CN105634010A - 一种非特征次谐波环流抑制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非特征次谐波环流抑制方法、装置及系统。其中，该方法包括：对并联运行的多台变流器进行仿真分析，确定多台变流器的输出电流中是否出现非特征次谐波电流；如果多台变流器的输出电流中出现非特征次谐波电流，则通过高通滤波器滤除输出电流中的非特征次谐波电流。本发明通过对多台变流器并联运行进行仿真分析，从而提出采用在变流器出口处增设高通滤波器以抑制非特征次谐波环流的方案，在不影响变流器性能的情况下，解决多台变流器并联运行中的非特征次谐波环流问题，提高了各种类型变流器设备并联运行的可靠性。

Description

一种非特征次谐波环流抑制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及变流器技术领域，尤其涉及一种非特征次谐波环流抑制方法、装置及系统。

背景技术

随着电力电子的发展，变流器在电网中的应用越来越多，由此带来的问题层出不穷。在冀北电网中，就先后出现了变流器的非特征次谐波环流问题。

随着FACTS(FlexibleAlternativeCurrentTransmissionSystems，柔性交流输电系统)、新能源并网的发展，变流器在系统中的并网运行，数量和容量上都呈现快速增长的态势，但由此也带来了变流器之间环流的问题。针对小信号模型建模、并联系统环流抑制以及改进滤波器应用等也有广泛研究。针对模块化多电平拓扑结构存在的内部环流，现有技术从不同的角度设计了环流抑制控制器，显著降低了内部环流。现有技术中的谐波环流现象，是在电气距离上较近，为了提高容量而采取的并列运行情况中产生，此种类型的环流对象确定，环流频率固定，在治理措施上较易采取措施，已经成功治理此类环流的案例。但针对区域之间的非特征次谐波环流，存在环流对象不确定，环流频率也不固定，在治理措施上，较难采用已有策略，故有必要对多变流器或区域之间的环流作进一步的研究。

针对现有技术中多台变流器并联运行时谐波环流现象无法消除的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种非特征次谐波环流抑制方法、装置及系统，以至少解决现有技术中多台变流器并联运行时谐波环流现象无法消除的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种非特征次谐波环流抑制方法，其中，该方法包括：对并联运行的多台变流器进行仿真分析，确定所述多台变流器的输出电流中是否出现非特征次谐波电流；如果所述多台变流器的输出电流中出现非特征次谐波电流，则通过高通滤波器滤除所述输出电流中的非特征次谐波电流。

优选地，对并联运行的多台变流器进行仿真分析，包括：设置所述多台变流器的并联运行参数；获取每台变流器的输出电流波形以及所述多台变流器的总输出电流波形；分析每台变流器的输出电流波形和所述总输出电流波形，结合分析结果确定所述多台变流器的输出电流中是否出现非特征次谐波电流。

优选地，分析每台变流器的输出电流波形和所述总输出电流波形，包括：判断每台变流器的输出电流波形和所述总输出电流波形是否吻合，如果不吻合，则确定所述多台变流器的输出电流中出现非特征次谐波电流。

优选地，设置所述多台变流器的并联运行参数，包括：设置所述多台变流器的开关频率为800Hz，电压为380V，连接电抗为1^-3H。

优选地，所述方法还包括：在所述多台变流器的其中一台变流器的输出出口处设置所述高通滤波器。

优选地，所述多台变流器为两台变流器，在相同的载波周期内，所述两台变流器的非特征次谐波电流的相位相反，幅值相等。

根据本发明的另一个方面，提供了一种非特征次谐波环流抑制装置，其中，该装置包括：仿真分析模块，用于对并联运行的多台变流器进行仿真分析，确定所述多台变流器的输出电流中是否出现非特征次谐波电流；滤波模块，用于在所述多台变流器的输出电流中出现非特征次谐波电流的情况下，通过高通滤波器滤除所述输出电流中的非特征次谐波电流。

