多谐波源配电网电力滤波器综合配置的研究

随着我国经济的高速发展,配电网中的非线性负荷大量增加,其中以电弧炉、电力电子变流变频设备为代表；还有清洁能源的大力发展,而这些能源也需要通过变流变频器来并入配电网。上述这些非线性设备的接入使配电网变成为多谐波源网络,造成配电网的谐波污染日益严重。传统的以“谁污染谁治理”为原则的就地治理方法已一定程度上不能满足多谐波源网络的谐波治理要求,而以整个网络的谐波治理效果为目标的电力滤波器综合配置方法能有效解决这个问题。单调谐滤波器和并联型有源电力滤波器(Shunt Active Power Filter, SAPF)以其各自的优点,已经成为配电网谐波治理的主要选择。电力滤波器综合配置是指以单调谐滤波器和SAPF为主要装置,在多谐波源配电网中合理选择它们的配置位置、容量和参数而进行的优化配置。 首先本文研究了单调谐滤波器和SAPF的数学模型和设计方法。输出滤波器是SAPF的关键组成部分,综合考虑补偿频段的跟踪性能和高频开关谐波抑制性能这两类指标,提出了基于伏秒特性的LRC型输出滤波器的参数计算方法。然后设计了SAPF仿真模型,通过仿真验证了本文所建SAPF模型和所提出LRC型输出滤波器参数计算方法的正确性和有效性。 将单调谐滤波器等效为其所滤除的谐波电流大小相等、方向相反的注入电流源,提出了多谐波源配电网单调谐滤波器分步规划时其最佳配置位置的优化方法。对于SAPF,根据网络节点谐波电压绝对值的平方和对SAPF的配置位置的灵敏度,提出了多谐波源配电网中SAPF分步规划时最佳配置位置的优化方法。 根据单调谐滤波器和SAPF的特点以及谐波源谐波电流分布特性,合理分配它们的谐波治理范围,结合单调谐滤波器和SAPF的最佳配置位置的优化方法,提出了单调谐滤波器和SAPF综合配置方法。该法是在满足谐波治理要求的基础上,使整个网络的谐波治理费用最低并能充分发挥单调谐滤波器和SAPF的优点。 最后在仿真软件PSCAD/EMTDC里搭建了多谐波源配电网示例系统,仿真分析了单调谐滤波器和SAPF最佳配置位置的优化方法。针对所建的多谐波源配电网示例系统,应用本文中的单调谐滤波器和SAPF综合配置方法进行了谐波治理仿真验证,同时将该方法和传统就地治理方法的谐波治理效果和费用进行了对比仿真分析。仿真结果均表明本文所提出的方法的正确性和有效性。