电压源变流器的高压直流输电教学内容
《高压直流输电》课件
研究高压直流输电线路和换流站对周边电磁环境的影响，制定相应的防护措施和标准，降低对环境和人体的影响。
研究高压直流输电在电网中的稳定运行机制，通过优化无功补偿、有功滤波等技术手段，提高系统的稳定性和可靠性。
高压直流输电系统的核心，负责将交流电转换为直流电或反之。
换流站
直流输电线路
接地极
用于传输直流电，通常采用架空线或海底电缆。
为系统提供参考地电位，并泄放多余的电流。
03
02
01
01
02
03
04
实现交流电与直流电相互转换的核心元件。
换流阀
用于调整电压等级，使换流站能与不同电压等级的电网连接。
变压器
用于滤除换流过程中产生的谐波，减少对周围环境的干扰。
《高压直流输电》PPT课件
目录
高压直流输电概述高压直流输电的基本原理高压直流输电系统的构成与设备高压直流输电的优缺点与关键技术问题高压直流输电的工程实例与展望
01
高压直流输电概述
Chapter
总结词
高压直流输电是一种利用高压直流电进行远距离传输的输电方式，具有输送容量大、损耗小、稳定性高等特点。
详细描述
总结词
换流技术是高压直流输电的核心技术之一，涉及到整流和逆变两个过程。
详细描述
在整流过程中，交流电源转换为直流电源，通过控制晶闸管或绝缘栅双极晶体管的开关状态实现。逆变过程则是将直流电源转换为交流电源，同样通过控制开关状态实现。换流技术的关键在于保证电流的稳定和减小谐波干扰。
VS
高压直流输电的损耗主要包括线路损耗和换流损耗，提高效率是重要目标。
高压直流输电 课程设计 报告
摘要HVDc-Vsc系统是一种基于电压型自换相换流器即电压源换流器(vsc)和由PwM 控制的串联绝缘栅双极晶体管IGBT)或门极可关断晶闸管(GTO)的新型直流输电技术。
由于是一种新的技术，与其相关的许多技术问题还没有解决或解决的不够好，特别是换流器拓扑结构和控制策略等方面。
本文首先对高压直流输电技术的发展应用进行了综述，研究了适用于HVDc-Vsc的电压源换流器的基本特点。
其次，分析了电压源换流器的基本原理，对两电平换流器的拓扑结构进行的了详细的分析，并且由两电平换流器基本结构出发，给出了基于两电平换流器多脉波换流器的组成结构。
然后分析了多电平换流器的拓扑结构，主要包括二极管钳位式多电平换流器、飞跨电容式多电平换流器及级联式多电平换流器。
并且详细讨论了三相三电平换流器的拓扑结构．再次，对目前应用较为广泛的两电平换流器的正弦SPWM调制策略原理进行了详细的分析，建立了基于开关桥臂函数的两电平换流器数学模型。
在此基础上，建立了三电平换流器的正弦sPwM控制策略并且建立了三电平换流器的数学模型．介绍了换流器空间矢量调制策略的基本方法。
详细分析了电压合成矢量的空闻调制算法，通过矢量在坐标轴上投影的内在联系，实现了开关矢量快速识别．通过与sPwM算法的比较，证明了空间矢量调制算法的快速性与高效性。
最后采用MA TLab／simulink对各种控制方法进行了仿真，验证了控制算法的正确性，并且建立了基于vSC的直流输电系统的稳态模型，给出了定直流电压和定直流电流控制端控制量与被控制量之间的关系．并且进行了HVDc-Vsc 的系统仿真，获得了较理想的输出波形．HVDC．VSC的基本原理轻型直流输电技术(基于电压源换流器的输电技术)，其核心是采用适用于高压大容量输变电的全控型电力电子期间如GTO、IGBT、IGCT等及脉宽调制(PwM)技术的直流输电。
目前在HvDc一VSC中应用较多的是可关断器件IGBT，相对于GTO与IGCT，其通断容量小，开关频率高，通断损耗较小，且驱动电路简单。
高压直流输配电技术
一、教学目的高压直流输电系统的运行和控制是电力系统及其自动化、电力电子等专业的一门重要技术基础课程。
高压直流输电系统主要研究的内容是如何依靠电力电子变流技术以直流的形式实现电能的远距离传递的系统。
通过本课程的学习，学生应掌握高压直流输电系统的基本原理、在实际电能生产系统中的运行特性、控制特性及其结构和元件等理论知识，为从事实际工作打下坚实的基础。
本课程具有较强的综合性和实用性，与工程实际联系密切，对培养学生联系工程实际，提高科学的思维能力具有重要的促进作用。
二、教学内容与要求第一章绪论（讲课2学时）了解课程的主要内容，重点了解高压直流输电系统的发展概况、基本组成及与交流输电相比第二章换流器理论及特性方程（讲课4学时）换流器的主要功能是完成交－直流转换，并通过HVDC联络线来控制潮流，是直流输电系统中完成电能传递的关键设备。
通过本章的学习，了解掌握换流器的阀特性以及实际换流电路的结构和运行情况，掌握换相、触发延迟角、换相角、熄弧角等基本概念，整流器和逆变器的工作方式。
具体教学内容和学时安排如下：2.1、阀特性（讲课1学时）2.2、换流器电路分析（讲课1学时）2.3、整流器和逆变器工作方式（讲课1学时）2.4、交流量和直流量之间的关系（讲课0.5学时）2.5、多桥换流器（讲课0.5学时）重点：整流器和逆变器工作方式。
