直流输电基本原理
直流系统的工作原理
直流系统的工作原理
直流系统是一种电力传输和分配系统，其工作原理是将电能以直流电的形式从发电站传输到终端用户，通过电流的单一方向流动实现能量的交付和使用。
直流系统的工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 发电：直流电源可以是直接的化学能转化为电能的电池，也可以是经过变流装置将交流电转换为直流电的逆变器。
2. 电能传输：直流电从发电站通过输电线路传输到终端用户。
直流输电线路较交流输电线路损耗更小，因为直流电不会产生电流功率损耗和电磁感应损耗。
3. 电能分配：在直流系统中，将电能分配到不同的用户或负载上，可以通过开关或控制装置来控制电能的分配和开闭。
4. 长距离传输：直流系统在长距离传输中具有优势。
因为直流电的输电损耗较小，不会产生输电损耗的无功功率，并且能够减少输电线路的电磁辐射和串扰，提高传输效率。
5. 调节和控制：直流系统可以通过调节直流电压的大小来控制电能的传输和分配。
具有较高的可调节性和灵活性，可以适应不同负载需求和系统运行状态。
总的来说，直流系统的工作原理是通过将电能以直流电的形式
传输和分配，实现能量的交付和使用。
它具有较低的输电损耗，较高的传输效率和调节灵活性，在特定应用中具有一定的优势。
特高压直流输电技术
换流站国产化水平 提高后直流架空线 路
换流站建设费用
变电站建设费用
14
0 线路等价距离 线路等价距离 输电距离
-800kV DC
8
（二）直流输电技术的分类 • 按工程结构分类
分类I（按换流站数量分类） • 两端直流输电(或“点对点直流输电”) • 多端直流输电 分类II（按线路长度分类） • 长距离直流输电 • 背靠背直流输电 分类III（按电压等级分类） • （超）高压直流输电 • 特高压直流输电
由地下电缆向大城市供电；
交流系统互联或者配电网增容时，作为限 制短路容量的措施之一；
配合新能源输电。
13
交直流等价距离
直流输电的经济性及交直流经济比较：直流输电两侧换流站费用高， ￥1000元/kW；直流线路相对便宜： ￥250万—￥480万/km；与交流 输电的等价距离：600－800km。 换流站设备价格问题：整体成降价趋势： 输送距离超过一定值时， 交流需要增加中间站，加串补。线路的建设费用问题，整体趋势是 上涨，国外由于线路走廊需要征地，费用更高，等价距离更短。
特高压直流输电技术
1
直流输电技术基本原理
（一）直流输电技术的原理
（二）直流输电技术的分类
（三）直流输电技术的特点
2
（一）直流输电技术的原理
直流电概念（相对于交流大小和方向随时间周期变化） 直流输电工程是以直流电的方式实现电能传输的工程。直流电 必须经过换流（整流和逆变）实现直流电变交流电，然后与交流系 统连接。 直流输电工程构成（换流站、直流线路、接地极、通信与远动）
高压直流输电原理
高压直流输电原理高压直流输电是一种通过直流电进行能量传输的技术，它在长距离输电和特定场合下具有明显的优势。
其原理是利用变流器将交流电转换为直流电，通过输电线路将电能传输到目标地点，再通过逆变器将直流电转换为交流电。
高压直流输电技术已经在世界各地得到广泛应用，为电力输送提供了新的解决方案。
高压直流输电的原理主要包括三个方面，变流器、输电线路和逆变器。
首先是变流器，它是将交流电转换为直流电的关键设备。
变流器通过控制晶闸管或者其他功率半导体器件的导通和关断，实现对交流电的整流和逆变。
在直流电系统中，变流器能够实现对电压和频率的控制，保证电能的稳定输送。
同时，变流器还能实现对电能的调节和平衡，提高电能的利用效率。
其次是输电线路，它是高压直流输电的传输通道。
输电线路需要具备足够的绝缘强度和导电能力，以保证电能的稳定传输。
在高压直流输电系统中，输电线路通常采用特殊的材料和结构设计，以满足长距离输电和大功率输送的需求。
同时，输电线路还需要考虑环境因素和安全要求，确保电能传输的可靠性和稳定性。
最后是逆变器，它是将直流电转换为交流电的关键设备。
逆变器通过控制晶闸管或其他功率半导体器件的导通和关断，实现对直流电的逆变和变频。
