柔性直流输电(VSC-HVDC)技术

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1、高压直流输电高压直流输电————柔性直流输电(VSC-HVDC)技术梁海峰教一楼304室hfliang@ncepu.edu.cn2011/11/23柔性直流输电(VSC-HVDC)技术柔性直流输电(VSC-HVDC)系统概论¢VSC-HVDC的基本原理¢VSC-HVDC的技术特点¢VSC-HVDC的发展与现状¢VSC-HVDC的控制简介2011/11/23hfliang@ncepu.edu.cn2柔性直流输电(VSC-HVDC)技术1VSC-HVDC的基本原理¢柔性直流输电——基于电压源换流器的高压直流输电(HVDCbas

2、edonVoltageSourceConverter,VSC-HVDC)¢常规HVDC采用线换相电流源换流器（LineCommutatedCSC）2011/11/23hfliang@ncepu.edu.cn3柔性直流输电(VSC-HVDC)技术U&电抗器U&SC柔性直流输电电压源换流器滤波器U&换流变压器U&传统直流输电SC电流源换流器滤波器2011/11/23hfliang@ncepu.edu.cn4柔性直流输电(VSC-HVDC)技术1VSC-HVDC的基本原理（续）VSC直流输电线VSCU&S电抗器U&电抗器C滤波滤

3、波器器图1两端接有源网络的VSC-HVDC系统原理图UUSCP=sinδX1U(U−Ucosδ)SSCQ=X12011/11/23hfliang@ncepu.edu.cn5柔性直流输电(VSC-HVDC)技术1VSC-HVDC的基本原理（续）¢假设换流电抗器是无损耗的，忽略谐波分量时，换流器和交流电网之间传输的有功功率P及无功功率Q分别为UUSCP=sinδXU(U−Ucosδ)SSCQ=X式中，U为换流器输出电压的基波分量；U为交流母线CS电压基波分量；δ为U和U之间的相角差；X为换流电抗CS器的电抗。2011/11/2

4、3hfliang@ncepu.edu.cn6柔性直流输电(VSC-HVDC)技术1VSC-HVDC的基本原理（续）¢有功功率的传输主要取决于δ，无功功率的传输主要取决于UC¢换流器通常采用脉宽调制（PWM）控制技术¢U由换流器输出的PWM电压脉冲宽度控C制，δ就是PWM的调制波相角2011/11/23hfliang@ncepu.edu.cn7柔性直流输电(VSC-HVDC)技术1VSC-HVDC的基本原理（续）¢直流侧并联大电容，起到为逆变器提供电压支撑、缓冲桥臂关断时冲击电流、减小直流侧谐波的作用¢换流电抗器是VSC与交

5、流侧能量交换的纽带同时也有滤波的作用¢交流滤波器的作用是滤去交流侧谐波¢换流器中IGBT上并联反向二极管，除了作为主回路以外，还起到保护和续流的作用2011/11/23hfliang@ncepu.edu.cn8柔性直流输电(VSC-HVDC)技术1VSC-HVDC的基本原理（续）¢VSC-HVDC的传输电缆¢VSC-HVDC传输电缆的表面是由压缩型聚合物做成的绝缘材料，由三芯绞线的屏蔽物和绝缘屏蔽物压缩在一起构成——挤塑电缆2011/11/23hfliang@ncepu.edu.cn9柔性直流输电(VSC-HVDC)技术2

6、VSC-HVDC的技术特点¢传统的HVDC需要交流电网提供换相电流，该电流实际上是相间短路电流，因此要保证换相的可靠，受端交流系统必须具有足够的容量，即必须有足够的短路比（ShortCircuitRatio），当受端电网比较弱时便容易发生换相失败。¢由于开通滞后角α和熄弧角γ的存在及波形的非正弦，传统的HVDC要吸收大量的无功功率，其数值约为输送直流功率的40~60%，这就需要大量的无功补偿及滤波设备，而且在甩负荷时会出现无功过剩，可能导致过电压。2011/11/23hfliang@ncepu.edu.cn10柔性直流输电

7、(VSC-HVDC)技术2VSC-HVDC的技术特点（续）¢因为传统的HVDC需要交流电网提供换相电流，这就要求受端系统必须是有源网络。因此，传统的HVDC不能向无源网络（如孤立负荷）输送电能。¢造成传统HVDC上述缺点的主要原因是由于线换相换流器采用的是半控型器件，只有用全控型器件代替半控型器件，使换流器能工作在无源逆变方式，并能够同时独立地控制有功功率和无功功率，才能彻底克服上述缺点。2011/11/23hfliang@ncepu.edu.cn11柔性直流输电(VSC-HVDC)技术2VSC-HVDC的技术特点（续）¢

8、VSC电流能够自关断，可以工作在无源逆变方式，不需要外加的换向电压，从而克服了传统HVDC受端必须是有源网络的根本缺陷，使利用HVDC为远距离的孤立负荷送电成为可能。¢正常运行时VSC可以同时且独立控制有功和无功，控制更加灵活方便。2011/11/23hfliang@ncepu.edu.cn12柔性直流