难点：多桥换流器的工作方式。
作业：什么是整流器和逆变器，其各自的工作方式是怎样的？第三章谐波及其抑制（讲课4学时）谐波及其抑制是高压直流输电中的重要技术问题之一。
通过本篇学习，了解高压直流输电系统中的谐波来源以及类型、谐波的影响和危害、滤波装置的特性和设计办法,重点掌握换流站交、直流侧的谐波类型以及抑制，了解交流绕组的术语，认识展开图，懂得三相绕组空间对称的道理，掌握相电势有效值公式，知道其中各物理谐波的基本方法。
具体教学内容和学时安排如下：3.1、高压直流输电系统的谐波（讲课1学时）3.2、谐波抑制装置的选择（讲课1学时）3.3、交流滤波器的设计（讲课0.5学时）3.4、直流侧滤波器设计（讲课1学时）3.5、增加脉波数来抑制谐波的办法（讲课1学时）重点：抑制谐波的办法。
电压源换流器型高压直流输电技术PPT课件
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，urray Link 2002 200 ± 150 132/220 1400 2×180 电力交易，系统 互联，地下电缆
VTc1
ip p iL1
VTc2
C VTc3
udc1
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 _ 0.31500.32000.32500.33000.33500.34000.34500
1010/58
11:19
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
用途
年 率/MW 压/kV 流电压 流/A 度/km
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，
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
高压直流输电系统PPT课件
（3）过负荷能力
通常，交流输电线路具有较高的持续运行能力，受发热
条件限制的允许最大连续电流比正常输送功率大得多， 其最大输送容量往往受稳定极限控制。
直流线路也有一定的过负荷能力，受制约的往往是换流
站。通常分2h过负荷能力、10s过负荷能力和固有过负荷 能力等。前两者葛上直流工程分别为10％和25％，后者 视环境温度而异。
以下是维持高功率因数的几个原因：
在给定变压器和阀的电流和电压额定值的 条件下，使换流器的额定功率尽可能高；
减轻阀上的应力； 使换流器所连接的交流系统中设备的损耗
和电流额定最小； 在负荷增加时，使交流终端的电压降最小； 使供给换流器的无功功率费用最小。
控制特性
图4.1.2 理想的稳态伏安特性（Vd是在整流器上测量的值；
当电压降低时，也会面临换相失败和电压不稳定的风险。 这些和低电压条件下的运行状况有关的问题可通过引入 “依赖于电压的电流指令限制”（VDCOL）来防止。当 电压降低到预定值以下时，这个限制降低了最大容许直流 电流。VDCOL特性曲线可能是交流换相电压或直流电压 的函数。图示出了这两种类型的VDCOL。
Id
Vdorcos Vdoi cos Rcr RLRci
Pdr VdrId
P di VdiIdP drRLId 2
图3.1.1 HVDC输电联络线 （a）示意图；（b）等值电路；（c）电压分布。
高压直流系统通过控制整流器和逆变器的 内电势（Vdorcosα）和（Vdoicosγ）来控制 线路上任一点的直流电压以及线路电流 （或功率）。这是通过控制阀的栅／门极 的触发角或通过切换换流变压器抽头以控 制交流电压来完成的。
高压直流输电
总计
0.82
0.69 0.057 0.018
直流输电与交流输电的可靠性相当
*
.
28
chap.1 绪论1.2.1 高压直流输电的优点
➢ 三、从经济性看，HVDC具有如下优点：
√ 1. 线路造价低 输送同样功率条件下，直流架空线路节省1/3 的导线，1/3～1/2的钢材，造价为交流线路的 60％～70％。
· 等价距离： HVDC与HVAC总投资费用相等时，输电线路 的长度。
√ 500kV架空线路：400-600km √ 800kV架空线路：700-900km √ 电缆线路： 20-40km
*
.
34
1.3 chap.1 绪论HVDC的历史与国外发展现状
➢人类输送电力已有一百多年的历史。输电方式是 从直流输电开始的。
*
.
16
chap.1绪论1.1.2.4 背靠背直流输电系统
Back-to-back HVDCtransmission, b-tbHVDCtransmission
·背靠背直流输电系统：直流线路长度为零的
HVDC系统。又称为“背靠背换流站” ，“非同步 联络站”，或“变频站” 。
· 接线方式：单极、双极或同极方式
高压直流输电
HVDCtransmission
*
.