在直流电系统中，逆变器能够实现对电压和频率的控制，保证电能的稳定输出。
同时，逆变器还能实现对电能的调节和平衡，提高电能的利用效率。
综上所述，高压直流输电原理是通过变流器将交流电转换为直流电，通过输电线路将电能传输到目标地点，再通过逆变器将直流电转换为交流电的技术。
这种技术在长距离输电和特定场合下具有明显的优势，为电力输送提供了新的解决方案。
随着技术的不断发展，高压直流输电将在未来得到更广泛的应用，为能源领域的发展带来新的机遇和挑战。
常规直流输电的基本原理
常规直流输电的基本原理
常规直流输电的基本原理可以概括为以下几点:
一、直流输电的概念
直流输电是利用直流电压对电能进行长距离传输的过程。
与交流输电相比,直流输电线路结构简单,但也存在一定缺点。
二、直流输电的基本结构
直流输电系统主要包括发电机、变流站、输电线路、受电变流站和负载几个部分。
发变电站将交流电转换为直流电,经过输电线路,最后转换回交流电为负载供应电力。
三、直流输电的工作原理
1. 发电机组发出三相交流电。
2. 变流站将交流电整流为直流电,升高电压。
3. 高压直流电沿输电线路输送,减少电能损耗。
4. 接收变流站将直流电再转换为交流电,供应给用户。
5. 整个系统采用回馈控制调节电流、电压,保证稳定运行。
四、直流输电的优势
1. 线路投资减少,传输损耗小。
2. 可实现交联互济不同系统。
3. 输电容量可通过电压调节实现,易扩容。
4. 可采用先进的直流电网技术。
五、直流输电的劣势
1. 换流站投资和损耗较大。
2. 难以实现直接供电,需要变流设备。
3. 输电距离受电压等级限制。
4. 缺乏经验,维护转换设备复杂。
总之,直流输电可降低线路损耗,但更适合远距离跨区传输。
随着技术进步,直流输电会发挥更大优势。
±800千伏特高压直流输电原理
近年来，随着能源互联网的不断发展，±800千伏特高压直流输电技术备受关注。
本文将从深度和广度两个方面，全面评估这一技术，并撰写一篇有价值的文章，以便读者更加深入地理解这一主题。
一、技术原理1.1 ±800千伏特高压直流输电的基本概念在电力输电领域，直流输电和交流输电各有优势和劣势。
直流输电具有输电损耗小、输电距离远等优点，因此被广泛应用于大距离、大功率的电力输送。
而±800千伏特高压直流输电技术，作为直流输电的一种重要形式，其基本原理在于通过将正负极之间的电压差维持在±800千伏，实现远距离、大容量的电力输送。
1.2 输电线路的构成和特点在±800千伏特高压直流输电技术中，输电线路是其核心组成部分。
该技术的输电线路通常由直流电源、换流站、传输线路、换流站和接收端设备组成。
其中，直流电源部分包括换流变压器、滤波器等设备，而传输线路则采用高压直流输电线路，这些设备共同构成了±800千伏特高压直流输电系统。
二、技术应用2.1 ±800千伏特高压直流输电在国内外的应用目前，±800千伏特高压直流输电技术已经在国内外得到了广泛应用。
在我国，±800千伏特高压直流输电已经在西北等地区实现了大规模的应用，为区域间的大容量输电提供了有效的技术支持；在国际上，类似的技术也被广泛应用于远距离、大容量的国际输电项目中，为全球能源互联网建设提供了有力的技术支撑。
2.2 技术的优势和挑战在实际应用中，±800千伏特高压直流输电技术具有诸多优势，如输电损耗小、占地面积少、造价低等，但同时也面临着技术难度大、设备成本高等挑战。
在实际应用中需要充分权衡其优势和挑战，以实现最佳的技术应用效果。
三、个人观点±800千伏特高压直流输电技术作为直流输电的一种重要形式，其在能源互联网建设中具有重要意义。
我认为，随着我国能源互联网的不断发展，±800千伏特高压直流输电技术将在未来得到更加广泛的应用，并为我国电力系统的高效、安全运行做出更大的贡献。
直流输电原理
17
6 脉动桥触发脉冲序列示意
18
稳态直流电流
19
整流换流器直流电压
20
整流侧直流电压波形 （不考虑换相阻抗）
21
换相过程电流、电压
UM=(UA+UB)/2
UA UB UC
M+
N-
22
阀1向阀3换相过程中， 直流M端电压变化情况
23
换相过程的直流电压
24
C
A
B
C
A
B
相
