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1、引言电力电子技术是以电力变换为主要研究内容的一门工程技术。对电能进行变 换和控制的目的是为了更方便，更有效的使用电能，使电能更好的为人们服务。 按照美国IEEE电力电子协会的定义，电力电子技术是有效地使用功率半导体器 件，应用电路和控制理论以及分析开发工具，实现对电能高效的变换和控制的一 门技术，包括电压，电流，频率，和波形等方面的变换。高压直流输电是电力电子技术的一个重要应用领域，与其他应用技术相比， 其实用化较早，电压与功率等级最高。高压直流输电是指将发电场发出的交流电 通过换流器转变为直流电，然后通过输电线路把直流电送入受电断，再把直流电 转变为交流电供用户使用（逆变）。因此相控整流及有
2、源逆变是其理论基础与核 心技术。高压直流输电具有功率大，线路造价低，控制性能好等优点是目前解决 高压电大容量，长距离输电和异步连网的重要手段。随着全国联网、西电东送的步伐加快，可再生能源的开发利用, 为扩大直流 输电技术的应用创造了良好的条件；而电力电子技术的进步和直流输电设备价格 的下降，使 HVDC 输电在未来的电力系统中将会更具竞争力。高压直流输电具有明显的经济性。直流输电采用两线制，与采用三线制三相 交流输电相比，在输电线路导线截面和电流密度相同的条件下，若不考虑趋肤效 应，输送相同的电功率，输电线和绝缘材料可节省约 13。如果考虑到趋肤效 应和各种损耗，输送同样功率交流电所用导线截面
3、积大于或等于直流输电所用导 线截面积的 1.33 倍。因此，直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半。另 外，线损小。但是，直流输电系统中的换流站的造价和运行费用要比交流输电系 统变电站的高，当输电距离增加到一定值后，直流输电线路所节省的费用刚好抵 偿了换流站所增加的费用，此时这个输电距离即被称为交流输电与直流输电的等 价距离高压直流输电可以实现额定频率不同（如50Hz、60Hz）的电网的互联，也可以实 现额定频率相同但非同步运行的电网的互联。采用高压直流输电易于实现地下或海底电缆输电。由于电缆芯线与大地之间构成 同轴电容器，在交流高压输电线路中，空载电容电流极为可观。而在直流输电线 路中，由
4、于电压波动很小，基本上没有电容电流加在电缆上。高压直流输电容易进行潮流控制，并且响应速度快、调节精确、操作方便。而交 流线路的潮流控制比较困难。高压直流输电工程便于分级分期建设和增容扩建，有利于及早发挥投效益。当一 极发生故障时，只需停运故障极，另一极仍可输送至少 50%的电能 直流输电的换流站比交流变电站设备多、造价高、结构复杂、运行费用高。 换流器工作时需要消耗较多的无功，需要进行无功补偿。换流器工作时，在直流侧和交流侧均产生谐波，必须装设滤波装置，使换流站的 造价、占地面积和运行费用大幅度提高。直流电流没有电流的过零点，灭弧较难。因此高压直流断路器制造困难，不能形 成直流电网。直流输电利
5、用大地（或海水）为回路会产生一系列技术性问题。入地电流会对附近 的地下金属体造成一定腐蚀，窜入交流变压器的直流电流会使变压器噪声增加一）三相桥式整流电路的仿真1 主要技术数据三相交流电源 V=500E3，F=50HZ 交流电源侧电感 L=0.0265三相变压器Y-Y连，一次侧电感0.066,二次侧电感0.0106,线圈匝数比5： 2三相桥式整流器电压表直流侧电阻R=10欧，电感L=0.5直流侧负载电压220E3角度控制器率F=50HZ，宽度70电压传感器比较测定器脉冲电压信号仪 1VSTEP=1， 2STEP=1502 仿真使用电路图3 仿真波形VD：三相桥式整流电路的有源逆变状态仿真1 主要
6、技术数据三相交流电源 V=500E3，F=50HZ 交流电源侧电感 L=0.0265三相变压器Y-Y连，一次侧电感0.066,二次侧电感0.0106,线圈匝数比5： 2三相桥式整流器电压表若干直流侧电阻R=10欧，电感L=0.5直流侧负载电压220E3角度控制器率F=50HZ，宽度100电压传感器比较测定器加法器脉冲电压信号仪 1VSTEP=1， 2STEP=2700比例积分调节器 5/3000 (550E3/2.5-220E3)/10=2000A1=2000*1.35=2700 约等 3000 时间常数 0.05线性限制器反余弦函数计算器电流传感器2 仿真使用电路图3 仿真波形VA,vd73
7、Time s6 脉波高压直流输电仿真1 主要技术数据1 主要技术数据三相交流电源 V=500E3，F=50HZ交流电源侧电感 L=0.0265三相变压器Y-Y连，一次侧电感0.066,二次侧电感0.0106,线圈匝数比5：三相桥式整流器电压表若干直流侧电阻R=10欧，电感L=0.25Ni逆变侧交流负载500E3角度控制器率F=50HZ，宽度100电压传感器比较测定器加法器脉冲电压信号仪 1VSTEP=1, 2 STEP=1000 3STEP=1400 4STEP=1 比例积分调节器 5/3000 (550E3/2.5-220E3)/10=2000A1=2000*1.35=2700 约等 300
8、0 时间常数 0.05线性限制器反余弦函数计算器电流传感器2 仿真使用电路图3 仿真波形l10M:Vao ;a.i 0* 0 1X112 脉波高压直流输电仿真I=J1 主要技术数据三相交流电源 V=500E3，F=50HZ 交流电源侧电感 L=0.0265三相变压器Y-Y连，一次侧电感0.066,二次侧电感0.0106,线圈匝数比5：2三相变压器Y-d连，一次侧电感0.066, 二次侧电感0.0106，线圈匝数比5：2三相桥式整流器电压表若干直流侧电阻R=10欧，电感L=0.5 角度控制器率F=50HZ，宽度100电压传感器比较测定器加法器脉冲电压信号仪 1VSTEP=1， 2STEP=2700比例积分调节器 5/3000 (550E3/2.5-220E3)/10=2000A1=2000*1.35=2700 约等 3000 时间常数 0.05线性限制器反余弦函数计算器电流传感器信号源构成无功补偿与滤波电路的电感L=O022R=16欧 电容C=38e-62 仿真使用电路图模块电路图：3 仿真波形电力电子课程设计报告电力电子 09 级吴春宇200901320226
电力电子：高压直流输电课程设计
