完整版电压源换流器型高压直流输电技术

三电平电压源换流器拓扑结构及其输出交流波形
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电压源换流器常见拓扑结构
+ SM
SM 1
SM 1
SM 1
SM 2
SM 2
SM 2
SM n
SM n
SM n
Ud
SM 1 SM 2
SM n
SM 1 SM 2
SM 1 SM 2
SM n
SM n
Phase Module
T1 D1 C
T2 D2
Submodule(SM)
VSC-HVDC系统简介--换流桥
换流桥每个桥臂是由若干个IGBT级联而成。对于大容量换流 器，每臂可能有上百个IGBT级联而成。IGBT旁边都反并联一 个二极管，它不仅是负载向直流侧反馈能量的通道，同时也 起续流的作用。
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VSC-HVDC系统简介--换流变压器
不同于CSC-HVDC，VSC-HVDC并不需要特殊的换流变 压器或移相变压器，其所用换流变压器与 常规的单 相或三相变压器大体类似。
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VSC-HVDC系统简介--直流电容器
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VSC-HVDC系统简介—交流滤波器
换流站在较高的开关频率下，其输出的交流电压和电流中含 有的低次谐波很少。
换流电抗器的滤波作用使得电流的谐波较容易符合标准。然 而，在没有任何滤波装置的情况下，输出的交流电压中还含
波，且其总的谐波 的谐波标准。故装设小容量滤波器。
1997 3 ±10 10/10 150 10
用途 工业试验
Gotland 1999 54
±80 80/80 350 2×70 风力发电，地下 电缆
Directlink 2000 180 ±80 132/110 342 6×59 电力交易，系统 互联，地下电缆
Tjaerebog 2000 7.2
±9 10.5/10. 358 2×4.3 风力发电，示范
作用：
C
滤去交流侧电压谐波分量；
L
对系统提供部分无功补偿的作用。R
C1 L1
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VSC-HVDC系统简介--换流电抗器
换流电抗器是VSC与交流侧能量交换的纽带，决定有 功功率与无功功率的控制性能
作用
滤除换流器所产生的特征谐波，以 获得期望的基波电流和基波电压； 抑制直流过电流的上升速度。
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VSC-HVDC系统简介--直流电容器
作用： 为逆变器提供电压支撑； 缓冲桥臂关断时的冲击电流； 减小直流侧谐波。
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VSC-HVDC起源
?1954年，连接Gotland与瑞典大陆之间的世界 上第一条高压直流输电线路建成，标志着 HVDC进入了商业化时代。
?1990年，加拿大McGill大学的Boon-TeckOoi等 首次提出使用PWM技术控制的VSC进行直流 输电的概念。
?1997年，ABB公司在瑞典中部的Hallsjon和 Prof. Boon-Teck Ooi Grangesberg之间建成首条的工业试验工程。 PMhc.DG.il(lMUcnGiviellr)sity
VT c1
ip p iL1
VTc2
C VT c3
udc1
Βιβλιοθήκη Baidu
io
O
udc
VTc4
udc2
in
iL2
n
_c1
_c2
_aa
1.00
0.50
0.00 -0.50 -1.00
_ 1.00 0.50
0.00
-0.50
-1.00 _ 0.31500.32000.32500.33000.33500.34000.3450
电压源换流器型高压直流输电技术
2010 4 23
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内容摘要
1. VSC-HVDC的起源 2. 电压源换流器常见拓扑结构 3. 电压源换流器的应用领域及主要工程 4. VSC-HVDC系统简介 5. VSC-HVDC的运行原理 6. VSC-HVDC的控制方式及仿真验证 7. VSC-HVDC的实验方案
5
工程
Eagle Pass 2000 36 ± 15.9 132/132 1100 0(B-B) 电力交易，系统 互联，电压控制
Cross Sound 2001 330 ± 150 345/138 1175 2×40 电力交易，系统
Cahle
互联，海底电缆
Murray Link 2002 200 ± 150 132/220 1400 2×180 电力交易，系统 互联，地下电缆
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电压源换流器常见拓扑结构
+
u
u1 ur
0
?t
uc
uc ucf
-
Ud
0 ?t
-Ud
两电平电压源换流器拓扑结构及其输出交流波形
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电压源换流器常见拓扑结构
VTa1
P s Qs
Uc? 0VTa2
Us? δ
A
is Xf
VTa3
VTa4
VTb1 VTb2
B VTb3 VTb4
从此VSC-HVDC作为一种新兴的输电技术开始 进入大发展的商业应用阶段。
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不同的称谓
?ABB公司称之为柔性直流输电（HVDCLight ）并作 为商标注册；
?Siemens公司将其注册为HVDCPLUS；
?国际上电力方面的权威学术组织CIGRE和IEEE将其 正式称为VSC-HVDC，即“电压源换流器型高压直 流输电”。
Ud ua
2
UC 0 θ1θ2 θ3θ4
θ5 90
+
多电平电压源换流器拓扑结构及其输出交流波形
θ(?)
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电压源换流器的应用领域
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VSC-HVDC的主要工程
Hellsjon
投运 输送功 直流电 两侧交 直流电 线路长 年 率/MW 压/kV 流电压 流/A 度/km
2010 78 ±150 300/11 -
292 绿色环保， 海底电缆
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VSC-HVDC系统简介
换流桥 换流变压器 换流电抗器 交流滤波器 直流电容器 直流电缆 控制与保护系统
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VSC-HVDC系统简介
330 MW的VSC-HVDC换流站俯视图 13/58
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VSC-HVDC的主要工程
TrollA Estlink
Valhall
投运 输送功 直流电 两侧交 直流电 电缆长 年 率/MW 压/kV 流电压 流/A 度/km
用途
2005 2×42 ±60 56/132 400 4×70 绿色环保， 海底电缆
2006 350 ±150 400/330 1230 2×72 电力交易， 系统互联， 地下电缆