直流輸電基本原理79ppt課件

1、中國(guó)電力科學(xué)研究院中國(guó)電力科學(xué)研究院 曾南超曾南超直流輸電基本原理內(nèi)容提要內(nèi)容提要 直流輸電原理直流輸電原理 換流器的結(jié)線方式換流器的結(jié)線方式 6脈動(dòng)可控橋脈動(dòng)可控橋 換相過程換相過程 整流器運(yùn)行整流器運(yùn)行 逆變器運(yùn)行逆變器運(yùn)行 等值電路圖等值電路圖 穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性 兩站控制特性的配合兩站控制特性的配合 交流量和直流量的近似關(guān)系交流量和直流量的近似關(guān)系 交直流諧波及無功補(bǔ)償交直流諧波及無功補(bǔ)償直流輸電原理(正送) 整流整流逆變逆變留意留意:只需很小的壓只需很小的壓差差I(lǐng)d直流輸電原理直流輸電原理(反送反送)整流整流逆變逆變Id留意留意: 只需很小的壓差只需很小的壓差 電流方向不變電流方向不變

2、,僅電壓極性反轉(zhuǎn)！僅電壓極性反轉(zhuǎn)！換流器的結(jié)線方式換流器的結(jié)線方式 采用采用6脈動(dòng)換流橋?yàn)榛締卧}動(dòng)換流橋?yàn)榛締卧?與其他結(jié)線方式相比，與其他結(jié)線方式相比， 6脈動(dòng)換流橋的優(yōu)點(diǎn)：脈動(dòng)換流橋的優(yōu)點(diǎn)：直流電壓相同條件下，閥在斷態(tài)下所承受的電直流電壓相同條件下，閥在斷態(tài)下所承受的電壓峰值較低；壓峰值較低；直流輸出功率相同條件下，換流變壓器閥側(cè)繞直流輸出功率相同條件下，換流變壓器閥側(cè)繞組容量較??；組容量較?。粨Q流變結(jié)線簡(jiǎn)單，無需兩個(gè)副繞組或有中心抽換流變結(jié)線簡(jiǎn)單，無需兩個(gè)副繞組或有中心抽頭的副繞組；頭的副繞組；采用晶閘管元件半控器件）采用晶閘管元件半控器件）晶閘管導(dǎo)通條件晶閘管導(dǎo)通條件 正向電壓正

3、向電壓 觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖 晶閘管關(guān)斷條件晶閘管關(guān)斷條件 電流過零電流過零 晶閘管晶閘管 陰極陽極門極六脈動(dòng)換流橋六脈動(dòng)換流橋橋臂橋臂晶閘管閥塔晶閘管閥塔 6脈動(dòng)二極管整流橋脈動(dòng)二極管整流橋(未計(jì)入換相電感未計(jì)入換相電感)eaebec共陽極組共陰極組IdId6脈動(dòng)二極管整流脈動(dòng)二極管整流直流電壓平均值） 紋波整流器的閥電流和交流側(cè)電流不計(jì)換相）整流器的閥電流和交流側(cè)電流不計(jì)換相）換相過程換相過程eaebec疊弧換相電感引起的電壓降疊弧換相電感引起的電壓降dd ddI L3I L26I L f6UddI L335. 1UU整流電壓(平均值) 電壓降 峰值整流 6脈動(dòng)可控橋脈動(dòng)可控橋a 0 時(shí)，考慮

4、疊弧后整流電壓平均值ddI L3cos35.1UaU-eaebeci ai ci bIdIdABCU+U-可控整流電壓可控整流電壓 ddioddI L3cosUI L3cos35. 1UaaUC 電壓矢量關(guān)系eaebec(ea+ec)/2電壓矢量關(guān)系可控整流器的外特性可控整流器的外特性換流器的等值電路換流器的等值電路可控整流器的閥兩端電壓波形可控整流器的閥兩端電壓波形單橋整流器相電流波形單橋整流器相電流波形024681 01 221 .510 .50 .511 .52eaebeceaebecC1C2C3C4C5C6C1C1C2C3C4C5C6t5 6 15 66 1 26 11 2 31 22

5、 3 42 33 4 53 44 5 64 55 6 15 66 1 26 11 2 31 22 3 42 33 4 53 44 5 64 5p1p2p3p4p5p6p1p2p3p4p5p6u-u41vvaiii63vvbiii25vvciiiU+U-單橋整流器電壓波形單橋整流器電壓波形024681 01 221 .510 .50 .511 .52eaebeceaebecC1C2C3C4C5C6C1C1C2C3C4C5C6t5 6 15 66 1 26 11 2 31 22 3 42 33 4 53 44 5 64 55 6 15 66 1 26 11 2 31 22 3 42 33 4 53

