。
1.3 暂态过程中的谐波分析初始化基于以下条件:(1)两端交流系统换流母线电压(幅值与相位);(2)直流线路电流;(3)逆变侧熄弧角在数据仿真分析,用FFT采用窗函数处理后,结果表明:在交流不对称故障时,直流系统中不仅有特征谐波,还有大量的非特征谐波,尤其是2次谐波含量较高,这对HVDC系统的安全运行是不利的。
谐波抑制和无功补偿
绪论电能质量的好坏，直接影响到工业产品的质量，评价电能质量有三方面标准。
首先是电压方面，它包含电压的波动、电压的偏移、电压的闪变等；其次是频率波动；最后是电压的波形质量，即三相电压波形的对称性和正弦波的畸变率，也就是谐波所占的比重。
我国对电能质量的三方面都有明确的标准和规范。
随着科学技术的发展，随着工业生产水平和人民生活水平的提高，非线性用电设备在电网中大量投运，造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。
它不仅增加了电网的供电损耗，而且干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行，造成了这些装置的误动与拒动，直接威胁电网的安全运行。
举个常见的例子来说，电子节能灯在使用量所占比重较小的电网中运行，的确比常用的白炽灯好，不仅亮度高又省电，而且使用寿命也长。
但是相反，在大量投运节能灯后，就会发现节能灯的损坏率大大提高。
这是由于节能灯是非线性负荷，它产生较大的谐波污染了这一片电网，造成三相负荷基本平衡情况下，中心线电流居高不下，造成了该片电网供电质量下降，用电设备发热增加，电网线损增加，使得该区的配变发热严重，严重影响其使用寿命。
因此我们对非线性用电设备产生的谐波必须进行治理，使谐波分量不超过国家标准。
第一章 基础概念1.1 电力系统的组成电力系统是由发电、输电、用电三部分组成。
其中过程为发电厂发电经升压变压器升压并网，再由输电网络输送的各个变电站，变电站进行降压后输送给各个用户，用户经过再一次降压后给用电设备供电。
主要设备为发电机、升压变压器、输电网络、降压变压器、用电设备及二次保护系等组成。
发电机的电压等级一般为6KV 、10KV ，输电网络为110KV 、220KV 、500KV ，配电网络为10KV 、35KV ，用电设备一般为380V 、220V 。
我国电力系统采用三相50HZ 交流供电。
1.2 功率的概念在供电系统中，通常总是希望交流电压和交流电流时正弦波形（不含有谐波的情况下），正如电压为：()ωt U t U sin 2=式中 U ------电压有效值ω--------角频率f πω2=f ---------频率 (50HZ) 正弦电压施加在线性无源负载上如电阻、电容、电感上时，其电流的表达式为：()()ϕ-=ωt I t I sin 2I --------电流有效值φ--------相位角 电压和电流的关系从相位图上看如：（绿色为电压，红色为电流）电流相位角φ>0时，为电流滞后电压，负载呈现为感性（如电动机）电流相位角φ<0时，为电流滞后电压，负载呈现为容性（如无功补偿器）视在功率为： UI S = （KV A ）有功功率为：ϕcos UI P = (KW)无功功率为：ϕsin UI Q = （Kvar ）在正弦交流电路中，有功功率P 是用来做功的，是负载消耗掉的真正的功率。
高压直流输电系统中谐波电流的有效分离策略
高压直流输电系统中谐波电流的有效分离策略高压直流输电（HVDC）系统作为远距离电力传输的重要方式，因其高效、稳定及对环境影响较小等优点而被广泛应用于跨国电网互联及大规模可再生能源基地的电能外送。
然而，HVDC系统在运行过程中产生的谐波电流问题，对电网的安全运行和设备的寿命构成威胁。
因此，探索有效的谐波电流分离策略显得至关重要。
以下是针对高压直流输电系统中谐波电流有效分离的六个策略方向：一、有源滤波器的应用有源滤波器（Active Power Filter, APF）是基于实时检测电网中谐波电流并产生相反相位电流来抵消谐波的技术。
APF具有高度灵活性和快速响应能力，能精确跟踪并抑制各种谐波，尤其是对于动态变化的谐波污染，其效果尤为显著。
在HVDC系统中，通过安装有源滤波器于换流站输出端，可以有效减小流入交流电网的谐波电流，保证电网质量。
二、混合型滤波器系统集成混合型滤波器系统结合了无源滤波器（Passive Filter, PF）和有源滤波器的优点，既能处理特定频率的谐波，又能灵活应对谐波变化。
无源滤波器通常用于滤除固定频率的谐波，成本较低但适应性较差；有源滤波器则补充处理非固定频率或复杂变化的谐波。
两者集成使用，可以实现更全面的谐波管理，提高滤波效率，同时降低成本和占地面积。
三、改进换流技术与控制策略换流技术的革新是降低HVDC系统谐波产生的根本途径。
例如，多电平换流器（MMC, Modular Multilevel Converter）利用多个子模块级联，能够生成接近正弦波的电压和电流，大大减少了谐波含量。
此外，优化控制策略，如改进的PWM调制策略和预测控制算法，也能有效减少换流过程中产生的谐波电流，提高系统的整体效率和稳定性。
