Page 21 - 电力与能源2023年第五期

赵雯浩，等：高压直流输电系统接地短路故障下的谐波电流分析与仿真研究 443

图 1 高压直流输电系统模型
对电网的危害，本文采用两个 6 脉波换流单元在
直流端串联的方式形成 12 脉波换流电路，也因此
图 4 移相 30°串联 2 重联结电缆
降低了造价。
6 脉波整流电路即三相桥式全控整流电路原
理如图 2 所示。

图 2 三相桥式全控整流电路原理
此整流电路的电压波形如图 3 所示。 图 5 12 脉波整流电路输出电压

1.2 换相过程对特征谐波电流的影响
换流器是一种非线性器件，对于高压直流输
电系统的直流侧，换流器相当于谐波电压源，而在
交流侧换流器相当于谐波电流源，其运行过程中
会产生特征谐波和非特征谐波，对电力系统造成
图 3 6 脉波整流电路输出电压波形 危害，影响用户用电。

1.2.1 忽略换相过程影响时的谐波电流
由图 3 的波形图可以看出，整流输出电压 u d
在一个周期内脉动 6 次，且每次脉动的波形相同， 在分析换流器产生的谐波时通常做出假设，
故也称为 6 脉波整流电路。 忽略电感的影响即不考虑换相过程，此时各相电

基于此，本文采用移相多重联结的方法组成 流波形由矩形波组成。在此以 6 脉波为例，12 脉
12 脉波换流器，即由两个 6 脉波整流电路采用换 波与此类似，本文不再做分析。以 A 相为例，选取
流变压器在直流侧串联而成，而在交流侧通过交 合适坐标进行傅里叶分析可得电流中只含有 6k±
i
流变压器在网侧并联而成，一个 6 脉波桥的换流 1 次谐波，即交流侧产生的特征谐波， a 的表达式
为星-星（Y-Y）连接，另一个 6 脉波桥的换流为星- 如下：

三角（Y-D）连接，两个 6 脉波换流器交流侧输出 2 π ( 1
3 I d
i a = sin ω 1 t - sin 5ω 1 t -
线电压相差 30°。移相 30°串联 2 重联结电路如图 5
1 1 1
4 所示。 sin 7ω 1 t + sin 11ω 1 t + sin 13ω 1 t -
7 11 13
由图 4 可知，两组三相交流电源间相位错开
1 1 )
sin 17ω 1 t - sin 19ω 1 t + . . . （1）
30°，大小相等，而移相 30°。 17 19
故两组 6 脉波整流电路的输出电压串联之后 1.2.2 计及换相过程影响时的谐波电流
所 得 的 12 脉 波 整 流 电 路 输 出 电 压 波 形 如 图 5 对于 12 脉波换流器，直流侧产生 12k 次特征
所示。 谐波，网侧产生 12k±1 次谐波。