高压直流输电12脉动换流器波形
十二脉动高压直流输电系统交流滤波器设计
十二脉动高压直流输电系统交流滤波器设计王刘拴;程汉湘;陈跃涛;石信语;彭琼【摘要】在单极十二脉动高压直流输电系统PSCAD/EMTDC模型的基础上,仿真分析该系统未采取任何滤波装置时交流侧电流的谐波特点,依据谐波分析结果确定滤波方案,设计滤波器相关参数,并且运用MATLAB软件绘制滤波器的阻抗特性曲线,最后通过对比加装滤波器前后交流侧电流快速傅里叶变换分析结果,验证该滤波器设计方案的合理性.【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2013(026)011【总页数】4页(P79-82)【关键词】高压直流;十二脉动;PSCAD/EMTDC;交流滤波器;单极【作者】王刘拴;程汉湘;陈跃涛;石信语;彭琼【作者单位】广东工业大学自动化学院,广东广州510006;广东工业大学自动化学院,广东广州510006;广东工业大学自动化学院,广东广州510006;广东工业大学自动化学院,广东广州510006;广东工业大学自动化学院,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】TM714.3高压直流输电相比交流输电在技术和经济上有着独特的优势，在远距离、大容量输电和全国联网中起着越来越重要的作用[1]。
谐波问题是高压直流输电系统的一个重要的技术问题。
高压直流输电线路整流侧和逆变侧的换流装置需要补充大量的无功功率[2]，换流装置在运行时会在直流侧和交流侧产生大量谐波[3]，恶化电能质量[4]，增加设备的附加损耗和发热，干扰系统的正常通信等[5]。
无功补偿装置和交流滤波器是换流站的重要组成部分，对整个直流输电系统的性能具有重要的影响。
无源滤波器具有可靠性高、成本低的特点，广泛应用在电力系统谐波抑制中。
本文研究高压直流输电系统交流侧滤波器相关参数的设计方案。
本文基于单极十二脉动高压直流输电系统研究交流滤波器的设计，仿真模型如图1所示。
系统直流电压等级为500 kV，输电容量为1 000 MW，换流站采用由两个六脉动桥串联而成的十二脉动整流器，整流侧变压器容量为603.73 MVA，逆变侧变压器容量为591.79 MVA，整流侧和逆变侧变压器均采用星形/三角形和星形/星形串联接线方式，漏阻抗标幺值为0.18，整流侧和逆变侧的变比分别为345kV/211.25 kV和230 kV /206.55 kV。
舰用12脉波整流器直流侧谐波分析
舰用12脉波整流器直流侧谐波分析舰用12脉波整流器广泛应用于各种大型电力电子系统，例如船舶电力系统和海上风力发电系统，其所产生的直流侧谐波会严重影响船舶设备的运行效率和系统设备寿命。
因此对舰用12脉波整流器直流侧谐波进行分析具有重要的实际意义。
首先，舰用12脉波整流器直流侧谐波的产生原因主要是由于电路存在的非线性元件导致电流波形失真所致。
例如，在12脉波整流器中，由于在输出滤波电容充电和放电过程中，电流波形存在峰值，但电容又无法承受这种高峰值电流，因此直流侧输出电压波形会出现谐波。
其次，舰用12脉波整流器直流侧谐波的频率大小可以通过公式f=n*f0（n为谐波次数，f0为整流器输出电压频率）进行计算。
当n为奇数时，谐波会产生在f0的整数倍，当n为偶数时，谐波会产生在f0的2/n处。
最后，为了降低舰用12脉波整流器直流侧谐波对设备的影响，可以采取以下措施：一是增加输出滤波电容容量，以减少电容充放电过程中的电流波形，从而降低输出电压的谐波含量；二是增加输出电感，以控制电容充放电时的高峰值电流，从而有效降低直流侧谐波；三是使用谐波滤波器，将谐波从输出电路中剔除掉，从而让直流侧输出电压波形更加平滑。
总之，舰用12脉波整流器直流侧谐波在船舶电力系统和海上风电系统中的影响不可忽略。
通过以上措施，可以有效地减少直流侧谐波，保证设备的运行效率和设备寿命。
为了更好地了解舰用12脉波整流器直流侧谐波产生的情况，以下列出了相关数据并进行分析：1. 输出电压频率：50Hz2. 输出电容电容量：4700uF3. 直流输出电压：120V4. 谐波滤波器频率：3KHz根据公式f=n*f0，可以计算出舰用12脉波整流器直流侧谐波频率的大小。
以n=5为例，有f=5*50=250Hz，即在输出电压频率50Hz的整数倍处产生谐波。
此时需要注意的是，谐波滤波器的频率应该在谐波频率附近，以达到剔除谐波的效果。
据此，可以选用3KHz左右的谐波滤波器。
特高压直流输电的发展及技术特点
特高压直流输电的发展概况和技术特点电气0707王彦洁1071180724特高压直流输电的发展概况和技术特点王彦洁（华北电力大学，电气0707，北京市）【摘要】文章论述了特高压直流输电的概念和在国内外的发展情况，介绍了特高压直流输电工程的技术特点和工程设计问题，阐述了特高压直流输电对我国电网建设和经济发展的影响和意义以及在我国的发展前景。
【关键词】特高压直流输电0．引言特高压电网是指由特高压骨干网架、超高压、高压输电网、配电网及高压直流输电系统共同构成的分层、分区，结构清晰的大电网。
其中，国家电网特高压骨干网架是指由1000kV级交流输电网和±600kV级以上直流输电系统构成的电网。
电力工业的快速增长、电网容量的不断增大对输电技术提出了许多新的要求：发展“西电东送”的需要；电网增容及改善电网结构的需要；全国联网的需要：提高电网安全稳定运行水平的需要。
而特高压电网能够提高输送容量；缩短电气距离，提高稳定极限；降低线路损耗；减少工程投资；节省走廊面积；降低短路电流；加强连网能力。
其经济高效使特高压输电成为迫切需要研究解决的问题。
1．特高压直流输电的发展1.1特高压直流输电的概念直流输电是目前世界上电力大国解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段。
直流输电是将交流电通过换流器变换成直流电，然后通过直流输电线路送至受电端并通过换流器变成交流电，最终注入交流电网。
