电力滤波是提高电能质量的重要手段。无源滤波、有源滤波、混合滤波是目前普遍采用的滤波技术。论文就一种新的感应滤波技术开展了深入系统的研究。介绍了感应滤波技术的发展历程,从理论上分析了感应滤波的机理,给出了实现感应滤波的阻抗条件,通过论文的研究表明,将感应滤波应用于直流输电中将可以提高滤波效果、抑制谐波不稳定、减少无功需求、降低逆变状态下换相失败可能性、使得轻型直流输电系统展现各种优越性能。感应滤波在大功率整流系统中应用的测试结果初步验证了感应滤波技术的优越性。论文开展的基础性研究工作以及取得的创新性研究成果主要体现在以下几个方面：1、从理论上揭示了感应滤波的工作机理与电磁特性提出了一种应用“超导”闭合回路磁链守恒原理和磁势平衡原理对感应滤波的工作机理进行理论分析的方法。分别从场、路两方面揭示了感应滤波实施需要满足的特定次谐波频率下的“超导”闭合回路条件。提出了感应滤波的场路耦合电磁分析法,建立了场路耦合模型,对感应滤波装置的电磁特性进行了比较全面的分析。研究发现,就本质而言,感应滤波充分利用了变压器固有的安匝平衡特性,通过构建特定次谐波频率下的“超导”回路线圈,实现对特定次谐波电流与换流变压器网侧绕组及交流电网的隔离与屏蔽；就表现形式而言,感应滤波的实施抑制了特定次谐波频率下变压器铁心中的磁谐波磁通,这有利于从根本上改善谐波对换流变压器造成的诸如绝缘、损耗、振动等危害。2、提出了非理想参数下感应滤波性能的灵敏度分析方法根据多绕组变压器理论和电路基本原理,推导并建立了含电磁约束关系的感应滤波换流变压器解耦等值电路及相应的数学模型,应用系统灵敏度理论,研究了谐波源扰动、电网参数波动、以及内部阻抗参数摄动对感应滤波性能的灵敏度特性。研究发现,感应滤波不易与电网系统阻抗发生串/并联谐振；只要按照常规换流变压器设计网侧绕组等值阻抗使得滤波绕组等值阻抗接近为零、调谐装置工作在调谐点,就能保证感应滤波的滤波效果。3、建立了基于感应滤波的直流输电谐波传递数学模型提出了基于感应滤波的直流输电新型换流站的等值电路和谐波传递解析数学模型建立方法。首先,针对新型换流站特有的主电路拓扑,建立了以阻抗特征(包括基波阻抗与谐波阻抗)为表达方式的等值电路；建立了反映感应滤波对HVDC系统谐波分布特性影响的谐波传递模型：通过对换流器换相过程进行理论分析,得到了反映换流器谐波特性的阀电流时域表达式；结合谐波传递数学模型,对感应滤波换流变压器绕组谐波电流特性进行了研究。统一化的等值电路及相应数学模型的建立,为深入开展感应滤波对直流输电谐波特性及其它技术特性的研究奠定了理论基础。4、揭示了感应滤波抑制直流输电谐波不稳定的机理感应滤波可以双向抑制换流器交流侧并联谐振电流,通过对2次谐波实施感应滤波,还可以抑制直流偏磁引起的饱和型谐波不稳定,这就是感应滤波抑制直流输电谐波不稳定的机理。论文采用频率扫描的方法,从互补谐振的抑制角度揭示了其工作机理。建立了用于分析直流输电谐波不稳定的阻抗等值网络,并根据等效性原则建立了可与CIGRE直流输电标准测试系统作对比研究的基于感应滤波的直流输电系统测试系统；采用电力系统电磁暂态仿真工具PSCAD/EMTDC对这两种测试系统的阻抗网络在频域范围内进行扫描。研究发现,感应滤波的实施在一定程度上修改了换流器交流侧等值阻抗的并联谐振状态,使得低次并联谐振频率向高频方向漂移,从根本上避开了交直流侧互补谐振的频率点,这对于消除直流输电谐波不稳定发生的潜在性,增强直流输电交流系统的强度,提高直流输电运行的可靠性和稳定性是非常有益的。