HVDC滤波换相换流器的阻抗频率特性

高压直流输电(HVDC)换流器的阻抗频率特性是分析和解决谐波不稳定的一个重要因素,滤波换相换流器(filter commutated converter,FCC)是一种具有阀侧谐波抑制兼无功功率补偿功能的换流器,文章简要论述了FCC的接线方案和工作机理,并基于开关函数法对计及换流器换相过程影响下的FCC交、直流等值阻抗计算式进行了理论推导。以直流输电开发平台为例,对传统电网换相换流器(line commutated converter,LCC)与FCC的阻抗频率特性计算结果进行对比,仿真结果表明换流器的阻抗频率特性对交流系统的谐振频率有着不可忽略的作用,FCC在一定程度上提高了交流系统强度,改善了系统稳定性,有效降低了系统谐振频率下的交流等值阻抗,从而更好避免直流输电系统谐波不稳定现象的发生。     

基于有源换相换流器的高压直流输电系统交流故障穿越策略研究

介绍一种基于有源换相换流器ACC(active commutated converter)的高压直流HVDC(high voltage direct current)输电系统,分析有源换相换流器在两相旋转坐标系下的数学模型,提出了一种含附加虚拟项的基于比例谐振PR(proportional resonant)控制器的控制策略,并对控制器参数进行了设计,实现了负序电网电流的抑制和换流器的单位功率因数运行。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,仿真结果验证了所提出的交流故障穿越策略的正确性和有效性。     

适用于高压直流输电的主动换相换流器特定谐波消除脉宽调制策略研究

基于可关断功率半导体器件的电流源型主动换相换流器(actively commutated converter,ACC)具有电路拓扑简单、功率因数可控、支持黑启动、不存在换相失败风险、直流侧无需配置储能电容等优点,相比传统电网电压换相换流器(linecommutatedconverter,LCC)可以提高可控性,相对于电压源型换流器(voltage source converter,VSC)可减小换流器的重量和体积,降低成本,具有广阔的应用前景。但是,ACC将功率半导体器件串联使用以提高电压等级,功率半导体器件的开关频率受到严重限制。为了实现低开关频率下的低谐波电流,该文在分析ACC约束条件及特定谐波消除法(selective harmonic elimination,SHE)工作原理的基础上,提出了通过"虚拟相电流"生成换流器触发信号的调制方法,可以在满足ACC开关约束的条件下显著简化SHE调制方法的实现过程。仿真和实验结果验证该文理论分析及所提出的SHE调制策略和零开关状态分配原则的正确性和有效性     

三种MMC-HVDC直流故障处理方法下电力系统暂态稳定性分析

首先介绍在远距离大容量输电场合,3种基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)拓扑及其处理直流故障的方法:基于半桥子模块(half bridge sub-module,HBSM)的HMMC-HVDC跳换流站交流侧断路器,基于箝位双子模块(clamp double sub-module,CDSM)的CMMCHVDC通过换流器控制实现直流侧故障自清除,以及基于电网换相换流器(line commutated converter,LCC)和MMC的混合拓扑在MMC直流出口处加装大功率二极管(LCC-D-MMC-HVDC)。然后,在由MMC-HVDC和交流线路构成的交直流并列简化系统中,基于等面积法则,对上述3种直流故障处理方法的暂态过程进行理论分析,并提出评价指标。最后通过仿真验证了分析结果。     

混合双极高压直流输电系统的特性研究

为了充分发挥电网换相换流器高压直流输电系统(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)和电压源换流器高压直流输电系统(voltagesource converter based HVDC,VSC-HVDC)的优势,针对一种新型的混合双极高压直流输电系统(hybrid bipolar basedhigh voltage direct current,HB-HVDC)进行了研究,该系统的正极是传统的12脉动LCC-HVDC系统,而负极是VSC-HVDC系统。建立了由LCC正极和VSC负极组成的混合双极高压直流输电系统的模型,推导了其在稳态时的数学模型,并设计了正负极之间的协调控制策略。在PSCAD/EMTDC环境下对HB-HVDC系统的稳态和暂态运行特性进行了研究分析。最后对HB-HVDC系统和闭锁负极VSC-HVDC后LCC-HVDC系统的运行特性进行了对比研究。结果表明:HB-HVDC系统可以更好地调节交流母线电压,减少LCC极换相失败的可能性,并且具有快速的故障恢复能力;同时也证明所设计的协调控制策略可以有效地改善HB-HVDC系统的稳态和动态特性。     

HVDC技术的发展应用情况综述

HVDC(高压直流输电)技术在我国具有广阔的应用前景。本文对HVDC的特点及其发展应用情况,我国HVDC工程建设的国产化情况,HVDC在我国的应用前景,以及多端HVDC、轻型HVDC和电容换相换流器(CCC)等新型HVDC技术的发展应用情况进行综述。     

LCC-MMC串联混合型直流输电拓扑在大规模纯新能源发电基地送出中的应用研究

“十四五”期间我国需要大力开发清洁能源基地,需要通过特高压直流输电技术实现远距离大容量输电,电网换相换流器（line commutated converter,LCC）串联模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的混合型直流输电拓扑是一种非常有潜力的解决方案。为了验证该拓扑...     