特高压直流输电（UHVDC——Ultra High Voltage Direct Current transmission）是指±800kV（±750kV）及以上电压等级的直流输电及相关技术。
1.2 特高压直流输电的发展特高压直流输电技术起源于20世纪60年代，瑞典Chalmers大学1966年开始研究±750kV导线。
1966年后，前苏联、巴西等国家也先后开展了特高压直流输电研究工作，80年代曾一度形成了特高压输电技术的研究热潮。
直流输电换流器比较及分析HVDC
直流输电换流器比较及分析HVDC直流工程换流器比较及分析高压直流(HVDC)输电以其在长距离大容量输电、海底电缆输电和非同步联网等领域的独特优势而得到了广泛应用。
换流器是高压直流输电的核心设备，它是影响HVDC系统性能、运行方式、设备成本以及运行损耗等的关键因素。
一、换流器概述换流器是实现交直流电相互转换的设备，当其工作在整流(或逆变)状态时，又称为整流器(或逆变器)换流器容量巨大、可控性强，对可靠性的要求很高。
传统晶闸管换流器容量很大，但投资大、谐波严重。
电压源换流器能弥补传统晶闸管换流器的部分缺点，其发展十分迅速。
较典型换流器有传统晶闸管换流器、每极2组12脉动换流器、电容换相换流器以及电压源换流器等。
长距离大容量高压直流输电仍然适合采用传统晶闸管换流器;电压源换流器在HVDC中有广泛的应用前景，是未来高压直流输电技术的重要发展方向。
二、换流器的分类换流器以实现功率变换的关键器件划分，可分为晶闸管换流器和全控器件换流器。
前者指由半控器件晶闸管组成的换流器，后者指由全控器件(又称自关断器件，如IGBT、IGCT)组成的换流器；以换流方式划分，换流器分为电网换相换流器（LCC）和器件换相换流器(DCC)。
前者采用晶闸管器件，由电网提供换相电压而完成换相，后者由全控器件组成，通过器件的自关断特性完成换相；根据换流器直流侧特性划分，换流器又分为电流源换流器(CSC)和电压源换流器(VSC)。
电流源换流器的直流侧通过串联大电感而近似维持直流电流恒定，电压源换流器的直流侧通过并联大电容而保持直流电压近似不变。
电压源换流器依据其拓扑结构进一步分为两电平和模块化多电平换流器（MMC）等结构。
针对晶闸管换流器，还可根据换流器基本单元结构的不同而分为三种:每极1组12脉动换流器(简称12脉动换流器)，每极2组12脉动换流器串联式换流器和每极2组12脉动换流器并联式换流器。
其中，12脉动换流器是常规高压直流输电的典型换流器，每极2组12脉动换流器则适用于特高压直流(HVDC)输电。
高压直流输电复习题及答案
⾼压直流输电复习题及答案⼀、1.两端直流输电系统怎样构成的，有哪些主要部分？主要构成：整流站，逆变站和直流输电线路三部分。
2.两端直流输电系统的类型有哪些，系统接线⽅式如何？单极系统双极系统背靠背系统3.直流输电的优点是什么？●直流输电架空线路只需正负两极导线、杆塔结构简单、线路造价低、损耗⼩；●直流电缆线路输送容量⼤、造价低、损耗⼩、不易⽼化、寿命长，且输送举例不受限制；●直流输电不在交流输电的稳定问题，有利于远距离⼤容量送电；●采⽤直流输电实现电⼒系统之间的⾮同步联⽹；●直流输电输送的有功功率和换流器消耗的⽆功功率均可由控制系统进⾏控制，可以改善交流系统的运⾏性能；●在直流电的作⽤下，只有电阻起作⽤，电感电容均不起作⽤，可很好的利⽤⼤地这个良好的导电体；●直流输电可⽅便进⾏分期建设、增容扩建，有利于发挥投资效益；●输送的有功、⽆功功率可以⼿动或⾃动⽅式进⾏快速控制，有利于电⽹的经济运⾏合现代化管理。
4.直流输电的缺点是什么？●直流输电换流站⽐交流变电所的设备多、结构复杂、造价⾼、损害⼤、运⾏费⽤⾼、可靠性也差；●换流器对交流侧来说，除了负荷（在整流站）或电源（在逆变站）是⼀个谐波电流源以外，还是⼀个谐波电流源，会畸变交流电流波形，需装设交流滤波器；换流器对⾄直流侧来说，除了是电源（在整流站）或负荷（在逆变站）以外，它还是⼀个谐波电压源，它会畸变电压波形，在直流侧需装设平波电抗器合直流滤波器；●晶闸管换流器在就进⾏换流时需消耗⼤量的⽆功功率，在换流站需装设⽆功补偿设备；●直流输电利⽤⼤地（海⽔）为回路⽽带来⼀些技术问题；●直流断路器没有电流过零可以利⽤，灭弧问题难以解决。
5.直流输电的应⽤有哪些？●远距离⼤容量输电●电⼒系统联⽹●直流电缆送电●现有交流输电线路的增容改造●轻型直流输电6.直流输电的⼯程⽬前有哪些？其输送距离、输送电压等级、输送容量各为多少？两端换流站各为哪⾥？⾈⼭直流输电⼯程输送距离54km，输送电压等级±100kv，输送容量为100MW，整流站在浙江省宁波附近的⼤碶镇，逆变站在⾈⼭本岛的鳌头浦；葛洲坝——南桥直流输电⼯程，距离1045km，电压等级±500kv，容量1200MW，整流站在葛洲坝⽔电站附近的葛洲坝换流站，逆变站在上海南桥换流站；天⽣桥——⼴州直流输电⼯程，距离960km，电压等级±500kv，容量1800MW，整流站在天⽣桥⽔电站附近的马窝换流站，逆变站在⼴州的北郊换流站；嵊泗直流输电⼯程，距离66.2km，电压等级±50kv，容量6MW，可以双向送电，整流站在上海的芦潮港换流站，逆变站在嵊泗换流站；三峡——常州直流输电⼯程，距离860km，电压等级±500kv，容量3000MW，整流站在三峡电站附近的龙泉换流站，逆变站在江苏常州的政平换流站；三峡——⼴东直流输电⼯程，距离880km，电压等级±500kv，容量3000MW，整流站在湖北荆州换流站，逆变站在⼴东的惠州换流站；贵州——⼴东直流输电⼯程，距离960km，电压等级±500kv，容量3000MW，整流站在贵州安顺换流站，逆变站在⼴东的肇庆换流站；灵宝背靠背直流输电⼯程，电压等级120kv，容量360MW，；⼋、1.换流站过电压保护装置经历了哪三个阶段？经历了保护间隙、碳化硅有间隙避雷器，⾦属氧化物⽆间隙避雷器2.直流避雷器与交流避雷器运⾏条件和⼯作原理的差别是什么？