电
压Байду номын сангаас
整
（UA+UB ）/2 直
R R为直流回路电阻，主要包括：直流线路电阻、平波
电抗器电阻、接地极引线电阻及接地极电阻。
42
整流侧 逆变侧
直流输电基本原理
直流功率 Pd
双极 单极 双极 单极
P d ? 2U d 1Id P d ? U d1Id
P d ? 2U d 2 Id P d ? U d 2Id
43
换流带来的问题
（1）换流器需要消耗大量无功； （2）换流在交流侧产生谐波电流、在直流侧
? 阀电压、换相电压、直流电压
? 整流、逆变
? 触发角、换相角、熄弧角
5
换流设备的基本构成 （1）换流基本元件（可控硅） （2）换流基本单元（ 6脉动换流阀）
6
换流基本元件（可控硅）
正面为阴极
背面为阳极
阳极(A)
控制极
门极(控制 极G)
阴极(K)
7
反向闭 锁状态
可控硅基本特性
导通状态 闭锁状态
33
直流系统主回路
双端直流系统运行时，整流器作为电源侧 , 逆变器作为负荷侧。
高压直流输电的基本控制原理
高压直流输电的基本控制原理引言高压直流输电（High Voltage Direct Current Transmission，简称HVDC）是利用直流电进行长距离电能传输的一种电力传输方式。
相比传统的交流输电，HVDC具有输送能力强、输电距离远、输电损耗小等优势，因此被广泛应用于长距离大容量电力传输领域。
本文将介绍高压直流输电的基本控制原理。
1. 高压直流输电系统架构HVDC系统由两个互补的部分组成：直流变换站（Converter Station）和直流输电线路（Transmission Line）。
1.1 直流变换站直流变换站有两个关键组成部分：直流输电端（Rectifier），用于将交流输电线路的电能转换为直流电能；直流送电端（Inverter），用于将直流电能转换为交流电能。
直流变换站还包括转换器阀（Converter Valve）和控制系统，用于实现电能的双向转换和控制。
1.2 直流输电线路直流输电线路是连接两个直流变换站的输电线路，通常采用高压直流输电线路（High Voltage Direct Current Transmission Line）或双回线方式。
直流输电线路的主要组成部分有导线、绝缘子、支架等。
2. 高压直流输电的基本控制原理高压直流输电系统的基本控制原理是通过控制直流变换站和直流输电线路的参数来实现对系统的稳定性、功率传输和电压/电流等的调节。
2.1 直流变换站控制直流变换站通过改变直流输电端和直流送电端的工作状态，实现电流方向和功率的控制。
主要的控制策略有以下几种： - 换流控制：控制换流阀的开关时间，改变电流的方向； - 功率控制：通过调整换流阀的开关时间，控制功率的输入和输出； - 电压/电流控制：通过调整换流阀的开关时间，控制电压/电流的大小和稳定性。
2.2 直流输电线路控制直流输电线路的控制主要包括电流控制和电压控制两个方面： - 电流控制：通过调整输电线路的电流大小和方向，实现输电功率的调整和平衡。
直流输电 原理
直流输电原理
直流输电是一种电力传输方式，以直流电作为传输介质。
与交流输电相比，直流输电具有一些独特的原理和特点。
直流输电的原理是利用直流电的恒定电压和电流特性，在输电过程中减小能量的损耗和损失。
直流电的电流不会随时间而变化，因此电流的损耗较小，能够减少电线的导线负载和电流导线的损耗。
另外，直流电的功率因数接近1，电压和电流之间的相位差较小，能减少线路的无功功率损耗。
直流输电采用高压传输，可以大大减小输电线路的电流，从而降低电阻损耗。
此外，直流输电还能提供稳定的电流和电压，适合远距离的电力传输。
直流输电还能避免交流电输电过程中的电磁干扰问题，提高电力传输的稳定性和可靠性。
为了实现直流输电，需要使用直流输电装置，如直流输电变压器和直流输电线路。
直流输电变压器能够将高压直流电转换为低压直流电，以适应不同的功率需求。
直流输电线路一般使用大直径的电缆，以减小线路电阻，降低能量损耗。
总的来说，直流输电利用直流电的恒定特性，减小能量的损耗和损失，提高电力传输的效率和可靠性。