优选地，所述仿真分析模块包括：参数设置单元，用于设置所述多台变流器的并联运行参数；波形获取单元，用于获取每台变流器的输出电流波形以及所述多台变流器的总输出电流波形；分析单元，用于分析每台变流器的输出电流波形和所述总输出电流波形，结合分析结果确定所述多台变流器的输出电流中是否出现非特征次谐波电流。

优选地，所述分析单元，还用于判断每台变流器的输出电流波形和所述总输出电流波形是否吻合，如果不吻合，则确定所述多台变流器的输出电流中出现非特征次谐波电流。

优选地，所述参数设置单元，具体用于设置所述多台变流器的开关频率为800Hz，电压为380V，连接电抗为1^-3H。

优选地，所述装置还包括：设置模块，用于在所述多台变流器的其中一台变流器的输出出口处设置所述高通滤波器。

根据本发明的又一个方面，提供了一种非特征次谐波环流抑制系统，其中，该系统包括：并联运行的多台变流器以及高通滤波器，所述高通滤波器，设置在所述多台变流器的其中一台变流器的输出出口处，用于滤除多台变流器的输出电流中的非特征次谐波电流。

本发明通过对多台变流器并联运行进行仿真分析，从而提出采用在变流器出口处增设高通滤波器以抑制非特征次谐波环流的方案，在不影响变流器性能的情况下，解决多台变流器并联运行中的非特征次谐波环流问题，提高了各种类型变流器设备并联运行的可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的保护动作前升压变压器A相电流波形图；

图2是根据本发明实施例的保护动作前8#变流器A相电流波形图；

图3是根据本发明实施例的保护动作前升压变压器A相电流放大波形图；

图4是根据本发明实施例的保护动作前8#变流器A相电流放大波形图；

图5是根据本发明实施例的保护动作时刻升压变高压侧电流频谱图；

图6是根据本发明实施例的保护动作时刻8#变流器电流频谱图；

图7是根据本发明实施例的风电场发生故障时A相电流波形图；

图8是根据本发明实施例的风电场发生故障时B相电流波形图；

图9是根据本发明实施例的开关器件频率为500Hz的情况下载波调制输出电压频谱图；

图10是根据本发明实施例一的非特征次谐波环流抑制方法流程图；

图11是根据本发明实施例的仿真得到的7#变流器A相电流波形图；

图12是根据本发明实施例的仿真得到的8#变流器A相电流波形图；

图13是根据本发明实施例的仿真得到的系统侧A相电流波形图；

图14是根据本发明实施例的7#变流器与8#变流器A相电流放大对比波形图；

图15是根据本发明实施例的仿真得到的7#变流器电流频谱图；

图16是根据本发明实施例的仿真得到的8#变流器频谱图；

图17是根据本发明实施例的仿真得到的7#变流器电流相位图；

图18是根据本发明实施例的仿真得到的8#变流器电流相位图；

图19是根据本发明实施例二的7#变流器仿真波形图；

图20是根据本发明实施例二的8#变流器仿真波形图；

图21是根据本发明实施例三的非特征次谐波环流抑制装置的结构示意图；

图22是根据本发明实施例三的非特征次谐波环流抑制装置的具体结构示意图；

图23是根据本发明实施例四的非特征次谐波环流抑制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明首先结合冀北电网某变电站变流器并联运行发生保护动作故障情况，通过分析变流器的故障录波数据，指出多台变流器，尤其是级联拓扑结构的多电平变流器，并列运行容易发生谐波环流，通过仿真复现了发生故障的现象，验证了谐波环流的正确性；然后，进一步对多个风电场运行进行了仿真分析，指出谐波环流的隐患是广泛存在于多变流器并列运行的情况中，例如多风场并列运行也存在谐波环流的风险，随着风电、光伏，以及FACTS(FlexibleAlternativeCurrentTransmissionSystems，柔性交流输电系统)设备的广泛应用，环流发生的概率以及范围会越来越大，应该引起广大电力工作者的注意；最后，根据环流产生的原因，提出了解决多台变流器并联运行谐波环流的解决措施，采用该措施后提高了采用变流器的新能源设备并联运行的可靠性。下面对本发明的技术方案进行详细介绍。

本发明结合变流器跳闸案例对非特征次谐波环流的产生原因进行了下述分析。

2015年5月3日冀北电网某变电站并联运行的变流器其中一台保护动作跳闸，同年7月再次在两个风电场之间发现了类似现象。对变流器的电流波形进行分析，发现两台变流器在保护动作前电流波形都存在较大的谐波分量，而升压变压器高压侧不存在明显的谐波电流。

在冀北电网某变电站低压侧，两台35kV变流器(7#变流器和8#变流器)通过一台35kV/66kV变压器连接到66kV母线，两台变流器并列运行。2015年5月3日，8#变流器保护动作跳闸。故障发生前，7#变流器和8#变流器均工作于“恒电压”模式，跳闸时刻为13:13:06:55。

图1是根据本发明实施例的保护动作前升压变压器A相电流波形图，图2是根据本发明实施例的保护动作前8#变流器A相电流波形图，图3是根据本发明实施例的保护动作前升压变压器A相电流放大波形图，图4是根据本发明实施例的保护动作前8#变流器A相电流放大波形图。在图1中，横坐标是时间，横坐标中的一格表示0.2s，纵坐标是电流，纵坐标中的一格表示50A。在图2中，横坐标是时间，横坐标中的一格表示0.2s，纵坐标是电流，纵坐标中的一格表示100A。在图3中，横坐标是时间，横坐标中的一格表示20ms，纵坐标是电流，纵坐标中的一格表示50A。在图4中，横坐标是时间，横坐标中的一格表示20ms，纵坐标是电流，纵坐标中的一格表示100A。

由图1-图4可以看出，跳闸前，66kV母线的非特征次谐波含量较少，而7#变流器的非特征次谐波含量较大，由此可以判断，非特征次谐波在7#与8#之间环流，在8#变流器跳闸后，66kV电流谐波含量减少，由此判断，7#变流器的谐波含量也随着减少，环流消失。对发生环流的电流进行FFT(FastFourierTransformation，快速傅氏变换)，得到的66kV和35kV电流频谱如图5和图6所示，图5是根据本发明实施例的保护动作时刻升压变高压侧电流频谱图，图6是根据本发明实施例的保护动作时刻8#变流器电流频谱图，由图5和图6可以看出，66kV母线在720Hz处非特征次谐波含量较小，而7#变流器在该处的非特征次谐波含量较大，达到了60％，可以据此确定该频率电流在7#变流器与8#变流器之间发生了环流。

2015年7月22日，河北省张家口市某风电场也发生了类似现象，风机在没有出力的情况下，风场出口电流含有大量非特征次谐波，图7是根据本发明实施例的风电场发生故障时A相电流波形图，图8是根据本发明实施例的风电场发生故障时B相电流波形图，如图7和图8所示，两个风电场之间出现非特征次谐波现象并非偶发，需要对其进行深一步研究。

由上述图5和图6可见，8#变流器保护动作前电流存在很大的谐波分量，而升压变压器高压侧电流不存在明显的谐波分量。因此可以判断电流谐波是在变流器内部循环的。谐波环流会导致阀组内直流侧电压不平衡，从而引起保护动作。当多台变流器并列运行时，存在谐波环流的危险。下面以两台变流器并列运行为例，分析产生谐波环流的原因。

变流器含有丰富的非特征次谐波，谐波的相位差，由某一区域内多台变流器特性叠加而成，谐波含量非常丰富。当系统较弱，且两区域或两台变流器之间的谐波存在相位差，则会在两者变流器中形成环流。为了简化分析，以调制产生的载波的特征谐波为例，来分析开关频率次谐波环流。

