换流站换流器工作原理培训课件
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换相角：换相过程所用时间对应的电角 度，用μ来表示。
11
6脉换流阀电压概念
阀电压：换流阀桥臂阳极与阴极间承受 的电压。当换流阀导通时，阀电压几乎为0。
端电压：换流阀共阴极、共阳极承受的 对地电压情况。
直流电压：换流阀共阴极、共阳极端电
压之差。UD＝UM-UN
12
目录
一、基本概念 二、6脉动整流器工作原理 三、6脉动逆变器工作原理 四、12脉动换流器工作原理 五、常用公式
晶闸管正常关断的条件：
1.流过换流阀的电流减小过零；
2.阀电压持续一段时间为零或为负。
9
晶闸管特性曲线
导通状态
反向闭 锁状态
闭锁状态
10
6脉换流阀角度概念
触发角：从可控硅开始承受正向电压， 到其加上触发脉冲的这一段时间所对应的 电角度（α）。
熄弧角：阀电流过零起至阀重新被加上 正向电压为止这段时间所对应的角度称之 为熄弧角(γ)。
uMN ebc
M Ld Id
13 5
ea Lc ia
+
A
eb Lc ib
o
B
Lc
ud
C
ec
ic 4 6 2 _
电压、阀电流、相电流 直流电流波形
20 N
下半桥分析
V2、V3导通→V3、V4导通
M Ld Id
✓ ωt=c4 后 ∵ p4 给出，同时
uV 4 eca 0
∴ V4导通, V2截止
13 5
Baidu Nhomakorabea13
假设条件
❖ 交流电源为对称的正弦波； ❖ 交流输电系统及换流变压器阻抗对称； ❖ 不计交流系统中各元件的电阻及换流变压器
的激磁导纳； ❖ 平波电抗器的电感为无穷大； ❖ 晶闸管具有理想的开关特性； ❖ 等间隔触发
14
6脉动整流器等效电路图
ea o eb
ec
Lc ia Lc ib
Lc
ic
M
Ld Id
可控硅
可控硅组件 12脉动换流阀组 7
晶闸管
控制极
背面为阳极 正面为阴极
门极(控 制极G)
阳极(A) 阴极(K)
8
晶闸管基本特性
基本特性：具有单向导通性，在不导通时能阻断一定的 正向、反向电压，导通后晶闸管上承受电压几乎为0。
晶闸管正常导通的条件：
1.阳极电压必需高于阴极电压，即阀电压为正；
2.在控制极上加上所需的触发脉冲。
13 5 +
A
B
ud
C
46 2
_
N 15
整流器触发、换相顺序
V1
V3
V5
6脉动整流器触发顺序：
UA
V1→V2 →V3 →V4 UB →V5 →V6→V1 UC
每个阀触发间隔：60°
V4
V6
V2
每个阀导通周期：120°
16
电源电动势
▪ 相电压: ▪ 线电压:
ea eb ec
2E 2E
p p
c os (t c os (t
600 ) 1800
)
2Ep cos(t 600 )
eab ebc eca
2 El 2 El
cos(t cos(t
30 0 150
)
0
)
2El cos(t 900 )
▪ 自然换相点：电源相电压的交点
（1） （2）
17
无触发延时、不计换相角时 6脉动整流器工作原理
▪ 上半桥分析
换流站换流器工作原理
1
目录
一、基本概念 二、6脉动整流器工作原理 三、6脉动逆变器工作原理 四、12脉动换流器工作原理 五、常用公式
2
交流电与直流电的区别
交流电：电压、电流的方向和大小随时 间作周期性变化，波形呈正弦波。
直流电：电压、电流方向不随时间作周 期性变化，大小并非固定不变。
3
换流的概念
整流——通过换流阀（整流器）将 交流电转换成直流电。
AC → DC
逆变——通过换流阀（逆变器）将 直流电转换成交流电。
DC → AC 4
直流输电定义
直流输电是在送端（电源侧）将交流电经 整流器变换成直流电输送至受端（负荷侧）， 再在受端用逆变器将直流电变换成交流电送到 受端交流电网的输电方式。
5
直流输电系统类型
整流电压平均值 （不计触发角、不计换相角）
2
Ud
0
ud (t)d (t) 3 2 E
2
（3）
Udo 1.35E
理理想想空空载载直直流流电电压压
（4）
电源线电压 有效值
23
计及触发延时、不计换相角时 6脉动整流器工作原理
✓ 触发（延迟）角/滞后角/点燃角（ ）：
用电气角度表示的从自然换相点到晶闸 管的控制极上施以触发脉冲的时间。
uV 3 eba 0
∴ V3导通, V1截止
M Ld Id
13 5
ea Lc ia
+
A
eb Lc ib
o
B
Lc
ud
C
ec
ic 4 6 2 _
N 19
上半桥分析
✓换相：电流从一个晶闸管转移到同一半桥 中另一个晶闸管的过程。
✓V2、V3导通
ia 0 ib Id ic Id
uuMNOO
eb ec
V1、V2导通→V2、V3导通
✓ V1、V2导通
ea
电流： ia Id
eb
o
ib 0
ic Id
ec
M
Ld Id
13 5