(1)交流避雷器可以利⽤电流⾃然过零的时机来切断续流，⽽直流避雷器没有电流过零可以利⽤，因此灭弧较为困难；(2)直流输电系统中电容元件远⽐交流系统多，换流站避雷器的通流容量要⽐常规交流避雷器⼤得多；(3)正常运⾏时直流避雷器的发热较严重(4)某些直流避雷器的两端均不接地；(5)直流避雷器外绝缘要求⾼3.对直流避雷器的技术要求？要求：⾮线性好，灭弧能⼒强，通流容量⼤，结构简单，体积⼩，耐污性能好4.避雷器芯⽚导通的三个阶段是什么？第⼀阶段为低电场下的绝缘特性；第⼆阶段为中电场下避雷器的限压特性；第三阶段为⾼电场强度下的导通特性5.氧化锌避雷器性能的基本参数有哪些？避雷器参考电压U ref，避雷器参考电流I ref，避雷器额定放电电流，避雷器保护残压U res，避雷器保护特性，避雷器连续运⾏电压6.直流输电换流站过电压保护和绝缘配合的⽬的是什么？⽬的是寻求⼀种避雷器配置合参数选择⽅案，保证换流站所以设备在正常运⾏、故障期间及故障后的安全，并使得全系统的费⽤最省。
高压直流输电系统换流变压器与换流阀设计
高压直流输电系统换流变压器与换流阀设计高压直流输电系统换流变压器与换流阀设计规范1.1 换流变压器在高压直流输电系统中，换流变压器是最重要设备之一。
在整流站，用它将交流系统和直流系统隔离，通整流装置将交流电能转换为高压直流电能，再利用直流输电线路传输；在逆变站，通过逆变装置将直流电能再转换为交流电能，再通过换流变压器输送到受端交流系统；从而实现不同交流系统的联络。
1.1.1 换流变压器功能与特点换流变压器功能有：1、降低交流侧谐波电流，特别是降低了5、7次谐波电流，这是由于绕组接法为YNyn0和YNd11，提供相位差为30°的12脉波交流电压；2、作为交、直流系统的电气隔离，可削弱侵入直流系统的交流侧过电压幅值；3、限制故障电流，换流变压器的阻抗限制了阀臂短路和直流母线上短路时的故障电流，使换流阀免遭损坏；4、通过换流变压器可实现直流电压较大幅度的分档调节。
由于换流变压器的运行与换流器的换相所造成的非线性密切相关，所以换流变在漏抗、绝缘、谐波、直流偏磁、有载调压和试验等方面与普通电力变压器有不同的特点。
(1)短路阻抗为了限制当阀臂及直流母线短路时的故障电流以免损坏换流阀的晶闸管元件，换流变压器应有足够大的短路阻抗。
但短路阻抗也不能太大，否则会使运行中的无功损耗增加，需要相应增加无功补偿设备，并导致换相压降过大。
大容量换流变压器的短路阻抗百分数通常为12%~18%。
(2)绝缘换流变压器阀侧绕组同时承受交流电压和直流电压。
由两个6脉动换流器串联而形成的12脉动换流器接线中，由接地端算起的第一个6脉动换流器的换流变压器阀侧绕组直流电压垫高0. 25U d(U d为12脉动换流器的直流电压)，第二个6脉动换流器的阀侧绕组垫高0. 75Ud，因此换流变压器的阀侧绕组除承受正常交流电压产生的应力外，还要承受直流电压产生的应力。
另外，直流全压起动以及极性反转，都会造成换流变压器的绝缘结构远比普通的交流变压器复杂。
高压直流输电技术中的谐波及其抑制
高压直流输电技术中的谐波及其抑制周泊宇（华北电力大学，北京市昌平区）The Harmonic Waves in HVDC and the Control of Harmonic WavesZHOU Bo-yu(North China Electric Power University,Changping district,Beijing )ABSTRACT:When we use the technology of HVDC,the power electronic devices in converter stations will generate different kinds of harmonic waves. We must solve these problems in order to use HVDC more extensive.In this paper ,I will analysis different kinds of harmonic waves,the measurement of the harmonic waves and the control of the harmonic waves.KEY WORDS：HVDC,harmonic waves,inverter,filter摘要：高压直流输电技术在应用中，换流站的电力电子器件会产生不同次数谐波，只有解决好谐波的问题，才能更好的利用高压直流输电技术。
在本文中，作者将针对谐波的种类、谐波的测量以及谐波的抑制进行分析。
关键词：高压直流输电技术，谐波，换流器，滤波器0 引言高压直流输电系统在建设中会建设大量的换流站，由于换流站中大量的电力电子器件的应用，会产生一定次数的谐波，这些谐波对系统的安全稳定运行以及通讯设备的正常使用都会产生严重的影响，比如，引起局部的串并联谐振，放大谐波分量，产生附加损耗和发热；对电机、变压器、电容器、电缆等设备造成振动、过热、绝缘老化,严重影响设备的使用寿命甚至直接造成设备损坏；干扰邻近通讯系统，影响通讯质量。
高压直流输电十二脉动换流阀
高压直流输电工程中换流器的比较高压直流输电，在我国的输电工程中有很重要的地位，由于直流输电的许多优点（1）输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2／3～l／2（2)在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗(3）直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行（4）直流输电发生故障的损失比交流输电小。
而换流器作为高压直流输电中最关键的一个环节，换流器的种种性能直接影响到了直流输电的各项指标。