它具有适应远距离输电、降低能量损耗和提高电力传输稳定性的优势，因此在一些特殊的需求和场景下得到广泛应用。
高压直流输电原理
高压直流输电原理高压直流输电原理是指利用直流电源将高电压直流电能输送到远距离的用户端。
与传统的交流输电相比，高压直流输电的优点在于能够减少输电线损耗、提高电网稳定性及线路承载能力等方面，因此被广泛应用于现代电网建设中。
高压直流输电的基本原理是利用变压器将交流电源转换为直流电源，并将直流电源通过直流输电线路传输到需要用电的地方。
这个过程中，需要使用特殊的换流器来实现直流电能与交流电能之间的转换。
具体来说，高压直流输电的电路包括两部分，即直流换流站和直流输电线路。
直流换流站的基本功能是将来自交流电源的电能转换为直流电能，并且控制直流电能在输电线路上的传输。
直流换流站需要包括两个换流变压器、两个同步换流器（在技术上也称为“桥式换流器”）和一个直流滤波器。
在高压直流输电中，直流换流站的主要作用是将交流输电变压器的输出变为高电压直流电源，并通过同步换流器实现换流器的控制。
同时，为了保证输电线路上的电压稳定，需要使用直流滤波器将直流电能的负载电流平滑化。
在直流输电线路上，电流呈单向流动，因此不会像交流输电线路那样产生电磁场损耗。
这也是高压直流输电具有很高能量传输效率的原因之一。
与传统的交流输电相比，高压直流输电具有以下优点：1. 低损耗：由于直流电能的传输过程中，不会产生电阻损耗和电磁场损耗，因此与交流输电相比，高压直流输电具有更低的能量损失。
2. 高稳定性：由于高压直流输电线路电流呈单向流动，因此不会产生交流谐波，从而增加了电网的稳定性。
3. 可控性强：采用同步换流技术实现直流输电线路电压和电流的控制，可以实现对电力系统的精确控制。
4. 适应性强：高压直流输电线路可以穿越各种地形，包括山地、草原等地形，而不像交流输电线路那样容易受到周围环境的影响。
总之，高压直流输电技术是一种具有广泛应用前景的现代输电技术。
在未来的电网建设中，将逐渐取代传统的交流输电技术，成为电力系统的主要输电方式之一。
高压直流输电系统设计
高压直流输电系统设计随着电力传输距离的增加和电力需求的不断增长，高压直流输电系统成为一种重要的电力传输方案。
高压直流输电系统设计是确保电能的高效传输和稳定供应的关键步骤。
本文将从高压直流输电系统的基本原理、系统设计要素、关键技术和设计考虑等方面进行探讨。
一、高压直流输电系统基本原理高压直流输电系统是通过将交流电转换为直流电，利用高压直流将电能从发电站输送到远距离需求点。
主要由以下组成部分构成：1. 发电机组：将机械能转化为电能，产生交流电。
2. 运动转换装置：将交流电转化为直流电。
3. 整流器变流器组：将交流电整流和变压，通过变流装置转换为高压直流电。
4. 输电线路：将高压直流电能从发电站输送到需求点。
5. 变流器整流器组：将高压直流电转换为交流电，供电至用户。
二、高压直流输电系统设计要素1. 输电距离：确定输电线路的长度，是设计过程的首要考虑因素。
2. 输电容量：根据用户的需求和电力网络的供需关系，确定输电系统的容量。
3. 输电损耗：通过系统设计以降低输电过程中的电能损失，提高输电效率。
4. 可靠性要求：根据电力供应的重要性和可靠性要求，设计相应的输电系统。
5. 技术经济指标：考虑系统的成本、维护费用和综合经济性能。
三、高压直流输电系统设计关键技术1. 输电线路选择：根据输电距离、电流容量和输电能力需求，选择适当的线路类型和优化输电线路的结构。
2. 设备选型：根据设计要求选择合适的发电机组、变流器、整流器等设备，并进行合理的配置。
3. 控制策略设计：设计合理的控制策略，包括保护设备和系统、电压、频率和功率等方面的控制策略。
4. 绝缘与温升控制：确保输电过程中绝缘性能良好，以及控制设备的温升情况。
5. 污秽度控制：制定有效的污秽度控制计划，保持设备表面的清洁，减少电力损耗。
6. 地理环境因素考虑：根据输电线路所处的地理环境，设计合理的支架和防护措施，防止设备被外界环境影响。
四、高压直流输电系统设计考虑1. 系统可靠性：根据电力供应的可靠性要求，设计高可靠性的输电系统，以确保电能的稳定供应。
电力电子技术在电力系统中的应用
