基于感应滤波的双调谐滤波器综合设计

1 前 言

　　换流变压器及滤波装置是直流输电系统中的重大技术装备。传统的换流变压器及滤波方 案虽然广泛应用，但并不完善。传统滤波方案将滤波器安装于交流母线与换流变压器网侧绕 组之间。这使得由换流器产生的谐波电流和无功电流均要通过变压器的网侧、阀侧绕组。这 必然会在铁心和结构件中通过较强的谐波磁通，使得变压器绝缘强度加大，损耗增加，振动 和噪声大[1-2]。

　　针对上述问题，本文提出了一种新型换流变压器及其滤波系统，它是利用电磁感应原理 在副边绕组间实现谐波磁势平衡的谐波抑制新方法，称之为感应滤波[3-5]；分析了该滤波新 方法的谐波抑制机理；在此基础上，对在建的新型直流输电系统平台的阀侧滤波器进行综合 设计[6]。

　　2 感应滤波的谐波抑制机理

　　现以图1所示中间引出抽头接单调谐滤波器的单相三绕组变压器为例，阐述利用变压器 耦合绕组的安匝平衡作滤波机理的新型滤波方式。图中，1表示一次绕组，2表示二次延边绕 组，3表示二次公共绕组， Ih 表示谐波电流源。箭头所示为谐波电流在变压器中的流通路径。

　　分析可知：在延边绕组2通过谐波电流影响下，公共绕组2和一次绕组1要感生相应的谐波电流，满足以下磁势平衡关系 ：

W2Ih=W3Ih3+W1Ih1 （1）

　　式中：W1 一次绕组的匝数，W2 二次负载绕组的匝数，W3―二次滤波绕组的匝数。

　　如果延边绕组2 和公共绕组3 的安匝能保持平衡，则 Ih1 =0，就不会在一次绕组感生谐 波电流，从而使一次与谐波隔离开来，达到谐波屏蔽的目的。

　　由此可知，该种滤波方式的实现需要同时满足如下两个条件[3]：

　　（1）图1 变压器二次绕组引出抽头接滤波器，目的是对谐波加以引流，为变压器耦合绕 组2、3 的谐波安匝平衡作滤波方式提供前提。引流效果越好，利用耦合绕组的谐波屏蔽效 果就越好,因此，滤波器应力求达到谐振。

　　（2）变压器二次耦合绕组2、3 的安匝能否保持平衡，从而使一次绕组1 不至于感生谐 波电流，取决于绕组的布置及其阻抗关系。具体地，就是通过变压器设计使公共绕组3 的等 值阻抗等于0 或近似等0。

　　上述两个条件同时满足，即可有效抑制谐波在变压器中的流通路径，使谐波不至于通过 变压器回馈至网侧，从而起到对谐波隔离屏蔽的作用。