直流输电基本原理

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