轻型直流输电控制技术及其实现
浅谈轻型直流输电技术应用
浅谈轻型直流输电技术应用黎献腾(广东电网汕尾供电局，广东汕尾516600)摘要：轻型高压直流输电是在电压源换流器和绝缘栅双极晶体管基础上开发出来的一种新型输电技术。
它轻型、高效。
具有可观的经济效益和环保价值，同时它的操作极其灵活且可大大改善电能质量。
在阐述基本运行原理的基础上，分析了轻型高压直流输电的特点和应用场合。
关键词：轻型高压直流输电；电压源换流器；脉宽调制。
前言目前新型、清洁、可再生能源发电已成为未来电力系统的发展方向，风力、太阳能等新型能源发电在世界范围内逐步扩展，其主要特点之一是分散化与小型化。
地理条件与发电规模的制约使得利用现有交流输电技术将这些“孤岛”电源与电网连接经济性差、环保压力大。
同时钻探平台、岛屿、矿区等“孤岛”负荷目前多采用污染性大的柴油发电机供电，若采用交流输电技术供电也有同样问题。
另外，随着电力工业的不断发展，用电负荷不断增加，空中输电线路走廊日趋饱和，架设新的线路受到环境、经济条件等因素的限制，变得越发困难。
现有的传统高压输电线路的使用已接近它们的边缘。
尤其在城市负荷中心，增加传统的架空交流输电线几乎不可能。
为此，需要一种经济、灵活、高质量的输电方式解决上述问题。
轻型高压直流输电作为一种经济、灵活、高质量的输电方式，已用于国外许多直流高压输电工程中，并产生了良好的输电及环保效益。
1轻型高压直流输电技术简介轻型高压直流输电技术是一种采用最新电力电子技术，进行交流与直流电流之间相互转换与传输的新技术。
它采用大功率的可任意开断的绝缘栅双极晶体管(I G B T)，作为电子元件来取代传统的半控型元件“晶闸管”。
换流器则采用电压源换流器(vsc)技术，来取代传统的相控换流器(PC C)技术。
控制系统采用脉宽调制技术(PW M)，使得对有功和无功的调节、控制都变得十分快捷方便。
1．1电压源换流器(V S C)技术在传统电力工业中用于高压直流输电的基于PC C技术，如今已几乎全被V SC技术所取代。
轻型直流输电适用于风电场的电力传输新技术
高 ，损耗 更小的 优点 。 风 电场接入 系统的送端和 受端均采用 电压源换 流器（ ｃ ，两 端具有相 同的结 构（ ｖｓ ） 见图 １。换流 器 ） 为两 电平六脉 动型 ，每个桥臂 由多个功率开关元件 Ｉ Ｂ 串联而成 。各个元件 的功能和作用 如下 ： Ｇ Ｔ １ ＶＳ 通 过 功率 开 关 的 快速 开 闭将 直 流 电压 ） Ｃ 变成 交 变 电压 ，再 作 基 波的 幅 值和 相位 控 制 ，形 成 所期 望的 交流侧 电流和 功率 ； ２ 直 流 侧 电容 器 的作 用是 为ＶＳ 提 供 电压 支 ） Ｃ
柔性直流输 电
ห้องสมุดไป่ตู้
控制 策略
Ｋ ｅ ｗｏｒ ： ｉ ｄ ａ ｋｓ Ｐｏ ｅ ａ ｍ ｉｓｏｎ ＨＶ ＤＣ ｇｈ Ｃｏ ｔｏｌ ｔａ ｅ ｙ ｙ ｄｓ Ｗ ｎ ｐ ｒ ｗ ｒｔ ｎｓ ｓ ｉ ｒ Ｌｉ ｔ ｎｒ ｒ ｔｇ ｓ
文献标识码 ：Ｂ
１ 言 ． 前
近十年来 ，风 力发 电作为一种 清洁能源得到迅 速发 展 。在 我 国 ，２ ０ 年 装机 容量仅 为３ ０ＭＷ ， ００ ５ ￣ ２ ０ 年装机 容量 已经超 过 １０ ０Ｍｗ 。２ ０ 年以 １０ ８ ］ ０ ０ ０５ 来 ，年 增长率 均超 过 了 １０ ０ ％。风 力发 电 已成 为解 决未来能源危机 的一 个重要发展方 向。 随 着技 术 的进 步 ，风 电成本 已经大 幅 降 低 ， 但风 力 发 电大规 模 应 用给 交 流 系统 带来 的 稳定 性 问题 却 没有 得 到很 好 解决 。电 力 电子技 术 的迅 猛 发 展 ，轻 型 直流 输 电技 术（ ＶＤ ｉｈ） 出现 ， Ｈ ＣＬｇｔ 的 使解 决 风 力发 电场 并 网对 电网稳 定性 和 电能 质量 的影 响 ，提 高并 网风 力发 电场 的 最大 接 入 容量 和 输 送容 量 ，灵活实现风 电潮 流的控 制变 成可能 。
基于VSC的轻型直流输电
!杨 军
随着我国社会主义市场经济改革的不断深入!电力建设施工 企业的改革也已迫在眉睫" 在激烈的市场竞争环境中如何生存# 如何更好地发展!是很多电力建设施工企业和电力改革研究人员 正在进行的重要课题" 各电力建设施工企业加大改革力度!内抓 管理!外抓市场!不断增强企业的竞争能力"其中!作为企业管理重 中之重的安全管理越来越多地被各级管理层所重视!同时也意识 到!只有建立现代企业安全管理体系!科学地建设企业安全文化! 才能成为电力建设施工企业稳定#持续发展的有力保障" 因此!如 何结合本行业和本企业的特点建设富有特色和实用价值的企业
!!"