由此我们可以看出换流器在高压直流输电工程中的重要地位，可以说换流器是直流输电技术中最重要的一环，所以换流器的各种性能以及特点也就决定了直流输电的性能。
1.换流器的功能原理及结构特点以上是高压直流输电中最常用的十二脉动换流器的原理图，其中由十二个换流阀构成，其中每个换流阀由流阀一般由 60 ～ 120 只晶闸管串联组。
由于当前晶闸管的容量远远高于其他电力电子器件，晶闸管换流阀可通过简单的串联以满足日益增高的直流电压需要，因此晶闸管换流器仍然是当前及今后相当长时期内大容量直流输电工程的首选换流器。
1.1换流器的功能作用换流器是实现交直流电相互转换设备，当其工作在整流( 或逆变) 状态时，又称为整流器( 或逆变器) 。
以实现功率变换的关键器件划分，换流器分为晶闸管换流器和全控器件换流器。
前者指由半控器件晶闸管组成的换流器，后者指由全控器件（又称自关断器件）组成的换流器。
以换流方式划分，换流器分为电网换相换流器和器件换相换流器(前者采用晶闸管器件由电网提供换相电压而完成换相，后者由全控器件组成，通过器件的自关断特性完成换相; 根据换流器直流侧特性划分，换流器又分为电流源换流器(和电由图表示换流器的作用由图中我们看出换流器的主要功能就是把由发电厂发出的交流电经过换流器转换为直流电，然后经过直流输电的线路实现远距离的直流输电，所以可以说换流器是高压直流输电的首要条件，也是必须环节。
高压直流输电十二脉动换流阀
高压直流输电工程中换流器的比较高压直流输电，在我国的输电工程中有很重要的地位，由于直流输电的许多优点（1）输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2／3～l／2（2)在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗(3）直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行（4）直流输电发生故障的损失比交流输电小。
而换流器作为高压直流输电中最关键的一个环节，换流器的种种性能直接影响到了直流输电的各项指标。
由此我们可以看出换流器在高压直流输电工程中的重要地位，可以说换流器是直流输电技术中最重要的一环，所以换流器的各种性能以及特点也就决定了直流输电的性能。
1.换流器的功能原理及结构特点以上是高压直流输电中最常用的十二脉动换流器的原理图，其中由十二个换流阀构成，其中每个换流阀由流阀一般由 60 ～ 120 只晶闸管串联组。
由于当前晶闸管的容量远远高于其他电力电子器件，晶闸管换流阀可通过简单的串联以满足日益增高的直流电压需要，因此晶闸管换流器仍然是当前及今后相当长时期内大容量直流输电工程的首选换流器。
1.1换流器的功能作用换流器是实现交直流电相互转换设备，当其工作在整流( 或逆变) 状态时，又称为整流器( 或逆变器) 。
以实现功率变换的关键器件划分，换流器分为晶闸管换流器和全控器件换流器。
前者指由半控器件晶闸管组成的换流器，后者指由全控器件（又称自关断器件）组成的换流器。
以换流方式划分，换流器分为电网换相换流器和器件换相换流器(前者采用晶闸管器件由电网提供换相电压而完成换相，后者由全控器件组成，通过器件的自关断特性完成换相; 根据换流器直流侧特性划分，换流器又分为电流源换流器(和电由图表示换流器的作用由图中我们看出换流器的主要功能就是把由发电厂发出的交流电经过换流器转换为直流电，然后经过直流输电的线路实现远距离的直流输电，所以可以说换流器是高压直流输电的首要条件，也是必须环节。
高压直流输电系统换流变压器与换流阀设计
高压直流输电系统换流变压器与换流阀设计规范1.1 换流变压器在高压直流输电系统中，换流变压器是最重要设备之一。
在整流站，用它将交流系统和直流系统隔离，通整流装置将交流电能转换为高压直流电能，再利用直流输电线路传输；在逆变站，通过逆变装置将直流电能再转换为交流电能，再通过换流变压器输送到受端交流系统；从而实现不同交流系统的联络。
1.1.1 换流变压器功能与特点换流变压器功能有：1、降低交流侧谐波电流，特别是降低了5、7次谐波电流，这是由于绕组接法为YNyn0和YNd11，提供相位差为30°的12脉波交流电压；2、作为交、直流系统的电气隔离，可削弱侵入直流系统的交流侧过电压幅值；3、限制故障电流，换流变压器的阻抗限制了阀臂短路和直流母线上短路时的故障电流，使换流阀免遭损坏；4、通过换流变压器可实现直流电压较大幅度的分档调节。
由于换流变压器的运行与换流器的换相所造成的非线性密切相关，所以换流变在漏抗、绝缘、谐波、直流偏磁、有载调压和试验等方面与普通电力变压器有不同的特点。
(1)短路阻抗为了限制当阀臂及直流母线短路时的故障电流以免损坏换流阀的晶闸管元件，换流变压器应有足够大的短路阻抗。
但短路阻抗也不能太大，否则会使运行中的无功损耗增加，需要相应增加无功补偿设备，并导致换相压降过大。
大容量换流变压器的短路阻抗百分数通常为12%~18%。
(2)绝缘换流变压器阀侧绕组同时承受交流电压和直流电压。
由两个6脉动换流器串联而形成的12脉动换流器接线中，由接地端算起的第一个6脉动换流器的换流变压器阀侧绕组直流电压垫高0. 25U d(U d为12脉动换流器的直流电压)，第二个6脉动换流器的阀侧绕组垫高0. 75U d，因此换流变压器的阀侧绕组除承受正常交流电压产生的应力外，还要承受直流电压产生的应力。
另外，直流全压起动以及极性反转，都会造成换流变压器的绝缘结构远比普通的交流变压器复杂。
(3)谐波换流变压器在运行中有特征谐波电流和非特征谐波电流流过。
12脉动换流器直流电压
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由于每个桥的有电压降，共B个桥电路串联，因此交流电压
或 用功率因数方程表达的直流电压为： 总的交流电流的基频分量的有效值为：
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谢谢大家！