电力电子技术在电力系统中的应用一、引言电力电子技术是指利用电子器件和电子控制技术来实现电力转换、控制和调节的一门学科。
它在电力系统中的应用广泛而重要。
本文将结合实际案例，探讨电力电子技术在电力系统中的应用。
二、直流输电技术1. 直流输电系统原理直流输电技术是电力电子技术在电力系统中的重要应用之一。
通过将交流电转换为直流电进行输送，可以有效解决长距离传输中所遇到的电压和电流损耗问题，提高输电效率。
例如，高压直流输电（HVDC）系统可以将电能从远距离的火电厂输送到需求地，降低了能源损耗，提高了输电容量。
2. 直流输电技术的优势直流输电技术相对于传统的交流输电技术具有以下优势：低损耗、大容量、节约输电线路、节约投资等。
而且，直流输电技术还具有可靠性高、对负荷变化响应快等特点。
三、电力调速技术1. 电力调速系统原理电力调速技术是指利用电力电子技术对发电机的输出功率进行调整，以满足电力系统的需求。
通过控制并联在发电机轴上的电动机的转速，可以调整发电机的输出功率，使其与负荷需求相匹配。
2. 电力调速系统的应用电力调速技术在调频调速水轮机、风力发电和光电发电等领域得到广泛应用。
例如，调频调速水轮机在水电站中的应用通过控制水轮机的转速，实现对水轮机的输出功率的调整，以满足电力系统负荷需求。
四、电力滤波技术1. 电力滤波技术原理电力滤波技术是指通过引入滤波器将电力系统中的电源谐波进行滤除，改善电力质量的一项技术。
电力谐波是指电力系统中包含在交流电中的频率为基波频率整数倍的电压或电流成分。
电力谐波会导致电力系统的电压失真，影响电力设备的正常工作。
2. 电力滤波技术的应用电力滤波技术在电力系统的主变电所、电动机驱动系统等领域得到广泛应用。
例如，电力滤波器可以通过滤除电力系统中的谐波，避免了负载对电力系统的干扰，保证了电力系统的正常运行。
五、智能电网技术1. 智能电网系统原理智能电网技术是指将信息通信技术与电力系统相结合，实现对电力系统的智能化、自动化管理的技术。
高压直流输电原理
高压直流输电原理
高压直流输电是一种通过直流电进行能量传输的技术，它在电力系统中具有重
要的地位和作用。
高压直流输电技术以其高效、稳定、经济等特点，被广泛应用于长距离、大容量的电力输送。
本文将从高压直流输电的原理入手，介绍其基本工作原理及特点。
首先，高压直流输电的原理是利用直流电的特性进行能量传输。
在高压直流输
电系统中，直流电源通过换流器将交流电转换成直流电，然后通过输电线路将直流电能输送到远距离的终端。
在终端处，再通过换流器将直流电转换成交流电，供给终端用户使用。
这种方式能够有效地减小输电损耗，提高电网的输电效率。
其次，高压直流输电具有输电损耗小、线路占地少、环境影响小等特点。
由于
直流电在输电过程中几乎没有感应电流和电容电流的损耗，因此输电损耗大大降低。
同时，由于直流输电线路所需的绝缘距离小于交流输电线路，因此占地面积也相对较小。
此外，高压直流输电线路对周围环境的影响也相对较小，因此在城市周边和特殊环境中应用广泛。
再次，高压直流输电技术在长距离、大容量输电方面具有明显优势。
由于直流
电在输电过程中几乎没有电感和电容的影响，因此可以实现长距离的输电。
同时，高压直流输电技术还可以实现大容量的输电，满足现代电力系统对于大容量、远距离输电的需求。
总之，高压直流输电技术以其独特的工作原理和显著的优势，在现代电力系统
中得到了广泛的应用。
随着技术的不断进步和发展，相信高压直流输电技术将会在未来的电力系统中发挥更加重要的作用，为电力输送提供更加高效、稳定的解决方案。
直流输电原理
直流输电原理直流输电原理直流输电原理直流输电原理直流输电（HVDC）是将发电厂发出的交流电，经整流器变换成直流电输送至受电端，再用逆变器将直流电变换成交流电送到受端交流电网的一种输电方式。
直流输电系统主要由换流站（整流站和逆变站）、直流线路、交流侧和直流侧的电力滤波器、无功补偿装置、换流变压器、直流电抗器以及保护、控制装置等构成（见图直流输电系统的基本构成）。
其中换流站是直流输电系统的核心，它完成交流和直流之间的变换。
直流输电所用的换流器通常采用12个（或6个）换流阀组成的12脉动换流器（或6脉动换流器）。