广东科技 ２００６．１０ 总第 １６０ 期
业 界 建设行业专版 水*电*暖*通
科学建设企业安全文安全文化是企业文化的主要分支!只有科学地建设企业安全文化!才 能成为电力建设施工企业稳 定#持续发展的有力保障" 关键词：企 业 安 全 文 化 % 电 力 建 设 企 业 % 发 展 % 保 障 %
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母线电压" 这意味着故 障 时 !如 ＶＳＣ 容 量 允 许 !那 么 轻 型 直 流
４．４ 提高配电网电能质量
输电既可向故障系统提供有功功率的紧急支援!又可提供无功
非线性负荷和冲击性负荷使配电网产生电能质量问题!如
企业文化不是一般意义上的文化现象! 企业文化是企业的灵 魂!是企业共享的价值观" 企业文化是一种管理!是发展到高层次 的管理%企业文化是市场经济的产物!企业文化是一种精神现象却 有着深刻的物质基础"
作为企业文化的重要组成部分! 企业安全文化是企业文化的 主要分支" 它既包括保护职工在从事生产经营活动中的身心安全
轻型直流输电的应用
轻型直流输电的应用【摘要】本文主要阐述的是轻型直流输电的应用。
先概述了轻型直流输电的特点及优势，然后介绍了其对应的各种应用场合。
选取了其中一种应用，vsc-hvdc应用于清洁能源（以海上风电为例），进行了详细的阐述。
最后介绍了轻型直流输电在我国的应用前景。
【关键词】轻型直流输电；应用；海上风电；应用前景1 轻型直流输电应用概述1.1轻型直流输电特点轻型直流输电技术是一种基于可关断电力电子器件电压源换流器（vsc）和脉宽调制技术的直流输电技术。
轻型直流输电的特点和优势主要有:①控制灵活，可以独立的控制有功功率和无功功率；②可以工作在无源逆变方式，受端可以使无源网络；可以灵活控制潮流方向；不增加系统短路功率；通过模块化设计使hvdc light的设计、生产、安装和调试周期的缩短，换流站占地面积更小；⑥每个站可以独立控制，易于实现无人值守。
1.2轻型直流输电的应用场合基于以上提到的hvdc light的特点和优势，轻型直流输电的主要应用场合有：（1）清洁能源发电。
受环境条件限制，清洁能源发电一般装机容量小、供电质量不高并且远离主网，如中小型水电厂、风力发电站（含海上风力发电站）、潮汐电站、太阳能电站等，由于其运营成本很高以及交流线路输送能力偏低等原因使采用交流互联方案在经济和技术上均难以满足要求，利用轻型直流输电与主网实现互联是充分利用可再生能源的最佳方式，有利于保护环境。
（2）提高配电网电能质量。
非线性负荷和冲击性负荷使配电网产生电能质量问题，如谐波污染、电压间断、电压凹陷、突起以及波形闪变等问题，使一些敏感设备如工业过程控制装置、现代化办公设备、电子安全系统等失灵，造成很大的经济损失，轻型直流输电可分别快速控制有功、无功的能力并能够保持电压基本不变，使电压、电流满足电能质量标准要求，将是未来改善配网电能质量的有效措施。
（3）异步连接。
比邻两交流系统异步运行时不能交换功率，无法相互提供多余的发电容量，须各有独立的调峰电厂。
轻型高压直流输电
轻型高压直流输电——一项为了更好环境的新技术Lars Weimers ，ABB Power Systems Ludvika, Sweden1.绪论一种新型的输配电技术——轻型高压直流输电，它使得将小规模、可再生能源发电设备连接到主交流电网变的在经济上可行。
反之亦然，运用相同的技术，像岛屿、采矿区和钻井平台这些偏远地区也能得到主电网的供电。
从而消除他们对效率底下且污染环境的、诸如柴油发电机的需求。
这电压、频率、有功和无功都能够合适地、单独地控制。
轻型高压直流输电技术还依赖于新型的能代替架空线的地下电缆。
同样重要的是，轻型高压直流输电技术具有甚至最复杂的交流系统都不具有也不可能具有的控制能力。
●连接小规模的可再生能源发电到主交流电网●提供偏远地区电网负荷隔离●灵活的传输系统一百年前，变压器和三相系统让交流电高效、经济地通过远距离传送并配发给大量用户成为了可能。
从此以后，输电配电各方面都通过技术手段的改进和演变得到了发展。
这种交流输配电技术使得将发电厂建在最佳位臵上并有效利用成为可能。
这也可以得到巨大的环境收益。
火电厂被建设在可以通过高效率运输系统提供燃料的地方，因此能减少浪费和污染。
水电站被建设在水力资源能得到最大利用的地方，大型发电厂相比许多小型发电厂来说意味着需要更少的架空线路。
然而，如今的交流输配电系统至少原则上是基于一个几百年不变的原理：要发电，用变压器提高电压、输电、降电压和配电。
但除了被公认的优点以外，交流输配电系统适应无数小规模的在建发电厂，或者日益复杂而多变的生产负载需求是很复杂和昂贵的。
环境问题和有关法规也限制了制定新的通行权方式和小规模的化石燃料发电厂，例如柴油发电厂。
这些新的趋势都需要复杂的网络，这网络必须能够配合生产中大负荷的频繁变化和严格的环保法规。
同时，在这样复杂的网络里，电压电流需要精确的控制以便电网稳定和经济。
2.技术如它的名称描述的，轻型高压直流输电技术就是利用直流去输电的技术。
轻型高压直流输电系统的研究
偿器 的作用 ： 动态 补偿 交流母 线 的无功功 率 ， 定交 稳
收 稿 日期 ：０ ０ ０ — ２ ２ １—８２ 作 者 简 介 ： 家 晶 （ ９ ２ ） 女 ， 士 研 究 生 ， 究领 域 为 电力 电子 与 电 力传 动 。 万 １８ 一 ， 硕 研
・２６ ・
２１ ０ ０年 １ ０月 第 ３ ８卷 第 ５ （ 第 ２ ０期 ） 期 总 １
２１ ０ ０年 １ ０月
吉 林 电 力
Ｊｌ ｅ ｔ ｉ Ｐ ｗｅ ｉ ｎ Ｅｌ ｃ ｒｃ ｏ ｒ ｉ
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第 ３ ８卷 第 ５期 （ 第 ２ ０期） 总 １
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ １３ ．５ （ ｒ Ｎｏ． ０） Ｓｅ ． ２１
轻 型高压 直 流 输 电系统 的研 究
ｔ ｒ ａ ａ ｅ ｎｂ ｉ ｙｕ ｉｇｔ ｅＰ ＣＡＤ／ ｗｏａ ｅ ｓｈ ｓｂ ｅ ｕｌ ｂ ｓｎ ｈ Ｓ ｔ ＥＭ ＴＤＣ．Ｓｍｕａｉｎｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｙ ｔｍ ｏｔｇ ｎ ｎ ｌ ｉ ｌｔｏ ｅ ｕｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔｅｓ ｓｅ ｖ ｌ ｅａ ｄａ ｇｅ ａ
将 （ ） （ ） 代入 （ ） Ｐ ３ 、４式 ２ 式 中 ， ： 有
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控 制 ， 制量 只有 １个 是交 流母 线 电压 。ＨＶＤＣ稳 控 态模 型见 图 １ 仅 给 出系统 送端 稳态 物 理模 型 ， 受 ， 其
Ｑ 一 Ｕ ２ Ｃ Ｓ 十 口 ） ２ ２ Ｙ２Ｏ （ ２ ２ 一 ｙ２Ｏ ２ Ｕ ＣＳ
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Ｐ 一Ｕｄ， Ｕ 一 （ ／ ２） ２ ｄ， ｎ ｄ
基于mmc的轻型高压直流输电系统的建模与控制
基于mmc的轻型高压直流输电系统的建模与控制随着电力系统的不断发展和电力需求的增加，高压直流输电逐渐成为一种高效、安全、稳定的电力传输方式。
在高压直流输电系统中，直流电源通过高压换流器将电流转换成双向流动的交流电，然后通过高压直流线路将电力传输至目标地区，再由高压换流器将电流转换回直流电供电用户使用。
MMC（Modular Multilevel Converter）是一种新型的高压直流输电系统，其特点是具有模块化的结构、分段控制结构、稳态调节能力强等优点。
MMC系统具有较高的电压等级和电流等级，需要采用精确、高效的控制方法来保证系统的正常运行和稳定性。
MMC系统的建模和控制是MMC技术研究的关键部分之一。
在MMC系统建模中，需要考虑各模块之间的相互作用关系，MMC的拓扑结构和开关状态对系统性能的影响等因素。
MMC系统的基本模型可以分为电路模型和动态模型两部分。
电路模型是模拟MMC模块间的物理连接，通常使用电感、电阻、电容等元件模拟MMC模块内部电路。
动态模型则是模拟MMC模块的运行过程，通常使用微分方程或状态空间方程来描述MMC系统的动态响应过程。
在MMC系统控制中，需要考虑MMC模块的电流、电压、功率等参数，并采用适当的控制策略来保证系统的稳定性和控制性能。
常用的MMC控制策略包括PID控制、模型预测控制、基于扰动观测器的控制等。
其中，模型预测控制是一种适用于MMC系统的高级控制策略，通过对MMC系统的建模和预测，实现对MMC系统的电流、电压等参数的精确控制，提高了MMC系统的响应速度和稳定性。
总之，MMC技术是未来电力系统的一项重要技术，MMC系统的建模和控制是MMC技术研究的关键部分之一。
通过合理的建模和控制策略，可以实现MMC系统的优化运行和高效稳定的电力传输。
轻型高压直流输电技术简介
第15卷2002年第5期轻型高压直流输电技术简介吕鹏飞，李庚银，李广凯(华北电力大学电力系，河北保定071003)摘要：介绍了在原有的高压直流输电的基础上,以电压源换流器和绝缘栅双极晶体管为主要部件发展起来的轻型高压直流输电，比较了轻型高压直流输电与传统的高压直流输电之间的区别。
简要介绍了轻型高压直流输电的特点、在国外的一些应用以及在我国的发展状况，并展望了其发展前景。
关键词：轻型高压直流输电；高压直流输电；电压源换流器；绝缘栅双极晶体管中图分类号：TM721.1；TM723文献标识码：B文章编号：1006-6519(2002)05-0069-05The Brief Introduction of Light High-Voltag DC Transmission TechnologyLU Peng-fei,LI Geng-yin,LI Guang-kai高等学校博士学科点专项科研基金(20010079001)资助项目.收稿日期：2001-07-10作者简介：吕鹏飞(1979-)，男，硕士，研究方向为轻型高压直流输电.引言自从1954年世界第一条连接哥特兰岛(Got-land)与瑞典大陆之间的高压直流输电(HVDC)联络线投入商业运行以来，HVDC 技术已经经历了大半个世纪的发展历程。
70年代初开始了晶闸管阀的应用，改进并降低了损耗，实现了更先进的控制和保护技术，减少谐波，降低噪声等。
但是，从建立第一条HVDC 输电线路以来，HVDC 在技术上并没有发生根本性的变化。
目前的HVDC 技术还存在着某些固有的缺点，如费用相对较高，主要是换流站的投资较大，以及使用上还受到一定的限制。
其最主要的缺点是在受端电网中需要旋转电机，同时还存在换向失败的危险，这时会造成几个周期内没有电力传送的情况。
本文所要介绍的电压源换流器(VSC)式HVDC(即HVDCLight)所具有的特性能从根本上克服这些缺点。
1HVDC Light 的简介1.1HVDC Light 的初步认识轻型高压直流输电技术(HVDC Light)是在电压源换流器和绝缘栅双极晶体管(IGBT)基础上开发出来的一种新型的输电技术。
轻型高压直流输电
轻型高压直流输电技术楼书氢摘要：本文简要介绍了轻型高压直流输电(HVDC )的原理及技术特点, 比较了轻型HVDC 与传统HVDC 之间的区别, 介绍了国外的一些工程应用，展望了其发展前景。
关键词：轻型高压直流输电，电压源换流器，1．引言自1954年世界上第1条高压直流输电(HVDC )联络线投入商业运行以来, HVDC 作为一项日趋成熟的技术在远距离大功率输电、海底电缆送电、两个交流系统之间的非同步联络等方面得到了广泛应用。
到目前为止，全世界总共有70多个HVDC 输电工程，其中，大部分电压等级超过400kV ，输送功率大于1000MW 或线路长度大于600km 。
然而,由于技术和经济的原因, HVDC 在近距离小容量的输电场合却难以应用。
同时，风力、太阳能等新型能源发电在世界范围内逐步扩展,地理条件与发电规模的制约使得利用现有交流输电技术将这些“孤岛”电源与电网连接经济性差、环保压力大。
另外, 用电负荷的不断增加要求电网规模与传输容量保持持续发展, 而增加输电走廊又面临越来越多的经济与环保限制, 尤其在城市负荷中心, 增加传统的架空交流输电线几乎是不可能的[1]。
因此, 需要一种经济、灵活、高质量的输电方式来解决上述问题。
近年来国外发展了以电压源换流器(VSC ) 和绝缘栅双极晶体管（IGBT ）为基础的轻型高压直流输电(HVDC )，把HVDC 的容量延伸到了只有几MW 到几十MW [2]，除具有传统HVDC 的优点外,还可直接向小型孤立的远距离负荷供电, 更经济地向市中心送电, 方便地连接分散电源, 运行控制方式灵活多变,减少输电线路的电压降落和电压闪变, 从而进一步提高电能质量[3][4]，因而具有很好的应用前景。
2.轻型HVDC 的基本原理及技术特点其基本原理如图1所示。
设送端和受端换流器均采用VSC ,则两个换流器具有相同的结构。
换流器由换流桥、换流电抗器、直流电容器和交流滤波器组成。
直流输电技术的研究与应用
直流输电技术的研究与应用引言：直流输电技术是电子与电气工程领域中的一项重要研究课题，其应用能够显著提高电力传输效率、降低能源损耗，并且有助于解决远距离电力传输中的诸多挑战。
本文将探讨直流输电技术的研究进展、应用领域以及未来发展趋势。
1. 直流输电技术的原理与特点直流输电技术是指将电能以直流形式进行传输的一种电力传输方式。
与传统的交流输电技术相比，直流输电具有以下几个显著特点：首先，直流输电能够有效降低输电线路的电阻损耗。
在交流输电中，由于电流的周期性变化，导致输电线路存在较大的电阻损耗，而直流输电则能够避免这种损耗，提高能源利用率。
其次，直流输电技术具有较低的电磁辐射水平。
交流输电中，电流的频繁变化会产生较强的电磁辐射，对周围环境和人体健康造成潜在影响。
而直流输电则能够显著降低电磁辐射水平，减少对环境的影响。
此外，直流输电技术还具备较高的输电容量和稳定性。
由于直流电流的稳定性较好，可以通过合理设计输电线路和设备，提高输电容量和稳定性，满足不同规模的电力传输需求。
2. 直流输电技术的研究进展近年来，随着电力需求的不断增长和能源互联网的发展，直流输电技术得到了广泛关注和研究。
在直流输电技术的研究中，主要涉及以下几个方面的进展：2.1 高压直流输电技术高压直流输电技术是直流输电领域的核心研究方向之一。
通过提高输电电压，可以有效降低输电线路的电阻损耗，提高输电效率。
研究人员通过改进直流输电线路的设计和材料，提高输电电压的稳定性和安全性，以实现高效高压直流输电。
2.2 直流输电换流技术直流输电换流技术是直流输电系统中的关键环节，用于实现交流电网和直流输电线路之间的能量转换。
目前，多种直流输电换流技术被广泛研究和应用，如基于半导体器件的换流技术、多电平换流技术等。
这些技术的不断创新和改进，为直流输电系统的稳定运行提供了可靠的支持。
2.3 直流输电系统的控制与保护技术直流输电系统的控制与保护技术是直流输电研究的重要方向之一。
轻型直流输电( HVDC Light)
轻型直流输电（ HVDC Light）直流特高压输电网QINGXING ZHILIU SHUDIAN 条题编号：706005轻型直流输电（ HVDC Light）基于电压源换流器的直流输电技术称为轻型直流输电技术。
目前高压直流输电采用的换相换流器（Phase Commutated Converter），在工业驱动领域中，几乎已被“电压源换流器”（Voltage Source Converter）所代替。
这两种技术的主要差别是“电压源换流器”中所需要的换流开关元件不仅具备被控导通电流的能力，还具有不依赖换相电压而被控关断电流的能力。
因此，在“电压源换流器”中，不需要依靠电网电压来支持换相。
“电压源换流器”的应用，将使得在受端交流系统无发电机或者在系统短路功率极低的情况下，仍能实现直流输电。
直流输电中通常使用的换流元件为晶闸管，其开关切换频率较低，称为“基频换向”（FFC），为了降低谐波，通常可采用12脉动换流器。
如果换流器的开关元件具有更高的通断频率特性，就可采用“脉宽调制技术”（PWM），即通过在两个固定的电压之间快速地切换而建立一个高频交流电压，然后通过低通滤波器，则可建立基频的交流电压。
随着电子技术的发展，目前出现了一种新型的半导体器件，称为绝缘栅双极晶体管（IGBT）。
它属于MOS系列的器件，特点是其所需的控制功率很小，可高频率进行开通/关断的切换，并且切换时间短、切换损耗低。
当它们串接时，即使开断频度达数千赫兹时，也能保证其元件间的电压分布均匀。
在此元件的基础上，使用电压源换流器的技术，可使换流器换相不依赖于所联交流网络的强弱、使电流的关断不取决于换相电压，同时配以脉宽调制技术，建立具有所需要的相角及幅值的电压。
这种元件首先使用于轻型直流输电技术。
图1所示为使用“脉宽调制技术”的“电压源换流器”的原理电路图。
换流器通常由换流桥、换流器电抗器、直流电容器，以及一个交流滤波器组成。
换流桥含有串联的开关元件（如IGBT），每个开关元件配有一个反并联的二极管。
基于VSC的轻型直流输电
或 者 根 据 相 邻 的交 流 系统 的情 况 进 行 自动 控 制 ， 不 同 的 换 流 各 站间 不 需 要 任 何 通 讯 。
２ 脉 宽调制 电压 源换流 器 （ Ｓ ） Ｖ Ｃ 简介
制 波 形 与基 波 波 形 如 图 ３ ：