四、谐振直流链接滤波器设计谐振直流链接滤波器是针对HVDC系统中的直流侧设计的，它利用LC谐振原理，选择性地吸收特定频率的谐波电流，避免其流入交流电网。
合理设计的谐振滤波器可以大幅降低直流侧的谐波，减少对交流系统的干扰，并且有助于提高直流电压的质量，保障系统的长期稳定运行。
高压直流输电技术中的谐波及其抑制
高压直流输电技术中的谐波及其抑制周泊宇（华北电力大学，北京市昌平区）The Harmonic Waves in HVDC and the Control of Harmonic WavesZHOU Bo-yu(North China Electric Power University,Changping district,Beijing )ABSTRACT:When we use the technology of HVDC,the power electronic devices in converter stations will generate different kinds of harmonic waves. We must solve these problems in order to use HVDC more extensive.In this paper ,I will analysis different kinds of harmonic waves,the measurement of the harmonic waves and the control of the harmonic waves.KEY WORDS：HVDC,harmonic waves,inverter,filter摘要：高压直流输电技术在应用中，换流站的电力电子器件会产生不同次数谐波，只有解决好谐波的问题，才能更好的利用高压直流输电技术。
在本文中，作者将针对谐波的种类、谐波的测量以及谐波的抑制进行分析。
关键词：高压直流输电技术，谐波，换流器，滤波器0 引言高压直流输电系统在建设中会建设大量的换流站，由于换流站中大量的电力电子器件的应用，会产生一定次数的谐波，这些谐波对系统的安全稳定运行以及通讯设备的正常使用都会产生严重的影响，比如，引起局部的串并联谐振，放大谐波分量，产生附加损耗和发热；对电机、变压器、电容器、电缆等设备造成振动、过热、绝缘老化,严重影响设备的使用寿命甚至直接造成设备损坏；干扰邻近通讯系统，影响通讯质量。
直流输电与FACTS技术-Ch5-谐波和滤波器
2020/10/22
脉动换流器模型的谐波电压源的计算公式为
2020/10/22
5.3 换流装置直流侧的特征谐波
2020/10/22
5.3 换流装置直流侧的特征谐波
2020/10/22
5.3 换流装置直流侧的特征谐波
2020/10/22
5.3 换流装置直流侧的特征谐波
直流侧的谐波电流
2020/10/22
5.4 非特征谐波
2020/10/22
5.1 概述
在分析换流器的特征谐波时，假设换流器处于理想的换流 状态，即： ➢ 换流变压器交流母线电压为恒定频率的理想正弦波， 不含任何谐波分量。 ➢ 换流变压器三相结构对称，各相的阻抗和变比完全相 等。 ➢ 同一个12脉动换流器的Y，y和Y，d换流变压器组的阻 抗和变比完全相等。 ➢ 每周期的12个脉冲严格按电角度30°等距触发。 ➢ 换流器直流侧的电流为不含任何谐波分量的恒定直流 电流， 相当于平波电抗器的电感量为无穷大。
上式可看出，交流侧线电流中只含有12k±1次谐波
2020/10/22
5.2 换流装置交流侧的特征谐波 计及换相过程影响时
当考虑换相电抗的影响时，换相期间 的叠弧角圆滑了线电流波形的矩形边 缘。这就削减了谐波分量的幅值。
计算将变得极为复杂，实际计算只须 从谐波电流In与基波电流I1的百分数与 α和μ的关系曲线中查取就行了。
2020/10/22
电力系统中的谐波及其抑制措施
电力系统中的谐波及其抑制措施供电公司吕向阳【摘要】在电能质量多种指标中，受干扰性负荷影响，谐波是最为普遍的。
该文介绍了电力系统中的主要谐波源、谐波的危害及抑制措施。
关键词谐波抑制措施一、概述在理想的情况下，优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。
但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形，即产生谐波。
我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率（在我国取工业用电频率50HZ为基波频率）整数倍的正弦分量，又称为高次谐波。
在供电系统中，产生谐波的根本原因是由于给具有非线形阻抗的电气设备（又称为非线形负荷）供电的结果。
这些非线形负荷在工作时向电源反馈高次谐波，导致供电系统的电压、电流波形畸变，使电能质量变坏。
因此，谐波是电能质量的重要指标之一。
供电系统中的谐波问题已引起各界的广泛关注，为保证供电系统中所有的电气、电子设备能在电磁兼容意义的基础上进行正常、和谐的工作，必须采取有力的措施，抑制并防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。