1
chap.1 绪论
HVDC
High Voltage Direct Current transmission
*
.
2
chap.1 绪论
主要参考书
·韩民晓，等编著．高压直流输电原理与运 行 ．北京：机械工业出版社，2009．
·浙江大学发电教研组直流输电科研组．直 流输电．北京：水利电力出版社，1985．
电压源变流器的高压直流输电
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 ( P WM)技术控制的VS C 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( v s c )、绝缘栅双极晶体管( I G B T )、脉宽调制( P WM)、控制系统。
VSC —HVDC 的基本控制原理：δsin TS C X U U P = Q=)cos (S C T C U U X U —δ 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，δ为Uc 和 Us 之间的相角差，T X 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。
第五章 电压源换流器型高压直流输电技术
14:14
§1.2 VSC-HVDC的基本原理
电压源换流器常见拓扑结构
+
u
u1 ur
0
t
-
uc Ud
uc
ucf
0
-U d
t
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
ip p VTa1 Ps Qs Us ﮮδ A Xf is VTa3 VTa4 VTb3 VTb4 B VTc3 VTc4 in n C Ucﮮ0 VTa2 VTb1 VTb2 VTc1 VTc2 io O udc1 udc iL1
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不同的称谓
ABB公司称之为轻型直流输电（HVDC Light）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”。
我国很多专家称为柔性直流输电（HVDC-Flexible）
1.00 0.50 0.00 -0.50 -1.00
c1 _
c2 _
aa _
udc2 iL2
1.00 0.50 0.00 -0.50 -1.00 _ 0.31500.32000.32500.33000.33500.34000.34500.3500
_
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 1 SM 2 SM 1 SM 2 SM 1 SM 2 T1 SM
SM n
SM n
SM n
D1 C
电力电子：高压直流输电课程设计
引言电力电子技术是以电力变换为主要研究内容的一门工程技术。
对电能进行变换和控制的目的是为了更方便，更有效的使用电能，使电能更好的为人们服务。
按照美国IEEE电力电子协会的定义，电力电子技术是有效地使用功率半导体器件，应用电路和控制理论以及分析开发工具，实现对电能高效的变换和控制的一门技术，包括电压，电流，频率，和波形等方面的变换。
高压直流输电是电力电子技术的一个重要应用领域，与其他应用技术相比，其实用化较早，电压与功率等级最高。
高压直流输电是指将发电场发出的交流电通过换流器转变为直流电，然后通过输电线路把直流电送入受电断，再把直流电转变为交流电供用户使用（逆变）。
因此相控整流及有源逆变是其理论基础与核心技术。
高压直流输电具有功率大，线路造价低，控制性能好等优点是目前解决高压电大容量，长距离输电和异步连网的重要手段。
随着全国联网、西电东送的步伐加快，可再生能源的开发利用, 为扩大直流输电技术的应用创造了良好的条件；而电力电子技术的进步和直流输电设备价格的下降，使HVDC 输电在未来的电力系统中将会更具竞争力。
高压直流输电具有明显的经济性。
直流输电采用两线制，与采用三线制三相交流输电相比，在输电线路导线截面和电流密度相同的条件下，若不考虑趋肤效应，输送相同的电功率，输电线和绝缘材料可节省约1／3。
如果考虑到趋肤效应和各种损耗，输送同样功率交流电所用导线截面积大于或等于直流输电所用导线截面积的1.33倍。
因此，直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半。
另外，线损小。
但是，直流输电系统中的换流站的造价和运行费用要比交流输电系统变电站的高，当输电距离增加到一定值后，直流输电线路所节省的费用刚好抵偿了换流站所增加的费用，此时这个输电距离即被称为交流输电与直流输电的等价距离高压直流输电可以实现额定频率不同(如50Hz、60Hz)的电网的互联，也可以实现额定频率相同但非同步运行的电网的互联。
采用高压直流输电易于实现地下或海底电缆输电。
《高压直流输电》教学大纲
《高压直流输电》课程教学大纲课程名称：高压直流输电(High Voltage DC Transmission)课程编号：CN115130B学分：2总学时：32适用专业：电气工程及其自动化先修课程：电路原理，电机学，电力系统分析。