6、 44 5 64 5p1p2p3p4p5p6p1p2p3p4p5p6u-u02468101210.50.5102468101210.50.51aaa3120180eaceabebaebcecbecaeaceabebaebcecbecatdu3VuU+U-整流橋波形 整流運(yùn)行 直流電壓 相電流 橋臂電壓整流運(yùn)行小結(jié)整流運(yùn)行小結(jié) 直流電壓直流電壓 VdVdiocos dId Vdio1.35E 理想空載直理想空載直流電壓流電壓 E 換流變閥換流變閥側(cè)線電壓有效值側(cè)線電壓有效值 d 3L/ 等值等值換相電阻換相電阻 L 從電源從電源到閥橋之間的每相到閥橋之間的每相 等值電抗等值電抗 Id 直流電流直

7、流電流單橋逆變器單橋逆變器逆變器逆變器逆變器的直流電壓（逆變器的直流電壓（ 0 ）逆變電壓逆變電壓 經(jīng)過計(jì)算 a)I L3cos35. 1 (UddUACc4V5P1V5V1V1逆變器的閥電壓與閥電流逆變器的閥電壓與閥電流 06.2812.5721.510.50.511.52ecebeaeaebec p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p56126145634556112323434545656161212323445566112233445561223C6C4C4C2C3C5C6C1C2C3C5C1-uuiV1iV2iV3iV4 iV5iV6單橋逆變器閥電流波

8、形單橋逆變器閥電流波形單橋逆變器換流變閥側(cè)電流波形單橋逆變器換流變閥側(cè)電流波形06.2812.5721.510.50.511.52ecebeaeaebec p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p56126145634556112323434545656161212323445566112233445561223C6C4C4C2C3C5C6C1C2C3C5C1-uuiv1iv1-iv4-iv441vvaiii63vvbiiiiv3iv3-iv6-iv625vvciiiiv5-iv2-iv2iv5逆變橋波形逆變橋波形 逆變運(yùn)行 直流電壓 相電流 橋臂電壓逆變運(yùn)行小結(jié)

9、逆變運(yùn)行小結(jié)超前角超前角 180迭弧角迭弧角關(guān)斷角關(guān)斷角 () 熄弧角，換相余裕角熄弧角，換相余裕角 直流電壓直流電壓 VdVdiocos dId VdVdiocos dId Vdio1.35E 理想空載直流電理想空載直流電壓壓 E 換流變閥側(cè)線電換流變閥側(cè)線電壓有效值壓有效值 d 3L / 等值換等值換相電阻相電阻 Id 直直流電流流電流穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性單橋換流器穩(wěn)態(tài)特性=直流電壓與直流電壓與角的關(guān)系角的關(guān)系 換流器的功率因數(shù)換流器的功率因數(shù) 2a相關(guān)公式總結(jié)相關(guān)公式總結(jié) ddI L3cos35. 1UaU)I L3cos35. 1 (UddU整流逆變疊弧角UIL2cos)cos(daaa等

10、值電路圖等值電路圖穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性 S點(diǎn)左側(cè)點(diǎn)左側(cè) Vd = Vdzocos- Id dz S點(diǎn)右側(cè)點(diǎn)右側(cè) 定定 運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn) Vd = Vdoncos +Id (dn + R) 定定 運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn) Vd = Vdoncos - Id (dn - R) Id = (Vdzocos - Vdoncos) /(dz+R + dn) = (Vdzocos - Vdoncos )/(dz+R - dn)控制特性配合控制特性配合1 定、定 定、定 Vd1.0(p.u.)0.0 Id(p.u.)(p.u.)Vd1.00.0 Id(p.u.)控制特性配合控制特性配合2 定Id、定 定、定IdVd1.0(p.u.)0

11、.0 Id(p.u.)(p.u.)Vd1.00.0 Id(p.u.)Cc控制特性配合控制特性配合3 定Ud、定Id Vd1.0(p.u.)0.0 Id(p.u.)(p.u.)Vd0.80.0 Id(p.u.)BCbc控制特性配合控制特性配合4 電流裕度控制Vd1.0(p.u.)0.0 Id(p.u.)IdzIdnVd 1.0(p.u.)0.0 Id(p.u.)=18IdzInI電流調(diào)節(jié)器示意電流調(diào)節(jié)器示意Id調(diào)節(jié)例調(diào)節(jié)例小結(jié)小結(jié)控制直流功率的手段控制直流功率的手段改動(dòng)改動(dòng)角角(Vd1.35Ecos dId) 調(diào)節(jié)范圍大；連續(xù)調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)速度快。調(diào)節(jié)范圍大；連續(xù)調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)速度快。 主要控制手段主要