二、谐波源谐波源是指向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备。
在电力的生产、传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。
在发电环节，当对发电机的结构和接线采取一些措施后，可以认为发电机供给的是具有基波频率的正弦波形的电压。
谐波的产生主要是来自下列具有非线形特性的电气设备：（1）具有铁磁饱和特性的铁心设备，如：变压器、电抗器：（2）以具有强烈非线形特性的电弧现象的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；（3）以电力电子元件为基础的电源设备，如：各种电力交流设备（整流器、逆变器、变频器）、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用在化工、电气化铁道、冶金、矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。
以上这些非线形电气设备（或称之为非线形负荷）的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，也就是说，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们具有其电流不随电压同步变化的非线形的电压—电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成，即产生了谐波，使电网电压严重失真，此外电网还须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。
高压直流输电系统交流谐波抑制—滤波器的设计
高压直流输电系统交流谐波抑制—滤波器的设计作者：徐涛邵天龙张东方来源：《华中电力》2013年第09期摘要：近年来，高压直流输电（HVDC）技术作为一种新型输电技术在电力系统得到了广泛的发展和应用。
高压直流系统中的谐波及其抑制方法一直是对HVDC进行研究的一个重要组成部分。
关键字：高压直流输电，谐波，滤波器0概述随着电力需求日益增长﹐远距离大容量输电线路不断增加﹐电网扩大﹐交流输电受到同步执行稳定性的限制﹐在一定条件下的技术经济比较结果表明﹐采用直流输电更为合理﹐且比交流输电有较好的经济效益和优越的执行特性﹐因而直流输电重新被人们所重视并得到急速发展。
1 谐波的基本概念、谐波的产生、危害及抑制措施（1）国际上公认的谐波含义是：谐波是一个周期电气量的正弦波的分量，其频率为基波频率的整数倍。
谐波是指电压、电流波形发生畸变，主要是负荷的非线性造成的。
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稳定的直流，它们都含有多种谐波分量。
谐波电流、谐波电压对电力系统用户的影响及危害，概括起来主要有以下几个方面[2][3][4] [6]：⑴谐波的存在，增加了系统中元件的附加谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的使用效率；大量的3次谐波流过中线时会使线路过热甚至造成火灾。
⑵谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，电磁继电器滞动，感应式电流继电器误动或拒动，并会使电气测量仪表计量不准确。
电力测量仪表通常是按工频正弦波形设计的，当有谐波时，将会产生测量误差。
⑶使交流电网中的发电机和电容器由于谐波的附加损耗而过热⑷对通讯设备产生干扰，特别是对临近的电话线路产生杂音。
⑸使换流器的控制不稳定，有可能引起电网中发生局部的谐振过电压。
谐波对直流输电系统有如此大的危害，故需要研究抑制谐波的方法。
目前，减小直流输电系统中谐波的措施可以分为两类[1]：（1）增加换流器的脉动数以减小谐波（2）装设滤波器减小谐波2高压直流输电系统滤波器的设计2.1 交流滤波器的分类实际工程中的滤波器一般分为无源滤波器和有源滤波器两种[5]。
电力系统中谐波的危害及抑制
电力系统中谐波的危害及抑制摘要：电力系统谐波是衡量电能质量的一项重要指标，随着电力系统谐波污染日益严重，已严重影响到电力系统的正常运行，为了维护电力系统的可靠运行，谐波治理势在必行。
本文分析了谐波的危害并提出了相应的治理方法以及参数的设计，并对添加无源滤波装置的系统进行了仿真分析。
关键词：电力系统谐波抑制滤波在2 0 世纪2 0 到4 0 年代，德国研究者由静止汞弧变流器引起的波形畸变提出了电力系统谐波的概念[1]。
近年来，随着高压直流输电系统的不断推广，变频器、电弧炉、电力机车等非线性负载的大规模应用，使得电力系统污染也越来越严重，引发了许多的问题，对谐波的分析和抑制逐渐引起了人们的关注和高度重视，因此谐波治理的研究具有十分重大的意义。
1 谐波的产生1.1 电源本身造成发电机受制技术上的限制往往造成电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波，因此产生的感应电动势也会稍稍偏离正弦电动势，致使产生的电流稍偏离正弦电流。