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图1.每极1组12脉动
图3.每极2组12脉动
换流单元
图2.每极2组12脉动换流单元串联 换流单元并联
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多桥脉动换流器直流电压：
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向家坝-上海 ±800kV = ±400kV
±400kV = ±200kV
±200kV ±200kV ±200kV
4
双极双桥
葛洲坝 ~500kV
51 + +
c1 ud1
21
_
ud
52 +
ud2
c2 22 _ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
_
41 12
6
二、 双桥12脉动换流器工作方式（工况4-5）
1）工况4
换流器工况4 是指12个换流阀有4个阀同时导通，如：4个阀导通11、 12、21、22
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2）工况5
5个阀同时导通：分别是11、12、21、22、31
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2019/6/1312脉波换流桥
直流电压和交流波形
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12脉动换流器的运行方式 实际应用中，常见多为12脉波换流桥。
《高压直流输电》换流器工作原理
2I 3d
0.816Id
Ih2(,0)
h1
相电流有效值
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I1(, 0)
6
I d
0.78Id
电流波形，
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chap.3 换流器工作原理
3.1.1 正常运行方式——工况2-3
功率因数
cos cos cos( ) cos( )cos
2
22
其中，功率因数角：
2
通常
150 2.50
6脉动(单桥)整流器原理图
2020/3/4
双极HVDC原理图
4
chap.33换.流1器工6作脉原理 动整流器工作原理
6脉动整流器运行方式
➢2-3工况（正常运行方式）
成立的条件： 0 900 同时 0 600
2 ➢3工况（非正常运行方式）
成立的条件： 0 300 同时 600
1.35U1
d 3Lr x
2020/3/4
电压波形， 6p整流器外特性曲线图
10
chap.3 换流器工作原理
3.1.1 正常运行方式——工况2-3
整流电压平均值
➢表达式2
cos cos( )
Ud Ud0
2
➢表达式3
U U cos( ) cos
d
d0
22
2020/3/4
电压波形， 6p整流器外特性曲线图
3.2.1 正常运行方式——工况4-5
整流电压平均值
定α角外特性方程
Ud 2(Ud0 cos dx Id )
cos cos( )
U d 2U d 0
2
Ud
2Ud 0 cos(
) cos
22
其中,理想空载直流电压
高压直流输电12脉动换流器波形
注：此波形为RTDS仿真试验时波形，与实际波形可能存在某些差异，仅供学习换流器原理参考。
12脉动整流侧正常波形UAC 为换流变网侧交流电压，IVY 为Y 桥阀侧交流电流，IVD 为D 桥阀侧交流电流，CPRD 为D 桥触发脉冲，ID 为直流电流1.91.9522.05ESOF RETARD ACB_TRIP BLOCK DEBLOCKBPPOTime [s]1.9 1.9522.05200300400I D C H [A ]I D L H [A ]I D C N [A ]I D L N [A ] 1.9 1.952 2.05-5000500I V D _L 1I V D _L 2I V D _L 3 1.9 1.952 2.05-5000500U A C _I N _L 1U A C _I N _L 2U A C _I N _L 3File: JL_S1P2PCPA1_2015_01_14_10_34_44_459Child00.CFG1.9 1.9522.05-5000500I V Y _L 1I V Y _L 2I V Y _L 3 1.9 1.952 2.05050C P R D如图D桥A相换相时刻超前Y桥30度，每个周期12个阀轮流导通关断，将三相正负半轴分别截取组成直流电流。
整流侧电流与电压相位一致，功率是从交流向直流侧传输。
整流侧总是共阴极侧（电流流出）换相到瞬时值最高的相，共阳极侧（电流流进）换相到瞬时值最低的相，因阀导通时压降很小通过换相分别截取正负半周电压。
12脉动逆变侧正常波形1.65 1.7 1.75 1.8 1.85-5000500U A C _I N _L 1U A C _I N _L 2U A C _I N _L 3File: JL_S2P2PCPA1_2015_01_14_10_56_31_560Child00.CFG1.65 1.7 1.75 1.8 1.85-5000500I V Y _L 1I V Y _L 2I V Y _L 3 1.65 1.7 1.75 1.8 1.85-5000500I V D _L 1I V D _L 2I V D _L 3 1.65 1.7 1.75 1.8 1.85050C P R D1.651.71.751.81.85ESOF RETARD ACB_TRIP BLOCK DEBLOCKBPPOTime [s]1.65 1.7 1.75 1.8 1.85250300350I D C H [A ]I D C N [A ]如图D桥A相换相时刻超前Y桥30度，每个周期12个阀轮流导通关断，将三相正负半轴分别截取组成直流电流。