一、课程的性质、目的与任务：本课程是“电气工程及其自动化”专业的一门专业课，是一门理论性和实践性很强的课程。
本课程的目的在于向学生介绍高压直流输电技术的发展及其特点，换流电路的工作原理，换流站及其主设备，高压直流输电线路，谐波及滤波器，高压直流系统的控制及高压直流输电技术的发展前景。
完成本课程的学习后，能够认识有关高压直流输电技术的基本问题和现象，并为以后从事本专业的工作打下基础。
二、教学基本要求：熟悉和掌握直流输电的基本原理、整流器及逆变器的工作原理、换流站主设备的工作原理、直流架空线路等值参数的计算、换流装置交流侧和直流侧特征谐波产生原因以及减少换流器谐波的方法、高压直流系统控制的基本方式及其实际应用。
理解和掌握整流器与逆变器的工作原理、换流站主要设备的工件原理大地回路的工作原理、交流滤波器和直流滤波器的原理、直流输电系统主要控制方式的基本原理了解高压直流输电的发展历史及发展前景、直流输电的优缺点、直流输电的分类、换流电路的组成及功能、换流站的平面布置、高压直流线路的额定电压与分裂导线、高压直流架空线路的电晕效应及直流电缆线路；三、教学内容：（一）高压直流输电的基本概念3学时1.高压直流输电的发展历史，包括国外的发展概况以及我国高压直流输电的发展情况2.直流输电的基本原理3.直流输电系统的分类：单极线路方式；双极线路方式4.直流输电的优缺点a.输送相同功率时，线路造价低b.线路有功损耗小c.适宜于海下输电d.没有系统的稳定问题e.能限制系统的短路电流f.调节速度快，运行可靠5.交流输电与直流输电比较的等价距离6.直流输电的发展前景（二）换流电路的工件原理6学时1. 整流器的工作原理a.理想情况下的工作原理b.考虑延迟角（即α＞0）的情况c.考虑延迟角（α＞0），又考虑换相电感（μ＞0）的情况2. 逆变器的工作原理a.逆变的基本概念b.逆变器的工作原理（三）换流站及其主设备3学时1.晶闸管换流器a.对晶闸管元件的基本要求b.晶闸管元件的分类及选择c.晶闸管阀的结构2.换流变压器a.换流变压器的特点b.换流变压器容量和电抗值的选择c.对换流变压器分接头高压的要求3.直流电抗器4.换流站的平面布置（四）高压直流输电线路4学时1.高压直流架空线路的额定电压与分裂导线2.高压直流架空线路的电晕效应a.直流电晕的基本特点b.直流电晕损耗的计算方法c.无线电干扰3.直流架空线路的等值参数4.直流电缆线路5.大地回路（五）谐波和滤波器6学时1.换流装置交流侧的特征谐波a.换流变压器阀侧线电流b.换流变压器交流侧线电流c.双桥12脉波时换流变压器交流侧线电流2.换流装置直流侧的特征谐波a.换流器直流侧的谐波电压b.直流侧的谐波电流3.交流滤波器a.滤波器的分类b.交流滤波器的阻抗特性c.调谐滤波器的参数d.交流滤波器的选择设计e.交流滤波器的配置及评定准则4.直流滤波器5.阻尼型滤波器6.消除谐波的其它方法a.磁通补偿法b.谐波注入法c.直流纹波注入法（六）高压直流系统的控制6学时1.引言a.控制系统的配置b.控制系统的基本要求2.控制的基本方式3.定电流控制：控制特征、控制原理4.定电压控制5.定触发角控制6.定熄弧角控制：定熄弧角控制系统的控制特性、定熄弧角控制的基本原理7.功率控制和频率控制：定功率调节器的工作原理、频率控制8.控制系统的实际应用：联合控制特性、直流输电的快速相位控制（七）高压直流输电技术的发展前景4学时1.引言2.高压直流断路器3.多端直流输电4.发电机-整流器单元5.发电机-二极管整流器单元6.强迫换相7.现有交流输电设备变为直流的应用8.紧凑型换流站四、教学参考书：1.李兴源编著，高压直流输电系统的运行与控制，1998第一版，科学出版社，19982.赵畹君主编，高压直流输电工程技术，2005年第二版，中国电力出版社3.(新西兰)J.阿律莱加著，任震等译，高压直流输电，1987第一版，重庆大学出版，19874.林永生等编著，高压直流输电，1982第一版，上海科学技术出版社，1982六、考核说明：1．考核方式：考查。
高压直流输电系统课件x
高压直流输电系统课件x一、教学内容本节课我们学习的教材是《科学》四年级上册，第二章第四节“高压直流输电系统”。
本节内容主要包括高压直流输电的原理、优点以及应用。
通过学习，使学生了解高压直流输电的基本概念，掌握直流输电的特点和优势，并能够运用所学知识分析生活中的电力传输问题。
二、教学目标1. 让学生了解高压直流输电的原理和优点。
2. 培养学生运用科学知识解决实际问题的能力。
3. 提高学生的科学思维能力和团队合作能力。
三、教学难点与重点重点：高压直流输电的原理和优点。
难点：直流输电在实际应用中的优势和挑战。
四、教具与学具准备教具：PPT课件、模型电路、实验器材。
学具：笔记本、彩笔、实验报告单。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过展示我国西电东送工程的图片，引导学生思考高压直流输电在实际生活中的应用。
2. 知识讲解：（1）讲解高压直流输电的原理：利用PPT课件，详细介绍高压直流输电的原理，引导学生理解直流输电的优点。
（2）分析直流输电的优点：通过对比直流输电和交流输电的优缺点，使学生明确直流输电在长距离、大容量输电方面的优势。