5、从理论上揭示了感应滤波具有的阀侧绕组无功补偿的优越特性根据多绕组变压器理论和基尔霍夫电流定律,对感应滤波的直流输电换流器所具有的阀侧绕组无功补偿特性进行了理论推导和矢量分析；得到了计及无功补偿度的新型换流变压器及其感应滤波系统等值阻抗表达式,通过频率扫描法对其阻抗频率特性进行了深入的研究,通过引入谐波参与因子,定义并详细研究了感应滤波对换流器等值换相电抗的影响,并进一步地研究了感应滤波对运行于不同控制模式时的换流器无功功率特性的影响。研究工作揭示了感应滤波在无功补偿方面的优越特性：等值换相电抗降低,直流输电各自控制模式下的无功消耗均较电流源型换流器低。动模试验结果验证了相关的研究结果。6、揭示了逆变状态下感应滤波增强换流器稳定运行能力的机理通过对正常运行、对称性故障运行以及非对称性故障运行下,感应滤波的实施与否对逆变器换相特性的影响进行了机理性的研究；其次,基于CIGRE直流输电标准测试系统和与之等值的基于感应滤波的新型直流输电测试系统,对新型和传统换流器的稳态响应特性进行了研究,揭示了感应滤波的实施对换流器控制性能的影响；最后,对采用感应滤波的新型直流输电在故障运行条件下的暂态响应特性进行了电磁暂态仿真测试,其结果与CIGRE直流输电标准系统的测试结果相比较,揭示了基于感应滤波的新型直流输电在暂态特性方面的优点。研究结果揭示了感应滤波在提升逆变器关断角裕度、降低逆变器换相失败概率、进而提升逆变器稳定运行能力方面具有的优点。7、建立了基于相分量法的感应滤波换流变压器数学模型为了从电路原理角度分析由感应滤波技术构建的新型换流变压器及其配套全调谐装置的运行特性,整定这类新型换流变压器的保护判据,论文在此部分提出并建立了基于相分量法的感应滤波换流变压器数学模型。该模型以变压器耦合电路原理为基础,包括了基本模型、节点拓展模型、支路拓展模型三大类,便于在实际应用中灵活选择。在此基础上,提出了基于模型法的感应滤波换流变压器保护方案,并初步整定了相应的保护判据。通过对感应滤波换流变压器的多种运行状态进行仿真计算,验证了保护方案和保护判据的正确性。8、提出了由感应滤波技术构建的轻型直流输电新模式具体地研究了电压源型感应滤波换流器应用于轻型直流输电的可行性及相关的技术特性。通过电磁暂态仿真计算,初步揭示了感应滤波对轻型直流输电滤波特性、换流器PQ特性、双向潮流控制特性、电压稳定性、以及故障恢复特性等方面的运行特性,对感应滤波理论在现代直流输电领域的进一步应用拓展进行了有益探讨。9、对感应滤波在工业直流系统中的工程实践进行了研究对感应滤波首次应用于直流415V,22kA,交流35kV,10080kVA整流系统的工程进行了测试研究。介绍了基于感应滤波的新型工业直流供电系统的电气主接线、感应滤波整流变压器及其配套全调谐装置的现场安装图、以及主要的设计参数；最后,对基于感应滤波技术的新型工业直流系统的实际运行情况进行了现场测试。测试结果表明：实施感应滤波,使得整流系统滤波效果好,功率因数高,系统效率高,铁心谐波磁通得到抑制。验证了本论文相关理论成果的正确性。论文通过系统深入地研究感应滤波理论及其在直流输电中的应用,构建了一套比较完善的理论与应用研究体系,并结合直流输电在实际应用中存在的主要问题,通过深入性研究,揭示了感应滤波对直流输电技术特性的影响及其内在作用机制。研究成果深化了感应滤波的技术理论,并拓宽了感应滤波的应用范围,这对于积极推动电力滤波技术和直流输电技术的理论创新与技术发展具有重要的科学意义。