1.2 非线性负载所致（1) 在电力系统输电和配电环节中．存在大量的变压器及电力电子开关，变压器铁心饱和致使产生谐波电流。
(2) 整流器和逆变器大量使用产生的谐波电压、电流。
电动机变频器调速过程中要产生大量的高次谐波，对用电设备，仪器仪表造成很大的影响。
(3) 现代炼钢工业中电弧炉容量和数量不断增加引起电压波动，电弧电流变化很不规则，三相电流不平衡并且发生畸变，产生大量的谐波电流。
(4) 家用电器中含有大量的电力电子元件，应用广泛，规模较大，对电网造成一定程度的谐波污染。
2 谐波的危害(1）会导致输电配电系统中变压器绕组发热增大，用电设备无法正常工作，大量的谐波会导致使电流幅值增加，从而可能造成线路超负荷，发热增加，损耗增大。
(2）影响继电保护的可靠性，谐波对继电保护装置精度有影响，可能使其误动或拒动，危害电力系统的安全稳定运行。
(3）高压直流输电中，直流换流站工作时会产生高频噪声，干扰电力通信，影响测量和控制仪器的正常工作。
供电系统中谐波的产生与抑制
对于电力系统三相供电来说，有三相平衡和三相不平衡的非线性特性，电气铁道是当前中压供电系统中典型的三相不平衡谐波源。（电气铁道：将高压、三相电力在变电所降压和变成单相后向接触网供电，一般为25kV）
二、电力系统谐波的危害：
1．使供电线路和用电设备的热损耗增加。
(1) 谐波对线路的影响
电力系统谐波产生原因与抑制措施(2010-11-05 15:20:20)
标签： 电力系统谐波教育
电力系统谐波危害及抑制措施分析
一、电力系统谐波产生的原因
谐波产生的根本原因是由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性，即所加的电压与产生的电流不成线性ห้องสมุดไป่ตู้正比）关系而造成的波形畸变。
当电力系统向非线性设备及负荷供电时，这些设备或负荷在传递（如变压器）、变换（如交直流换流器）、吸收（如电弧炉）系统（发电机）所供给的基波能量的同时，又把部分基波能量转换为谐波能量向系统倒送，使系统的正弦波形畸变，电能质量下降。也可以理解为当正弦波(基波)电压施加到非线性负载上时，负载吸收的电流与其上施加的电压波形不一至，其电流发生了畸变。由于负载与整个网络相连接，这样畸变电流就可以流人到电网中，这样的负载就成了电力系统中的谐波源。
3．对通信线路产生干扰。
在电力线路上流过幅度较大的奇次低频谐波电流时，通过电磁耦合，会在邻近电力线路的通信线路中产生干扰电压。干扰通信线路的正常工作，使通话清晰度降低，甚至会引起通信线路的破坏。
4．对用电设备的影响
电力谐波会使电视机、计算机的显示亮度发生波动，图像或图形发生畸变，甚至会使机器内部元件损坏，导致机器无法使用或系统无法运行。
（4）防止电容器组对谐波的放大，在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用，当谐波存在时，在一定的参数下电容器组会对谐波起到放大作用，危及电容器本身和附近其他电气设备的安全，可以采取串联电抗器或将电容器组的某一支路改为滤波器的方法来限制对谐波的放大，也可以通过限制电容器组的投入容量来避免电容器对谐波的放大。
现代高压直流输电工程的谐波问题
现代高压直流输电工程谐波问题姓名：柴段鲲班级：电本1038学号：1032253846现代高压直流输电工程的谐波问题随着能源开发、电能传输以及电力系统的规模不断扩大,采用直流输电的必要性日益被人们认识。
直流输电不仅是一种节省能源损耗的输电方式,而且在开发利用边远地区的能源和开发新能源、新发电方式等方面,直流输电技术更是一种有效的手段,必将越来越广泛地得到采用。
与交流输电系统相比,直流输电系统有许多优点:线路造价低、适合远距离输电、没有系统稳定问题、调节快速、运行可靠等;同时它也存在一些缺点:换流器较昂贵、消耗一定的无功功率、产生谐波影响等。
其中换流站对整个系统产生的谐波危害,是直流输电系统运行必须解决的重要问题之一。
为保证直流输电系统安全、可靠运行,并对周围环境影响降低到允许的范围内,应采用有效的措施减少谐波危害。
直流输电换流器的交流侧与直流侧的电流与电压中所存在的频率为换相电压基波频率整数倍的各正弦分量。
换流器对交流系统来说它还是一个谐波电流源，而对直流线路来说它还是一个谐波电压源。
谐波与基波的频率之比称为谐波次数。
谐波的大小和相位可以从波形的傅立叶分析得到。
直流输电系统的谐波有特征谐波和非特征谐波。
这些谐波对交、直流系统中的设备及邻近的通信系统都有不良影响和危害。
往往需要采取措施加以疏导和抑制，使谐波分量能符合有关技术标准的规定。
特征谐波。
在以下理想条件下，换流器产生的谐波称为特征谐波。
①换相电压为三相对称的正弦基波电压②换流各相的换相电抗相等③换流阀的触发脉冲等距④换流器直流侧电流为一恒定的直流电流。
对换流器交、直流侧的电流和电压波形进行傅立叶分析可知，一个脉动数为P的换流器，在理想条件下，交流侧的谐波次数为n=kp±1次，k为正整数，其中kp+1次为正序，kp-1次为负序；直流侧的谐波次数为n=kp次。