新型可控电网换相换流器拓扑及其控制方法

为保持传统电网换相换流器(line commutated converter,LCC)低损耗、高可靠性和经济性等优点的同时,又避免换相失败故障风险,提出一种新型具有可控关断能力的电网换相换流器(controllable line commutated converter,CLCC)拓扑结构。该拓扑基于全控和半控器件混联的设计思路,首先通过全控型器件转移电流,等待晶闸管关断能力恢复后,再利用全控器件关断电流以快速完成桥臂间换相。可控电网换相换流器主要包括常规换流和可控换流2种运行模式,研究不同运行模式下换流器的工作原理及换流器内部控制策略。通过搭建特高压直流输电系统仿真模型,分析可控电网换相换流器的暂、稳态和典型故障态运行特性。仿真结果表明,在发生交流故障时,可控电网换相换流器可以主动关断桥臂电流实现强迫换相,同时提供一定的无功支撑,解决多馈入直流系统换相失败问题,有利于提高电网安全稳定运行水平,提升多直流馈入受端电网电力接纳能力。     

混联直流输电系统送端三相短路故障分析及优化控制

混联高压直流输电系统能够综合电网换相型换流器(line commutated converter,LCC)和模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的技术优势,为解决我国能源资源与能源需求逆向分布问题提供新途径,具有广阔的工程应用前景。针对送端LCC、受端LCC+MMC的白鹤滩—江苏混联高压直流输电工程,首先研究工程中MMC循环功率的产生机理,分析送端交流系统三相短路的故障响应及恢复特性,总结影响混联高压直流系统功率恢复速度的关键因素。针对MMC对混联直流输电系统的故障响应和恢复特性产生的不利影响,提出一种混联直流输电系统优化控制方法。最后基于PSModel(power system model)全电磁暂态仿真软件,验证了上述理论分析和控制方法的正确性和有效性。     

适应能源基地多点外送的三端混合直流输电系统组网方案探讨北大核心

受直流断路器研制和多端协调困难的限制,电网换相换流器(line commutated converter,LCC)型多端直流系统发展十分缓慢。全控型器件和新型电压源换流器拓扑结构的出现,尤其是模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)的推广和应用,为多端直流的发展带来了新的机遇。本文针对能源基地的多落点电力外送问题,对三端直流的各种可行的组网方案进行了分析探讨,比较了它们的优劣。推荐使用结合LCC型和电压源换流器(voltage source converter,VSC)型的混合式多端直流输电方式,该方式既可规避受端换流站的换相失败风险,又可解决LCC型多端直流电流指令难以协调的难题,具有重大经济技术意义。     

混合双馈入高压直流系统最大传输功率控制方法

常规高压直流(LCC-HVDC)与柔性高压直流(VSC-HVDC)落点之间存在电气通路时就构成了混合双馈入高压直流系统。VSC-HVDC系统具有有功、无功功率独立可调的特点,通过调节VSC-HVDC系统输出的有功、无功功率,可以提高在同等受端电网强度下LCC-HVDC系统的功率输送能力。在建立混合双馈入高压直流系统的数学模型和仿真模型的基础上,通过给出求解混合双馈入高压直流系统临界稳定状态的数值解法,分析了混合双馈入高压直流系统在不同受端电网强度下的功率输送能力,总结出调节VSC-HVDC系统输出的有功、无功功率对LCC-HVDC系统功率输送能力的作用规律,并在此基础上根据系统状态参数随受端电网强度的变化规律提出了混合双馈入高压直流系统基于定虚拟点电压控制的最大传输功率控制方法,该控制模式能针对受端电网强度的变化自动调节系统的功率参考值,使得混合双馈入高压直流系统能始终运行在输送最大有功功率的工作状态。     

适应大规模新能源友好送出的直流输电技术与工程实践

随着能源转型需求增长及新能源快速发展,中国能源结构与电力系统结构正面临着巨大变革.为了适应大规模新能源送出需求,构建以新能源为主体的新型电力系统,迫切需要研发应用灵活可靠的输电技术,基于电力电子设备的直流输电技术重要性日益凸显.目前,中国正在应用的直流输电技术包括常规直流输电技术、柔性直流输电技术及混合直流输电技术.文中基于中国直流输电技术发展和工程实践,归纳分析了大规模新能源经直流送出技术在工程应用中的关键问题,探讨了若干技术方向,为新能源送出技术发展提供了参考.     

