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柔性直流输电技术
柔性直流输电的定义
柔性直流输电:基于可关断器件和电压源换流器(Voltage Source Converter, VSC)的高压直流输电技术(VSC-HVDC),换流器自换向,能够独立调节有功功率和无功功率,可控性和灵活性强,占地省、谐波小、控制灵活,被誉为新一代的直流输电技术。
柔性直流输电系统结构
两端柔性直流输电系统(由两个换流站组成)
多端柔性直流输电系统
(由三个及以上个换流站组成)
柔性直流输电与常规直流比较
4
高压直流输电(LCC-HVDC)
柔性直流输电(VSC-HVDC)
半控器件(晶闸管),电网换相
相位角控制
以6脉动为基础,通常为12脉动
全控器件,自换相
调制控制
输出电平数很高,百电平以上
对接入系统有短路容量要求
需要大量滤波器和无功补偿
潮流反转需要改变直流电压极性
占地面积大
无短路容量要求,无源供电
无滤波器,独立快速调节有功无功
改变电流方向反转潮流,更易多端
占地面积小
直流侧故障需要跳交流进线开关
柔性直流换流站与电站特性相似,调节速度更快
柔性直流输电技术的应用
三、柔性直流输电技术在未来电网中的应用
社会经济的高速发展对电网的输配电能力要求越来越高,而柔性直流输电提供了一种新的解决方案,具有广阔的应用前景,目前我国已对柔性直流输电技术呈现出强劲的市场需求。
目前世界上已投运和在建的工程
柔性直流输电关键技术
电压源换流器
柔直系统
功率模块
控制保护
功率器件
电压源换流器
两电平电压源换流器,目前的工程中较多采用该结构,控制简单,开关频率高。
三电平电压源换流器,直流电压均压控制复杂,开关频率高、较两电平低。
可通过开关器件的直接串联实现高压,对功率器件要求高,技术难度大。
电压源换流器
模块化多电平换流器,目前柔直技术的主流结构,谐波小、损耗低、结构紧凑;通过功率模块串联,极易扩展至高电压、大容量。
半桥结构
全桥结构
功率器件
GTO
IGCT
IGBT/IEGT
开关速度由低到高(50/60Hz 到几kHz)
电压、电流等级逐渐提高(几kV/几kA)
ETO
从半控型到全控型
功率器件主流型号
IGBT 4500V/1200A
IGBT 4500V/1500A
IEGT 4500V/1500A
IEGT 4500V/2100A
StakPak IGBT 4500V/2000A
StakPak IGBT 2500V/2000A
IGCT 4500V/4000A
ETO 4500V/4000A
备注:IGCT和ETO的标称电流可关断电流,约与IGBT的2000A相等
功率器件均向高电压、大电流发展
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