新型换流变压器配套滤波装置的优化设计

　　由表4可知，采用本文的与新型换流变压器配套的滤波装置的优化模型可获得良好的谐波屏蔽效果，流入交流系统网侧的谐波电流小于相应的允许值。

表2 换流站交流网侧的谐波电流

表3 单相滤波装置的优化结果

表4 各次特征谐波的屏蔽效果

　　3.2 仿真结果

　　本文采用等效谐波源法，运用Matlab7.0 软件在单相换流变压器等值电路中建立了带滤波装置的仿真模型，副方延边绕组的电流I3 及其频谱如图5 所示。副方公共边绕组的电流I2及其频谱如图6 所示。由图5、6 可知：不同频率下大部分的谐波电流被引流到滤波装置，延边绕组与公共绕组谐波电流的磁通作用相反；工频频率下的滤波装置呈容性，与延边绕组相比，公共绕组的基波分量变小、谐波畸变率变大，这再次表明本文设计的与新型换流变压器配套的滤波装置具有屏蔽谐波、补偿基波的特点。

图5 副方延边绕组的电流与频谱。

图6 副方公共边绕组的电流与频谱。

　　原方绕组的电流I1及其频谱如图7 所示。由图7 可知，原方绕组的电流畸变率很低，5 次谐波电流的含有率约为0.4%，这再次表明该滤波装置具有较好的谐波屏蔽效果。

图7 原方绕组的电流与频谱。

　　4 结论

　　（1）传统HVDC 系统交流侧的谐波与无功功率会对换流变压器产生不良的影响。传统的无源滤波方式因计及系统阻抗而不能完全抑制谐振。本文基于自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器，针对某实际的HVDC 模拟系统，提出了与该变压器配套的滤波装置的接线方案，并根据该滤波装置的特点，建立了以初期投资最小为优化目标、满足系统无功需求的滤波器优化配置的数学模型。

　　（2）传统的遗传算法不能解决非线性规划问题，因此本文采用外罚函数法与遗传算法相结合的优化算法，对新型换流变压器配套滤波装置进行了优化设计。

　　（3）本文所设计的新型换流变压器配套滤波装置对变压器阀侧5、7、11、13 次特征谐波具有良好的引流效果，使其可在换流变压器阀侧绕组流通，不至于回馈至网侧绕组，从而大大降低了含量较大的主要特征谐波对换流变压器的不良影响。