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直流输电的基本原理 1 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 2 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 3 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 4 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 5 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 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 7 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 8 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 9 换流站的控制 定电压控制定电流控制定触发角控制 目前 整流站通常采用定电流控制 逆变站通常采用定 角控制 除非发生大扰动 10 定电流控制 控制特性为一垂直线 维持直流电流为恒定值 11 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 12 13 14 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 0 将增大PI控制器输出试图使触发角减小以减小电压 当 0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 15 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 角 逆变侧 定越前角控制 定 角 16 整流侧 1 一组斜率为 Rcr的平行线组 2 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 17 逆变侧 1 一组斜率为 Rci的平行线组 2 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 18 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 1pu 这就是电流裕度 无论是稳态还是暂态都必须保持 19 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 20 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 21 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 22 当交流侧系统发生小扰动时 整流站不会