华 北 电 力 大 学

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告

题目： 柔性直流换流阀系统电磁兼容研究综述

学生姓名：温 杰 学 号： 1071180254 所在院系：电气与电子工程学院 专业班级： 电气0702 指导教师：齐 磊 职 称： 副教授

2011年4月9日

一 、选题背景和意义

20 世纪90 年代后期,以ABB 公司为代表的国外公司发展了轻型直流输电( HVDC Light ) 技术,即同时应用电压源型换流器(VoltageSourceConverter ,VSC) 和脉宽调制技术( PWM) 的直流输电技术,并成功应用于多个领域。2006 年5月,我国的“柔性(轻型) 直流输电系统关键技术研究框架研讨会”建议国内将该技术统一命名为“柔性直流输电”(VSC2HVDC)。柔性直流输电技术从其技术特点和实际工程的运行来看,很适合应用于可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电、异步交流电网互联等领域。柔性直流输电是以电压源换流器、可关断器件和脉宽调制技术为基础的新一代直流输电技术，对平衡电网无功、控制潮流、抑制冲击、稳定电网和提高电网传输能力等具有重要作用[2]；柔性直流输电是在电压源换流器(VSC)技术和门极可关断晶闸管（GTO）及绝缘栅双极晶体管(IGBT)等全控型功率器件基础上发展起来的，由高频开关器件IGBT 构成的正弦脉宽调制（SPWM）式VSC。而柔性直流换流阀系统的电磁兼容现象是柔性直流换流阀系统众多故障情况之一，柔性直流输电技术系统除了会出现电磁兼容这种现象之外，还有过电压、电磁干扰、热辐射、绝缘设计、电子辐射[6]-[9]等情况。

柔性直流输电技术在我国还属于早期发展，技术还不是很成熟，因此为了能更好地把握下未来我国在柔性直流方面的发展,我们就有必要更深入的了解柔性直流输电技术，以及对柔性直流换流阀系统的电磁兼容现象的研究。

[3]

[1]

二、国内外研究现状

1997年, 世界上第一个采用IGBT 组成的电压源型换流器的柔性直流输电(HVDC Flex ible) 试验工程在瑞典投入运行, 标志着直流输电技术开始了新的发展。随着全控型功率器件的发展及其性能的不断改善,基于电压源( VSC ) 换流技术的高压直流输电(HVDC ) 的工程应用越来越多[5]，到2005年底共有13项柔性直流输电工程投入商业运行，最高输电容量400MW，电压 200 kV，主要应用于风力发电[10]-[12]、电力交易、电网互联、海上钻井平台供电和城市供电

[13]-[15]

等领域。

随着1997年第一条柔性直流输电工程的出现，世界范围内关于柔性直流输电技术的研究一直处于十分活跃的状态。目前，国际上关于柔性直流输电技术的研究，无论是在工程实用化方面还是在基础理论方面都比较深入。这种以电压源换流器、可关断器件和脉宽调制技术为基础的新一代直流输电技术，国际上电力方面的权威组织

CIGRE和IEEE，将其正式称为“VSC HVDC”，即“电压源换流器型直流输电”。而ABB公司称之为轻型直流输电（HVDC Light），并作为商标注册；西门子公司则称之为HVDC Plus。国际大电网会议CIGRE于前些年已经正式成立了专门研究VSC-HVDC输电的B4-37工作组，以推动柔性直流输电技术的发展，日前已经完成了关于VSC-HVDC输电的工作组研究报告；另外，国际大电网会议不久以前又成立了研究采用VSC-HVDC将风电场接入电网的B4-39工作组[19]。

2006年5 月，我国国家电网公司确定了柔性直流输电系统关键技术研究框架。由此拉开我国在柔性直流输电关键技术领域研究的序幕。

2008年，公司正式启动“柔性直流输电关键技术研究及示范工程”重大科技项目。其中, 科研阶段主要进行柔性直流输电十大关键技术研究、试验样机研制及示范工程前期研究。柔性直流输电采用地埋式直流电缆, 无交变电磁场[17]-[18], 无油污染, 适合应用于对环境要求相对较高的场合。柔性直流输电并网技术研究和试验示范应用, 可为今后较大规模风电场并网提供技术储备, 积累运行经验, 也为其他新能源并网发电提供应用借鉴[16]。

2009年, 公司又将柔性直流输电技术列入坚强智能电网研究体系, 使之成为建设坚强智能电网的关键攻关技术之一。2010年4月底, 我国首个模块化多电平结构柔性直流输电低压样机试验圆满完成； 5 月27日, 模块化多电平柔性直流输电换流站控制性能测试顺利完成, 标志着我国基本掌握了柔性直流输电核心技术, 向柔性直流输电技术工程化应用迈出坚实的一步[2]。

2011年10月27日，中国电科院自主研制的具有完全自主知识产权的20兆瓦±30千伏柔性直流输电换流阀顺利完成端间直流耐压试验、最大持续运行负荷试验及阀基控制器（VBC）的49电平无源逆变试验等最后数项关键试验项目。到2011年年底，我国已完全掌握了新一代柔性直流输电核心技术。

尽管国内外的柔性直流输电技术都有了很好的发展，但对于柔性直流换流阀系统的电磁兼容现象的研究都没有太深入的探讨。电磁兼容和电磁干扰是相互依存的，研究电磁兼容现象一方面也是在探讨减小电磁干扰现象的过程[22]-[26]。当今电子仪器向着“轻、薄、短、小”和多功能、高性能及成本低方向发展，塑料机箱、塑料部件或面板广泛地应用于电子仪器上,于是外界电磁波很容易穿透外壳或面板,对仪器的正常工作产生有害的干扰,而仪器所产生的电磁波,也非常容易辐射到周围空间,影响其它电子仪器的正常工作。电磁兼容就是研究控制和消除电磁干扰, 使电子设备或系统

[4]

与其它设备联系在一起工作时,不引起设备或系统的任何部分的工作性能的恶化或降低[6]。因而研究柔性直流换流阀系统的电磁兼容现象则在于主要减小或者消除柔性直流换流阀系统的电磁干扰。

三、设计（论文）的主要研究内容及预期目标

此次论文的主要研究内容有：

一、 了解柔性直流输电技术的基本原理和国内外工程应用情况，对比国内外

柔性直流输电技术的发展情况；

二、 了解柔性直流输电与常规直流输电技术的优势和不足；

三、 了解柔性直流换流阀系统的关键电磁问题，解决柔性直流换流阀系统的

电磁干扰等问题；

四、 了解柔性直流换流阀系统电磁兼容问题的建模、计算和分析方法。 预期目标：

通过对国内外文献的参考，以及对柔性直流换流阀系统的电磁兼容研究的深入了解，掌握柔性直流输电技术的原理，并对国内外的柔性直流换流阀系统的电磁兼容研究发展进度有一定了解、知道柔性直流与常规直流的优劣势所在，大概了解电磁兼容问题的建模和计算等问题。

四、工作进度安排

整体的一个工作进度安排见下表：

在导师的指导与安排下填写任1 务书，并结合论文的主要内容写开题报告 重点研究参考文献[1]到[5]，并2 查看相关研究，了解柔性直流输电技术的基本原理和国内外工程应用情况 研究参考文献[19]，从中了解柔3 性直流输电与常规直流输电技术的优势和不足 2011.4.20-5.04 2周 2011.4.06-4.20 2周 2011.3.24-4.06 2周