換流變壓器及濾波裝置是直流輸電系統(tǒng)中的重大技術(shù)裝備。傳統(tǒng)的換流變壓器及濾波方 案雖然廣泛應(yīng)用，但并不完善。傳統(tǒng)濾波方案將濾波器安裝于交流母線與換流變壓器網(wǎng)側(cè)繞 組之間。這使得由換流器產(chǎn)生的諧波電流和無(wú)功電流均要通過(guò)變壓器的網(wǎng)側(cè)、閥側(cè)繞組。這 必然會(huì)在鐵心和結(jié)構(gòu)件中通過(guò)較強(qiáng)的諧波磁通，使得變壓器絕緣強(qiáng)度加大，損耗增加，振動(dòng) 和噪聲大。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了一種新型換流變壓器及其濾波系統(tǒng)，它是利用電磁感應(yīng)原理 在副邊繞組間實(shí)現(xiàn)諧波磁勢(shì)平衡的諧波抑制新方法，稱之為感應(yīng)濾波；分析了該濾波新 方法的諧波抑制機(jī)理；在此基礎(chǔ)上，對(duì)在建的新型直流輸電系統(tǒng)平臺(tái)的閥側(cè)濾波器進(jìn)行綜合 設(shè)計(jì)。

感應(yīng)濾波的諧波抑制機(jī)理

現(xiàn)以圖1所示中間引出抽頭接單調(diào)諧濾波器的單相三繞組變壓器為例，闡述利用變壓器 耦合繞組的安匝平衡作濾波機(jī)理的新型濾波方式。圖中，1表示一次繞組，2表示二次延邊繞 組，3表示二次公共繞組，  Ih 表示諧波電流源。箭頭所示為諧波電流在變壓器中的流通路徑。

分析可知：在延邊繞組2通過(guò)諧波電流影響下，公共繞組2和一次繞組1要感生相應(yīng)的諧波電流，滿足以下磁勢(shì)平衡關(guān)系 ：

W2Ih=W3Ih3+W1Ih1 （1）

式中：W1 一次繞組的匝數(shù)，W2 二次負(fù)載繞組的匝數(shù)，W3—二次濾波繞組的匝數(shù)。
如果延邊繞組2 和公共繞組3 的安匝能保持平衡，則 Ih1 =0，就不會(huì)在一次繞組感生諧 波電流，從而使一次與諧波隔離開來(lái)，達(dá)到諧波屏蔽的目的。

由此可知，該種濾波方式的實(shí)現(xiàn)需要同時(shí)滿足如下兩個(gè)條件[3]：

（1）圖1 變壓器二次繞組引出抽頭接濾波器，目的是對(duì)諧波加以引流，為變壓器耦合繞 組2、3 的諧波安匝平衡作濾波方式提供前提。引流效果越好，利用耦合繞組的諧波屏蔽效 果就越好,因此，濾波器應(yīng)力求達(dá)到諧振。

（2）變壓器二次耦合繞組2、3 的安匝能否保持平衡，從而使一次繞組1 不至于感生諧 波電流，取決于繞組的布置及其阻抗關(guān)系。具體地，就是通過(guò)變壓器設(shè)計(jì)使公共繞組3 的等 值阻抗等于0 或近似等0。
上述兩個(gè)條件同時(shí)滿足，即可有效抑制諧波在變壓器中的流通路徑，使諧波不至于通過(guò) 變壓器回饋至網(wǎng)側(cè)，從而起到對(duì)諧波隔離屏蔽的作用。

 濾波器設(shè)計(jì)

1 雙調(diào)諧濾波器特性分析

根據(jù)直流輸電系統(tǒng)的特點(diǎn)，建立如圖2 所示用來(lái)驗(yàn)證新型濾波方式及對(duì)比分析與傳統(tǒng)無(wú) 源濾波效果差異的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。整流站采用新型換流變壓器，二次繞組有抽頭引出接DT5/7 和DT11/13，一次繞組出線端，即網(wǎng)側(cè)接二階高通濾波器HP2 及并聯(lián)電容器；逆變站采用 傳統(tǒng)換流變壓器,這里不再說(shuō)明。 新型直流輸電系統(tǒng)閥側(cè)采用雙調(diào)諧濾波器，其基本電路結(jié)構(gòu)由圖2可知；其有兩個(gè)諧振 頻率，同時(shí)吸收兩個(gè)鄰近頻率的諧波，等效于兩個(gè)并聯(lián)的單調(diào)諧濾器[7]。

閥側(cè)雙調(diào)諧濾波器 是由串聯(lián)諧振回路C1、L1和并聯(lián)諧振回路C2、L2串接而成.兩個(gè)回路分別有各自的頻率阻抗 關(guān)系和諧振點(diǎn),兩回路串聯(lián)構(gòu)成雙調(diào)諧濾波器的阻抗頻率關(guān)系。并聯(lián)回路C2L2的阻抗特性如 圖3(a)所示。圖3(a)中兩個(gè)阻抗特性曲線中，虛線部分表示濾波器的阻抗呈容性；實(shí)線部分 則表示濾波器的阻抗為感性；由圖3(a)可知，對(duì)于基頻而言，并聯(lián)回路的阻抗很小，即并聯(lián) 回路承受的電壓很低，串聯(lián)回路的阻抗較大，且為容抗。因此，對(duì)于雙調(diào)諧濾波器來(lái)說(shuō)，主 要由串聯(lián)電容器承受接入母線電壓。