滤波器设备、用于滤除输电或配电系统中的谐波的方法以及这种系统技术方案

一种包括至少一个滤波器(116；116A；116D；216；316)的滤波器设备(102)，各滤波器是可调谐的并且包括至少一个电容器布置(128a；128b)。电容器布置包括多个第一电容器(506；614)、多个第二电容器(510；618)和多个开关(512；620)。各开关在非导通模式与导通模式之间是可切换的。多个第二电容器和多个开关设置成在不同电位连接或断开第二电容器，以便通过调整滤波器的电容对滤波器进行调谐。一种包括这种滤波器设备的输电或配电系统。一种用于通过这种滤波器设备来滤除输电或配电系统中的谐波的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及滤波器设备以及用于滤除输电或配电系统中的谐波的方法。此外，本专利技术涉及包括滤波器设备的输电或配电系统。
技术介绍
高压直流(HVDC)配电网络或者HVDC输电或配电系统将直流(DC)用于传输或分配电力，与更常见交流(AC)系统形成对照。对于长距离传输或分配，HVDC系统可以不太昂贵，并且可遭受较低电损耗。但是，HVDC系统也可用于短距离传输或分配。一般来说，HVDC输电或配电系统包括：至少一个直流输电或配电线，例如长距离HVDC环节或电缆，用于将直流携带长距离、例如海底；以及转换器或者转换器站，用于将交流转换成直流以供输入到HVDC输电或配电系统，并且用于将直流又转换成交流以供输入到高压AC电力系统。HVDC输电或配电系统还可用作背靠背系统，以用于互连可能相互远离或者相互接近的两个异步AC网络。在背靠背系统中，HVDC输电或配电系统可从第一AC网络获取电力，将它转换为直流，并且将它传送给第二AC网络，其可远离或接近第一AC网络，其中直流又转换成交流以供输入到第二AC网络。连接到AC电力系统的转换器、例如高压直流的转换器站中包含的转换器根据其操作原理生成其AC侧的谐波电流和其DC侧的谐波电压。在这个上下文中，大体上，只有对AC系统的基频的阶数n=k×p±1的谐波在AC侧发生以及阶数n=k×p的谐波在DC侧发生，p是转换器的脉冲数，k是正整数。其它阶数的谐波也可在这种电力系统中发生，通过例如AC系统的各相之间的不对称性所引起。为了降低输电或配电系统中包含的组件(例如发电机和变压器)上例如采取组件的发热形式并且源自谐波的应力，以及满足关于对输电或配电系统的影响和电信扰动所进行的要求，一般安装滤波器以限制输电或配电系统中的扰动的传播。低阶谐波、例如对应于k=1的谐波以及对于6脉冲转换器还有对应于k=2的谐波一般经过调谐成这些谐波的滤波器来滤除，而高阶谐波可经过高通滤波器来滤除。滤波器由无源组件组成，以及在确定尺寸期间，可考虑AC侧的滤波器用作生成无功功率的构件。但是，一般来说，对于高压直流电力的转换器站的无功功率的生成的要求可要求在AC侧安装一个或多个更高电压电容器组。在某些情况下，可需要在转换器的DC侧也安装调谐滤波器和高通滤波器。在高压直流的转换器站中，滤波器和电容器组构成站组件，其本质上影响站的功能、容量和成本。一般来说，调谐滤波器设计为串联谐振电路，其中包括电容、电感以及有时还有电阻阻抗元件，调谐成使得在输电或配电系统所预计的谐波频率的一个或多个，它们呈现完全电阻阻抗。在窄带滤波器中，滤波器中包含的阻抗元件的电抗的小变化可引起滤波器功能的显著退化。这种变化例如可通过电容阻抗元件的一个部分的故障引起。通过例如温度变化或老化所引起的系统频率的变化和组件值的漂移使得尽管没有直接故障在滤波器中发生，但是一般难以保持令人满意或准确的调谐，这又引起受损输电或配电及其受损控制。解决系统频率的变化和组件值的变化的一种方式是使滤波器足够宽以应对变化。还提出提供可调谐滤波器，其提供滤波器的(一个或多个)谐振频率的调整。KR 10-1007388公开一种可调谐带通滤波器，其被提供以通过对放大信号进行带通滤波来对预期信号有选择地滤波。CN 102185323-A描述一种包括机械晶闸管投切电容器的无功补偿控制器，机械晶闸管投切电容器包括四组分级补偿电容器和一组完全补偿电容器。US 4769751公开通过依靠固定和可切换电感和电容补偿元件所执行的AC网络之间的DC馈电线的同时功率和电压控制。CN 101022219-A描述一种用于消除谐波并且补偿功率的装置，其中滤波器通过多个开关组来连接到多个AC接触器和电容器。CN 101630841-A公开一种包括电容器组的动态谐波滤波器。US 2007/0237273-A1描述一种用于对复杂信号进行滤波、具有自动调谐能力的复杂滤波器。调谐单元能够生成多个控制信号，以便将复杂滤波器调谐到预定频率。US 5568042-A公开了电力网络中的滤波器的监测和控制。公开一种调谐单元，其包括电抗器和四个电容器。与电抗器串联连接的电容器的数量可通过采取机械触点形式的开关构件来控制。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供允许输电或配电系统中的改进滤波的设备和方法。本专利技术的上述目的通过提供包括至少一个滤波器的滤波器设备来达成。各滤波器是可调谐的，并且包括至少一个电容器布置。电容器布置包括多个第一电容器、多个第二电容器和多个开关。各开关在非导通模式与导通模式之间是可切换的。多个第二电容器和多个开关设置成在不同电位连接或断开第二电容器，以便通过调整滤波器的电容对滤波器进行调谐。至少一个滤波器可配置用于谐波滤除。通过按照本专利技术的滤波器设备，提供输电或配电系统中的改进滤波。滤波得到改进，因为提供一种滤波器，其具有充分小的尺寸，对于制造和安装是有效的，并且具有所需滤波器性能。滤波器的安装是有效的并且得到促进，因为滤波器例如因其减小的尺寸而占据较少空间，并且因而更节省成本。滤波器的制造是有效的并且得到促进，因为可使用标准化组件，由此降低制造成本。所需和有效的滤波器性能还通过滤波器设备所提供的改进调谐来达成。通过滤波器的改进调谐，提供输电或配电系统中的谐波的改进滤除。