直流輸電的基本原理

1、直流輸電的基本原理直流輸電的構(gòu)成 直流輸電系統(tǒng)的構(gòu)成主要是整流站、逆變站和直流輸電線(xiàn)路三部分。對(duì)于可進(jìn)行功率反送的直流輸電工程，其換流站既可以作為整流站運(yùn)行，又可以作為逆變站運(yùn)行。換流站 功能：實(shí)現(xiàn)ac-dc或者dc-ac的變換，前者稱(chēng)為整流，后者稱(chēng)為逆變。 結(jié)線(xiàn)方式是多種多樣的，其中三相橋式 結(jié)線(xiàn)最為常用，由6個(gè)橋臂組成，每一個(gè)橋臂由數(shù)十個(gè)至數(shù)百個(gè)串聯(lián)的晶閘管元件組成。 橋臂具有閥的特性，正常情況下只能從陽(yáng)極到陰極單方向?qū)ā?換流站由基本換流單元組成。換流單元包括換流變壓器、換流器、相應(yīng)的交流濾波器和直流濾波器以及控制保護(hù)裝置等。目前主要采用6脈動(dòng)和12脈動(dòng)兩種。閥的通斷條件 橋閥從關(guān)斷狀

2、態(tài)轉(zhuǎn)入導(dǎo)通狀態(tài)必須同時(shí)具 備兩個(gè)條件： 閥承受正向電壓，即閥的陽(yáng)極電位高于陰極電 位； 控制極得到足夠能量的觸發(fā)脈沖信號(hào)。 閥在導(dǎo)通狀態(tài)下直到流通電流降為0時(shí)才 會(huì)關(guān)斷，并在承受足夠反向電壓后確保關(guān)斷。理想情況下整流器的工作原理 聯(lián)系最高交流電壓的晶閘管將導(dǎo)通，電流 由此送出；而聯(lián)系最低交流電壓的晶閘管 也將導(dǎo)通，電流由此返回。 通過(guò)按照一定順序的閥的通斷將交流電壓 變換成脈動(dòng)的直流電壓。 由于直流電壓在工頻一個(gè)周期內(nèi)有6個(gè)脈動(dòng)，所以三相橋式的單橋換流器是屬于六脈動(dòng)換流器。6脈動(dòng)換流單元觸發(fā)脈沖順序：1-2-3-4-5-6-1每個(gè)閥觸發(fā)間隔：60每個(gè)閥導(dǎo)通時(shí)間：120與其他結(jié)線(xiàn)方式相比，與其他

3、結(jié)線(xiàn)方式相比， 6脈動(dòng)換流橋的優(yōu)點(diǎn)：脈動(dòng)換流橋的優(yōu)點(diǎn)： 直流電壓相同條件下，閥在斷態(tài)下所承受的電壓峰值較低； 直流輸出功率相同條件下，換流變壓器閥側(cè)繞組容量較小； 換流變結(jié)線(xiàn)簡(jiǎn)單，無(wú)需兩個(gè)副繞組或有中心抽頭的副繞組6脈動(dòng)換流單元的優(yōu)點(diǎn)換流帶來(lái)的問(wèn)題換流帶來(lái)的問(wèn)題（1）換流器需要消耗大量無(wú)功；（2）換流在交流側(cè)產(chǎn)生諧波電流、在直流側(cè)產(chǎn)生諧波電壓；（3）換流設(shè)備應(yīng)力與常規(guī)交流設(shè)備有區(qū)別；（4）大地回線(xiàn)，接地極的要求；（5）直流系統(tǒng)逆變側(cè)易發(fā)生換相失敗。換流站的控制 定電壓控制 定電流控制 定觸發(fā)角控制（、） 目前，整流站通常采用定電流控制，逆變站通常采用定角控制。（除非發(fā)生大擾動(dòng)）定電流控制 控制

4、特性為一垂直線(xiàn)，維持直流電流為恒定值。定電壓控制 定電壓控制的基本原理與定電流控制相似，只是反饋信號(hào)改變?yōu)橹绷麟妷??？刂铺匦允且跃S持直流電壓等于整定值為目標(biāo)。整流站和逆變站的電壓偏差計(jì)算方法不同，整流站為參考值減去實(shí)際值，而逆變站為實(shí)際值減去參考值。所以對(duì)于整流站，控制規(guī)律與電流控制相似，而對(duì)于逆變站，當(dāng)0，將增大PI控制器輸出試圖使觸發(fā)角減小以減小電壓，當(dāng)0將減小PI控制器輸出試圖使觸發(fā)角增大而增大電壓。在整流站，直流電壓控制主要用于通過(guò)增大觸發(fā)角來(lái)限制直流不過(guò)電壓，一般還要增加一個(gè)電壓裕度以保證在正常情況下不起作用。在逆變站，正常運(yùn)行時(shí)直流電壓控制起作用以保持該極的直流電壓。定觸發(fā)角控制定

5、觸發(fā)角控制分為兩種：整流側(cè)延遲角控制（定角）逆變側(cè)定越前角控制（定角）整流側(cè)：1、一組斜率為-Rcr的平行線(xiàn)組；2、越大，相應(yīng)的伏安特性越低；3、當(dāng)交流電壓E1或變壓器變比K1變化時(shí)，特性直線(xiàn)將平行地上下移動(dòng)。逆變側(cè)：1、一組斜率為-Rci的平行線(xiàn)組；2、越大，相應(yīng)的伏安特性越低；3、當(dāng)交流電壓E2或變壓器變比K2變化時(shí)，特性直線(xiàn)將平行地上下移動(dòng)。電流裕度法 這是兩端直流系統(tǒng)的基本控制方式。 整流側(cè)特性由定直流電流和定最小觸發(fā)角兩段直線(xiàn)構(gòu)成；逆變側(cè)特性由定直流電流和定關(guān)斷角（或定直流電壓）構(gòu)成。為了避免兩端電流調(diào)節(jié)器同時(shí)工作引起調(diào)節(jié)的不穩(wěn)定，逆變側(cè)電流調(diào)節(jié)器定值比整流側(cè)一般小0.1 pu，這就是電流裕度，無(wú)論是穩(wěn)態(tài)還是暫態(tài)都必須保持。 若電流裕度太大，發(fā)生控制方式轉(zhuǎn)變時(shí)，傳輸功率減少很多；若電流裕度太少，則可能運(yùn)行中的微小波動(dòng)致使兩段電流調(diào)節(jié)器都參與控制，造成運(yùn)行不穩(wěn)定。 正常運(yùn)行時(shí)，通常以整流側(cè)定直流電流，逆變側(cè)定關(guān)斷角（或定直流電壓）運(yùn)行。 當(dāng)整流側(cè)交流電壓降低或逆變側(cè)交流電壓升高很多時(shí)，此時(shí)整流側(cè)進(jìn)入定最小觸發(fā)角控制，逆變器則自動(dòng)轉(zhuǎn)為控制直流電流，其整定值比整流器的低0.1pu 。 直流輸電系統(tǒng)的其他控制功能都是在此基礎(chǔ)上增設(shè)的。當(dāng)交流系統(tǒng)發(fā)生小擾動(dòng)時(shí)，整流站、逆變站控制系統(tǒng)如何動(dòng)作？ 當(dāng)交流側(cè)系統(tǒng)發(fā)生小擾動(dòng)時(shí)，整