对6脉动和12脉动换流器，交流侧分别产生5，7，11，13……次和11，13，23，25……次的特征谐波；直流侧分别产生6，12，18……次和12，24，36次的特征谐波。
直流输电系统谐波危害及治理新方案研究
直流输电系统谐波危害及治理新方案研究一、研究背景和意义随着电力系统的不断发展，直流输电技术在长距离、大容量输电领域得到了广泛应用。
然而直流输电系统在运行过程中会产生大量的谐波，这些谐波对电力系统的稳定性、设备寿命和电网安全产生严重影响。
因此研究直流输电系统谐波危害及治理新方案具有重要的理论和实践意义。
首先研究直流输电系统谐波危害有助于提高电力系统的运行效率。
谐波会导致电力系统中的无功功率增加，从而使发电机、变压器等设备的损耗增大，降低系统的运行效率。
此外谐波还会引起电力系统中的电压不平衡、电流不对称等问题，进一步影响系统的稳定运行。
其次研究直流输电系统谐波危害有助于保障电力系统的安全稳定。
谐波会对电力系统中的设备产生腐蚀作用，导致设备的寿命缩短，甚至引发设备故障。
同时谐波还会干扰电力系统中的通信设备，降低系统的抗干扰能力，增加事故发生的风险。
因此研究直流输电系统谐波治理新方案对于提高电力系统的安全性和稳定性具有重要意义。
研究直流输电系统谐波治理新方案有助于推动电力技术的创新和发展。
传统的谐波治理方法主要采用滤波器、无功补偿装置等被动控制手段，这些方法在一定程度上可以减小谐波的影响，但其效果有限且难以适应复杂的电力系统环境。
因此研究新型的直流输电系统谐波治理技术，如动态无功补偿、自适应滤波等主动控制技术，对于推动电力技术的发展具有重要意义。
研究直流输电系统谐波危害及治理新方案具有重要的理论和实践意义。
通过对直流输电系统谐波的研究，可以为电力系统的优化运行提供理论依据和技术支撑，有助于提高电力系统的运行效率、安全性和稳定性，推动电力技术的创新和发展。
1.1 直流输电系统的应用和发展现状随着电力系统的不断发展，交流输电系统在长距离、大容量的电力输送中具有明显的优势。
然而随着全球能源结构的调整和可再生能源的大规模开发，交流输电系统面临着诸多挑战，如电网稳定性、设备寿命、环境污染等。
因此直流输电技术作为一种新型的电力输送方式，逐渐成为电力领域研究的重要方向。
电力电子技术在电力系统谐波抑制中的应用
电力电子技术在电力系统谐波抑制中的应用谐波是电力系统中一种普遍存在的问题，它会引起电力设备的损坏、能量损耗以及对附近设备产生干扰。
因此，研究与应用电力电子技术来抑制谐波成为了现代电力系统领域的一个重要课题。
本文将探讨电力电子技术在电力系统谐波抑制中的应用，并介绍一些常见的措施和装置。
1. 谐波产生的原因及危害谐波是指电力系统中频率为整数倍的基波频率的倍频波动现象。
它主要由非线性负载（如电弧炉、变频器等）引起，这些负载会产生非线性电流，从而导致电压和电流的波形失真。
谐波的存在会引起多种危害，包括降低设备的寿命、电能计量误差、电磁干扰以及系统效率下降等。
2. 电力电子技术的应用领域电力电子技术是研究将半导体器件应用于电力系统中的一门学科。
它主要包括直流输电和交流输电中的电力调节、功率变换和有源滤波等方面。
在电力系统谐波抑制中，以下几个方面的电力电子技术得到了广泛应用。
2.1 静态无功补偿装置（SVC）静态无功补偿装置是一种利用可控电力电子装置控制电流相位和幅值，以提供无功电流补偿的装置。
它可以根据系统电压和电流的大小和相位关系，进行相应的控制并抑制谐波。
SVC常用于大型电力系统中，具有快速响应和高度可控的特点。
2.2 有源滤波器（APF）有源滤波器是一种能够根据谐波电流信息立即响应并发出相应的谐波电压的装置。
通过采集电流波形，有源滤波器可以根据控制策略产生相应的逆谐波电流，从而抵消电力系统中的谐波。
有源滤波器精确控制的能力使其成为谐波抑制的有效手段。
2.3 PWM整流器PWM整流器是一种控制器件的电力电子装置，能够将交流电转换为直流电。
其主要应用领域包括电动机调速、电力调节和能量回收等。
在谐波抑制中，PWM整流器可以通过改变开关频率和控制策略来控制电流波形，减少谐波的产生。
3. 实际应用案例3.1 高压直流输电系统中的谐波抑制高压直流输电系统通过将交流电转换为直流电进行长距离传输。
在这种系统中，由于逆变器和换流器的非线性特性，会产生大量的谐波。
4.1高压直流输电系统的谐波
11，13，23， 25，……
– 实际上，用于计算特征谐波的理想条件不存在，总是存在比 较小量的 “非特称谐波”，非特征表示pn±1确定意外的谐波次数
4.1.1 换流站交流侧特征谐波
–特征谐波的假设条件1，2，3相当于假定换流器交流侧处于 三相对称、稳态运行情况下，为此只需分析a相电流中的各 次谐波分量，而其他两相电流中的谐波可以应用谐波次数与 相序之间的对应关系得到。 在上述简化假设下，交流电流的波形如图：
1、忽略换相过程影响时
线电流波形如图所示。 矩形波的宽度为2π/3，正、负脉冲间的相位差为π
此电流可表示为傅里叶级数
f (t ) A0 C1 sin(t 1 ) C2 sin(2t 2 ) C3 sin(3t 3 ) ......
ia
0
电流函数 表达式
12
3
15 0
2
60 0
1
0
0
0 0
0
12 0
0.2
240
0.4
36 0
0.6
480
0.8
60 0
1
25次谐波电流波形
4 4
0
3
k( 25 0)
50
k 25 k 25
12
t
6 ) 3 3 3 2 4 5 ( ~ , ~ ) 3 3 3 3 2 4 ( ~ ) 3 3 (0 ~ , ~
ia I d 0 Id
A B
n
5
1
2 0 2 0
F ( t ) cos n t d ( t ) n t d ( t )
HVDC系统的谐波及其抑制
HVDC系统的谐波及其抑制摘要：目前，高压直流(HVDC)输电在远距离、大容量方面独具优势，其输电技术在我国已经得到了广泛地应用，并且在今后几十年中，在我国还将有更为广阔的应用前景。
但高压直流输电中的换流变压器是一大功率、非线性电子元器件，系统中由于大功率电力电子设备的投入，谐波问题也随之产生。
在查阅了相关资料文献的基础上，结合自己的理解，摘录出如下方面关于HVDC系统的谐波及其抑制的内容：（1）高压直流输电系统中的谐波及其危害（2）高压直流输电系统中谐波的类型（3）高压直流输电系统谐波的分析和抑制措施关键字：高压直流输电系统，谐波，特征谐波，非特征谐波1.绪论1.1引言：自1954 年世界上第一个工业直流输电工程在瑞典投运以来，高压直流输电的商业化运行已有50 年的历史。
与交流输电相比，直流输电具有非同步联络能力线路输送容量大，网损小功率易控制等优点。
直流输电在我国已经得到了广泛地应用。
但是，直流输电带来巨大经济利益的同时，也给系统运行带来了新的挑战。
因为换流变压器是一大功率、非线性电子元器件，在系统中产生大量非特征和特征谐波，对供电质量是一种“污染”，严重干扰周围通信系统，而且使输电系统电气设备发热而损坏，严重时在输电系统产生并联和串联谐振。
因此，对谐波的分析方法提出来更新、更高的要求。
1.2谐波的定义：在电力系统中理想的交流电压与交流电流是呈正弦波形的，当正弦电压施加在线性无源元件电阻、电感和电容上时，仍为同频率的正弦波。
但当正弦电压施加在非线性电路上时，电流就变为非正弦波，非正弦电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变为非正弦波。
对这些非正弦电量进行傅立叶级数分解，除得到与电网基波频率相同的分量外，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分分量就称为谐波。
1.3 谐波的产生及其危害：图1 直流输电系统接线示意图图 2 id 及Ud 波形图 1 为HVDC 系统示意图。
如图2 所示。
在换流桥直流侧整流电压Ud 不是一个纯直流电压波形，而交流侧电流Id 为一非正弦波形。
电网谐波的危害及抑制技术_secret
电网谐波的危害及抑制技术摘要：电网中谐波问题日益严重，文章对此综述了谐波危害及抑制谐波的方法。
关键字：电网谐波危害抑制技术随着工业、农业和人民生活水平的不断提高，除了需要电能成倍增长，对供电质量及供电可靠性的要求也越来越多，电力质量（Power Quality）受到人们的日益重视。
例如，工业生产中的大型生产线、飞机场、大型金融商厦、大型医院等重要场合的计算机系统一旦失电，或因受电力网上瞬态电磁干扰影响，致使计算机系统无法正常运行，将会带来巨大的经济损失。
电梯、空调等变频设备、电视机、计算机、复印机、电子式镇流器荧光灯等已成为人民日常生活的一部分，如果这些装置不能正常运行，必定扰乱人们的正常生活。
但是，电视机、计算机、复印机、电子式照明设备、变频调速装置、开关电源、电弧炉等用电负载大都是非线性负载，都是谐波源，如将这些谐波电流注入公用电网，必然污染公用电网，使公用电网电源的波形畸变，增加谐波成份。
近几年，传感技术、光纤、微电子技术、计算机技术及信息技术日臻成熟。
集成度愈来愈高的微电子技术使计算器的功能更加完美，体积愈来愈小，从而促使各种电器设备的控制向智能型控制器方向发展。
随着微电子技术集成度的提高，微电子器件工作电压变得更低，耐压水平也相对更低，更易受外界电磁场干扰而导致控制单元损坏或失灵。
例如，20世纪70年代计算机迅速普遍推广，电磁干扰及抑制问题更是十分突出，一些功能正常的计算机常出现误动作，而无法找出原因。
1966年日本三基电子工业公司率先开发了“模拟脉冲的高频噪音模拟器”，将它产生的脉冲注入被试计算机的电源部分，结果发现计算机在注入100～200V脉冲时就误动作，难怪计算机在现场无法正常工作，其原因之一是计算机的电源受到了污染。
因此，受谐波电流污染的公用电源，轻者干扰设备正常运行，影响人们的正常生活，重者致使工业上的大型生产线、系统运行瘫痪，会造成严重经济损失。
国际电工委员会（IEC）已于1988年开始对谐波限定提出了明确的要求。
高压直流输电高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
课程安排
第四章 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
Ø4.1 高压直流输电谐波的基本问题 Ø4.2 换流器特征谐波 Ø4.3 换流器非特征谐波 Ø4.4 换流站谐波抑制措施 Ø4.5 交流滤波器设计 Ø4.6 直流滤波器设计 Ø4.7 换流站无功补偿
2
4.1 高压直流输电谐波的基本问题
其中
h1
ü 第h次谐波幅值： Ch Ah2 Bh2
ü
第h次谐波初相位： h
arctan(
Bh Ah
)
式中 k N 2f1
7
4.2 换流器特征谐波
特征谐波：
在假设条件下，换流器交流侧的各相电流和直 流侧的整流电压中所包含的谐波。
Ø 换流器交流侧特征谐波 Ø 换流器直流侧特征谐波
双极HVDC原理图，
00
0
10020
0.2
24
0
0.4 360 0.6 480 0.8
6010
42
3
6次谐波电压波形
900 600 500 400 300 200 150 100 00
U(6) / Ud0,%
25 25
h(6 0)
h 6
18 20
h 6 12
类型
➢机械投切式无功补偿装置 如，机械投切式并联电容器、并联电抗器、 交流滤波器
➢静止无功补偿装置（SVC） ➢同步调相机
35
4.7 换流站无功补偿
无功补偿配置原则
➢满足换流母线电压偏移的要求； ➢满足换流站与系统无功交换的要求； ➢尽量采用交流滤波器实现无功补偿。
36
Chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
其中
高压直流输电谐波抑制
高压直流输电谐波抑制1.高压直流输电换流站之前对于高压直流输电系统，重要的环节就是换流站的整流环节和逆变环节。
因此我们通过一个典型的双桥整流站，运行在工况4-5下，分析高压直流系统下的电流特征。
如图1所示，给出了不计换相过程换流变压器网侧、阀侧及交流系统相电流的波图形。
其中换流变压器Y/Y 型联结的两侧电流以及Y/Δ型连接的阀侧电流为i A1（式1所示），Y/Δ型网侧电流为i A2(式2所示)。
i A1的级数展开式为：()()()()()()()()()] 25cos 25123cos 23119cos 19117cos 17113cos 13111cos 1117cos 715cos 51[cos 321⋅⋅⋅+-+-+-+-=wt wt wt wt wt wt wt wt wt i i d A π （1） i A2的级数展开式为： ()()()()()()()()()] 25cos 25123cos 23119cos 19117cos 17113cos 13111cos 1117cos 715cos 51[cos 322⋅⋅⋅+--++--+=wt wt wt wt wt wt wt wt wt i i d A π(2)由式1和2可得，A 相电流表达式为上式两项之和：i A2()()()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⋅⋅+-+-=wt wt wt wt wt id 25cos 25123cos 23113cos 13111cos 111cos 322π图12.高压直流输电谐波分析本课题是针对高压直流输电系统中，使用12脉波换流器的系统进行谐波分析的。
在理想工况的运行下，系统存在特征谐波。
但是实际直流输电工程的运行工况不可能是 理想的，因此还存在非特征谐波。
2.1谐波的基本概念国际上给出的谐波是如下定义的：“谐波”是一个周期电气量的正弦波的分量，其 频率为基波频率的整数倍。
正弦电压表达式如下.)sin(2)(ϕ+=wt u t u (1)式中u 为电压有效值，。
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关于高压直流输电中的谐波抑制
作者：王苏娅任雪鸿
来源：《山东工业技术》2015年第16期
摘要：随着高压直流输电技术的日益成熟，其运用的范围逐渐扩大。
现阶段除了用于海底电缆输电外，还经常被运用在非同步运行的交流系统中，实现对其进行联络的功能。
早在1954年，瑞典诞生了全球首条高压直流输电的线路，并且发展到至今经历了近60年的历程，是电力电子技术中的一个重要应用领域。
之所以远距离输电中运用高压直流输电较为常见，其主要的原因是考虑到经济方面的因素。
但是需注意的是，在运用高压直流输电的过程中，很容易出现谐波电压与电流的情况，而此现象很可能对于用户或者系统本身产生一定的影响，所以谐波及其抑制是高压直流输电中的重要技术问题之一。
关键词：高压直流输电；谐波分析；调制理论
1 引言
随着经济与技术水平的不断提升，促使高电压以及大容量晶闸管的水平日益提升的背景下，其直流输电技术也上升到了一个新的高度。
