電力電子高壓直流輸電報(bào)告

10一、高壓直流輸電的簡(jiǎn)介換流器轉(zhuǎn)變成直流電〔即整流，然后通過(guò)輸電線路把直流電送入受電端，再把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)闇贤姽┙o用戶使用〔即逆變。相控整流及有源逆變是其理論根底是目前解決高電壓大容量長(zhǎng)距離輸電和異步聯(lián)網(wǎng)的重要手段。二、高壓直流輸電的特點(diǎn)與溝通輸電相比，高壓直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)如下：①高壓直流輸電的優(yōu)點(diǎn)直流輸電架空線路的造價(jià)低、損耗小。流，因此有利于遠(yuǎn)距離大容量送電一樣但非同步運(yùn)行的電網(wǎng)的互聯(lián)。承受高壓直流輸電易于實(shí)現(xiàn)地下或海底電纜輸電。而溝通線路的潮流掌握比較困難益。②高壓直流輸電的缺點(diǎn)換流器工作時(shí)需要消耗較多的無(wú)功，需要進(jìn)展無(wú)功補(bǔ)償。流站的造價(jià)，占地面積和運(yùn)行費(fèi)用大幅度提高不能形成直流電網(wǎng)?！不蚝Ｋ畨浩鞯闹绷髌哦鸬脑肼暤葐?wèn)題。三、高壓直流輸電系統(tǒng)的構(gòu)造和元件直或直—交轉(zhuǎn)換。①降低直流線路中的諧波電壓和電流。②限制直流線路短路期間的峰值電流。③防止逆變器換向失敗。④防止負(fù)荷電流不連續(xù)。無(wú)功功率源。穩(wěn)態(tài)條件下，換流器所消耗的無(wú)功功率是傳輸功率的50%無(wú)功電流。直流輸電線。直流輸電線既可以是架空線，也可以是電纜?！布措姌O梯度較小。路器。四、根本模塊化分析——換流器6脈動(dòng)換流器的功能。這里首先6脈動(dòng)換流器。666脈波逆變器〔1〕6脈波換流整流器1612060度，一個(gè)周期六個(gè)脈波。下面介紹各個(gè)元件的功能構(gòu)成的觸發(fā)角模塊。u0

0AlphaController的ControllerAlphaAlphaController的使能輸入端，保始終工作。下面來(lái)測(cè)試6脈波整流器的功能α=0222可知，在一個(gè)周期內(nèi)〔0.02s〕有六個(gè)脈波，但是由于本身器件的傳輸時(shí)延，產(chǎn)生的波形不是完全的正弦信號(hào)。α=3033α=6044α=1205560.00250，與書中所述相符電阻性負(fù)載時(shí)，α的移相范圍為0

23，綜合上面幾幅圖像，可以得到如下結(jié)果。逆變器與整流器不同之處在有兩點(diǎn)

①觸發(fā)角不同。整流器的觸發(fā)角

2，逆變器的觸發(fā)角 2.②逆變器的直流側(cè)應(yīng)有能供給逆變能量的直流電動(dòng)勢(shì),極性與晶閘管導(dǎo)通方向全都,其值大于變流器直流側(cè)的平均電壓.677controllerAlpha壓器降壓的三相電壓的幅值。測(cè)試6脈波逆變器的功能，波形如圖8。8在一個(gè)周期有六個(gè)脈波，幅值為負(fù)值，滿足逆變要求。6612脈波換流器12脈波整流器這里首先承受開(kāi)環(huán)方式〔無(wú)反響方式，且先設(shè)計(jì)單極性系統(tǒng)。9：912脈波整流器，需要進(jìn)展以下步驟：6630度，為后面兩6脈波的變壓器變成星三角連接。這樣其次個(gè)6脈波的變壓器變換后的電壓信號(hào)滯后第一個(gè)630度，但是這樣會(huì)使幅值減小到原信號(hào)3的幅值的1 0.57735。為了使幅值保持不變轉(zhuǎn)變星三角的變壓器的副333

1.732。630度，所以其次個(gè)晶閘管的觸發(fā)角也要滯30。脈波信號(hào)，需要將第一個(gè)晶閘管的負(fù)極性輸出端口與其次個(gè)晶閘管的正極性輸出端口相連。完成上述步驟后，測(cè)試其功能，波形如圖10：1010中上方的波形為兩個(gè)晶閘管模塊整流的各自的電壓波形，在1210的兩個(gè)波形做進(jìn)一步分析：11兩個(gè)信號(hào)彼此間相差t0.02170.020.0017s，換算成角度0.0017 0.02