由于载波和调制波都具有周期性，对输出电压波形进行分析通常采用双重傅里叶级数来进行分析，对单桥臂输出电压进行双重傅里叶分析，三角载波如公式1所示：

$V_{car}=\left\{\begin{array}{c}\frac{2{\mathrm{\&omega;}}_{c}t}{\mathrm{\&pi;}}-2m\mathrm{\&pi;},-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+2m\mathrm{\&pi;}<{\mathrm{\&omega;}}_{c}t+{\mathrm{\&theta;}}_c<\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+2m\mathrm{\&pi;}\\ -\frac{2{\mathrm{\&omega;}}_{c}t}{\mathrm{\&pi;}}+2m\mathrm{\&pi;},\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+2m\mathrm{\&pi;}<{\mathrm{\&omega;}}_{c}t+{\mathrm{\&theta;}}_c<\frac{3\mathrm{\&pi;}}{2}+2m\mathrm{\&pi;}\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中：V_car表示三角载波，t表示时间，m表示载波的索引变量，ω_c表示载波的角频率，θ_c为载波的相位。

去除零序分量后的桥臂输出的谐波分量如公式2所示：

$V_p\left(t\right)=V_{dc}M\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{r}t+{\mathrm{\&theta;}}_r)+\frac{2V_{dc}}{\mathrm{\&pi;}}\underset{m=1}{\overset{\mathrm{\&infin;}}{\&Sigma;}}\frac{1}{m}(\cos m\mathrm{\&pi;}-J_0(m\mathrm{\&pi;}M\left)\right)\sin m({\mathrm{\&omega;}}_{c}t+{\mathrm{\&theta;}}_c)$

$+\frac{2V_{dc}}{\mathrm{\&pi;}}\underset{n=1}{\overset{\mathrm{\&infin;}}{\&Sigma;}}\underset{n=\&PlusMinus;1}{\overset{\&PlusMinus;\mathrm{\&infin;}}{\&Sigma;}}\frac{1}{m}{J}_n\left(m\mathrm{\&pi;}M\right)\left\{\begin{array}{c}sin\left(n\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}\right)\&times;cos\&lsqb;m({\mathrm{\&omega;}}_{c}t+{\mathrm{\&theta;}}_c)+n({\mathrm{\&omega;}}_{m}t+{\mathrm{\&theta;}}_m)\&rsqb;\\ -cos\left(n\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}\right)\&times;sin\&lsqb;m({\mathrm{\&omega;}}_{c}t+{\mathrm{\&theta;}}_c)+n({\mathrm{\&omega;}}_{m}t+{\mathrm{\&theta;}}_m)\&rsqb;\end{array}\right\}---\left(2\right)$

式中： $A_{mn}+{\mathrm{jB}}_{mn}=\frac{1}{2{\mathrm{\&pi;}}^2}\underset{0}{\overset{2\mathrm{\&pi;}}{\&Integral;}}\underset{0}{\overset{2\mathrm{\&pi;}}{\&Integral;}}{V}_p\left(t\right)e^{j({\mathrm{m\&omega;}}_{c}t+{\mathrm{n\&omega;}}_{r}t)}{\mathrm{d\&omega;}}_c{\mathrm{td\&omega;}}_{r}t,$ ω_r和θ_r分别表示参考波的角频率和相位，n表示基带的索引变量，M表示调制比，V_dc表示直流电压，J_n表示贝塞尔函数。

图9是根据本发明实施例的开关器件频率为500Hz的情况下载波调制输出电压频谱图，如图9所示，在直流和参考波都为理想情况下，变流器输出也含有非特征次谐波。该谐波的相位和幅值由参考波与载波幅值和相位共同决定，而参考波的幅值和相位又与控制器参数、工作点密切相关，因此，非特征次谐波的相位与幅值，由变流器的控制器参数，工作点以及载波相位共同决定。