高压直流输电技术现状及发展前景

为满足国内直流输电工程的建设需要,紧跟直流输电设备制造水平的前沿技术,对直流输电技术发展的最新成果进行了总结。总结了特高压直流运行方式的特点,指出将电流自然换相技术与柔性直流技术相结合构成多端直流输电技术是未来直流输电技术的发展方向;介绍了多换流站共用接地极技术、换相直流输电技术、大功率半导体器件及换流变压器的应用现状;分析了3种光电式电流互感器的特点;总结了直流输电控制保护系统的发展现状;最后结合生产实际,阐述了跨区电网运行中采用区域直流集控技术的优势。     

CCC的补偿度对HVDC系统的影响分析

利用MATLAB中的SIMULINK仿真工具对逆变器为电容换相换流器(CCC)的高压直流(HVDC)输电系统的稳态特性和暂态特性进行了仿真计算,并对仿真结果进行了详细的分析。研究了整流侧定电流、逆变侧定电压控制方式下,CCC中串联电容器补偿度对稳态运行中的HVDC输电系统的熄弧角、换流器与系统间交换的有功功率、无功功率、换流母线电压以及换流器的基波功率因数等的影响。对整流站换流母线处分别发生单相接地和相间短路两种故障形式进行了仿真计算,并研究了换流母线电压的恢复过程及电压暂降与临界补偿度的关系。研究表明考虑到稳态和暂态特性,在整流侧定电流、逆变侧定电压这种控制方式下,CCC的串连电容器补偿度的选择要兼顾防止换相失败和防止引起交流系统不稳定来考虑,并非越大越好。     

HVDC在电网发展中的应用评“灵活电力传输-HVDC的选择”一书

新书“灵活电力传输-HVDC的选择”,介绍了基于AC-DC的静止换流器及高压直流输电技术,涉及的内容主要是以最新的电力电子技术改造传统的以电网换相换流( LCC)或电流源换流(CSC)为基础的高压直流(HVDC)输电系统,并对以电压源换流(VSC)为基础的柔性直流VSC-HVDC技术做了较全面的论述.评述了作者全局意译...     

直流输电技术在海上风电场并网中的应用

海上风电场具有风速高、风力稳定、各种干扰少及发电量大等特点,风电场由陆地向海上延伸,是未来风电发展的大趋势。根据海上风力发电的特点,介绍和分析海上风电场采用交流输电技术、基于相控换流器(PCC)的传统高压直流(HVDC)输电技术和基于电压源换流器(VSC)的轻型HVDC输电技术的3种并网方式,说明采用后面2种HVDC并网方式的特点和应用场合,并指出HVDC应用于海上风电场并网需要研究的问题。     

Steady‐state stability of shaft torsional oscillation in an ac‐dc interconnected system with self‐commutated converters

Recent progress in power electronics technology makes it possible to consider applying self‐commutated converters using gate turn‐off thyristors (GTOs) to HVDC transmission systems. Since the self‐commutated converter can be operated stably without depending on ac‐side voltage, the magnitude and the phase angle of the converter output voltage can be controlled independently. Therefore, this type of converter will improve voltage stability at its ac side. On the other hand, shaft torsional oscillation of a thermal power plant caused by the interaction between the shaft‐generator system and the control system of the self‐commutated converter is still an open problem. In this paper, a linearized model for eigenvalue analysis of a power system, including HVDC interconnection with self‐commutated converters, is described to analyze the effect of the self‐commutated converter on the shaft torsional oscillation of a thermal power plant. Then, numerical results from the eigenvalue analysis of the shaft torsional oscillation are presented. Results obtained by the frequency response method are also reported. The numerical results make it clear that parameter regions of DC‐AVR and ACR control systems of self‐commutated converters exist where the shaft torsional oscillation may be caused. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 128(4): 25–37, 1999     

高压直流输电换流站无功控制系统分析

阐述了无功控制在直流输电换流站中的重要性,介绍了换流站无功控制系统和无功控制的定无功及定电压控制功能。结合南方电网“西电东送”主网架已经建成的3条直流工程换流站中无功控制的应用情况,分析了换流站无功控制与电压控制方式、交流滤波器的配置以及投切控制,通过典型案例分析说明在换流站运行维护工作中无功功率控制应该注意的问题,如在正常情况下,无功控制为自动控制模式,小组交流滤波器为热备用和自动控制模式,此时直流系统运行时严禁将无功控制改为手动模式等。总结了无功功率控制在换流站的运行情况,并针对运行维护中值得注意的问题提出建议,对换流站的建设、运行和维护具有参考价值。     

可调节有功无功的双Buck逆变器控制算法

目前,轻型直流输电网络中的电压源变流器使用了较多的高频开关器件,导致成本高,损耗大,限制了其实际应用。一种新型的Buck型电压源逆变器(BVSI)由一组双Buck变流器和一个工频逆变桥组成,只需采用两个高频开关,因而可降低系统成本,具有很大的技术和经济优势。文中提出了基于单周控制理论就可实现双Buck逆变器有功功率和无功功率单独调节的算法。推导出了基于单周控制思想的控制方程。运用简单的控制电路就可实现交流侧有功功率与无功功率的控制。另外对该算法进行了详细的仿真研究,仿真结果证实了该算法的正确性。     

CCC在直流输电系统中的运行特性分析

在串联电容换流装置中CCC与传统的换相换流器相比,有一些优点.当运用高压直流输电技术连接两个大型非同步电力系统时,所连接电网的短路容量与额定直流功率相比可能降低,尤其当系统运行在逆变侧系统为弱交流故障的情况下,这可能导致高压直流系统发生严重的次同步振荡.本文采用暂态仿真软件PSCAD对CCC的运行特性进行了评估.