《直流换流站》PPT课件
2. 6脉动整流器工作原理
⑴ 如何将交流电变为直流电 ⑵ 整流器的工况 ⑶ 整流器的电压、电流波形
3. 6脉动逆变器工作原理
⑴ 如何将直流电变为交流电 ⑵ 逆变器的工作条件 ⑶ 逆变器的电压、电流波形
请参讲义第二章 整流电路及有源逆变电路
单桥整流器
交流电源
交流侧电流
直流平波电感 阀电流
直流输电换流原理
3000
3. 向家坝-奉贤特高压 6400
4. 云南-广东特高压1 5000
5. 呼伦贝尔-沈阳
3000
6. 宁东-山东
3960
7. 三峡-上海II
3000
8. 高岭背靠背扩建 750*2
9. 青海-西藏联网
1200
总计
27810
电压 （kV）
166.7 士500 士800 士800 士500 士660 士500 士125 士500
二 换流站的主要设备
✓ 换流变压器 ✓ 换流器 ✓ 平波电抗器 ✓ 交流滤波器 ✓ 直流滤波器 ✓ 无功补偿设备
➢ 避雷器 ➢ 直流开关 ➢ 控制保护装置 ➢ 远动通信系统 ➢ 直流测量设备 ➢ 接地极及接地极线路
图1-1 两端直流输电系统构成原理图
1.换流变压器：
功能：电压配合、隔离、限流、抽头调节改善 运行性能。
④Ud为负，900＜α＜1800 ⑤ γ ＞ γ0
4
+
A
udi
－1
N 62
B
ik
C
35
ia Lc ea
o
ib Lc eb ic Lc ec
M
42
4.
5.
换流原理中的电角度
⑴ 触发角（α、β） ⑵ 换相角（μ）（γ） ⑶ 关断角（γ）（δ） ⑷ 导通角（λ）
第三节双桥换流器
Id ＋
南桥 ~220kV
－
－
＋
＋
/ / 525 209 209 33
－500kV
209kV
Id
－
/ / 230 198 198 33
198kV
ib2a2 ic2b2 ia2c2
isc isc
双桥换流器等效电路
双桥换流器等效电路12脉动逆变器在桥2中VT2 Nhomakorabea电压波形图
双桥换流器
早期的直流输电工程采用6脉动换流器。
由于6脉动换流器在交直流侧产生的低次谐波更多， 而12 脉动换流器的优点之一是其直流电压质量好， 所含的谐波成分少。因此现代大部分高压直流输电工 程均选择12脉动换流器作为基本换流单元，从而可简 化滤波装置，降低换流站造价。
如图所示
多桥换流器的接线方式：
从而使另一个桥上的阀电压波形产生附加换相齿
一般可以认为耦合电抗在“4-5工况”下， 对整流器的工作没有影响。
如图所示
如图所示
邻桥的换相影响整流器侧接班阀的正常 开通，以及逆变器侧熄弧阀的可靠关断。
HVDC系统原理图-双极双桥
葛洲坝 ~500kV
＋500kV
典型方式: 每极1组12脉动换流单元--双极双桥
其他方式: 每极2组12脉动换流单元串联
每极2组12脉动换流单元并联
如图所示 如图所示
如图
如图所示
如图所示
iA iA1 iA2
如图所示
如图所示
如图所示
如图所示
如图所示
如图所示
▪ 不计α和μ 时电流波形， 1. 换流变阀侧电流， 2. 换流变网侧电流， 3. 电源侧电流
特高压直流输电换流技术
27
• 2. 400 kV
400 kV
9
• 2.2 特高压直流系统运行方式
10
常规高压直流运行方式
• 单极运行（不计OLT）
•
单极大地回线（全压／降压）
•
单极金属回线（全压／降压）
•
单极双极线并联大地回线（不考虑）
• 双极运行（全压／降压）
11
特高压直流运行方式
• 单极运行方式
•
单换流器运行方式
•
• • 2.1 特高压换流站换流器接线方式
• 1. 单12脉动换流器／极（与常规直流相同）
• 2. 双12脉动换流器串联/极 • 3. 双12脉动换流器并联／极
1
单12脉动换流器／极
2
双12脉动换流器串联/极
12台单相双绕组换流变压器，每台容量：320MVA 4组6脉动换流器，每组参数：200kV，4000A，800MW
行。 • 双极考虑两极单阀组不同组合运行(±400kV ）。 • 双极考虑极2全压极1单阀组不同组合运行(+400kV／－
800kV ）。 • 双极考虑极2降压极1单阀组不同组合运行(+400kV／－
640kV ）。 • 双极考虑极1全压极2单阀组不同组合运行(+800kV／－
400kV ）。 • 双极考虑极1降压极2单阀组不同组合运行(+640kV／－
+ 600 kV + 600 kV
WW
WW
345 kV 4xT2
500 kV
T3
~
4xSC
TIJUCO 4xT2 PRETO IBIÚ NA
特高压直流单12脉动阀组的投退策略及其对交流系统无功冲击的影响
1 单 12 脉动换流器投入策略
投入单 12 脉动换流器的关键问题是将与其并 联的高速旁路开关的电流转移到该 12 脉动换流器 中并在高速旁路开关安全断开后能协调控制上、下
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2
张民等：特高压直流单 12 脉动阀组的投退策略及其对交流系统无功冲击的影响
Vol. 31 No. 15
时，上下 2 个 12 脉动换流器的控制器在不进行通 信或相互协调的情况下，由于测量偏差、设备制造 偏差等因素的影响，2 个控制器会形成竞争，并最 终导致 2 个 12 脉动换流器的触发角相互偏离[11-14]。 因此，在双 12 脉动换流器串联运行时需采取措施 来避免整流侧上下 12 脉动换流器触发角的偏离。
路开关。整流侧和逆变侧相应的阀组投入后，逆变 侧控制电压，电压上升的速率可以预先设定，由整 流侧控制电流或功率。