36030，滿足星三角變換的相移要求。12在得到12脈波整流器成功之后，仿照一樣的步驟，將6脈波逆變器轉(zhuǎn)變成12脈波逆變器。1212121313得到了12脈波的逆變波形。承受開(kāi)環(huán)方式下實(shí)現(xiàn)的12脈波直流輸電系統(tǒng)。1214。1415：15HVDCHVDC〔逆變模塊〕的負(fù)極輸出端〔輸入端〕接到其次個(gè)整流模塊的正極輸出端〔輸入端并使其接地。這里的12脈波整流模塊電路如圖16：161217：1718：1812過(guò)傳輸后，電壓變化更加平穩(wěn)牢靠。五、反響調(diào)整掌握方式：電系統(tǒng)進(jìn)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的反響掌握方式。根本掌握原理〔或始端〕調(diào)量改為相應(yīng)的直流電壓。5要有足夠的換相裕度，一般為15PIPI比例調(diào)整是按比例反響系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦消滅了偏差,比例調(diào)整會(huì)馬上例會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，以至系統(tǒng)不穩(wěn)定。至無(wú)誤差,積分調(diào)整才停頓,輸出一常值。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)Ti調(diào)整會(huì)使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢。電流使其恢復(fù)至整定值。其傳遞函數(shù)為：KG(s)K i0 p s 〔1〕式〔1〕KpKiPI掌握電路電路圖設(shè)計(jì)〔電流傳感器〕獲得電壓〔電流〕的測(cè)量值，用直流電壓源〔階躍電壓源〕模擬電壓整定值〔電流整定值PIPI為了避開(kāi)過(guò)飽和，必需在PI掌握器的輸出端加一個(gè)限制器。所以在限制器之后加一個(gè)反余弦環(huán)節(jié)，以此得到觸發(fā)延遲角。掌握電路如圖19所示。1920參數(shù)設(shè)計(jì)PI器參數(shù)的設(shè)計(jì)方法?！?〕的傳遞函數(shù)可得□ cosK U*K U□ p i

〔2〕

UUNUU UN N

〔3〕式2、式〔3〕U*為標(biāo)幺值，UN為整定值，U為測(cè)量值。PSIMPIK〔GAIN〕和T〔時(shí)間常數(shù)，TIMECONSTANT，PIU，有G(s)K(1 1)〔4〕cosKUKUdtT 〔5〕比照式〔4〕和式〔5〕可得 KK p U NTKp Ki

〔6〕式〔6〕Kp的閱歷值為520Ki的閱歷值為20100。N整流側(cè)定電流掌握的PI掌握器的參數(shù)設(shè)計(jì)原則與上述全都(把U改為I即可)。進(jìn)一步考慮在逆變側(cè)定電壓掌握中假設(shè)整定值U 和測(cè)量值U均取正值，NK和T逆變角

和觸發(fā)延遲角之間是180的關(guān)系〔這一點(diǎn)需認(rèn)真體會(huì)。PI應(yīng)大于0且小于900而小于1，基于此可以把限制器的上下限值分別設(shè)為1和0；逆變側(cè)定電壓掌握中，由于是應(yīng)大于90且小于180達(dá)不到180，不妨給出15的裕度，即最多到達(dá)165，故逆變時(shí)的余弦值大于0.966而小于0，基于此就可以把限制器的上下限值分別設(shè)為0和0.966。六、高壓直流輸電系統(tǒng)的諧波分析與濾波裝置諧波進(jìn)展抑制的唯一方法。1、高壓直流輸電系統(tǒng)的諧波分析：并且可以分析得到諧波中的主要成分，在分析中作出如下假設(shè)：。換流變壓器的三相構(gòu)造對(duì)稱，各相參數(shù)一樣。的恒定電流。保持恒定。在的。2、換流站溝通側(cè)特征諧波的分析：在簡(jiǎn)化假設(shè)條件下，溝通線電流的波形如圖21。212波形如圖21所示。矩形波的寬度為3 ，正、負(fù)脈沖間的相位差為。Y-Y6脈波換流橋，溝通電流的傅里葉開(kāi)放式如下：3i 2 I(sint1sin5t1sin7t3

YY d

5 7 11 13Y-D6脈波換流橋，溝通電流的傅里葉開(kāi)放式為：3i 2 I(sint1sin5t1sin7t3

YD d

5 7 11 1312脈波換流橋，溝通線電流是上述兩電流之和，所以總的線電流為：3i4 I(sint1sin11t1sin13t1sin23t1sin25t...)3 d 11 13 23 251212k1次的特征諧波，而且這些諧波的幅值隨著諧波次數(shù)的增加而衰減，第h次諧波的幅值是基波的1。h21中虛線所示，由于閥電流的波形更接近于正弦半波，諧波電流比無(wú)視換相電抗時(shí)有所減小。3、換流站直流側(cè)特征諧波的的分析6ud

的波形是一個(gè)以為周期的周期性函數(shù)，即它3的諧波頻率為溝通側(cè)電壓頻率的6ud中只含有直流和6倍次諧波重量，即含有6n次諧波。諧波的相位相反，次、36次 諧波的相位一樣。因此由直流端產(chǎn)生的諧波電壓主要12次及其整倍次重量。4、濾波裝置的設(shè)置由于非特征諧波一般遠(yuǎn)小于特征諧波，所以在濾波時(shí)，僅考慮特征諧波。溝通側(cè)濾波裝置在換流站的溝通側(cè)主要是電流會(huì)受到諧波的影響，濾波裝置大都的單調(diào)諧濾波器。21r

1 ，依據(jù)溝通側(cè)特征諧波主要LC、23、25次諧波，要選擇的單調(diào)諧濾波器的諧振頻率分別為L(zhǎng)C2kf(k11132325，f50Hz選擇濾波器電容和電感的參數(shù)分別為：1F、8.37102H；1F、610-2H；1F、1.9210-2H；1F、1.6210-2H。直流側(cè)濾波裝置器為0.5H。七、輸電系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算：1、電源內(nèi)電感：短路容