直流输电的基本原理详解.pptx

直流输电的基本原理 直流输电的构成 直流输电系统的构成主要是整流站、逆变站和直流输电线路三部分。对于可进行功率反送的直流输电工程，其换流站既可以作为整流站运行，又可以作为逆变站运行。 换流站 功能：实现ac-dc或者dc-ac的变换，前者称为整流，后者称为逆变。 结线方式是多种多样的，其中三相桥式 结线最为常用，由6个桥臂组成，每一个桥臂由数十个至数百个串联的晶闸管元件组成。 桥臂具有阀的特性，正常情况下只能从阳极到阴极单方向导通。 换流站由基本换流单元组成。换流单元包括换流变压器、换流器、相应的交流滤波器和直流滤波器以及控制保护装置等。目前主要采用6脉动和12脉动两种。 阀的通断条件 桥阀从关断状态转入导通状态必须同时具 备两个条件： – 阀承受正向电压，即阀的阳极电位高于阴极电 位； – 控制极得到足够能量的触发脉冲信号。 阀在导通状态下直到流通电流降为0时才 会关断，并在承受足够反向电压后确保关断。 理想情况下整流器的工作原理 联系最高交流电压的晶闸管将导通，电流 由此送出；而联系最低交流电压的晶闸管 也将导通，电流由此返回。 通过按照一定顺序的阀的通断将交流电压 变换成脉动的直流电压。 由于直流电压在工频一个周期内有6个脉动，所以三相桥式的单桥换流器是属于六脉动换流器。 6脉动换流单元 触发脉冲顺序： 1-2-3-4-5-6-1 每个阀触发间隔：60? 每个阀导通时间：120? 与其他结线方式相比， 6脉动换流桥的优点： 直流电压相同条件下，阀在断态下所承受的电压峰值较低； 直流输出功率相同条件下，换流变压器阀侧绕组容量较小； 换流变结线简单，无需两个副绕组或有中心抽头的副绕组 6脉动换流单元的优点 换流带来的问题 （1）换流器需要消耗大量无功； （2）换流在交流侧产生谐波电流、在直流侧产生谐波电压； （3）换流设备应力与常规交流设备有区别； （4）大地回线，接地极的要求； （5）直流系统逆变侧易发生换相失败。 换流站的控制 定电压控制 定电流控制 定触发角控制（α、β） 目前，整流站通常采用定电流控制，逆变站通常采用定β角控制。（除非发生大扰动） 定电流控制 控制特性为一垂直线，维持直流电流为恒定值。 定电压控制 定电压控制的基本原理与定电流控制相似，只是反馈信号改变为直流电压。控制特性是以维持直流电压等于整定值为目标。 整流站和逆变站的电压偏差计算方法不同，整流站为参考值减去实际值，而逆变站为实际值减去参考值。所以对于整流站，控制规律与电流控制相似，而对于逆变站，当ε0，将增大PI控制器输出试图使触发角减小以减小电压，当ε0将减小PI控制器输出试图使触发角增大而增大电压。 在整流站，直流电压控制主要用于通过增大触发角来限制直流不过电压，一般还要增加一个电压裕度以保证在正常情况下不起作用。 在逆变站，正常运行时直流电压控制起作用以保持该极的直流电压。 定触发角控制 定触发角控制分为两种： 整流侧——延迟角控制（定α角） 逆变侧——定越前角控制（定β角） 整流侧： 1、一组斜率为-Rcr的平行线组； 2、α越大，相应的伏安特性越低； 3、当交流电压E1或变压器变比K1变化时，特性直线将平行地上下移动。 逆变侧： 1、一组斜率为-Rci的平行线组； 2、β越大，相应的伏安特性越低； 3、当交流电压E2或变压器变比K2变化时，特性直线将平行地上下移动。 电流裕度法 这是两端直流系统的基本控制方式。 整流侧特性由定直流电流和定最小触发角两段直线构成；逆变侧特性由定直流电流和定关断角（或定直流电压）构成。为了避免两端电流调节器同时工作引起调节的不稳定，逆变侧电流调节器定值比整流侧一般小0.1 pu，这就是电流裕度，无论是稳态还是暂态都必须保持。 若电流裕度太大，发生控制方式转变时，传输功率减少很多；若电流裕度太少，则可能运行中的微小波动致使两段电流调节器都参与控制，造成运行不稳定。 正常运行时，通常以整流侧定直流电流，逆变侧定关断角（或定直流电压）运行。 当整流侧交流电压降低或逆变侧交流电压升高很多时，此时整流侧进入定最小触发角控制，逆变器则自动转为控制直流电流，其整定值比整流器的低0.1pu 。 直流输电系统的其他控制功能都是在此基础上增设的。 当交流系统发生小扰动时，整流站、逆变站控制系统如何动作？ 当交流侧系统发生小扰动时，整流站不会改变其定电流控制，只是电压会有小的波动； 逆变站也不会改变其定β角控制的特性，只是特性线会上下移动。 疑惑 整流侧利用定电流控制能否抑制电压的扰动？ 控制的目的是不是为了抑制其扰动？