CN218940938U - 一种直流输电系统直流侧谐振抑制装置 - Google Patents

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辛清明
谢惠藩
刘洪涛
曹润彬
郭龙
卢毓欣
黄碧月
李凌飞
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Abstract

本发明公开了一种直流输电系统直流侧谐振抑制装置，包括开关管、电容器、电阻器和避雷器，开关管、电容器和电阻器依次串联，开关管由并联在两侧的避雷器进行保护，开关管的输入端并接在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器输入端，电阻器的输出端并接在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器输出端。当直流输电系统发生暂态故障时，开关管导通，开关管导通时，电容器、电阻器与平波电抗器形成一个并联回路谐振，用于阻断直流侧谐振，达到了抑制直流输电系统在暂态故障下的直流侧回路谐振的效果。

Description

一种直流输电系统直流侧谐振抑制装置
技术领域
本发明涉及直流输电系统谐振抑制技术领域，尤其涉及一种直流输电系统直流侧谐振抑制装置。
背景技术
直流输电系统由电力电子逆变侧构成，而逆变侧的运行将主要依赖于控制系统。控制系统的引入使整个系统存在负阻尼的可能，尤其是在一次阻抗相对较低的情况，增大了系统弱阻尼或负阻尼的可能，从而导致系统在扰动情况下不衰减甚至谐波放大。
在实际的直流输电系统运行过程中，仍然存在控制系统负阻尼作用带来的直流侧的谐振振荡，且直流侧回路谐振的发生往往具有随机性，在一定的暂态故障下才会激发谐振，如出现直流侧故障或出现直流线路雷击等暂态运行方式。为保证直流输电系统的安全稳定运行，有必要采取有效措施以抑制直流输电系统直流侧谐振的发生。
发明内容
本发明提供了一种直流输电系统直流侧谐振抑制装置，用于抑制直流输电系统在暂态故障下的直流侧回路谐振。
有鉴于此，本发明提供了一种直流输电系统直流侧谐振抑制装置，包括开关管、电容器、电阻器和避雷器；
开关管、电容器和电阻器依次串联，避雷器并联在开关管两侧，开关管的输入端并接在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器输入端，电阻器的输出端并接在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器输出端。
可选地，开关管为IGBT。
可选地，开关管为IGCT。
可选地，电容器的取值为：
Figure BDA0003997310750000011
其中，C为电容器的电容值，L为平波电抗器的电感值，fmin为直流侧谐振的最小频率。
可选地，电阻器的取值范围为1000Ω～5000Ω。
可选地，避雷器的额定电压为平波电抗器额定电压的1.33倍。
可选地，开关管的触发脉冲采用PWM调制，占空比为：
Figure BDA0003997310750000021
其中，D为占空比，f0为基准频率，f为直流侧谐振频率。
与现有技术相比，本发明提供的直流输电系统直流侧谐振抑制装置具备以下优点：
本发明提供的直流输电系统直流侧谐振抑制装置，包括开关管、电容器、电阻器和避雷器，开关管、电容器和电阻器依次串联，开关管由并联在两侧的避雷器进行保护，开关管的输入端并接在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器输入端，电阻器的输出端并接在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器输出端。当直流输电系统发生暂态故障时，开关管导通，开关管导通时，电容器、电阻器与平波电抗器形成一个并联回路谐振，用于阻断直流侧谐振，达到了抑制直流输电系统在暂态故障下的直流侧回路谐振的效果。
同时，本发明提供的直流输电系统直流侧谐振抑制装置借用原有的平波电抗器进行谐波抑制，达到了节省设备成本，减少投资效果。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明中提供的一种直流输电系统直流侧谐振抑制装置的电路结构示意图；
图2为本发明中提供的直流输电系统直流侧谐振抑制装置的安装位置示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为了便于理解，请参阅图1，本发明中提供了一种直流输电系统直流侧谐振抑制装置的实施例，包括开关管Q、电容器C、电阻器R和避雷器F；
开关管Q、电容器C和电阻器R依次串联，避雷器F并联在开关管Q两侧，开关管Q的输入端并接在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器L输入端，电阻器R的输出端并接在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器L输出端。
需要说明的是，本发明实施例中提供的直流输电系统直流侧谐振抑制装置100并联在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器L的两端，如图2所示。当直流输电系统发生暂态故障时，开关管Q导通，在开关管Q导通后，电容器C、电阻器R与平波电抗器L形成一个并联回路谐振，可阻断直流侧谐振。开关管Q可选为IGBT或IGCT。
由于直流侧谐振的频率通常为50Hz-300Hz之间，因此，考虑电容器C的取值应有一定的普适性，同时可以通过开关管Q的调节来调整电容器C对外输出的电容值，因此，电容器C按照所需的最大电容值考虑，其取值为：
Figure BDA0003997310750000031
其中，C为电容器的电容值，L为平波电抗器的电感值，fmin为直流侧谐振的最小频率，取值为50Hz。
电阻器R的主要作用是用来调整平波电抗器L的阻尼，增强阻尼的同时，调整平波电抗器L阻抗特性的锐度，电阻器R的取值范围为1000Ω～5000Ω。
避雷器F是为了保护开关管Q在开通关断中的过电压，避雷器F的额定电压按照平波电抗器L稳定电压的1.33倍进行选取。
开关管Q的触发脉冲采用PWM调制，其占空比D按照以下公式进行设定：
Figure BDA0003997310750000032
其中，D为占空比，f0为基准频率，取50Hz，f为直流侧谐振频率。
本发明提供的直流输电系统直流侧谐振抑制装置，包括开关管、电容器、电阻器和避雷器，开关管、电容器和电阻器依次串联，开关管由并联在两侧的避雷器进行保护，开关管的输入端并接在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器输入端，电阻器的输出端并接在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器输出端。当直流输电系统发生暂态故障时，开关管导通，开关管导通时，电容器、电阻器与平波电抗器形成一个并联回路谐振，用于阻断直流侧谐振，达到了抑制直流输电系统在暂态故障下的直流侧回路谐振的效果。
同时，本发明提供的直流输电系统直流侧谐振抑制装置借用原有的平波电抗器进行谐波抑制，达到了节省设备成本，减少投资效果。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种直流输电系统直流侧谐振抑制装置，其特征在于，包括开关管、电容器、电阻器和避雷器；
开关管、电容器和电阻器依次串联，避雷器并联在开关管两侧，开关管的输入端并接在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器输入端，电阻器的输出端并接在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器输出端。
2.根据权利要求1所述的直流输电系统直流侧谐振抑制装置，其特征在于，开关管为IGBT。
3.根据权利要求1所述的直流输电系统直流侧谐振抑制装置，其特征在于，开关管为IGCT。
4.根据权利要求1所述的直流输电系统直流侧谐振抑制装置，其特征在于，电容器的取值为：
Figure FDA0003997310740000011
其中，C为电容器的电容值，L为平波电抗器的电感值，fmin为直流侧谐振的最小频率。
5.根据权利要求1所述的直流输电系统直流侧谐振抑制装置，其特征在于，电阻器的取值范围为1000Ω～5000Ω。
6.根据权利要求1所述的直流输电系统直流侧谐振抑制装置，其特征在于，避雷器的额定电压为平波电抗器额定电压的1.33倍。
7.根据权利要求1所述的直流输电系统直流侧谐振抑制装置，其特征在于，开关管的触发脉冲采用PWM调制，占空比为：
Figure FDA0003997310740000012
其中，D为占空比，f0为基准频率，f为直流侧谐振频率。
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