2。1。3  本文研究的系统

本文所研究的是CIGRE标准模型，其结构如图2。3所示[6]。

图2。3  CIGRE HVDC结构图

2。2  高压直流输电的组成

2。2。1  换流站 

换流站是高压直流输电的重要组成部分，在直流输电系统的两端分为起到整流和逆变的作用。在换流站中，主要有换流器、换流变压器、交流滤波器、平波电抗器和无功补偿等设备[7]。

（1）晶闸管

换流器通过晶闸管的导通和关断来完成整流和逆变过程。在20世纪50年代和60年代换流时通常采用汞弧阀，汞弧阀容易产生逆弧、熄弧等故障，而且维护和控制比较复杂，后来用晶闸管代替了汞弧阀。晶闸管的结构如图2。4所示，A为阳极，K为阴极，G为门极。当正向偏置且门极加上触发脉冲时晶闸管导通。反向偏置或阳极电流低于维持电流时，晶闸管关断。晶闸管的理想特性如图2。4所示。

图2。4  晶闸管结构和理想特性

在三相桥式接线中多个晶闸管串联组成一个桥臂，六个桥臂组成一个换流器。由于桥臂由晶闸管组成，所以电流只能从阳极流向阴极，不能反向流动。

（2）整流器

整流电路采用三相桥式接线时，采用通常的编号方式，阀V1,V3,V5构成上半桥，阀V2,V4,V6构成下半桥。整流器工作时，上半桥和下半桥分别有一个桥臂导通，接通三相电源中的两相，从而实现交流到直流的转换。在理想状态下，触发延迟角和换相角都为零。阀的导通过程依次为V1V6导通，V1V2导通，V3V2导通，V3V4导通，V5V4导通，V5V6导通，这是一个完整的循环过程。所对应的直流输出电压分别为eab，eac，ebc，eba，eca，ecb。直流侧的输出电压如图2。5所示。这种情况下，得到的理想直流平均电压值的公式为：

图2。5  整流器输出的直流电压文献综述

触发延迟角是阀导通时的延迟造成的，在自然换相点和阀上加脉冲之间存在时间差，用触发角α表示。这种情况下的波形和正常情况下相比多了一个缺口，得到的直流电压为：                         （2。2）

直流电压与cosα成正比，所以可以通过控制触发角来调节。

换相角是由于变压器存在漏抗，换相时阀中的电流不会突变而产生的。所以会出现上半桥或者下半桥有两个阀同时导通的情况。换相角可以用表示为：

从公式2。3可以看出换相角受触发角、直流电流和换相电压的影响。考虑换相角时直流电压为：

式中的Rc为等值换相电阻。

Rc=6fLc                              （2。5）

（3）逆变器

逆变器的结构和整流器相似，只有两处差别，分别是触发角和直流电压的极性。换流器作为整流器时，触发角小于90°，而逆变器触发角大于90°。作为逆变器时直流电压要足够大，以克服反电动势，保证逆变器正常工作。换相结束到下一自然换相点之间的角度叫做熄弧角。熄弧角有最小限值，防止换流阀没有足够的时间来完全恢复阻断能力而导致下一个换相失败。来;自]优Y尔E论L文W网www.youerw.com +QQ752018766-

（4）基准系统中的换流器

CIGRE直流输电基准系统采用12脉波换流器。12脉波换流器可以采用6脉波换流器串联或者并联来实现，一般情况下采用串联的方式居多。以整流侧换流器为例，其原理图如图2。6所示[8]。逆变侧换流器的结构和整流侧一样，区分整流和逆变除了触发角的差别还可以从电压大小来区分。在逆变侧直流电路负载侧加的直流电源的电动势大于交流电源绝对值，这样逆变电路负载两侧电压电流相乘为负值，表示功率是从直流侧传向逆变侧，实现了逆变[9]。