早期的直流输电工程曾采用汞弧阀换流，20世纪70年代以后均采用晶闸管换流阀。
目前，新型半导体器件绝缘栅双极晶体管（IGBT）得到广泛应用。
换流变压器可实现交、直流侧的电压匹配和电隔离，还可以限制短路电流。
换流变压器阀侧绕组所承受的电压为直流电压叠加交流电压，而且两侧绕组中均有一系列的谐波电流。
因此，换流变压器的设计、制造和运行均和普通电力变压器有所不同。
平波电抗器与直流滤波器共同承担直流侧滤波的任务，同时它还具有防止线路上的陡波进入换流站，防止直流电流断续，降低逆变器换相失败率等功能。
运行时换流器的交流侧和直流侧都会产生谐波，所以在两侧需要装设交流滤波器和直流滤波器。
由晶闸管换流阀组成的电网换相换流器，运行中还吸收大量的无功功率。
因此，在换流站要利用交流滤波器提供的无功，有时还需要另外装设无功补偿装置。
保护装置是实现直流输电正常起停、正常运行、自动调节、故障处理与保护等功能的设备，它保证直流输电运行的可靠性。
直流输电主要应用于远距离大功率输电和非同步交流系统的联网，具有线路投资少、不存在系统稳定问题、调节快速、运行可靠等优点。
直流输电的发展也受到一些因素的限制。
首先，直流输电的换流站比交流系统的变电所复杂、造价高、运行管理要求高；其次，换流装置（整流和逆变）运行中需要大量的无功补偿，正常运行时可达直流输送功率的40～60%；换流装置在运行中在交流侧和直流侧均会产生谐波，要装设滤波器；直流输电以大地或海水作回路时，会引起沿途金属构件的腐蚀，需要防护措施。
直流输电基本原理
等值换相电阻 从电源到阀桥之间的每
等值电抗 直流电流
单桥逆变器
逆变器
逆变器的直流电压（ μ > 0 ）
逆变电压
V1
V5V1
c4
C
V5
A
P1
a 经过计算
Ud
(1.35•U •cos
3
L Id )
逆变器的阀电压与阀电流
单桥逆变器阀电流波形
2
p5 p6 p1. p2 p3 P4 p5 p6 p1 p2 p3 p4
换流桥交流侧电流有效值 I=( 6/)*Id = 0.78Id
换流桥交流侧基波电流有效值 I1=( 6/)*Id*k1
• 交流电压和直流电压
k1 = f(a,)
Vd = [3*2/(2)]*E*[cosa+cos(a +)] • 换流器视在功率
W = 3*E*I
• 换流器总功率因数
cos = [cos a + cos (a+)]/2
• 例：天广、贵广
小结 基本控制配合3
• 整流站控制Id 由电流调节器控制Id Id ＝Ido 由换流变抽头调节控制换流变阀侧空载电压 Udi0不变。
• 逆变站控制Ud 由关断角调节器控制γ γ＝17º 由换流变抽头调节控制换流变阀侧空载电压 Udi0不变。
• 例：葛南
交流量和直流量的近似关系
• 交流电流和直流电流
c6b
1ab a2c b3c
b4a
5ca
c6b
0.5
0a a a
2
3
0.5
120
4
1806ຫໍສະໝຸດ 81012
u
t
u-
直流输电原理
直流输电原理
直流输电是一种将直流电能从发电站输送到远距离的方法。
其原理是通过将发电机产生的交流电转换成直流电后，通过输电线路传输到目的地。
在直流输电系统中，发电机首先将交流电转换成直流电，这主要是通过使用整流器实现的。
整流器的作用是将交流电转换成具有一个方向的直流电流。
这一过程是通过控制半导体器件的通断来实现的。
整流器通常由大型功率半导体器件如二极管或可控硅组成。
一旦交流电被转换成直流电，这些直流电就被输送到远距离的目的地。
由于直流电的特性，其在输电过程中的能量损耗较小。
这主要是因为在直流输电中，电流的传输是单向的，不会存在交流中的电流来回变换所产生的能量损耗。
在输电过程中，直流电会通过高压输电线路进行传输。
通过增加输电线路的电压，可以减少电流的大小，从而减少能量损耗。
这也是直流输电所具有的优点之一。
在直流输电的目的地，接收站会将直流电转换为交流电，使其适应当地的用电要求。
这一过程是通过变流器实现的。
变流器的作用是将直流电转换为交流电，并通过改变频率和电压来满足不同的负载需求。
综上所述，直流输电通过将交流电转换成直流电，并利用其单