C1 投入以后，由于整流侧 C1 和 C2 都控制电 流，随着电压的升高，整流侧 C1 和 C2 的触发角都 将降低来控制直流电流，由于在同一个串联回路中 不可能有 2 个电流控制器同时起作用，如果不对 C1 和 C2 的触发角角度进行协调，极端情况下会导 致其中一个换流器的触发角运行在 5°，另一个换流 器的触发角运行在较大的角度，因此必须对 C1 和 C2 的触发角进行平衡，平衡的方法是采取两者角 度跟随或电压平衡的方法，本文采取电压平衡的方 法，其原理如图 2 所示。图 2 中：ID-RESP1 和 ID-RESP2 分别为上、下桥的电流测量值；IORD-LIM 为电流指令； UDELTA 为上、下桥的电压差；T1 为比例积分调节器 的积分时间常数；α1、α2 分别为高压和低压 12 脉 动换流器的触发角；IDIFF1、IDIFF2 分别为上桥和下桥 的电流测量值与电流指令的差值。
12脉波整流变压器结构型式的选择
12脉波整流变压器结构型式的选择在大型的电化学或电冶金用直流电源系统中，同相逆并联12脉波整流机组是组成24相、36相、48相整流系统的基本组成单元。
12脉波整流机组主电路的连接型式有两种方案：一种是由一台整流变压器与两台整流装置整流装置组成的单机组12脉波整流电路整流电路（简称“单机组12脉波整流电路”）；另一种是由置于同一油箱内的两台完全独立的整流变压器与两台整流装置组成的双机组等值12脉波整流电路（简称“等值12脉波整流电路”）。
二者的连接方式。
上述两种连接方式的整流电路，对12脉波整流输出电压（电流）波形的对称性以及对网侧谐波电流谐波电流的影响是不同的，应引起设计人员和用户的注意。
1两种连接方式对谐波电流的影响理想情况下，12脉波整流电路运行过程中，不会在网侧产生5次和7次谐波电流。
但单机组12脉波整流电路，由于变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻抗不容易做到很一致，使得运行时存在着严重的负荷分配不均的问题。
需要通过晶闸管相控或饱和电抗器的励磁调节来纠正这种偏差，从而导致二个三相桥晶闸管导通的相位差不能严格地保持为30°，使得网侧仍然存在5次和7次谐波电流。
对于等值12脉波整流电路，由于变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻抗容易做到一致，而不会破坏12脉波的对称性。
图1单机组12脉波整流电路图2等值12脉波整流电路2阀侧绕组之间负荷电流分配不均的问题2.1单机组12脉波整流电路单机组12脉波整流电路，其整流变压器网侧只有一组绕组，导致两组阀侧绕组间负荷分配不均的原因是Y接和△接这两组绕组间匝比NY/N△偏离1/，彼此理想空载直流电压Udio不相等，因此，负荷分配不可能平均。
整流变压器阀侧两组绕组间的匝比NY/N△值接近1/的可取整数比为4/7（偏差1.04％）、7/12（偏差1.02％）、11/19（偏差0.27％）。
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注：此波形为RTDS仿真试验时波形，与实际波形可能存在某些差异，仅供学习换流器原理参考。
12脉动整流侧正常波形
UAC 为换流变网侧交流电压，IVY 为Y 桥阀侧交流电流，IVD 为D 桥阀侧交流电流，CPRD 为D 桥触发脉冲，ID 为直流电流
1.9
1.95
2
2.05
ESOF RETARD ACB_TRIP BLOCK DEBLOCK
BPPO
Time [s]
1.9 1.952
2.05
200
300400
I D C H [A ]
I D L H [A ]I D C N [A ]I D L N [A ] 1.9 1.952 2.05
-5000500
I V D _L 1
I V D _L 2I V D _L 3 1.9 1.952 2.05
-5000500U A C _I N _L 1
U A C _I N _L 2U A C _I N _L 3File: JL_S1P2PCPA1_2015_01_14_10_34_44_459Child00.CFG
1.9 1.952
2.05
-5000500
I V Y _L 1
I V Y _L 2I V Y _L 3 1.9 1.952 2.05
050
C P R D
如图D桥A相换相时刻超前Y桥30度，每个周期12个阀轮流导通关断，将三相正负半轴分别截取组成直流电流。
整流侧电流与电压相位一致，功率是从交流向直流侧传输。
整流侧总是共阴极侧（电流流出）换相到瞬时值最高的相，共阳极侧（电流流进）换相到瞬时值最低的相，因阀导通时压降很小
通过换相分别截取正负半周电压。
12脉动逆变侧正常波形
1.65 1.7 1.75 1.8 1.85
-5000500U A C _I N _L 1
U A C _I N _L 2U A C _I N _L 3File: JL_S2P2PCPA1_2015_01_14_10_56_31_560Child00.CFG
1.65 1.7 1.75 1.8 1.85
-5000500
I V Y _L 1
I V Y _L 2I V Y _L 3 1.65 1.7 1.75 1.8 1.85
-5000500
I V D _L 1
I V D _L 2I V D _L 3 1.65 1.7 1.75 1.8 1.85
050
C P R D
1.65
1.7
1.75
1.8
1.85
ESOF RETARD ACB_TRIP BLOCK DEBLOCK
BPPO
Time [s]
1.65 1.7 1.75 1.8 1.85
250
300350
I D C H [A ]
I D C N [A ]
如图D桥A相换相时刻超前Y桥30度，每个周期12个阀轮流导通关断，将三相正负半轴分别截取组成直流电流。
逆变侧电流与电压相位相反，功率是
从交流向直流侧传输。
逆变侧总是共阳极侧换相到瞬时值最高的相（电流流进），共阴极侧换相到瞬时值最低的相（电流流出），因阀导通时压降很小通过换相跟随直流电压，保证阀导通时的正向电压。
整流侧解锁波形
00.51 1.52 2.53
-5000500
I V Y _L 1