3. 例题讲解：出示例题：某电力公司计划建设一条从A地到B地的直流输电线路，两地距离为500公里，输电电压为±500kV。
请计算该输电线路的输电功率。
引导学生运用所学知识解决问题，培养学生的实际应用能力。
4. 随堂练习：布置练习题：某输电线路采用±660kV的直流输电，两地距离为700公里，求输电线路的输电功率。
5. 实验环节：组织学生进行实验，观察实验现象，巩固所学知识。
6. 板书设计：高压直流输电原理、优点及应用。
7. 作业设计作业题目：（1）某电力公司计划建设一条从A地到B地的直流输电线路，两地距离为600公里，输电电压为±500kV。
请计算该输电线路的输电功率。
（2）某输电线路采用±800kV的直流输电，两地距离为800公里，求输电线路的输电功率。
(完整word版)高压直流输电原理与运行第一章
高压直流输电原理与运行第一章绪论1.1 高压直流输电的构成1.高压直流输电由整流站，直流输电线路和逆变站三部分构成。
常规高压直流输电，由半控型晶闸管器件构成，采用电网换相；轻型高压直流输电，由全控型电力电子构成，采用器件换相。
2.针对电网换相方式有：（1）长距离直流输电（单方向、双方向直流送电）；（2）BTB直流输电；（3）交、直流并列输电；（4）交、直流叠加输电；（5）三极直流输电。
3.直流系统的构成针对电网换相方式有：（1）直流单极输电1）大地或海水回流方式：可降低输电线路造价；但材料要求较高，对地下铺设设备、通信等有影响；2）导体回流方式：可分段投资和建设；（2）直流双极输电1）中性点两端接地方式：优点，当一极故障退出，另一极仍可以大地或海水为回流方式，输送50%的电力；缺点，正常运行时，变压器参数、触发控制的角度等不完全对称，会在中性线有一定的电流流通，对中性点接地变压器，地下铺设设备和通信等有影响。
2）中性点单端接地方式：优点，大大减小单极故障时的接地电流的电磁干扰；缺点，单极故障时直流系统必须停运，降低了可靠性和可利用率。
3）中性线方式：中性线设计容量小，正常运行时，流过中性线的不平衡电流小，降低电磁干扰。
3.直流多回线输电1）线路并联多回输电方式：可提高输电容量、输电的可靠性和了可利用率。
2）换流器并联方式的多回线输电：实现相互备用，提高直流输电的可靠性和可利用率。
4．多段直流输电1）并联直流输电方式：要实现功率反转必须通过断路器的投切来改变换流站与直流线路的连接方式。
2）串联多端直流输电方式：各换流器与交流系统的功率通过对电压的调整进行。
1.2 高压直流输电的特点及应用场合1.直流输电的特点1）经济性：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，且输送距离不受限制；➢通常规定，当直流输电线路和换流站的造价与交流输电线路和交流变电所的造价相等时的输电距离为等价距离。
高压直流输电PPT课件
加拿大的纳尔逊河两回±500kV，约940km 4000MW
三峡——华东 三回±500kV，约900～1100km 7200MW
三峡——广东 一回±500kV 960km 3000MW
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2、背靠背直流联网工程 3、跨海峡直流海底电缆工程
➢三峡－常州 三峡－广东 贵州－广东 灵宝背靠背直流输电 舟山 嵊泗 2006年12月19日开工，云南楚雄—广东 ±800kV，500万kW， 1438km，2009年单极投产，2010年双极投产 2007年5月21日，四川—上海±800kV特高压直流输电示范工程 在上海奠基。 向家坝—四川—（途径重庆、湖南、湖北、安徽、浙江）上 海奉贤，1600万kw，2000km，投资180亿，计划于2011年建成。
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1.2 直流输电系统的构成
一.直流输电的基本概念
直流输电是将发电厂发出的交流电经过升压变压器后，又 换流设备（整流器）整成直流，通过直流线路送到受端， 再经换流设备（逆变器）换成交流供给交流系统。 按它与交流系统连接的节点数可分为 两端
多端
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直流输电系统的构成
换流变 压器1
~
＋ Id
整 流Vd1 器
4
据了解，目前世界上Байду номын сангаас有日本和俄罗斯两国拥有 1000千伏特高压交流电网，且都是短距离输电。 正负800千伏直流输电技术国际上尚无运行经验， 关键技术和设备有待进一步研究开发。南方电网采 用特高压输电技术，可以有效缓解长距离“西电东 送”输电走廊资源紧张局面，提高电网安全稳定水 平，输电能力也将明显提高。
➢英法海峡 ±270kV 72km 2000MW ➢波罗底海（瑞典－德国）单极450kV 海底250km，架空12km 600MW ➢日本纪伊 ±500kV 海底51km，架空51km 2800MW ➢巴坤（马来西亚） 三回±500kV，海底670km，架空660km 2130MW ➢舟山 嵊泗
人教版高中物理选修1-1 高压输电 第1课时 教案