随着该领域的日益成熟，现已将该技术运用到海底电缆输电、远距离输电以及大功率输电等多种情况。
并且与交流输电相比较来看，直流输电所具有的优势日益明显。
与其相关的技术，如电力电子、微电子、计算机控制、绝缘新材料、光纤、超导、仿真以及电力系统运行、控制和规划等技术的发展，能够看出在未来阶段直流输电发展的过程中，具有较为广阔的市场前景。
对此，本文主要阐述了直流输电系统的相关内容后，在此基础上分析了直流输电过程中，产生谐波电压与电流的原因，并讨论如何抑制的相关策略。
2 直流输电系统的构成
2.1 系统构成
从系统构成的层面来分析直流输电，主要是将电能从电厂发出，并且在发出的过程中需要通过三相交流电来进行导出后，将电流转换为直流的模式。
进而借助于电缆或者架空线的方式将其传输到接受点，也可理解为受电端，直流在受电端用逆变器转化成交流后，再进入接收方的交流电网，即交流整流直流逆变交流。
高压直流输电系统：主要由换流装置（即整流器和逆变器）、直流输电线路、用于抑制谐波的电力滤波器、无功补偿装置、换流变压器、直流电抗器以及相应的过流过压保护装置、控制装置等构成。
2.2 高压直流输电的分类
直流输电按输电的极数种类较多，可以将其分为单极、双极、多端直流输电等多种类型。
而通过对当前的直流输电技术的实际情况来分析，能够看出只有很少的运用了多端直流输电，但也只限于放射式。
而当前主流的的线路为双极，在双极线路中包含正与负两根导线。
在正常运行的情况下，该线路中的电流处于相等的情况，并且正极与负极之间并不相互影响。
单极高压直流输电又分为一线一地和单极两线的方式，一线一地是采用一根负极性的导线，而由大地或水提供回路。
出于对造价的考虑，常采用这类系统。
在大地电路率过高、或者不允许对地下金属结构产生干扰的情况下，便可用单极金属回线方式代替大地回线。
直流多回输电分为线路多回输电方式和换流器并联方式的多回线输电。
线路并联多回输电方式每极线都采用多回输电线路，可提高输电的容量、输电的可靠性及可用率。
多端直流输电分为并联多端直流输电方式和串联多端直流输电方式。
3 直流高压输电中的谐波
3.1 谐波产生
关于谐波，主要是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波。
在换流站当中，在对整流与逆变的过程进行分析后，能够看出其直流在传输时的波形并不是一直不变的，仔细研究能够看出是脉动电流。
除此之外，在直流高压输电的过程中进行换相的操作并不能达到理想的预期目标，导致输出电流出现一定的变化，而以上原因便是产生谐波的主要因素。
由电力电子器件组成，具有将交流电变为直流电或将直流电变为交流电的设备统称为换流装置，或称为换流器。
其中，在发电端，换流器完成交流到直流的电能变换过程，工作于整流状态，称为整流器；在受电端，换流器完成直流到交流的电能变换过程时，处于逆变状态，此时的换流器又称为逆变器。
现阶段较为主流的基本换流单元主要包含6脉动与12脉动两种类型的换流单元。
而从换流器的层面来分析，主要是借助于三相桥式全控换流电路作为最基本单元由于该电路的直流侧整流电压在一个工频周期中具有6个波头，所以三相桥式全控换流电路又称为6脉动换流器。
其中交流侧产生6K±1次的特性谐波，而直流侧所产生的是6K次特征胁逼。
对此，需要在不同的交流侧与直流侧当中，需要配备不同类型的滤波器。
而在有两个6脉动换流器串联的方式下，那么其交流侧与直流侧分别对应的是12K±1次和12K次的特征谐波，因此需要根据直流与交流的方式来配备不同的滤波器。
采用串联的方式，不但能够对滤波器装置进行简化，并且在成本与占地面积方面都具有一定的优势。
在直流高压输电系统当中，能够看出换流器在工作的过程中，其直流侧采用的是谐波电压源，而交流侧则采用的是谐波电流源。
因此很容易出现电压畸变的情况，最终对于谐波产生较大的影响。
并且在换流站交流母线电压出现严重畸变的情况下，必然会干扰到邻近通信线路。
3.2 谐波的抑制
为了避免直流高压输电过程中所出现的谐波电流或电压产生的负面影响，那么就需要制定相关对策来对其进行解决。
可通过对对换流装置当中的脉动数进行增加，进而能够实现对谐波组成成分的降低，最终实现对最低次特征谐波的次数进行有效的提升，以达到降低特征谐波含量的目标。
现阶段主流方式有借助于两组6脉动换流器串联的方式，来构成滤波装置。
并且绝大多数情况下，滤波装置与换流变压器交流侧想并联，意味着仅有少数能够与换流变压器的第三绕组进行连接。
所有滤波器在工频频率下呈容性阻抗，还可兼作无功补偿之用。
参考文献：
[1]王建辉，顾树生.自动控制原理[J].北京：清华大学出版社，2005.
[2]戴熙杰主编.直流输电基础[M].北京：水利电力出版社，1990.
[3]韩明晓，文俊，徐永海.高压直流输电原理与运行[J].北京：机械工业出版社.
作者简介：王苏娅（1980-），陕西咸阳人，女，硕士，助教，主要从机电一体化教学工作。