高压直流输电总结(华中科技大学) - 图文

3. VSC-HVDC主要设备: (1) 主要设备及其作用:

a) 电压源换流器:实现整流和逆变;

b) 直流电容:电压支撑、抑制直流电压波动降低直流谐波; c) 换流电感:Boost控制、影响输送能力、功率调节; d) 交流滤波器:滤除交流侧的谐波; e) 直流电缆:传输电能;

f) 测控与保护系统:测量、控制、保护; g) 开关设备:投切VSC-HVDC系统;

h) 冷却系统:冷却半导体、变压器、电抗器等。 (2) 换流器:

a) 两电平换流器(以PWM波形逼近正弦波): 通过器件直接串 联满足耐压要求

图8- 1两电平换流器(采用IGBT直接串联阀实现)

i. ii.

优点:电路结构简单;所有阀容量相同;控制简单,易扩展。

缺点:器件直接串联,对于参数一致性要求高,静态均压和动态均压问题严峻,高

du。 dtb) NPC三电平换流器(以PWM波形逼近正弦波):

图8- 2 NPC三电平换流器

i. ii.

优点:电平数提高有利于提高波形质量,降低损耗;

缺点:额外的器件(钳位二极管)增加了成本和设计复杂度,存在电容电压不平衡问题。

c) 模块化多电平(MMC)(以阶梯波逼近正弦波):

图8- 3模块化多电平

i. ii.

优点:进一步改善波形质量,降低对滤波系统要求,甚至可以不要滤波器。 缺点:电容器电压平衡有难度。

d) 变压器组合式(并联型):

多个变换器并联复合而成,采用曲折变压器并联接入交流系统,较低开关频率获得较好波形质量,可提升换流站容量。

e) 变压器组合式(串联型):

多个变换器串联复合而成,可提升电压等级和换流站容量。 f) 变压器组合式(串并联型):

多个变换器串并联复合而成,可提升电压等级和换流站容量,可以以“搭积木”形式实现所需的电压、电流等级。 4. VSC-HVDC构成形式: (1) 换流站接线方式:

图8- 4

(2) 两端VSC-HVDC输电系统:单极系统,双级系统。

注意:采用基本MCC换流器实现的VSC-HVDC直流侧没有集中布置的电容器,无法采用直流中点接地方式实现正负极性对称的直流线路。故一般有以下解决方法:阀交流侧经电抗器构造中性点接地或者阀侧变压器采用yn形式。 注意:目前已投运的柔直系统绝大多数由ABB公司设计制造,VSC-HVDC换流器采用基本VSC实现,本身不能单极运行,仅直流线路可以单极运行。(有文献称为“伪双极”)而由组合式VSC构成VSC-HVDC换流器时,可以实现真正的双 极系统。

(3) 多端VSC-HVDC输电系统:

图8- 5多端VSC-HVDC输电系统

5. VSC-HVDC系统稳态特性: (1) VSC变换器特性:

图8- 6 VSC交流侧稳态矢量关系1(假设I不变)

图8- 7 VSC交流侧稳态矢量关系2(假设I不变)

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