3.5高压输电［课时安排］1课时［教学目标］：（一）知识与技能1．知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程。
2．知道降低输电损耗的两个途径。
3．了解电网供电的优点和意义。
（二）过程与方法通过思考、讨论、阅读，培养学生阅读、分析、综合和应用能力（三）情感、态度与价值观1．培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度。
2．介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情。
［教学重点］找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少功率与电压损失。
［教学难点］：理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU。
［教学器材］：投影仪、投影片［教学方法］：自学讨论法、阅读法、讲解法。
［教学过程］（一）引入新课师：人们常把各种形式的能（如水流能、燃料化学能、核能）先转化为电能再进行传输，这是因为电能可以通过电网来传输，那么电能在由电厂传输给用户过程中要考虑什么问题？这节课我们就来学习远距离输电的知识，请同学们认真仔细地阅读教材，回答老师提出的下列问题（屏幕上打出）。
（二）进行新课1．降低输电损耗的两个途径问题1：输送电能的基本要求是什么？问题2：远距离大功率输电面临的困难是什么？问题3：输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低输电损耗的两个途径是什么？问题4：如何减小输电线的电阻呢？问题5：如何减小输电线中的电流呢？阅读并回答教材49页“思考与讨论”中的问题。
问题6：以上两个途径中，哪一个对于降低输电线路的损耗更有效？举例说明。
问题7：大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达目的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？问题8：投影片展示我国远距离高压输电情况及远距离高压输电的原理。
如下图所示。
设发电机的输出功率为P ，则功率损失为 ΔP =I 22R用户得到的功率为P 用=P -ΔP .输电线路上的电压损失为：ΔU =I 2R ，则U 3=U 2-ΔU .问题9：目前，我国常用的远距离输电采用的电压有哪几种？ 问题10：是不是输电电压越高越好？为什么？ 问题11：采用电网供电的优点是什么？2．高压交流输电 高压输电的优点 【例1】远距离输送交变电流都采用高压输电。
高压直流输电word版
高压直流输电word版1、简述直流输电的基本原理从交流电力系统1向系统2输电时，换流站CS1将送端功率的交流电变换成直流电，通过直流线路将功率送到换流站CS2，再由CS2把直流电变换成三相交流电。
通常把交流变换成直流称为整流，而把直流变换成交流称为逆变。
CS1也称为换流站，CS2又称为逆变站。
2、简介“轻型直流输电”。
轻型HVDC是在绝缘栅双极晶闸管IGBT和电压源换流器基础上发展起来的一种新型直流输电技术，可自由地控制电流的导通或关断，从而使HVDC换流器具有更大的控制自由度。
3、列举直流输电适用场合远距离大功率输电；海底电缆输电；不同频率或者同频率非同步运行的两个交流系统之间的联络；用地下电缆向用电密度高的大城市供电；交流系统互联或配电网增容时作为限制短路电流的措施之一；配合新能源的输电。
4、延迟角、重叠角、超前角、熄弧角的概念延迟角：从自然换相点到阀的控制极上加以控制脉冲这段时间，用电气角度表示。
重叠角：换相过程两相同时导通时所经历的相位角。
超前角：从逆变器阀的控制极上加以控制脉冲到自然换相点这段时间，用电气角度来表示。
熄弧点：在自然换相结束时刻到最近一个自然换相点之间的角度。
5、见图6、见图7、为什么逆变器的熄弧角必须有一个最小值？在换相结束（V5关断）时刻到最近一个自然换相点（c4）之间的角度成为熄弧角。
由于阀在关断之后还需要一个使载流子复合的过程，因此熄弧角必须足够大，使换流阀有足够长的时间处于反向电压作用之下，以保证刚关断的阀能够完全恢复阻断能力。
如果熄弧角太小，在过c4点后V5又承受正向电压，而此时载流子尚未复合完，则V5不经触发就会导通，使V1承受反向电压而被迫关断。
这种故障被称为换相失败。
这就要求逆变器的熄弧角必须有一个最小值，其大小为阀恢复阻断能力所需时间加上一定裕度，一般为15度或更大一些。
8、见图9、见图10、HVDC对晶闸管元件的基本要求有哪些？耐压高；载流能力大；开通时间和电流上升率di/dt限制，防止刚刚开通时晶闸管局部过热而损坏元件；关断时间与电压上升率dV/dt 的限制，防止未加触发脉冲时晶闸管提前导通。
高压直流输电课件—直流输电新技术
2023/1/24
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chap.6 直流输电新技术
6.2.2.1 国外特高压输电研究和应用
前苏联
➢上世纪70年代规划，1981年起开始建设，建成 1150kV线路 900km，在额定电压下累积运行超 过5年。