Lc ia
+
A
Lc ib
B
ud
Lc
C
_
ic 4 6 2
N
18
上半桥分析
✓ V1、V2导通
电压：
uMO ea uNO ec
uMN eac
✓ ωt=c3 后 ∵ p3 给出，同时
两端直流输电系统
由一个整流站、一个逆变站及输电线路构成，它 与交流系统只有两个连接端口，是结构最简单、应 用最广泛的直流输电系统。
多端直流输电系统
由多个整流站、逆变站及输电线路构成，与交 流系统有三个及以上的连接端口，结构复杂，应用 较少。
6
换流设备基本构成
（1）换流基本元件（晶闸管：LTT、ETT） （2）换流基本单元（6脉动换流阀）
ea Lc ia
+
A
eb
o
Lc ib
B
Lc
ud
C
ec
ic 4 6 2 _
N
21
下半桥分析
✓V3、V4导通
M Ld Id
ia Id ib Id ic 0
uMO eb uNO ea uMN eba
ea eb
o
13 5
Lc ia
A
Lc ib
B
Lc
C
+
ud
ec
ic 4 6 2 _
N
22
电压、阀电流、相电流 直流电流波形
ud
Lc
∴ V3不导通
C
ec
_
ic 4 6 2
N
25
上半桥分析 (计及触发延时、不计换相角)
✓ ωt> p3 时 ∵ p3 给出，同时
uV 3 eba 0
∴ V3导通, V1截止
➢ 上半桥分析
V1、V2导通→V2、V3导通
✓ V1、V2导通 与不计触发延时、不计
✓ V2、V3导通
换相角时相同
24
上半桥分析 (计及触发延时、不计换相角)
M
Ld Id
✓ ωt=c3～ p3 时 ∵ p3 没有给出，所以
13 5
ea Lc ia
+
尽管
A
eb Lc ib
uV 3 eba 0
o
B
11
6脉换流阀电压概念
阀电压：换流阀桥臂阳极与阴极间承受 的电压。当换流阀导通时，阀电压几乎为0。
端电压：换流阀共阴极、共阳极承受的 对地电压情况。
直流电压：换流阀共阴极、共阳极端电
压之差。UD＝UM-UN
12
目录
一、基本概念 二、6脉动整流器工作原理 三、6脉动逆变器工作原理 四、12脉动换流器工作原理 五、常用公式
晶闸管正常关断的条件：
1.流过换流阀的电流减小过零；
2.阀电压持续一段时间为零或为负。
9
晶闸管特性曲线
导通状态
反向闭 锁状态
闭锁状态
10
6脉换流阀角度概念
触发角：从可控硅开始承受正向电压， 到其加上触发脉冲的这一段时间所对应的 电角度（α）。
熄弧角：阀电流过零起至阀重新被加上 正向电压为止这段时间所对应的角度称之 为熄弧角(γ)。
uMN ebc
M Ld Id
13 5
ea Lc ia
+
A
eb Lc ib
o
B
Lc
ud
C
ec
ic 4 6 2 _
电压、阀电流、相电流 直流电流波形
20 N
下半桥分析
V2、V3导通→V3、V4导通
M Ld Id
✓ ωt=c4 后 ∵ p4 给出，同时
uV 4 eca 0
∴ V4导通, V2截止
13 5
Baidu Nhomakorabea13
假设条件
❖ 交流电源为对称的正弦波； ❖ 交流输电系统及换流变压器阻抗对称； ❖ 不计交流系统中各元件的电阻及换流变压器
的激磁导纳； ❖ 平波电抗器的电感为无穷大； ❖ 晶闸管具有理想的开关特性； ❖ 等间隔触发
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6脉动整流器等效电路图
ea o eb
ec
Lc ia Lc ib
Lc
ic
M
Ld Id
可控硅
可控硅组件 12脉动换流阀组 7
晶闸管
控制极
背面为阳极 正面为阴极
门极(控 制极G)
阳极(A) 阴极(K)
8
晶闸管基本特性
基本特性：具有单向导通性，在不导通时能阻断一定的 正向、反向电压，导通后晶闸管上承受电压几乎为0。
晶闸管正常导通的条件：
1.阳极电压必需高于阴极电压，即阀电压为正；
2.在控制极上加上所需的触发脉冲。
13 5 +
A
B
ud
C
46 2
_
N 15
整流器触发、换相顺序
V1
V3
V5
6脉动整流器触发顺序：
UA
V1→V2 →V3 →V4 UB →V5 →V6→V1 UC
每个阀触发间隔：60°
V4
V6
V2
每个阀导通周期：120°
16
电源电动势
▪ 相电压: ▪ 线电压:
ea eb ec
2E 2E
p p
c os (t c os (t
600 ) 1800
)
2Ep cos(t 600 )
eab ebc eca
2 El 2 El
cos(t cos(t
30 0 150
)
0
)
2El cos(t 900 )
▪ 自然换相点：电源相电压的交点
（1） （2）
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无触发延时、不计换相角时 6脉动整流器工作原理
▪ 上半桥分析
换流站换流器工作原理
1
目录
一、基本概念 二、6脉动整流器工作原理 三、6脉动逆变器工作原理 四、12脉动换流器工作原理 五、常用公式
2
交流电与直流电的区别
交流电：电压、电流的方向和大小随时 间作周期性变化，波形呈正弦波。
直流电：电压、电流方向不随时间作周 期性变化，大小并非固定不变。
3
换流的概念
整流——通过换流阀（整流器）将 交流电转换成直流电。
AC → DC
逆变——通过换流阀（逆变器）将 直流电转换成交流电。
DC → AC 4
直流输电定义
直流输电是在送端（电源侧）将交流电经 整流器变换成直流电输送至受端（负荷侧）， 再在受端用逆变器将直流电变换成交流电送到 受端交流电网的输电方式。
5
直流输电系统类型
整流电压平均值 （不计触发角、不计换相角）
2
Ud
0
ud (t)d (t) 3 2 E
2
（3）
Udo 1.35E
理理想想空空载载直直流流电电压压
（4）
电源线电压 有效值
23
计及触发延时、不计换相角时 6脉动整流器工作原理
✓ 触发（延迟）角/滞后角/点燃角（ ）：
用电气角度表示的从自然换相点到晶闸 管的控制极上施以触发脉冲的时间。
uV 3 eba 0
∴ V3导通, V1截止
M Ld Id
13 5
ea Lc ia
+
A
eb Lc ib
o
B
Lc
ud
C
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ic 4 6 2 _
N 19
上半桥分析
✓换相：电流从一个晶闸管转移到同一半桥 中另一个晶闸管的过程。
✓V2、V3导通
ia 0 ib Id ic Id
uuMNOO
eb ec
V1、V2导通→V2、V3导通
✓ V1、V2导通
ea
电流： ia Id
eb
o
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M
Ld Id
13 5
Lc ia
+
A
Lc ib
B
ud
Lc
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_
ic 4 6 2
N
18
上半桥分析
✓ V1、V2导通
电压：
uMO ea uNO ec
uMN eac
✓ ωt=c3 后 ∵ p3 给出，同时
两端直流输电系统
由一个整流站、一个逆变站及输电线路构成，它 与交流系统只有两个连接端口，是结构最简单、应 用最广泛的直流输电系统。
多端直流输电系统
由多个整流站、逆变站及输电线路构成，与交 流系统有三个及以上的连接端口，结构复杂，应用 较少。
6
换流设备基本构成
（1）换流基本元件（晶闸管：LTT、ETT） （2）换流基本单元（6脉动换流阀）
ea Lc ia
+
A
eb
o
Lc ib
B
Lc
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C
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ic 4 6 2 _
N
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下半桥分析
✓V3、V4导通
M Ld Id
ia Id ib Id ic 0
uMO eb uNO ea uMN eba
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o
13 5
Lc ia
A
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B
Lc
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N
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电压、阀电流、相电流 直流电流波形
ud
Lc
∴ V3不导通
C
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ic 4 6 2
N
25
上半桥分析 (计及触发延时、不计换相角)
✓ ωt> p3 时 ∵ p3 给出，同时
uV 3 eba 0
∴ V3导通, V1截止
➢ 上半桥分析
V1、V2导通→V2、V3导通
✓ V1、V2导通 与不计触发延时、不计
✓ V2、V3导通
换相角时相同
24
上半桥分析 (计及触发延时、不计换相角)
M
Ld Id
✓ ωt=c3～ p3 时 ∵ p3 没有给出，所以
13 5
ea Lc ia
+
尽管
A
eb Lc ib
uV 3 eba 0
o
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