轻 型 直 流 输 电 与 常 规 直 流 输 电 的基 本 不 同点 是 １： 采 用 ３它 ［ 具 有 关断 能 力 的高 频 Ｉ Ｔ器 件 以 及 Ｐ Ｍ 技 术 而 组 成 的 电压 ＧＢ Ｗ 源 换 流 器 （ ｏｔｇ ｏ ｒｅＣ ｎ ｅｔｒ Ｓ ） 行 换 流 ： 常 Ｖ ｌ ｅＳ ｕｃ ｏ ｖ ｒ —Ｖ Ｃ 进 ａ ｅ 而 规 直 流 输 电则 是 采 用 无 关 断 能 力 的 低 频 晶 闸 管 所 组 成 的 电 网 换相 换 流 器 来 进 行 换 流 。 这 种 新 技 术 的应 用 ， 得 在 常 规 直 流 使 输 电中 所 碰 到 的 一 些 技 术 难 题 得 到 解 决 ， 向 弱 交 流 系 统 以及 如 无 电源 的 负 荷 区 的送 电 问题 、 流 站 的 无 功 补 偿 以 及 有 功 和 无 换
行 换 流 。通 断 多 次 的换 流 器 可 以通 过 改 变 方 波 电压 脉 冲 的 宽度 或直 流 母 线 电压 的 幅 值 来 改 变 其 交 流 输 出 电压 ， 同时 还 可 以 消
轻型直流输电
轻型直流输电（HVDC –Light）轻型直流输电技术是一项成功技术，在世界上已得到应用。
鉴于我国轻型直流输电市场已经成熟，ABB公司轻型直流输电技术也有基础，领先开辟我国轻型直流输电市场是可行的。
预计会取得可观的效益。
1、什么是HVDC LightHVDC Light是高可控性的直流输电，之所以称其为轻型，是因为其功率上限一般为200MW，相对于普通HVDC来说，要Light（轻）得多，故称其为HVDC -Light轻型直流输电。
HVDC Light技术是由ABB公司在上个世纪八、九十年代研制开发的—种新型输电技术。
HVDC Light轻型直流输技术，以电压源型换流器（VSC)为核心，硬件上采用IGBT等可关断器件，控制上采用脉宽调制技术(PWM)以达到具有高可控性直流输电的目的。
轻型直流输电系统原理图见图12、两大关键技术1）、关键技术之一：VSC（电压源型换流器）VSC一般由IGBT阀桥、控制系统、换流电抗器以及直流电容与交流滤波器组成。
2）关键技术之二：PWMHVDC Light采用了PWM或SVPWM(空间电压矢量脉宽调制)。
3、HVDC Light的特性与优势应用VSC与PWM是HVDC Light区别传统HVDC的关键，由此而带来的重大改变使得HVDC Light的变流器较易控制。
其优良的稳态特性和暂态操作使得它对系统规划人员和工程投资者均有较大的吸引力，技术上、经济上、环保及运行操作上均有利可图。
最有利的地方是以下几点：1）、可独立控制有功和无功潮流；HVDC Light可以实现对相角和振幅的几乎实时的独立控制，这就使得对有功和无功的独立控制成为可能。
2）、电能质量控制；HVDC Light变流器可以将对尖峰、电压跌落及和声等由电力系统中的扰动造成的电能质量问题的控制提高到一个新的水平。
一旦发生通常会导致交流电压下降的故障，变流器能迅速关断并辅助交流电压补偿器工作，以避免对那些对电压较为敏感的工厂产生严重冲击。
轻型直流输电系统的仿真研究
轻型直流输电系统的仿真研究1. 引言1.1 研究背景随着能源需求日益增长和可再生能源的广泛应用，电力系统正面临着更高效、更可靠、更灵活的要求。
传统的交流输电系统在长距离输电中存在电压损失大、线路负载能力低等问题。
为了解决这些问题，直流输电系统逐渐成为了人们关注的焦点。
与传统的交流输电系统相比，直流输电系统具有输电效率高、对电压稳定性要求低、占地面积小等优势。
目前大多数直流输电系统仍然采用重型直流输电技术，而这种技术在成本和可靠性方面存在一定的局限性。
研究轻型直流输电系统的仿真模型以及其在实际应用中的效果尤为重要。
通过对轻型直流输电系统的仿真研究，可以更好地了解其工作原理和优势，为实际应用提供依据，并为电力系统的未来发展提供新的思路和方向。
【此处字数不足，继续补充内容。
】1.2 研究目的本文旨在通过对轻型直流输电系统的仿真研究，探讨其在电力输电领域的应用和优势。
具体研究目的包括：(1)分析轻型直流输电系统的概念和组成，揭示其在电力传输中的重要作用；(2)深入研究轻型直流输电系统的工作原理，探讨其在提高电力传输效率和稳定性方面的优势；(3)建立轻型直流输电系统的仿真模型，对其进行仿真研究，验证其在实际应用中的可行性和效果；(4)分析仿真研究结果，探讨轻型直流输电系统在实际应用中的优势和潜力，为未来的发展提供重要参考依据。
通过本文的研究，旨在为推动轻型直流输电系统在工业生产中的应用和推广提供科学依据和技术支持，促进电力输电技术的不断进步与创新。
1.3 研究意义轻型直流输电系统的仿真研究具有重要的研究意义。
随着社会经济的发展，对电力系统的要求也越来越高，传统的交流输电系统存在输电损耗大、电压稳定性差等问题，而轻型直流输电系统可以有效解决这些问题，提高电力输送效率，降低能源消耗，减少对环境的影响。
目前国内外对于清洁能源的利用愈发重视，而轻型直流输电系统可以更好地适应清洁能源的输电需求，促进清洁能源产业的发展。
轻型直流输电技术研究综述
１引 言 从１ ９ ５ ４ 年 世界上 第一个 投人工业 化运 行的直 流输 电工 程 问世至 今 ， 交 直流
输 电 日益形 成互 补 。 但是 一方 面 ， 当将 传统 输 电技术 应用 到可再 生 清洁能 源 发 电时 ， 显得经 济性不 足 ； 另一方 面 ， 城市用 电 负荷 的 陕速 增 长和城 区合理规 划 的 相互 制约 对 电网增容 提 出了更高要 求 。 因此 ， 迫切 需要采 用更 加灵活 、 经济 的 输
测量 直流 电压 。 此外 ， 与 传统 ＨＶ ＤＣ 换流 器不 同 ， ＨＶ ＤＣ Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ 系 统的 赢流 电压 是 单方 向 的， 而直 流 电流是 双 向的。 这样， 可 以通 过多 端Ｖｓ ｃ 换流站 并联 连接形 成直流 电 网， 网络 中的每个 换流 站都有 潮流反 转 的能力 ， 而在 现存 的多端ＨＶ ＤＣ 系统 中， 双 向潮流 反转 是不 可 能的 。 基于 以上 分析 ， 并 结合 实 际工程 经验 ， 目前 Ｈ ＶＤ Ｃ Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ 系统主 要 采用 以 下４ 种 控 制方 式 ： （ １ ） 定 直流 电压 控 制 ， 用 以控制直 流母 线 电压 和输送 到交流侧 的无 功功率 ； （ ２ ） 定 直流 电流 （ 或功率 ） 控 制直流 电流 （ 有功功率 ） 和输送 到交流侧 的无 功 功率 ； （ ３ ） 定交 流 电压 控制 ， 控 制 交流母 线 电压 稳定 。 （ ４ ） 定无 功功 率 控制 ， 控 制 交流侧 的 输 出无功 功率 。 在 两端 连接有 源 网络 大多 采用（ １ ） 、 （ ２ ） 控制 方式 ， 方 式（ ３ ） 多 用在 无源供 电 网 络中， （ ４ ） 中控制 方 式多在 用 在主 要用 于无 功补 偿 的ＨＶ ＤＣ Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ 系统 中采 用 。 ３轻 型直 流输 电 的特 点 轻型直 流 输 电的特 点 主要表 现 在 以下几 个 方面口 。 ｊ ： （ １ ） 传统 直流 输 电主要 运行 的功率 范 围在 ２ ５ ０ ＭＷ 以上 ， 而轻 型直流 输 电输 送 的功率 可 以从几 兆 瓦至 几百 兆 瓦， 贴 近新 能源 发 电的实 际情 况 。 （ ２ ） Ｖ Ｓ Ｃ 换流器 为无源 逆变 ， 对受 端系统 没有 要求 ， 可用于 向小容 量系统 或 不含 旋转 电机 的系 统供 电。 （ ３ ） Ｖ Ｓ Ｃ 换流器 产生 的谐波 大为减 弱 ， 对 无功 功率 的需 要也大 大减 少 ， 只需 在交流 母线上 安装一 组高通 滤波器 即可 满足谐波 要求 ， 而 且 能 够 起 到 Ｓ Ｔ Ａ ＴＣ Ｏ Ｍ的作 用 ， 动态 补 偿交 流母 线 的无 功功 率 ， 稳定 交流 母线 电压 。 （ ４ ） 可 以独 立、 灵 活地控 制有功 功率和 无功功 率。 而且轻型 直流输 电是通 过 改变 送、 受 端的直 流 电压 大小 来改变直 流 电流的方 向 ， 能够更方 便 、 更快速 地实
轻型直流高压输电在电力系统中的应用
轻型直流高压输电在电力系统中的应用作者：曹晓凤来源：《科学与财富》2018年第22期摘要：高压直流输电技术被用于通过架空线和海底电缆远距离输送电能；同时在一些不适于用传统交流联接的场合，它也被用于独立电力系统间的联接。
轻型高压直流输电是在电压源流器以及双晶管基础上发展起来的，具有高效、轻型、可靠等优点，并且具有经济效益、环保效益等多种效益，在操作方面也十分灵活，能够大大的改善电能的质量，对电力企业的发展具有很重要的意义。
本文就对轻型直流高压输电技术，并分析其在电力系统中的应用，同时提出轻型直流高压输电技术的应用前景。
关键词：轻型直流高压输电；电力系统；应用第一条高压直流输电线路是在上世纪五十年代建成的，此后，由于这项技术具有功率大、效率高等优势，所以广泛的应用于海底电缆送电、远距离大功率输电等方面，逐渐成为电力系统中最为关键的输电环节。
我国电力事业发展非常迅速，对能源的利用以及环境的破坏也越来越严重，面对环境污染以及能源短缺问题，我国加大了清洁能源的开发，如发展太阳能、风能等。
轻型直流高压输电是一种灵活、经济、环保、高质量的输电技术，能够有效的解决能源以及环境问题，被广泛的应用与电力系统工程中，并取得良好的效果。
1 轻型直流高压输电概述1.1 轻型直流高压输电基本原理轻型直流输电在电压源流器、双晶管等全控型功率器件发展起来，在轻型直流输电的受端以及送端都采用电压源流器，并且两个换流器具有同样的结构。
换流器的组成包括换流桥、直流电容器、换流电抗器、交流滤波器，由绝缘栅双极晶体管串联每一个桥臂。
换流电抗器是电压源换流器与交流侧能量实施交换的纽带，也能起到一定的滤波效果。
1.2 轻型直流高压输电技术特点轻型直流高压输电技术具有以下几个方面的特点，包括：（1）电压源流器能够自动关断，能够在无源逆变方式下进行工作，不用额外设置换向电压。
能够避免传统高压直流受到有源网络的影响，使得高压直流输电能够为远距离负荷送电。
轻型直流输电系统的仿真研究
轻型直流输电系统的仿真研究摘要：随着社会和经济的不断发展，电力需求不断增加，传统的交流输电系统已经难以满足日益增长的电力需求。
为了解决这一问题，轻型直流输电系统成为了一种备受关注的新型输电技术。
本文将对轻型直流输电系统进行仿真研究，探讨其在实际应用中的有效性和可行性。
二、轻型直流输电系统的原理1.基本结构轻型直流输电系统由直流源、换流器、输电线路和配电系统等部分组成。
直流源通常采用稳压直流电源，换流器用于实现交流和直流之间的转换，输电线路采用高压直流输电线路，配电系统用于将直流输电系统连接到用户端设备。
2.运行原理轻型直流输电系统的运行原理是将交流电转换成直流电，通过直流输电线路输送到需要的地方，再通过配电系统将直流电转换成交流电供给用户使用。
通过这种方式，轻型直流输电系统在输电过程中能够降低电力损耗，提高输电效率。
三、轻型直流输电系统的仿真研究1.建立仿真模型在研究过程中，我们首先建立了轻型直流输电系统的仿真模型，包括直流源模型、换流器模型、输电线路模型和配电系统模型等部分。
这些模型通过数学建模和仿真软件进行了建模和仿真分析。
2.仿真参数设置基于实际工程数据和技术规范，我们设置了轻型直流输电系统的仿真参数，包括电压、电流、功率、损耗等参数。
通过对这些参数的设置，我们可以模拟出实际工程中的电力输送过程。
3.仿真结果分析通过对轻型直流输电系统的仿真模型进行运行和分析，我们得到了一系列的仿真结果，包括输电效率、损耗率、电力负载能力等指标。
通过对这些指标的分析，我们可以评估轻型直流输电系统在实际应用中的有效性和可行性。
四、仿真研究结果与讨论基于仿真研究结果，我们可以得出以下结论：1.轻型直流输电系统具有较高的输电效率和低损耗率，在长距离、大功率输电方面具有明显的优势。
2.轻型直流输电系统的设备数量较少，占地面积小，适合在城市和密集地区进行输电布局。
3.轻型直流输电系统的安全性和可靠性较高，能够满足现代电力系统对电力质量和稳定性的要求。
南海某油田轻型直流输电系统调试
南海某油田轻型直流输电系统调试为了提高南海某油田的输电效率和供电可靠性，该油田决定引进轻型直流输电系统，以替代传统的交流输电系统。
引进新技术总会伴随着各种挑战和问题，因此需要对新系统进行充分的调试和测试。
本文将介绍南海某油田轻型直流输电系统的调试过程及相关工作。
一、系统概述南海某油田轻型直流输电系统采用了最新的直流输电技术，以提高输电效率和可靠性。
系统由主变流器、直流线路、工作站等部件组成，通过数字化控制系统实现对输电系统的精确控制和监测。
系统设计载荷能力大，稳定性高，适用于海上油田环境。
二、调试准备在正式进行系统调试之前，需要做好充分的准备工作。
需要对系统各个部件进行全面的检查和测试，确保设备完好并符合安全标准。
需要制定详细的调试方案和流程，明确各个环节的任务和责任。
需要准备好调试所需的工具、仪器和相关资料。
三、系统调试1.系统连接系统连接是调试的第一步，需要对主变流器、直流线路、工作站等部件进行连接和接地，确保设备之间的连接正确可靠。
还需要对接地系统进行检测和测试，确保接地系统符合安全标准。
2.设备启动设备启动是调试的关键步骤，需要按照设备启动顺序和步骤进行操作，确保设备能够正常启动并达到稳定运行状态。
在设备启动过程中，需要对设备的运行参数和指标进行监测和记录，确保设备的运行情况符合设计要求。
3.系统调试系统调试是调试的核心环节，需要对主变流器、直流线路、工作站等部件进行调试和测试。
调试过程中，需要逐步调整各个部件的参数，确保系统能够正常运行，并对系统的运行参数和指标进行测试和记录。
4.系统检测系统检测是调试的最后一步，需要对系统的各项指标进行全面检测和测试，确保系统的运行情况符合设计要求。
在系统检测过程中，需要对系统的输电效率、稳定性、可靠性等指标进行测试和评估，并对测试结果进行分析和总结。
四、调试总结经过一段时间的调试和测试，南海某油田轻型直流输电系统已经完成了初步的调试工作。
系统运行稳定，各项指标符合设计要求，满足了油田的输电需求。
轻型直流输电系统的运行与控制的开题报告
轻型直流输电系统的运行与控制的开题报告一、研究背景随着电力系统规模的不断扩大和电能消费的不断增长，电力系统面临着不断升级和改造的需求。
而传统的交流输电系统普遍存在输电距离远、电压损耗大、系统容量小等问题。
为此，轻型直流输电系统应运而生。
和交流输电不同的是，直流输电能够减少输电损耗、降低线路电阻、增加电网可靠性和稳定性等优势，成为电力系统领域的新兴技术。
二、研究内容轻型直流输电系统的运行与控制是该领域研究的重点之一。
在该领域研究中，针对轻型直流输电系统的运行原理、控制策略、保护机制等方面进行深入分析和研究，旨在提高系统的可靠性、稳定性和经济性。
具体的研究内容包括：1. 轻型直流输电系统的结构和原理轻型直流输电系统主要由直流传输线、直流变换器和控制系统三部分组成。
其中，直流传输线和直流变换器是关键性组件，需要针对其特点进行深入分析研究。
其结构和原理的研究是轻型直流输电系统研究的起点。
2. 轻型直流输电系统的控制策略针对轻型直流输电系统的结构和原理，需要制定相应的控制策略。
传统的控制策略主要是基于PID控制算法实现的，但是对于轻型直流输电系统来说，需要针对其特点进行优化，提高系统的调节性能和控制精度。
3. 轻型直流输电系统的保护机制轻型直流输电系统的保护机制是其安全可靠运行的重要保障。
针对其特点，需要制定相应的保护措施和保护方案，包括过流保护、过压保护和故障检测等。
三、研究意义轻型直流输电系统的研究在电力系统领域具有重要意义。
首先，能够提高系统的可靠性、稳定性和经济性；其次，能够有效缓解电力系统输电距离远、电压损耗大、系统容量小等问题，满足电力系统不断发展和改造的需求；最后，能够促进清洁能源的应用和智能电网建设。
四、研究方法本研究将采用理论分析和仿真分析相结合的方法。
其中，理论分析主要包括数学模型建立、系统特性分析等方面；仿真分析主要通过仿真软件对系统进行仿真分析和性能评估。
通过理论和仿真相结合的方法，能够更加全面、准确地分析系统性能和特点，得出合理的结论和建议。
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The HVDC Light experiment system including its physical model, parameter of main circuit, hardware and software is designed based the control theory. In this experiment system, the IGBT Intelligent-Power-Modulation (IPM) is used as conversation, and DSP TMS30LF2812A is used to achieve control arithmetic. Based these designs, the low voltage principle debug is working in this experiment system. The result shows that the scheme is efficient, and most target of the experiment has been achieved. At the same time, some questions are discovered, and the corresponding solving schemes are present for further research.
