Ottimizzazione del sistema di filtraggio DC per un collegamento HVDC a tiristori

In any high voltage direct current project (HVDC) there are harmonic filters - installed both on AC and DC side – which aim to reduce the magnitude of the harmonic currents generated by the valves in the converter stations. On the DC side the need to cut the alternating components is related to the interference induced by electromagnetic coupling between the power conductors and telecommunications installations all-surrounding, which has to be reduced. The quantification of these disturbances in the context of HVDC systems is assessed by a specific parameter, which is called equivalent disturbing current. This thesis presents and develops an innovative method in order to define the harmonic limits which have to be satisfied. This method can be used for any plant. This text also describes and implements the so-called three pulse model of the electronic converters. This model is always used in this context because it allows to draw up a correct representation of all the harmonic currents generated by the converters. In order to identify a set of filters that meet the requirements, a number of simulations have been made (using Matlab Simulink) on a plant taken as reference (3000 MW, ± 500 kV). As a final result, the outcomes’ sensitivities referring to various parameters have been tested in order to define which ones of them are able to affect the most the performance, therefore to help the HDVC system’s manufacturers in better focusing their attention.

In qualunque impianto di trasmissione di energia elettrica in alta tensione (HVDC) sono presenti filtri – installati lato AC e lato DC – atti a ridurre l’entità delle correnti armoniche generate dalle valvole nelle stazioni di conversione. Per quanto riguarda il lato in continua, la necessità di diminuire l’ampiezza di queste componenti pulsanti è correlata con l’esigenza di limitare le interferenze indotte per accoppiamento elettromagnetico fra conduttori di potenza e impianti di telecomunicazione circostanti. La quantificazione di questi disturbi nell’ambito dei sistemi HVDC avviene mediante il calcolo di uno specifico parametro, la corrente perturbata equivalente. In questa tesi si presenta e sviluppa un metodo di recente proposta per definire i requisiti armonici da rispettare, la cui peculiarità e punto di forza è quello di avere carattere generale e di poter quindi essere utilizzato per qualunque impianto. Si descrive ed implementa inoltre il cosiddetto modello a tre impulsi dei convertitori elettronici, utilizzato in questo ambito in quanto permette una corretta rappresentazione delle armoniche di correnti presenti. Si effettuano quindi simulazioni in ambiente Matlab Simulink su un impianto preso come riferimento (3000 MW, ±500 kV) al fine di individuare un insieme di filtri che rispetti i requisiti armonici indicati. Come risultato finale, si analizzano le sensibilità dei risultati nei confronti di diversi parametri al fine di stabilire quali siano quelli che maggiormente influiscono sulle prestazioni dei filtri, quindi su quali aspetti occorrerà maggiormente concentrarsi ponendosi nell’ottica di un costruttore di impianti HVDC.