在理想情况下，两台变流器工作状态相同，参考波与三角载波相位完全相同，即变流器触发脉冲相位及宽度完全相同，使得变流器输出谐波相位也相同，变流器此时出于相同的工作状态，不存在谐波环流。但是，由于两台变流器的个体差异，例如开机时间不完全一致等，导致三角载波相位不一致，引起触发脉冲相位不一致，最终造成两台变流器相同位置的IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)导通时间不同步，使得设备之间出现环流通路，即使是同厂家、同一型号的变流器也会出现类似的现象，导致谐波环流。

变流器中性点对地电压为三相输出电压之和的三分之一，两台变流器的中性点，通过虚拟的高频电源相连，可忽略寄生电容的存在。在最恶劣情况下，两台变流器的载波相位相差180度。在一个载波周期内，当7#变流器的A相上桥臂开通，使得7#变流器的A相输出为正电压时，7#变流器A相电流增大。而此时，8#变流器的A相下桥臂开通，导致8#变流器A相输出为负电压，其A相电流减小。在这种情况下，7#变流器与8#变流器的电流脉动相位相反，从而在7#变流器与8#变流器中形成了由连接电抗，直流电容和中性点组成的电流环路。

当系统短路容量较小的情况下，变流器的环路为低阻抗通道，从而使得开关频率分量在连接电抗上产生了谐波环流，而此时的系统侧谐波电流较小。通常情况下，变流器的连接电抗较小，使得变流器与变流器之间的回路阻抗较小，导致并联变流器出现大幅、高频的谐波环流，影响变流器的安全运行。若考虑寄生电容效应，则存在三次谐波通路，使得回路中产生三次谐波，在一定条件下会产生谐振，尤其是在高压、串联的电抗较大、而等效开关频率较高的情况下，会产生高频谐振，引起过电流。

两电平三相情况下，环路电流之和为零，对直流侧电压没有影响，完全由变流器的工作状态、载波的相位、控制器参数决定，处于线性工作区，呈现的环流电流较小。而在级联H桥拓扑结构上，会出现不同变流器同相之间的电容充放电现象，造成直流电压不稳，导致控制器饱和以及调制器超调，失去对电流的控制，造成了变流器工作于非线性区，产生其他非特征次谐波。通常情况下，级联H桥拓扑结构的变流器，容量较大，导致相应的环流也较大，因此，在级联H桥拓扑结构的情况下，尤其要注意谐波环流。在级联H桥拓扑结构发现谐振情况下，电气距离越近，线路阻抗越低，则越容易发生频率越高谐波环流，相反，电气距离越远，线路阻抗越大，则越容易发生频率较低的谐波环流。当谐波频率较低时，变流器一般能较好的控制谐波特性，并且系统一般具有低次谐波的滤波器支路，能够在一定程度上避免低次谐波环流的发生，但无法避免非特征次谐波环流现象。

前面通过对冀北某变电站并联运行变流器保护动作原因的分析，得出导致变流器并联运行中出现非特征次谐波环流是跳闸的主要原因。基于此，本发明提供了一种非特征次谐波环流的解决方案，下面通过优选实施例进行介绍。

实施例一

本实施例提供了一种非特征次谐波环流抑制方法，图10是根据本发明实施例一的非特征次谐波环流抑制方法流程图，如图10所示，该方法包括以下步骤(步骤S102-步骤S104)：

步骤S102，对并联运行的多台变流器进行仿真分析，确定多台变流器的输出电流中是否出现非特征次谐波电流；

步骤S104，如果多台变流器的输出电流中出现非特征次谐波电流，则通过高通滤波器滤除输出电流中的非特征次谐波电流。在具体实施过程中，为了达到更好的滤波效果，可以将高通滤波器设置在多台变流器的其他一台变流器的输出出口处。

本实施例对多台变流器并联运行进行了仿真分析，从而提出采用在变流器出口处增设高通滤波器以抑制非特征次谐波环流的方法，在不影响变流器性能的情况下，解决变流器并联谐波环流问题，提高了各种类型变流器设备并联运行的可靠性。

一实施例中，对并联运行的多台变流器进行仿真分析可以通过以下优选实施方式实现：首先，设置多台变流器的并联运行参数，其中，设置上述并联运行参数至少可以包括：开关频率为800Hz，电压为380V，连接电抗为1^-3H；其次，获取每台变流器的输出电流波形以及多台变流器的总输出电流波形；最后，分析每台变流器的输出电流波形和总输出电流波形，结合分析结果确定多台变流器的输出电流中出现非特征次谐波环流现象。具体分析过程是：总输出电流波形是平滑曲线，判断每台变流器的输出电流波形和总输出电流波形是否吻合，如果不吻合，则确定多台变流器的输出电流中出现非特征次谐波电流。具体实施时，可以先判断每台变流器的输出电流波形是否为平滑曲线，如果不是平滑曲线，显然不会与总输出电流波形吻合；如果每台变流器的输出电流波形均为平滑曲线，再判断每台变流器的输出电流波形和总输出电流波形是否吻合。

基于上述优选实施方式，可以准确还原并联运行的多台变流器出现非特征次谐波环流现象的完整过程，从而有利于寻找到合适的解决方案。

一实施例中，上述多台变流器如果为两台，则在相同的载波周期内两台变流器的非特征次谐波电流的相位相反，幅值相等。如果是多台(假设3台)，则其中一台变流器的非特征次谐波电流与其他两台变流器的非特征次谐波电流和相比，二者电流相位相反，幅值相同。

实施例二

本实施例以并联运行的两台逆变器为例，对通过仿真分析技术进行多台变流器并联运行仿真，之后通过设置高通滤波器解决非特征次谐波环流的过程进行介绍。

首先，为了分析非特征次谐波环流的原因，本实施例对两台变流器并联运行的情况进行仿真分析。在仿真操作开始时，先对两台变流器(7#变流器和8#变流器)的并联运行参数进行设置：IGBT开关频率设置为800Hz，系统电压设置为380V，连接电抗设置为1^-3H。之后，获取两台变流器的仿真电流波形。

图11是根据本发明实施例的仿真得到的7#变流器A相电流波形图，图12是根据本发明实施例的仿真得到的8#变流器A相电流波形图，图13是根据本发明实施例的仿真得到的系统侧A相电流波形图，由图11-图13可以看出，系统侧A相电流波形是平滑的曲线，而7#变流器A相电流波形和8#变流器A相电流波形中的曲线都不平滑，明显与系统侧A相电流波形不吻合。由此可知，7#变流器和8#变流器存在很大的谐波电流，而系统侧不存在明显的谐波电流，与上述分析的变流器跳闸案例故障情况一致，

图14是根据本发明实施例的7#变流器与8#变流器A相电流放大对比波形图，由图14可以看出，出现谐波环流现象时，相同的载波周期内两台变流器电流脉动相位相反，幅值相同。

接下来，再通过对电流频谱和相位分析来验证两台变流器之间存在谐波环流现象。图15是根据本发明实施例的仿真得到的7#变流器电流频谱图，图16是根据本发明实施例的仿真得到的8#变流器频谱图，图17是根据本发明实施例的仿真得到的7#变流器电流相位图，图18是根据本发明实施例的仿真得到的8#变流器电流相位图。由图15-图18可知，7#变流器和8#变流器的非特征次谐波电流相位相反，幅值相同。

本实施例仅对两台变流器并联运行的仿真分析进行了介绍，如果是多台变流器(假设3台)并联运行产生非特征次谐波环流现象，则其中一台变流器的电流与其他两台变流器的电流和相比，二者电流相位相反，幅值相同。

