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直流输电系统交直流PLC噪声滤波器设计技术研究

2020-12-02阅读(714)

直流输电系统交直流PLC噪声滤波器设计技术研究

论文摘要

高压直流输电系统为大规模远距离传输电能和大区电网互联提供了技术上可靠、经济上可行的方法,随着我国电力系统的快速发展和西电东送战略的实施,直流输电技术得到了广泛应用,我国已成为世界上直流输电应用前景最为广阔的国家。同时直流输电工程中的某些特性是交流系统所没有的,必须进行专门的研究,如由换流站产生的PLC高频干扰噪声的问题,就是直流输电工程所特有的。在这样的工程背景下,本文在以下几个方面对直流输电系统PLC高频干扰噪声滤波器进行了深入的研究。首先,对换流站PLC高频干扰噪声源模型进行了研究。在对换流阀换相产生高频噪声的基本原理进行深入分析的基础上,采用了带缓冲回路的换流阀等效模型,通过PSCAD/EMTDC对贵广工程进行仿真,得到了噪声源的频谱曲线;确定了影响噪声强度的主要因素;修正并验证了确定噪声源强度的经验模型;介绍了修正后经验模型中各物理量的计算方法;以贵广工程为例,将修正经验频谱、仿真频谱与文献中给出的实际频谱对比,验证了修正经验模型的合理性。其次,详细分析了PLC高频噪声传输通道。在传统的噪声源基础上,以3脉动桥作为产生高频噪声的基本单元,提出了12脉动换流桥的分压模型;以PSCAD/EMTDC为仿真工具,对换流器内部相关点的电压波形进行傅立叶分析,得到了其噪声频谱,证明了分压模型能正确地反映高频噪声在换流器内部的分布;以贵广工程为例,计算了采用不同模型时的交流侧高频噪声,通过与参考噪声的比较,证明了分压模型计算结果准确性。第三,研究了一系列换流站设备的高频模型,重点研究了换流变压器的高频模型。提出了两种用于换流站高频干扰计算的换流变压器模型;在传统的简单模型的基础上,考虑了换流变压器的绕组间电容和低压绕组的对地电容,提出了综合漏感和分布电容影响的改进模型;该模型在频率大于20kHz的高频段可简化为纯电容模型,同时给出了两种模型中参数的确定方法;最后根据给出的贵广工程的计算结果,证明提出的两种模型是可行的。第四,尝试利用高频信号滤波器的理念设计PLC高频干扰滤波器。根据直流系统的高频噪声计算回路,在考虑阻抗失配的基础上,提出了四种PLC高频干扰滤波器可以采用的电路结构;提出了滤波器截至频率的概念,并给出了四种PLC高频干扰滤波器截至频率的计算公式;提出了一种确定PLC高频干扰滤波器主参数(串臂电感和并臂电容)的方法;根据电力线载波阻波器的理论提出了一种串臂调谐参数的确定方法;以贵广工程为例,说明了PLC高频干扰滤波器具体的设计流程及调谐参数的确定方法;通过仿真计算结果和实测数据的分析,验证了取消并臂调谐装置的可行性及合理性。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题研究的意义
  • 1.2 PLC干扰噪声产生的机理
  • 1.3 PLC噪声滤波器工作原理
  • 1.4 国内外研究现状
  • 1.5 本文的主要工作
  • 参考文献
  • 第二章 PLC噪声源的研究
  • 2.1 噪声源原理
  • 2.2 噪声源特性分析
  • 2.2.1 基本系统
  • 2.2.2 阀组模型
  • 2.2.3 仿真波形
  • 2.3 实测高频噪声比较
  • 2.3.1 直流侧不同输送功率对交流侧噪声的影响
  • 2.3.2 直流侧不同运行电压对交流侧噪声的影响
  • 2.4 经验模型
  • 2.4.1 换相跃变电压
  • 2.4.2 换相跃变时间
  • 2.4.3 噪声频带宽
  • 2.5 频谱比较
  • 2.6 结论
  • 参考文献
  • 第三章 PLC噪声传导通道
  • 3.1 12脉动换流器模型
  • 3.1.1 换流站噪声源
  • 3.1.2 换流器的传统模型
  • 3.1.3 换流器的分压模型
  • 3.1.4 仿真结果
  • 3.1.5 噪声干扰曲线比较
  • 3.1.6 结论
  • 3.2 换流变压器模型
  • 3.2.1 传统的简单模型
  • 3.2.2 改进模型
  • 3.2.3 简化的电容模型
  • 3.2.4 噪声干扰曲线比较
  • 3.2.5 结论
  • 3.3 平波电抗器模型
  • 3.4 交、直流滤波器模型
  • 3.5 线路模型
  • 3.6 PLC噪声计算回路
  • 参考文献
  • 第四章 PLC噪声滤波器的设计
  • 4.1 PLC噪声滤波器的设计电路
  • 4.2 PLC噪声滤波器的阻抗失配问题
  • 4.3 PLC噪声滤波器可采用的电路结构
  • 4.4 PLC噪声滤波器的设计方法
  • 4.5 PLC噪声滤波器的衰减指标
  • 4.6 滤波器主参数的确定
  • 4.7 调谐参数的设置
  • 4.7.1 调谐结构a)
  • 4.7.2 调谐结构b)
  • 4.8 设计举例
  • 4.8.1 实例一
  • 4.8.2 实例二
  • 4.8.3 小结
  • 4.9 并臂调谐回路的作用
  • 4.9.1 仿真结果
  • 4.9.2 实测数据
  • 参考文献
  • 第五章 总结与展望
  • 5.1 全文总结
  • 5.2 工作展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表与录用的论文

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