➢1978年计划建设±750kV直流特高压，试制出工 程所用的全套设备，两端换流站完成了大部分 土建及设备安装工作，直流线路建成1090km。
（国家电网）特高压骨干网架
由1000kV级交流输电网和800kV级以上直流 输电系统构成的电网。
特高压输电分类
➢特高压交流输电（UHVAC transmission）
➢特高压直流输电（UHVDC transmission）
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2005年同步电网图
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chap.6 直流输电新技术
6.2.1 特高压电网建设的必要性
➢HVDC单位走廊的输送容量高于（甚至远高于） HVAC，且有利于提高系统的稳定性；
➢交直流转换无技术障碍，投资增加有பைடு நூலகம்，但增 容显著。
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chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
交直流转换的研究现状
➢ 1997年首次提出三极直流输电的概念； ➢ 2004年，Cigre发表了关于将220kV交流输电线路改造
是±500kV的2.1倍。
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能源分布，水能分布
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chap.6 直流输电新技术
6.2.1 特高压电网建设的必要性 3、缩短电气距离，提高稳定极限
➢ 1000kV输电线路的电气距离相当于同长度500kV 的1/4～1/5。即输送相同功率下，1000kV输电线 路的最远送电距离是后者的4倍。
《高压直流输电》课件
HVDC换流站
用于将交流电转换为直流电， 在高压直流系统中实现换流 操作。
HVDC输电通道
用于将直流电力从发电厂输 送到负载地点，包括电缆或 架空线路。
HVDCபைடு நூலகம்节和控制系统
用于对高压直流系统进行调 节和控制，确保稳定的电力 传输。
高压直流输电在国内外的应用情况
国外应用情况
德国、中国、巴西等国家已经在高压直流输电方面 有广泛的应用经验。
什么是高压直流输电？
高压直流输电的定义
指通过高压直流电流进行长距离电力传输的技 术。
高压直流输电与交流输电的区别
高压直流输电使用直流电流，而交流输电使用 交变电流。高压直流输电具有较高效率和较低 的输电损耗。
高压直流输电的应用领域
长距离输电
高压直流输电在远距离输电 方面具有明显的优势，可以 跨越大片地域进行电力传输。
国内应用情况
中国已建设了多个高压直流输电项目，如西北送东 部、青海送广东等。
高压直流输电技术的发展趋势
1 系统容量的提高
随着技术的不断进步，高 压直流输电的系统容量将 继续提高。
2 可靠性的提高
3 综合经济性的提高
通过改进设备和控制系统， 可以提高高压直流输电的 可靠性。
随着技术成熟和工程规模 的扩大，高压直流输电的 综合经济性将逐步提高。
结语
高压直流输电具有巨大的潜力和发展前景，将在未来的电力输电领域发挥重要作用。
海上风电场接入电网
海上风电场通常位于远离陆 地的区域，高压直流输电可 以有效将风电产能输送到陆 地电网。
山区输电
山区地形复杂，输电线路难 以铺设，高压直流输电可以 克服这些困难，实现可靠的 电力供应。
高压直流输电的优缺点
高压直流输电系统课件pptx
自20世纪初开始研究，随着电力 电子技术的发展，高压直流输电 技术逐渐成熟并广泛应用。
工作原理及结构组成
工作原理
通过换流站将交流电转换为直流电进 行传输，接收端再通过换流站将直流 电转换回交流电。
结构组成
主要包括换流站、直流输电线路、控 制系统等部分。
优缺点分析
优点 线路造价低，适合长距离输电；
没有交流输电的稳定问题，传输容量大；
优缺点分析
• 可实现异步联网，提高电网稳定性。
优缺点分析
01
缺点
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03
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换流站设备复杂，造价高；
直流输电对通信有干扰；
不能直接给交流负载供电。
02
换流站设备与技术
换流站功能及类型
功能
将交流电转换为直流电进行传输，同时实现电压等级的变换 。
类型
根据换流站所处位置及作用，可分为整流站、逆变站和背靠 背换流站。
06
高压直流输电系统发展趋势与挑 战
国内外发展现状对比
国内外高压直流输电 系统规模和数量对比
国内外高压直流输电 系统应用领域差异
国内外高压直流输电 系统技术水平比较
未来发展趋势预测
高压直流输电系统技术创新方向 高压直流输电系统市场规模预测 高压直流输电系统应用领域拓展趋势
面临挑战和机遇
01
02
可靠的硬件设备
采用高质量的硬件设备，确保保护系统的稳定性和可靠性。
典型案例分析
案例一
某高压直流输电系统故障 分析
故障描述
某高压直流输电系统在运 行过程中发生故障，导致 系统停运。