向传输的特性来输送电能。
这种输电方法具有较小的能量损耗，适用于远距离输电，并可以根据需要进行转换和调整。
传统高压直流输电的原理
传统高压直流输电的原理
传统高压直流输电是一种通过直流电流将电能从发电站传输到远距离终端的方法。
其原理如下：
1. 发电站：电能首先在发电站产生，通常通过交流发电机产生交流电。
然后，交流电经过一个叫做整流器的设备，将交流电转为直流电。
2. 直流输电：直流电从发电站的直流输电线路传输到目标地。
由于直流电的特性，可以更远距离地传输电能而不损耗太多能量。
这样可以将电能输送到远离发电站的消费地点。
3. 变换站：直流电到达变换站，变换站内有一个叫做换流器的设备。
换流器将直流电转换为交流电。
4. 不同电压等级的传输：换流器将转换后的交流电输出到不同电压等级的输电线路上。
这样可以将电能输送到较远的消费地点，同时确保输电过程中不会有太大的能量损耗。
5. 终端：最终，经过输电线路输送的电能到达终端，供用户使用。
与传统的交流输电相比，高压直流输电的优势在于它可以通过降低输电线路上的电流来减少线路损耗。
此外，直流电的特性使得可以实现更远距离的电能传输。
然而，高压直流输电系统的建设和运行成本较高，需要相应的设备和技术来实现。
高压直流输电原理
高压直流输电原理高压直流输电是一种通过直流电流来传输电能的技术，它与传统的交流输电方式有所不同。
在高压直流输电中，电能是以直流形式从发电站经过变压器升压后输送到目标地点。
这种技术在长距离输电以及跨越海洋、河流等自然障碍的电力传输中具有独特的优势。
高压直流输电的原理基于欧姆定律和功率传输公式。
按照欧姆定律，电流与电压成正比，而功率传输公式则表明功率与电流和电压的乘积成正比。
因此，为了减少输电损耗，可以通过提高输电线路中的电压来降低输电线路中的电流。
在高压直流输电中，首先需要将发电站产生的交流电转换成直流电。
这可以通过整流器来实现，整流器利用可控硅等器件将交流电转换为直流电，然后将其输入到高压变压器中进行升压。
升压后的高压直流电流通过导线输送到目标地点，期间会经历一定的损耗。
但由于直流电的输电损耗较小，相比交流输电方式更加节能和高效。
到达目标地点后，高压直流电流需要经过降压变压器进行降压，并经过逆变器将直流电流转换为交流电。
逆变器利用可控硅等器件将直流电转换为交流电，以供给用户使用。
高压直流输电的优点包括输电损耗小、输电距离远、输电能力强、电网质量稳定等。
由于输电损耗小，高压直流输电可以实现长距离大容量的电力传输，且能够有效应对输电线路经过海洋、河流等地形复杂的情况。
然而，高压直流输电也存在一些挑战，例如设备成本较高、维护和管理难度大等。
由于需要使用整流器、逆变器以及高压变压器等较为复杂的设备，高压直流输电的设备成本较高。
另外，由于高压直流输电涉及到高压电流的传输，对于设备的维护和管理要求也较高。
总体而言，高压直流输电是一种具有巨大潜力和广阔前景的电力传输技术。
它在长距离、大容量和特殊地形电力传输方面具有优势，并将在未来的能源领域发挥重要作用。
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逆变器定γ 等值电路
逆变器定β 等值电路
稳态特性
μ δ=γ
单桥换流器稳态特性
直流电压与a角的关系
换流器的功率因数
a
μ
2
μ
μ
μ
相关公式总结
U d 1.35 U cos a 3
整流
3
L I d
L I d )
逆变
U d (1.35 U cos
5 6
6 1
1 2
2 3
3 4
4 5
6 1 2
1 2 3
eba
2 3 4
eca
3 4 5
ecb
4 5 6
eab eac ebc
180
5 6 1
6 1 2
1 2 3
eba
2 3 4
eca
3 4 5
ecb
4 5 6
0.5
ud
120
a a
a 3
2
4
6
8
10
12
t
0.5
uV 3
1
整流桥波形
逆变电压
V1 V5V1 C V5 P1 c4 A
a
经过计算
3
U d (1.35 U cos
L I d )
逆变器的阀电压与阀电流
单桥逆变器阀电流波形
2 1.5
p5
p6
p1.