12、控制手段改變換流變抽頭位置改變換流變抽頭位置(Vd1.35Ecos dId) 調(diào)節(jié)范圍??；分級(jí)調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)速度慢。調(diào)節(jié)范圍小；分級(jí)調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)速度慢。 輔助控制手段輔助控制手段小結(jié)小結(jié) 基本控制配合基本控制配合1 整流站控制整流站控制Id 由電流調(diào)節(jié)器控制由電流調(diào)節(jié)器控制Id Id Ido 由換流變抽頭調(diào)節(jié)控制換流器由換流變抽頭調(diào)節(jié)控制換流器 =152.5 逆變站控制逆變站控制Ud 由關(guān)斷角調(diào)節(jié)器控制由關(guān)斷角調(diào)節(jié)器控制 17 由換流變抽頭調(diào)節(jié)控制由換流變抽頭調(diào)節(jié)控制Ud Ud Udo1% 例：三常、三廣例：三常、三廣小結(jié)小結(jié) 基本控制配合基本控制配合2 整流站控制整流站控制Id 由電流調(diào)節(jié)器控制由

13、電流調(diào)節(jié)器控制Id Id Ido 由換流變抽頭調(diào)節(jié)控制換流器由換流變抽頭調(diào)節(jié)控制換流器 =152.5 逆變站控制逆變站控制Ud 由電壓調(diào)節(jié)器控制由電壓調(diào)節(jié)器控制Ud Ud Udo 由換流變抽頭調(diào)節(jié)控制由換流變抽頭調(diào)節(jié)控制 17 2.5 例：天廣、貴廣例：天廣、貴廣小結(jié)小結(jié) 基本控制配合基本控制配合3 整流站控制整流站控制Id 由電流調(diào)節(jié)器控制由電流調(diào)節(jié)器控制Id Id Ido 由換流變抽頭調(diào)節(jié)控制換流變閥側(cè)空載電由換流變抽頭調(diào)節(jié)控制換流變閥側(cè)空載電壓壓Udi0不變。不變。 逆變站控制逆變站控制Ud 由關(guān)斷角調(diào)節(jié)器控制由關(guān)斷角調(diào)節(jié)器控制 17 由換流變抽頭調(diào)節(jié)控制換流變閥側(cè)空載電壓由換流變抽頭調(diào)

14、節(jié)控制換流變閥側(cè)空載電壓Udi0不變。不變。 例：葛南例：葛南 交流量和直流量的近似關(guān)系交流量和直流量的近似關(guān)系 交流電流和直流電流交流電流和直流電流 換流橋交流側(cè)電流有效值換流橋交流側(cè)電流有效值 I=( 6/)*Id = 0.78Id 換流橋交流側(cè)基波電流有效值換流橋交流側(cè)基波電流有效值 I1=( 6/)*Id*k1 k1 = f(,) 交流電壓和直流電壓交流電壓和直流電壓 Vd = 3*2/(2)*E*cos+cos( +) 換流器視在功率換流器視在功率 W = 3*E*I 換流器總功率因數(shù)換流器總功率因數(shù) cos = cos + cos (+)/2 交流功率和直流功率交流功率和直流功率 P = Pd 忽略換流器損耗忽略換流器損耗（3時(shí)，通常采用時(shí)，通常采用交流濾波器及電容器組和電抗器組。交流濾波器及電容器組和電抗器組。當(dāng)短路比當(dāng)短路比3時(shí)，才需要考慮其他器件時(shí)，才需要考慮其他器件交流諧波及無功補(bǔ)償交流諧波及無功補(bǔ)償9. 無功補(bǔ)償設(shè)備分組無功補(bǔ)償設(shè)備分組 分組分組 相應(yīng)的開關(guān)設(shè)備相應(yīng)的開關(guān)設(shè)備 占地占地 投資投資 減少分組的主要限制條件減少分組的主要限制條件 1) 交流系統(tǒng)最大容許投切容量交流系統(tǒng)最大容許投切容量 單組投切穩(wěn)態(tài)電壓變化單組投