I V Y _L 2I V Y _L 300.51 1.52 2.53
-5000500U A C _I N _L 1
U A C _I N _L 2U A C _I N _L 3File: JL_S1P2PCPA1_2015_01_14_10_34_44_459Child00.CFG
00.51 1.52 2.53
-500
0500
I V D _L 1
I V D _L 2I V D _L 300.51 1.52 2.53
-500
0500
I D C H [A ]
I D L H [A ]I D C N [A ]I D L N [A ]0
0.5
1
1.52
2.5
3
ESOF RETARD ACB_TRIP BLOCK DEBLOCK
BPPO
Time [s]
00.51 1.52 2.53
0100200A L P H A _O R D
A L P H A _M E A S
0.790.80.810.820.830.840.85
-1000100
I V Y _L 1
I V Y _L 2I V Y _L 30.790.80.810.820.830.840.85
-5000500U A C _I N _L 1
U A C _I N _L 2U A C _I N _L 3File: JL_S1P2PCPA1_2015_01_14_10_34_44_459Child00.CFG
0.790.80.810.820.830.840.85
-200
0200
I V D _L 1
I V D _L 2I V D _L 30.790.80.810.820.830.840.85
-100
0100
I D C H [A ]
I D L H [A ]I D C N [A ]I D L N [A ]0.79
0.8
0.81
0.82
0.83
0.84
0.85
ESOF RETARD ACB_TRIP BLOCK DEBLOCK
BPPO
Time [s]
0.790.80.810.820.830.840.85
708090A L P H A _O R D
A L P H A _M E A S
逆变侧解锁波形
00.51 1.52 2.53
150160170A L P H A _M E A S
A L P H A _O R D 00.51 1.52 2.53
-5000500
I V Y _L 1
I V Y _L 2I V Y _L 300.51 1.52 2.53
-5000500U A C _I N _L 1
U A C _I N _L 2U A C _I N _L 3File: JL_S2P2PCPA1_2015_01_14_10_34_44_196Child00.CFG
00.51 1.52 2.53
-500
0500
I V D _L 1
I V D _L 2I V D _L 300.51 1.52 2.53
-500
0500
I D C H [A ]
I D L H [A ]I D C N [A ]I D L N [A ]0
0.5
1
1.52
2.5
3
ESOF RETARD ACB_TRIP BLOCK DEBLOCK
BPPO
Time [s]
1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 1.55
153
154155A L P H A _M E A S A L P H A _O R D
1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 1.55
-500
500I V Y _L 1I V Y _L 2I V Y _L 3 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 1.55
-500
500U A C _I N _L 1U A C _I N _L 2U A C _I N _L 3File: JL_S2P2PCPA1_2015_01_14_10_34_44_196Child00.CFG
1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 1.55-5000
500I V D _L 1I V D _L 2I V D _L 3 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 1.55-5000
500I D C H [A ]I D L H [A ]I D C N [A ]I D L N [A ] 1.25 1.3 1.35
1.4 1.45 1.5 1.55
ESOF RETARD ACB_TRIP BLOCK DEBLOCK BPPO
Time [s]
1.38 1.4 1.42 1.44 1.46 1.48
153
153.5
154A L P H A _O R D A L P H A _M E A S 1.38 1.4 1.42 1.44 1.46 1.48
-500
500I V Y _L 1I V Y _L 2I V Y _L 3 1.38 1.4 1.42 1.44 1.46 1.48
-500
500U A C _I N _L 1U A C _I N _L 2U A C _I N _L 3File: JL_S2P2PCPA1_2015_01_14_10_34_44_196Child00.CFG
1.38 1.4 1.42 1.44 1.46 1.48-5000
500I V D _L 1I V D _L 2I V D _L 3 1.38 1.4 1.42 1.44 1.46 1.480200
400I D C H [A ]I D L H [A ]I D C N [A ]I D L N [A ] 1.38 1.4 1.42
1.44 1.46 1.48
ESOF RETARD ACB_TRIP BLOCK DEBLOCK BPPO
Time [s]。