Исследование характеристик передачи гармоник интегрированного многoобмоточного индуктивно-фильтрующего преобразовательного трансформатора и его фильтрующей системы

Предложены новый интегрированный многoобмоточный индуктивно-фильтрующий преобразовательный трансформатор и его фильтрующая система для применения на преобразовательной подстанции постоянного тока высокого напряжения (HVDC). Схема включает две параллельно соединённые треугольником фильтровые обмотки с нулевым сопротивлением, а на ответвлениях установлены настроенные фильтры 11-й и 13-й гармоник. Благодаря этому фильтры 5-й и 7-й гармоник исключаются, а 5-я, 7-я, 11-я и 13-я гармоники на вентильной стороне подавляются. Кроме того, снижается стоимость фильтров и устраняется негативное воздействие передачи гармонических токов на активную часть преобразовательного трансформатора, включая вибрацию, шум и гармонические потери. В работе сначала построены математические модели интегрированного многoобмоточного индуктивно-фильтрующего преобразовательного трансформатора и его фильтрующей системы. На их основе выведены соотношения между токами на стороне первичной обмотки и двух сторонах вторичных обмоток. Затем проанализированы и обсуждены пути передачи токов отдельных гармоник в новой системе. Кроме того, для исследования рабочих характеристик системы создана имитационная модель. Наконец, на основе разработанного экспериментального прототипа создана экспериментальная платформа системы передачи постоянного тока для проверки рабочих характеристик интегрированного многoобмоточного индуктивно-фильтрующего преобразовательного трансформатора и его фильтрующей системы. Экспериментальные результаты показывают, что коэффициент суммарных гармонических искажений (THD) тока сетевой обмотки можно снизить до 4,68% посредством установки только настроенных фильтров 11-й и 13-й гармоник; таким образом, эффект активной фильтрации в значительной степени достигается пассивным методом фильтрации.