电压源变流器的高压直流输电.doc

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1、电压源变流器的高压直流输电（VSC-HVDC）1.引言晶闸管的应用领域主要是在整流（交流-直流）、逆变(直流-交流)、变频(交流-交流)、斩波（直流-直流）。传统的高压直流输电采用晶闸管变流器，而新型的直流输电技术（VSC-HVDC）采用IGBT、IGCT等全控器件组成电压源变流器(VSC)完成交流-直流-交流的变换。两个VSC分别作整流器和逆变器，一个工作在定直流电压模式，另一个工作在定有功功率模式。两个变流器的无功功率都可以单独调节。其核心是利用由全控型电力电子器件构成并基于脉宽调制(PWM)技

2、术控制的VSC代替了常规HVDC中的可控硅换流器。该输电技术可向无源网络供电．不会出现换相失败、换流站间无需通信以及易于构成多端直流系统等。如图1所示，常用的两端VSC—HVDC的主要部件包括：电压源换流器(vsc)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、脉宽调制(PWM)、控制系统。VSC—HVDC的基本控制原理：Q=其中：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，为换流电抗器的电抗。2.VSC-HVDC的基本控制方式及特点定直流电压控制方式，用以控制直流母线电

3、压和输送到交流侧的无功功率，定直流电流(功率)控制方式，用以控制直流电流(功率)和输送到交流侧的无功功率，定交流电压控制方式，仅控制交流侧母线电压，适用于向无源网络供电，通常对于一个两端VSCHVDC系统，必须有一端采用定直流电压控制方式。3.VSC-HVDC的仿真将两个230KV，2000MVA的交流系统通过VSC-HVDC相连，进行功率传输。图为仿真电路图：图中的station1和station2为两个VSC，分别做整流器和逆变器运行。以下仅对station1进行分析。VSC离散控制器模块仍然采

4、用双闭环控制，外环根据控制目的不同为直流电压环或有功功率环。Station1为定有功功率控制。调节station1的有功功率，由1下降到0.9，在2s时其无功功率由0变为-0.1，在2.5s时station2的直流电压由1下降到0.95，运行程序得仿真结果如下：Station1的直流电压波形：Station1的有功功率波形：Station1的无功功率波形：在1.5s时station1的有功功率指令发生突变之后。其实际的有功功率能够迅速的跟随指令变化。在0.3秒内达到稳定，由于station1为定有功

5、功率控制，因此其直流电压并不固定，而是与station2上的直流电压及直流电阻上的压降有关，将随功率而发生变化。而在2s时station1的无功功率指令突变后，其实际的无功迅速发生相应变化，而对直流电压和有功的影响很小，说明控制系统的解耦性能良好。在2.5s时的直流电压突变后，station1的直流电压随之发生变化，有功功率在短时波动后很快恢复设定值，无功功率几乎不受其影响。4.结语新型直流输电有着与传统直流输电不同的特性。首先其换流器控制量不象传统直流输电只有晶闸管触发角，而是同时有电压幅值，电压

6、相角和频率三个可控量，其次，换流器输入输出间可以实现解耦。控制具有很大的灵活性。