本科毕业设计_新型高压直流输电系统换流站参数设计研究

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1、新型高压直流输电系统换流站参数设计研究C;theconverterparameters;sinusoidalpulsewidthmodulation;thethree-phasetwolevelVSC目录1绪论11.1课题背景和研究意义11.1.1传统直流输电的背景11.1.2新型直流输电（VSC-HVDC）出现的背景21.1.3新型直流输电的应用前景21.2国内外研究和应用现状31.2.1国外研究和应用现状31.2.2国内研究和应用现状41.3本论文的主要研究工作52VSC的工作原理及控制方式62.1电压源换流器的原理分析62.1.1VSC的结构及基

2、本原理分析62.1.2PWM整流电路的四象限运行原理分析62.1.3三相两电平VSC的主电路拓扑结构分析72.1.4三相两电平VSC在PWM调制时原理及特性92.2电压源换流器控制方式研究92.2.1基于三相两电平VSC的正弦脉宽调制92.2.2VSC的控制方式研究113VSC-HVDC的参数设计133.1Estlink工程简介133.2换流变压器参数设计133.2.1换流变压器简要介绍133.2.3整流侧换流变压器参数设计14新型高压直流输电系统换流站参数设计研究3.3交流电抗器参数设计163.3.1交流电抗器简要介绍163.3.2整流站交流电抗器参

3、数选择163.4直流侧电容参数设计183.4.1直流侧电容简要介绍183.4.2整流站直流侧电容参数设计183.5交流滤波器参数设计203.5.1交流滤波器简要介绍203.5.2交流滤波器参数设计204仿真分析234.1仿真软件PSCAD简介234.2换流站参数仿真分析245结论27参考文献28致谢30新型高压直流输电系统换流站参数设计研究1绪论1.1课题背景和研究意义1.1.1传统直流输电的背景在特定的条件下，高压直流（HVDC）输电较交流输电有很多优点。1954年，世界上首个工业应用的直流输电工程瑞典大陆与哥特兰岛之间的输电线路投入使用。这套系统采

4、用汞弧阀换流器，线路总长度90km，供给20MW的功率[1]。从此，直流输电开始稳步发展。高压直流输电因其自身的结构以及性能具有一系列的特点[2]：①在经济性上，直流输电线路的造价和运行费用低于交流输电，但其换流站的整体费用比交流变电站的要高，因此在相同的输电容量下，输电距离越远直流输电的经济性更显优越。②在互联性上，交流输电量受到同步发电机功角稳定性的限制，且输电距离越远，功角稳定问题和输电能力限制问题越严重，然而直流输电不存在功角稳定方面的问题。交流系统的互联会造成短路容量的增大，由此造成断路器选择困难，而采用直流线路互联两个交流系统时不会使得短路

5、容量增加。另外，直流输电连接的两侧电网可以不同步运行，进而直流输电能实现电网非同步互联以及不同频率交流电网的互联。③在控制性上，直流输电可以实现对线路上传输的功率进行快速控制，并且功率传输方向也可以很快地改变，因此可用于使得所连接的交流系统的稳定以及频率控制。④高压直流输电的环路不会增加系统的短路功率，这样在设备的选择上比较经济和方便。⑤高压直流输电主要应用是远距离输电，因为环境保护的要求级别越来越高，加上煤炭涨价等使得输电比输煤更加经济和环保，比如利用高压直流输电将西北的煤电和风电等电能输送到东部沿海等电荒比较严重的地区，在不发生大的改变的情况下可以

6、通过高压直流输电技术来增加交流输电系统传输的电能。⑥直流输电的缺点，直流输电换流站结构复杂、造价高，而且换流器会产生大量的谐波，若果该谐波注入所连交流系统会造成交流系统运行方面出现比较多的问题。另一方面，传统的直流输电是电网换相技术，在传输有功功率的时候会吸收大量无功功率。直流输电刚开始采用的是汞弧阀换流器，但是汞弧阀制造技术较复杂、价格昂贵，并且可能产生逆弧现象，从而造成直流输电系统可靠性低、运行维护麻烦等，使得直流输电的发展受得了限制[3]。20世纪70第30页共30页新型高压直流输电系统换流站参数设计研究年代，随着晶闸管阀的出现，高压直流输电又有

7、了新的亮点和发展方向。1972年建立的依尔河高压直流输电系统首次采用晶闸管阀。换流设备发展为晶闸管阀使得其体积减小、成本降低，且输电系统的运行性能和可靠性得到提高。从此，直流输电进入了晶闸管阀时代。1.1.2新型直流输电（VSC-HVDC）出现的背景由于晶闸管为半控器件，所以没有自关断电流的能力，并且其开关频率较低，从而使得换流器的性能受到很大限制，进而影响了传统直流输电与交流输电的竞争力以及其在电力领域的实际应用。另一方面，随着世界性的能源紧缺和全球环境污染等问题的日益严重，风能和太阳能等可再生能源受到很大重视和利用，因其小型、分散且远离负荷中心，使

8、得交流输电和传统的电流源换流器型高压直流输电在经济上很不划算。再者海上钻井平台以及孤立小岛等的