故障原因分析
经过检查发现，故障原因 为控制策略失效，导致系 统无法稳定运行。
第五章电压源换流器型高压直流输电技术
第五章电压源换流器型高压直流输电技术1.引言2.VSC-HVDC的基本原理VSC-HVDC系统由电压源逆变器（Voltage Source Inverter，简称VSI）和电压源整流器（Voltage Source Rectifier，简称VSR）两个部分组成。
其中，VSI负责将直流电压转换成交流电压，VSR则负责将交流电压转换成直流电压。
VSI采用了现代功率半导体器件（如IGBT、GTO等），通过PWM技术控制开关管的导通时间，调节输出交流电压幅值和频率。
而VSR则通过调节开关管的导通时间和相位角来控制输出直流电压的幅值和方向。
VSC-HVDC系统通过控制VSI和VSR的开关管的导通时间和相位角，可以实现对电压和频率的精确控制，实现电压和频率的双向流动。
3.VSC-HVDC的主要设备VSC-HVDC系统由以下几个主要设备组成：（1）电压源逆变器（VSI）：负责将直流电压转换成交流电压，通常由多个串联的功率模块组成。
（2）电压源整流器（VSR）：负责将交流电压转换成直流电压，通常由多个并联的功率模块组成。
（3）滤波器：用于削弱逆变器和整流器输出电压的谐波成分，提高系统的功率因数。
（4）直流滤波器：用于平滑输电线路上的直流电压，减小电压脉动。
（5）直流电压互感器：用于检测和测量直流电压的幅值和方向。
（6）交流电流互感器：用于检测和测量交流电流的幅值和方向。
（7）控制系统：用于控制VSI和VSR的开关管的导通时间和相位角，实现对电压和频率的精确控制。
4.VSC-HVDC的控制策略VSC-HVDC系统的控制策略主要包括电压控制、功率控制和谐波抑制控制。
（1）电压控制：通过控制VSI和VSR的开关管的导通时间和相位角，实现对电压幅值和方向的精确控制。
（2）功率控制：通过控制VSI和VSR的开关管的导通时间和相位角，实现对电压和电流的控制，实现功率的调节和传输。
（3）谐波抑制控制：通过在VSI和VSR的输出侧加入滤波器，削弱谐波电压的成分，使输电线路上的谐波电流减小到可接受范围内。
高压直流输电原理与运行第二版课程设计
高压直流输电原理与运行第二版课程设计一、课程设计目的及要求本课程设计旨在通过对高压直流输电原理与运行的研究和实践，使学生掌握高压直流输电技术的基本概念、理论知识和实际应用，培养学生运用基础理论知识进行技术创新和解决实际问题的能力。
具体要求如下：1.熟悉高压直流输电的基本概念及技术特点；2.掌握高压直流输电市场应用的发展现状及未来趋势；3.掌握高压直流输电的电路、控制和保护原理；4.熟悉高压直流输电的运行与维护技术；5.进行高压直流输电系统的实践操作和实验验证。
二、教学内容及安排本课程设计内容包括：高压直流输电概述、高压直流输电电源与调节、高压直流输电线路、高压直流输电控制与保护、高压直流输电的维护与检修等。
课程安排如下：课时内容备注1 高压直流输电概述2 高压直流输电电源与调节课时内容备注3 高压直流输电线路4 高压直流输电控制与保护5 高压直流输电的维护与检修6-8 实验操作与实验报告撰写共计三个课时三、教学方法本课程设计采用“理论教学与实践操作相结合”的教学方式。
在理论教学中，通过讲授理论知识和解析实际案例，让学生建立起对高压直流输电的基本概念、技术原理和应用技能的认识。
在实践操作中，通过对高压直流输电系统的实验操作和实验验证，深化学生对高压直流输电理论知识的了解，增强学生的实际应用技能。
四、实验操作及报告撰写1.实验内容本课程设计实验操作分为三个部分：（1）高压直流输电系统建模及仿真实验操作（2）高压直流输电系统实际线路搭建及实验操作（3）高压直流输电系统状态检测及故障诊断实验操作2.报告撰写实验报告应包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验数据及分析、实验结论等内容。
报告撰写要求清晰、简洁、准确。
五、考核方式本课程设计考核分为两个环节：1.实验操作成绩：根据学生实验操作及报告撰写情况进行评分。
2.课程设计论文：学生需撰写一篇高压直流输电原理与运行的课程设计论文，要求论文的内容充分反映学生的理论水平和实际应用能力。
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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 ( P WM)技术控制的VS C 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( v s c )、绝缘栅双极晶体管( I G B T )、脉宽调制( P WM)、控制系统。
VSC —HVDC 的基本控制原理：
δsin T
S C X U U P = Q=)cos (S C T
C U U X U —δ 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，δ为Uc 和 Us 之间的相角差，T X 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。