轻型直流输电介绍.ppt

1、轻型直流输电介绍,轻型直流输电（HVDC Light）是一种以电压源换流器（VSC）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）为主要部件发展起来的新型直流输电技术 输电技术发展过程：直流交流传统直流（相控换流器PCC）轻型直流（电压源换流器VSC）?,传统直流输电与交流输电相比 优点突出 可连接不同频率和电压等级电网 适合高电压、远距离大容量输电 适合电缆供电 线路功耗小、对环境的危害小 调节更快速、更准确 缺点明显 不能向小容量交流系统及不含旋转电机的负荷供电 换流器产生的谐波次数低、容量大 换流器吸收较多的无功功率 换流站投资大、占地面积大,轻型直流输电的基本原理,控制系统,轻型直流输电采用了控制技术

2、，可以灵活地控制输入、输出电压以及电流的幅值和频率。按照一定的规则对各晶体管的触发脉冲进行调制，就可以改变电路输出电压的幅值和相角。,电压源换流器(VSC),它包括换流电抗器、换相电容器、滤波器和正负两极换流桥。换流桥由六个阀臂组成，每个阀臂由几十个至几百个绝缘栅极双极型晶体管串联而成。与绝缘栅极双极型晶体管反向并联的反馈二极管不仅是负载向直流侧反馈能量的通道，同时也起着使负载电流连续的作用。 换相电容器用来存储负载反馈回直流侧的无功能量，调节无功功率的流动，它还起着减少直流侧谐波的作用。 换流电抗器用来抑制直流过电流的上升速度和滤除换流器所产生的特征谐波。 交流侧采用高通滤波器滤除交流母线电

3、压的谐波分量。,VSC与PCC的比较,与PCC相比，VSC具有以下优点 可向不含旋转电机或小规模交流系统供电 换流器产生的谐波大为减弱 不会出现换相失败故障 采用模块化设计，占地面积小，安装调试方便 可实现无人值班或少人值守 两侧VSC可自行调节，无需通讯,绝缘栅双极晶体管(IGBT),IGBT的最重要的特性是它不仅可以像普通晶闸管那样开通电流，还可以通过控制关断电流。而且对其控制所需功率更小，其控制功率只需要用缓冲器电路提供，这就使串联成为可能，甚至在kHz换相频率范围内都具有很好的电压分布。IGBT技术发展很快，目前其额定电压已经达到2.5kV，并有望实现更高的额定电压。,轻型直流输电的电

4、缆,轻型HVDC传输 电缆的表面是由压缩型聚合物做成的绝缘材料，由三芯绞线的屏蔽物和绝缘屏蔽物压缩在一起构成。,假设换流电抗器是无损耗的,忽略谐波分量时,换流器和交流电网之间传输的有功功率P及无功功率Q分别为: 式中:UC为换流器输出电压的基波分量;US为交流母线电压基波分量;为UC和US之间的相角差;X1为换流电抗器的电抗。 可以看出,有功功率的传输主要取决于,无功功率的传输主要取决于UC。而UC是由换流器输出的脉宽调制(PWM)电压的脉冲宽度控制的。因此,通过对的控制就可以控制直流电流的方向及输送有功功率的大小,通过控制UC就可以控制VSC发出或吸收无功功率及其大小。,轻型直流输电与传统直

5、流输电的比较,1.功率范围 传统HVDC主要运行于较大的功率范围，约在250MW以上；而轻型HVDC输送的功率可以从几兆瓦到几百兆瓦，直流电压可达到150kV。 2.模型组件 轻型HVDC是以一套具有若干标准规格的换流站模块为基础，大多数设备在制造厂家就已被封装起来；而传统HVDC往往是根据系统运行的需要以及某些特殊的用途而设计和装配的。,3.换流电路 轻型HVDC的换流站通过VSC控制IGBT和二极管的通断，因此，电路的结构与传统HVDC有很大的区别，其主要指标的比较如下表所示。,4.运行的独立性 轻型HVDC不依赖于交流系统去维持电压和频率的稳定，与传统HVDC相比，短路容量并不重要；轻型

6、HVDC可以给无源网络直接供电，而传统HVDC在受端电网中必须有旋转电机。 5.对功率的控制 传统HVDC可以通过滤波器和串联电抗器的通断以及在某种程度上对触发角的控制来达到对功率的控制，但是这种控制需要额外的设备和额外的损耗；轻型HVDC则可以在很短的时间内形成任意的相角或幅值，这对于独立地控制有功和无功提供了可能性。,轻型直流输电适用范围,轻型直流输电在电压低于150kV、容量不超过200MW时具有经济上的优越性，它在以下应用领域将可能发挥极大的作用 向偏远地区供电 海上供电 城市配电网增容改造 清洁能源发电 不同额定频率或相同额定频率的交流系统间的非同步运行 直流环网供电 提高配电网电能质量,轻型直流输电在国际上的发展与应用,已建工程,在建工程,HVDC Light 在我国的现状与前景,刚刚起步，实现工程应用尚有大量工作要做 （1）研究并提出轻型HVDC系统全部一、二次设备的新型数学模型及数字仿真新方法，建立轻型HVDC系统的数字仿真研究手段。 （2）通过VSC的运行特性及故障分析，研究并提出适用于VSC的PWM新技术及相关保护策略。 （3）建立轻型HVDC物理模型，利用高速数字信号处理芯片研制轻型HVDC控制器。 （4）研究轻型HVDC系统以及由多个VSC连接构成的多端直流系统的