非特征次谐波的相位与幅值，由变流器的控制器参数、工作点以及载波相位共同决定。因此，为了解决变流器并联运行中的非特征次谐波环流，主要通过减小谐波电流幅值的大小来实现，使其对直流电压的影响降低，不至于引起保护动作。基于上述分析，本实施例提供了一种解决方案，即：在多台变流器的其中一台变流器的输出出口处，增设一个高通滤波器，将非特征次谐波滤除，避免相互之间的环流。

图19是根据本发明实施例二的7#变流器仿真波形图，图20是根据本发明实施例二的8#变流器仿真波形图，从图19-图20中可看出，通过增设高通滤波器，有效的抑制了变流器之间的非特征次谐波环流现象。但是在使用高通滤波器时，应注意变流器特性，避免由于增加了高通滤波器后，改变控制系统原有的特性。

实施例三

基于与实施例一的同一发明构思，本实施例中还提供了一种非特征次谐波环流抑制装置，可以用于实现上述实施例一所描述的方法，如下面的实施例所述。由于非特征次谐波环流抑制装置解决问题的原理与非特征次谐波环流抑制方法相似，因此非特征次谐波环流抑制装置的实施可以参见非特征次谐波环流抑制方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的系统较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图21是根据本发明实施例三的非特征次谐波环流抑制装置的结构示意图，如图21所示，该系统包括：仿真分析模块10和滤波模块20，下面对该结构进行具体说明。

仿真分析模块10，用于对并联运行的多台变流器进行仿真分析，确定多台变流器的输出电流中是否出现非特征次谐波电流；

滤波模块20，连接至仿真分析模块10，用于在多台变流器的输出电流中出现非特征次谐波电流的情况下，通过高通滤波器滤除输出电流中的非特征次谐波电流。

一实施例中，上述装置还包括：设置模块，用于在多台变流器的其中一台变流器的输出出口处设置高通滤波器，从而达到更好的滤波效果。

本实施例对多台变流器并联运行进行了仿真分析，从而提出采用在变流器出口处增设高通滤波器以抑制非特征次谐波环流的方案，在不影响变流器性能的情况下，解决变流器并联谐波环流问题，提高了各种类型变流器设备并联运行的可靠性。

图22是根据本发明实施例三的非特征次谐波环流抑制装置的具体结构示意图，如图22所示，上述仿真分析模块10包括：参数设置单元12、波形获取单元14和分析单元16。下面对该结构进行具体说明。

参数设置单元12，用于设置多台变流器的并联运行参数；其中，设置并联运行参数至少可以包括：开关频率为800Hz，电压为380V，连接电抗为1^-3H；

波形获取单元14，连接至参数设置单元12，用于获取每台变流器的输出电流波形以及多台变流器的总输出电流波形；

分析单元16，连接至波形获取单元14，用于分析每台变流器的输出电流波形和总输出电流波形，结合分析结果确定上述多台变流器的输出电流中是否出现非特征次谐波电流。

对于分析单元16的具体分析过程，本实施例提供了一种优选实施方式，即分析单元16，还用于判断每台变流器的输出电流波形和总输出电流波形是否吻合，如果不吻合，则确定多台变流器的输出电流中出现非特征次谐波电流。

基于上述优选实施方式，可以准确还原并联运行的多台变流器出现非特征次谐波环流现象的完整过程，从而有利于寻找到合适的解决方案。

一实施例中，上述多台变流器如果为两台，则在相同的载波周期内两台变流器的非特征次谐波电流的相位相反，幅值相等。如果是多台(假设3台)，则其中一台变流器的非特征次谐波电流与其他两台变流器的非特征次谐波电流和相比，二者电流相位相反，幅值相同。

实施例四

基于与实施例一的同一发明构思，本实施例中还提供了一种非特征次谐波环流抑制系统，可以用于实现上述实施例一所描述的方法。图23是根据本发明实施例四的非特征次谐波环流抑制系统的结构示意图，如图23所示，非特征次谐波环流抑制系统包括：并联运行的多台变流器(图23中以3台变流器为例)以及高通滤波器，其中，该高通滤波器，设置在多台变流器的其中一台变流器的输出出口处，用于滤除多台变流器的输出电流中的非特征次谐波电流。