进入 90 年代以后，新型金属氧化物半导体器件-绝缘栅双极晶体管（IGBT）首 先在工业驱动装置上得到广泛的应用。1997 年 3 月世界上第一个采用IGBT构成电压 源换流器的直流输电工业性试验工程，在瑞典中部投入运行，其输送功率和电压为 3MW和 10kV，输送距离 10km[3]。它采用IGBT的电压源型换流器，具有关断电流的 能力，可以应用脉宽调制（PWM）技术进行无源逆变，解决了用直流输电向无交流 电源的负荷点送电的问题。由于这种换流器的功能强，体积小，可以减少换流站的滤 波装置，省去换流变压器，简化换流站结构，而称之为轻型直流输电（HVDC Light） [4]。本文将着力于研究HVDC Light系统的控制技术。
In this paper, the control method and its application of HVDC Light will be mostly studied. Firstly, the steady and dynamic model of HVDC Light and the DQ model of VSC are established. Then the structure of control system and the basic control method are introduced for designing VSC controllers. The VSC controller is based on dual-close-loop control strategy. For validating the VSC controller, the MATLAB simulation models are established. It is demonstrated by simulation results that the controller is convenient, flexible and efficient; moreover, the power flow and the stability of HVDC Light system can be controlled easily, all the basic control method can be achieved by this controller. At last, the protection strategy of DC line and VSC is discussed.
华中科技大学 硕士学位论文 轻型直流输电控制技术及其实现 姓名：常东旭 申请学位级别：硕士 专业：电力系统及其自动化 指导教师：陆继明;毛承雄
20060428
摘要
轻 型 直 流 输 电 技 术 （ HVDC Light ） 是 基 于 电 压 源 型 换 流 （ Voltage Sourced Converters--VSC）技术的新型高压直流输电技术。它采用绝缘栅双极晶体管 IGBT 的 电压源型换流器，具有关断电流的能力，可以应用脉宽调制（PWM）技术进行无源 逆变，解决了用直流输电向无交流电源的负荷点送电的问题。由于这种换流器的功能 强，体积小，可以减少换流站的滤波装置，简化换流站结构，而称之为轻型直流输电。 它除了具有传统高压直流输电优点外，还可直接向小型孤立的远距离负荷供电,更经济 地向市中心送电，连接分散电源，运行控制方式灵活多变；可减少输电线路电压降落 及闪变，提高电能质量。
早期的直流输电的换流器件采用汞弧整流管。1928 年具有栅极控制能力的汞弧阀 研制成功，它不但可用于整流，同时也解决了逆变问题。因此可以说大功率汞弧阀使 直流输电成为现实。由于汞弧阀制造技术复杂、价格昂贵、逆弧故障率高、可靠性较 差、运行维护不便等因素，使直流输电的应用和发展受到限制[1]。
20 世纪 70 年代以后，高压大功率晶闸管的出现，晶闸管换流阀和计算机控制在 直流输电工程中的应用，有效地改善了直流输电的运行性能和可靠性，促进了直流输 电技术的发展。晶闸管换流阀没有逆弧故障，而且制造、试验、运行、维护和检修都 比汞弧阀简单而方便。1972 年世界上第一项全部采用晶闸管换流的伊尔河直流背靠背 工程在加拿大投入运行。从此以后世界上新建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀。 在此期间，微机控制和保护、光电控制、水冷技术、氧化锌避雷器等新技术在直流输 电工程中也得到了广泛的应用。从 1954 年到 1998 年世界上已投入运行的直流输电工 程有 57 项，这些工程的总输送容量为 63674MW，其中架空线路单项工程的最大容量 为 6000MW（已运行的为 3150MW），最高电压为±750kV，最长输电距离为 2414km [2]。 在这个时期直流输电在远距离大容量送电，电网互联和电缆送电（特别是海底电缆送 电）等方面均发挥了重大的作用。
学位论文作者签名： 日期： 年 月 日
学位论文版权使用授权书
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Key words：HVDC HVDC Light VSC PWM Decoupled Control DSP
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。
本文主要研究轻型直流输电系统的控制技术及其应用。首先建立轻型直流输电稳 态、动态模型和 VSC 换流器的 DQ 轴模型，介绍了 HVDC Light 控制系统的结构及几 种基本的控制方式；在此基础上，基于双闭环解耦控制策略，设计了 VSC 换流器控 制器；并辅以 MATLAB 建模仿真，仿真结果表明：所设计的控制器灵活、简便、有 效，能够很好地控制系统的潮流与稳定，满足各种控制方式的需要；之后，对 HVDC Light 系统直流线路和 VSC 换流站的保护策略等进行了探讨。
关键词：高压直流输电 轻型高压直流输电 解耦控制 数字信号处理器
电压源型换流器
脉宽调制
Abstract
HVDC Light is a new-type HVDC based on Voltage Sourced Converters (VSC) Technology. As using IGBT in VSC, the current will be cut off easily; also the pulse-width-modulation (PWM) technology can be used for passive inversion. As a result, supplying to passive load with HVDC Light has being come true. The VSC technology has many more superiorities, such as small cubage, strong function, decreasing filter device and simplifying conversation structure. For these reasons, this technology is named HVDC Light. Besides the superiorities of traditional HVDC, HVDC Light can be used for supplying to the isolated and distanced load, economically transmitting power to center load and connecting separated sources. Also, the control method of HVDC Light is much more flexible and multivariate. The voltage drop in the transmission line will be decreased and the voltage quality will be increased by using HVDC Light technology.