p2
p3
P4
p5
p6
p1
p2
p3
p4
1
0.5
ea
0
eb
C3 C5 C4
6 1 6 1 2 1 2 3
ec
6.28
ea
C1
eb
C3
C5
5 6 1
ec
12.57
u-
C1
0.5 1
1.5
2
3 4 5
C2
4 5
4 5 6
5 6
5 6 1
C6
2 3
1 2
2 3 4
3 4
3 4 5
C2
4 5
4 5 6
C4 6
6 1 1 2
6
1 2
1 2 3
C62
2 3 3 4
u
iV1 iV2 iV3 iV4 iV5 iV6
C2
4 5
4 5 6
5 6
5 6 1
C6
2 3
1 2
2 3 4
3 4
3 4 5
C62
2 3 3 4
5 6
1 2
-iv4 -iv6 iv5
iv1 iv3
-iv4 -iv6 iv5
iv1
ia iv1 iv 4
ib iv 3 iv 6
-iv2
iv3
ic iv 5 iv 2
-iv2
逆变桥波形
注意:只需很小的压差
直流输电原理(反送)
逆变 Id 整流
注意: 只需很小的压差 电流方向不变,仅电压极性反转！
换流器的结线方式 采用6脉动换流桥为基本单元
与其他结线方式相比， 6脉动换流桥的优点： • 直流电压相同条件下，阀在断态下所承受的电压峰值较低； • 直流输出功率相同条件下，换流变压器阀侧绕组容量较小； • 换流变结线简单，无需两个副绕组或有中心抽头的副绕组；
U d 1.35 U cos a
3
L I d
可控整流电压
C
3 3 U d 1.35 U cos a L I d Udio cos a L I d
电压矢量关系
ea e e
( a+ c)/2
ec
电压矢量关系
eb
可控整流器的外特性
换流器的等值电路
直流电压
相电流
桥臂电压
逆变运行
逆变运行小结
超前角 ＝180°－a 迭弧角 关断角 (δ ) 熄弧角，换相余裕角
直流电压 Vd＝Vdiocos ＋dId Vd＝Vdiocos －dId Vdio＝1.35E 理想空载直流电压 E 换流变阀侧线电压有效值 d ＝3L / 等值换相电阻 Id 直流电流
单桥逆变器换流变阀侧电流波形
2
1.5
p5
p6
p1.
p2
p3
P4
p5
p6
p1
p2
p3
p4
1
0.5
ea
0
eb
C3 C5 C4
6 1 6 1 2 1 2 3
ec
6.28
ea
C1 C3 C2
4 5 4 5 6 5 6 1
eb
C5
C4 6
6 1 1 2 1 2 3
ec
12.57
uu
C1
0.5 1
1.5
2
3 4 5
直流电压
相电流
桥臂电压
整流运行
整流运行小结 直流电压 Vd＝Vdiocos a－dId
Vdio＝1.35E 值 相 E 理想空载直流电压 换流变阀侧线电压有效
d ＝3L/ L
Id
等值换相电阻 从电源到阀桥之间的每 等值电抗 直流电流
单桥逆变器
逆变器
逆变器的直流电压（ μ > 0 ）
可控整流器的阀两端电压波形
U+
单桥整流器相电流波形
2 1.5
U-
p1
p2
p3
p4
p5
p6
p1
p2
p3
p4
p5
p6
1
ea
C3
0 2
eb
C5
4
ec
C1
6
ea
C3
8
eb
C5
10
ec
C1
12
u
t
0.5
C1
0.5
C2
5 6 1 5 6 6 1 1 2 6 1 2
C4
2 3 3 4 1 2 3 2 3 4
C6
4 5 5 6 3 4 5 4 5 6
C2
6 1 1 2 5 6 1 6 1 2
C4
2 3 3 4
C6
4 5 2 3 4 3 4 5 4 5 6
1
1.5
ia iv1 iv 4
ib iv 3 iv 6
ic iv 5 iv 2
u-
1 2 3
2
U+
单桥整流器电压波形
2 1.5
U-
p1
p2
p3
p4
p5
p6
p1
p2
p3
p4
p5
p6
1
ea
C3
0 2
eb
C5
4
ec
C1
6
ea
C3
8
eb
C5
10
ec
C1
12
u
t
0.5
C1 1 C2
0
1
0.5
0.5
C4
2 4
C6
6
C2
8
C4
10
C6
12
0.5
1.5
u-
5 6 1 5 6
0
1
2 1
eab eac ebc
6 1
1 2
2 3
3 4
4 5
换相过程
ea eb ec
叠弧（换相电感）引起的电压降
U d 6 f L I d
3 6 L Id L I d 2
峰值整流
电压降
整流电压(平均值)
U d 1.35 U
3
L I d
6脉动可控桥
U+
Id
ea eb ec
ia ib ic A B C U-
-
Id
a >0 时，考虑叠弧后整流电压平均值
采用晶闸管元件（半控器件）
• 晶闸管导通条件 • 晶闸管关断条件 正向电压 电流过零 触发脉冲
晶闸管
阳极
门极
阴极
六脉动换流桥
共阴极组
桥臂
共阳极组
晶闸管阀塔
6脉动二极管整流桥(未计入换相电感)
共阴极组
Id
ea eb
ec
共阳极组
Id
6脉动二极管整流
直流电压 （平均值）
纹波
整流器的阀电流和交流侧电流（不计换相）
直流输电基本原理
中国电力科学研究院 曾南超
内容提要
• • • • • • • • • • • 直流输电原理 换流器的结线方式 6脉动可控桥 换相过程 整流器运行 逆变器运行 等值电路图 稳态特性 两站控制特性的配合 交流量和直流量的近似关系 交直流谐波及无功补偿
直流输电原理(正送)
整流 Id
逆变