本实施例提出采用在变流器出口处增设高通滤波器以抑制非特征次谐波环流的方案，增设高通滤波器可以从谐波环流的根本上解决问题，又不会对变流器性能产生影响。解决了多台变流器并联运行中非特征次谐波环流问题，提高了各种类型变流器设备并联运行的可靠性。

从以上的描述中可知，本发明通过对冀北某变电站并联运行变流器保护动作原因的分析，指出了导致并联运行变流器非特征次谐波环流是跳闸的主要原因。为了解决非特征次谐波环流现象，本发明通过对多台变流器并联运行进行仿真分析，分析了环流与变流器拓扑结构之间的关系，指出级联H桥拓扑结构尤其要注意谐波环流。最后采用在变流器出口处增设高通滤波器的方案，在不影响变流器性能的情况下，解决多台变流器并联运行中非特征次谐波环流问题，提高了各种类型变流器设备并联运行的可靠性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种非特征次谐波环流抑制方法，其特征在于，所述方法包括：

对并联运行的多台变流器进行仿真分析，确定所述多台变流器的输出电流中是否出现非特征次谐波电流；

如果所述多台变流器的输出电流中出现非特征次谐波电流，则通过高通滤波器滤除所述输出电流中的非特征次谐波电流。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对并联运行的多台变流器进行仿真分析，包括：

设置所述多台变流器的并联运行参数；

获取每台变流器的输出电流波形以及所述多台变流器的总输出电流波形；

分析每台变流器的输出电流波形和所述总输出电流波形，结合分析结果确定所述多台变流器的输出电流中是否出现非特征次谐波电流。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，分析每台变流器的输出电流波形和所述总输出电流波形，包括：

判断每台变流器的输出电流波形和所述总输出电流波形是否吻合，如果不吻合，则确定所述多台变流器的输出电流中出现非特征次谐波电流。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，设置所述多台变流器的并联运行参数，包括：

设置所述多台变流器的开关频率为800Hz，电压为380V，连接电抗为1^-3H。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述多台变流器的其中一台变流器的输出出口处设置所述高通滤波器。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多台变流器为两台变流器，在相同的载波周期内，所述两台变流器的非特征次谐波电流的相位相反，幅值相等。

7.一种非特征次谐波环流抑制装置，其特征在于，所述装置包括：

仿真分析模块，用于对并联运行的多台变流器进行仿真分析，确定所述多台变流器的输出电流中是否出现非特征次谐波电流；

滤波模块，用于在所述多台变流器的输出电流中出现非特征次谐波电流的情况下，通过高通滤波器滤除所述输出电流中的非特征次谐波电流。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述仿真分析模块包括：

参数设置单元，用于设置所述多台变流器的并联运行参数；

波形获取单元，用于获取每台变流器的输出电流波形以及所述多台变流器的总输出电流波形；

分析单元，用于分析每台变流器的输出电流波形和所述总输出电流波形，结合分析结果确定所述多台变流器的输出电流中是否出现非特征次谐波电流。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述分析单元，还用于判断每台变流器的输出电流波形和所述总输出电流波形是否吻合，如果不吻合，则确定所述多台变流器的输出电流中出现非特征次谐波电流。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述参数设置单元，具体用于设置所述多台变流器的开关频率为800Hz，电压为380V，连接电抗为1^-3H。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：设置模块，用于在所述多台变流器的其中一台变流器的输出出口处设置所述高通滤波器。

12.一种非特征次谐波环流抑制系统，其特征在于，所述系统包括：并联运行的多台变流器以及高通滤波器，

所述高通滤波器，设置在所述多台变流器的其中一台变流器的输出出口处，用于滤除多台变流器的输出电流中的非特征次谐波电流。