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柔性直输电

一、概述

（一）柔性直输电的定义

高压直（HVDC）输电技术始于1920代，到目前为止，

经历3次技术上的革新，其主要推动是组成换器的基本元

件发生革命性的重大突破。

第一代直输电技术采用的换元件是汞弧阀，所用的换

器扑是6脉动Graetz桥，其主要应用代是1970代以前。

1.1：汞弧阀1.2：6脉动Graetz桥

第二代直输电技术采用的换元件是晶闸管，所用的换

器扑仍然是6脉动Graetz桥，因而其换论与第一代直

输电技术相同，其应用代是1970代初直到今后一段时间。

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图1.3：电触发晶闸管图1.4：光触发晶闸管

通常我们将基于Graetz桥式换器的第一代和第二代直

输电技术称为传统直输电技术，其运原是电网换相换

论。因此我们也将传统直输电所采用的Graetz桥式换器称

为“电网换相换器，英文是“LineCommutated

Converter，缩写是“LCC。这必须明确一个概，有人将

电源换器（CSC）与电网换相换器（LCC）混淆起来，这是

对的。LCC属于CSC，但CSC的范围要比LCC宽广得多，基于

IGBT构成的CSC目前也是业界研究的一个热点。

1990，基于电压源换器的直输电概首先由加拿大

McGill大学的Boon-TeckOoi等提出。在此基础上，ABB公司于

19973月在瑞典中部的Hellsjon和Grangesberg之间进

首次工业性试验（3MW，±10kV），标志着第三代直输电技术

的诞生。这种以可关断器件和脉冲宽调制（PWM）技术为基础

的第三代直输电技术，国际权威学术组织国际大电网会议

（CIGRE）和美国电气和电子工程师协会（IEEE），将其正式命

名为“VSC-HVDC，即“电压源换器型直输电。20065

月，由中国电科学研究院组织国内权威专家在京召开“轻型

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直输电系统关键技术研究框架研讨会，会上，与会专家一致

建议国内将基于电压源换器技术的直输电（第三代直输电

技术）统一命名为“柔性直输电。

（二）柔性直与传统直的优缺点对比

管是两电平、三电平或MMC换器，由于属于电压源换

器，其基波频下的外特性是完全一致的。

图1.5：柔性直系统外特性图

柔性直系统外特性公式如下

VSC与LCC相比，具有的根本性优势是多一个控制自由。

LCC因为所用的器件是晶闸管，晶闸管只能控制导通而能控制

关断，因此LCC的控制自由只有1个，就是触发角α，这样

LCC实际上只能控制直电压的大小。而VSC因为所用的器件是

双向可控的，既可以控制导通，也可以控制关断，因而VSC有2

个控制自由，反映在输出电压的基波相Uvsc上，就表现为

Uvsc的幅值和相位是可控的。因此从交系统的角看，VSC

可以等效成一个无转动惯的电动机或发电机，几乎可以瞬时地