谐波可由转换器或转换器站来生成，或者可在输电或配电系统或网络中的其它位置发生或生成。通过改进滤波，提供输电或配电系统中的改进输电或配电以及输电或配电的改进控制。通过按照本专利技术的滤波器的改进调谐，提供具有陡峭阻抗和较高Q值的可调谐滤波器。滤波器的调谐频率可逐步调整或改变，或者换言之按照连续步长来调整或改变。通过按照本专利技术的实施例的滤波器设备，可有效地调整滤波器的电容，以便补偿组件的温度变化和系统频率变化。滤波器的电容可有效地逐步调整，以及滤波器的调谐频率因而有效地逐步调整。除了电容器布置的电容器之外，各滤波器还可包括一个或多个附加电容器。所述多个第一电容器可相互串联连接。按照本专利技术的滤波器设备的一实施例，电容器布置包括多个第一电容器的串联连接，其中多个第二电容器和多个开关设置成在不同电位将第二电容器与多个第一电容器的串联连接相连接或断开。通过这个实施例，进一步促进滤波器的电容的调整，并且提供滤波器的改进调谐和改进滤波。按照本专利技术的滤波器设备的又一实施例，电容器布置包括相互串联连接的多个并联连接，各并联连接包括多个第一电容器的第一电容器以及多个第二电容器的至少一个第二电容器和多个开关的开关的至少一个串联连接，并且在各并联连接中，第一电容器与至少一个第二电容器和开关的至少一个串联连接并联连接。通过这个实施例，进一步改进滤波器的电容的调整，并且提供滤波器的进一步改进调谐和进一步改进滤波。按照本专利技术的滤波器设备的另一个实施例，第一电容器具有基本上相同的电容。通过这个实施例，电容器布置的电容能够有效地逐步调整，以及滤波器的调谐频率因而能够有效地逐步调整，由此提供滤波器的进一步改进调谐和进一步改进滤波。按照本专利技术的滤波器设备的又一个实施例，第二电容器具有基本上相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括至少一个滤波器(116；116A；116D；216；316)的滤波器设备(102)，各滤波器是可调谐的并且包括至少一个电容器布置(128a；128b)，以及所述电容器布置包括多个第一电容器(506；614)，多个第二电容器(510；618)，以及多个开关(512；620)，各开关在非导通模式与导通模式之间是可切换的，其特征在于，所述多个第二电容器和所述多个开关设置成在不同电位连接或断开所述第二电容器，以便通过调整所述滤波器的电容对所述滤波器进行调谐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.01 US 61/6544841.一种包括至少一个滤波器(116；116A；116D；216；316)的滤波器设备(102)，各滤波器是可调谐的并且包括至少一个电容器布置(128a；128b)，以及所述电容器布置包括
多个第一电容器(506；614)，
多个第二电容器(510；618)，以及
多个开关(512；620)，各开关在非导通模式与导通模式之间是可切换的，其特征在于，所述多个第二电容器和所述多个开关设置成在不同电位连接或断开所述第二电容器，以便通过调整所述滤波器的电容对所述滤波器进行调谐。
2.如权利要求1所述的滤波器设备，其特征在于，所述电容器布置(128a；128b)包括所述多个第一电容器(506；614)的串联连接(530；630)，以及所述多个第二电容器(510；618)和所述多个开关(512；620)设置成在不同电位将所述第二电容器与所述多个第一电容器的所述串联连接相连接或断开。
3.如权利要求1或2所述的滤波器设备，其特征在于，所述电容器布置包括相互串联连接的多个并联连接(502，504；602，604，606，608，610，612)，并且各并联连接包括所述多个第一电容器(506；614)的第一电容器(506；614)以及所述多个第二电容器的至少一个第二电容器(510；618)和所述多个开关(512；620)的开关(512；620)的至少一个串联连接(508；616)，在各并联连接中，所述第一电容器与至少一个第二电容器(510；618)和开关(512；620)的所述至少一个串联连接(508；616)并联连接。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的滤波器设备，其特征在于，所述第一电容器(506；614)具有基本上相同的电容。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的滤波器设备，其特征在于，所述第二电容器(510；618)具有基本上相同的电容。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的滤波器设备，其特征在于，各第一电容器(506；614)的电容与各第二电容器(510；618)的电容不同。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的滤波器设备，其特征在于，各滤波器(116；216；316)包括与所述电容器布置(128a；128b)串联连接的至少一个可调电抗器(130；230，231)，所述至少一个可调电抗器的电感是可调的，以及所述可调电抗器设置成调整所述滤波器的电感。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的滤波器设备，其特征在于，所述滤波器设备(102)包括控制器(126)，其设置成通过控制所述滤波器连接所述多个第二电容器的所述第二电容器(510；618)的至少一个来增加所述滤波器(116；216；316)的电容。
9.如权利要求8所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：B伯达希，M海廷恩，N莫迪格，P霍姆伯格，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH