換流器工作原理

1、柔性電力技術(shù)研究所柔性電力技術(shù)研究所1高壓直流輸電技術(shù)高壓直流輸電技術(shù)劉晉劉晉華北電力大學(xué)華北電力大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院 柔性電力技術(shù)研究所柔性電力技術(shù)研究所柔性電力技術(shù)研究所柔性電力技術(shù)研究所2Chap.2 換流器工作原理換流器工作原理3濾波正極12脈動(dòng)A端濾波負(fù)極12脈動(dòng)B端濾波及無功補(bǔ)償直流輸電線交流系統(tǒng)A交流系統(tǒng)BY YD YY YD YLdLdHVDC原理原理示意圖示意圖雙橋換流器雙橋換流器4換流器換流器5換流器橋臂換流器橋臂橋臂符號(hào)橋臂符號(hào)組件組件6換流器換流器7靜態(tài)均壓靜態(tài)均壓晶閘管晶閘管動(dòng)態(tài)均壓動(dòng)態(tài)均壓平波電抗平波電抗組間均壓組間均壓沖擊陡波均壓沖擊陡波均壓

2、閥組件：晶閘閥組件：晶閘管與均壓電路管與均壓電路 受單只器件控制受單只器件控制容量的限制，必須容量的限制，必須采取組合的形式以采取組合的形式以滿足工作要求滿足工作要求8換流器換流器9換流器換流器n橋橋臂組成方式臂組成方式-晶閘管串聯(lián)和并聯(lián)晶閘管串聯(lián)和并聯(lián)AM晶閘管晶閘管AM電壓電壓：5.59kV電流電流：1.24.5kA串聯(lián)方式需要串聯(lián)方式需要均壓均壓，并聯(lián)方式需要，并聯(lián)方式需要均流均流10111213第二章第二章 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 2.1 單橋整流器的工作原理單橋整流器的工作原理 2.2 單橋逆變器的工作原理單橋逆變器的工作原理 2.3 雙橋換流器的工作原理雙橋換流器的工作原理HVDC系統(tǒng)

3、單橋單橋 14假設(shè)條件假設(shè)條件 v 交流電源為對(duì)稱的正弦波；交流電源為對(duì)稱的正弦波；v 交流輸電系統(tǒng)及換流變壓器阻抗對(duì)稱；交流輸電系統(tǒng)及換流變壓器阻抗對(duì)稱；v 不計(jì)交流系統(tǒng)中各元件的電阻及換流變壓器不計(jì)交流系統(tǒng)中各元件的電阻及換流變壓器的激磁導(dǎo)納；的激磁導(dǎo)納；v 平波電抗器的電感為無窮大；平波電抗器的電感為無窮大；v 晶閘管具有理想的開關(guān)特性；晶閘管具有理想的開關(guān)特性；v 等間隔觸發(fā)等間隔觸發(fā)HVDC系統(tǒng)152.1 單橋整流器的工作原理單橋整流器的工作原理n單橋等效電路原理圖單橋等效電路原理圖135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebecoHVDC系統(tǒng)16單橋整流

4、器的主要內(nèi)容單橋整流器的主要內(nèi)容 2.1.1 無觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)換相角時(shí)單無觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)換相角時(shí)單橋的工作原理橋的工作原理 2.1.2 計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)換相角時(shí)計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)換相角時(shí)單橋的工作原理單橋的工作原理 2.1.3 計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、計(jì)及換相角時(shí)計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、計(jì)及換相角時(shí)單橋的工作原理單橋的工作原理 -正常工況正常工況17電源電動(dòng)勢(shì)電源電動(dòng)勢(shì))60cos(2)180cos(2)60cos(2000tEetEetEepcpbpa)90cos(2)150cos(2)30cos(2000tEetEetEelcalbclabn自然換相點(diǎn)自然換相點(diǎn)：電源相電壓的交點(diǎn)：電源相電壓的交點(diǎn)182.1

5、.1 無觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)換相角時(shí)單橋工作原理無觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)換相角時(shí)單橋工作原理n 上半橋分析上半橋分析 V1、V2導(dǎo)通 V2、V3導(dǎo)通 V1、V2導(dǎo)通 電流：dcbdaIiiIi0135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebecoHVDC系統(tǒng)19上半橋分析上半橋分析 V1、V2導(dǎo)通 電壓：acMNcNOaMOeueueu t=c3 后 p3 給出，同時(shí)03baVeu V3導(dǎo)通, V1截止135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebeco20上半橋分析上半橋分析換相換相：電流從一個(gè)晶閘管轉(zhuǎn)移到同一半電流從一個(gè)晶閘管轉(zhuǎn)移到同一半橋中另一個(gè)晶閘

6、管的過程橋中另一個(gè)晶閘管的過程。V2、V3導(dǎo)通導(dǎo)通dcdbaIiIii0bcMNcNObMOeueueu電壓、閥電流、相電流 直流電流波形135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebeco21下半橋分析下半橋分析 V2、V3導(dǎo)通 V3、V4導(dǎo)通135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebeco t=c4 后 p4 給出，同時(shí)04caVeu V4導(dǎo)通, V2截止22下半橋分析下半橋分析135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebecoV3、V4導(dǎo)通0cdbdaiIiIibaMNaNObMOeueueu電壓、閥電流

7、、相電流 直流電流波形23整流電壓平均值整流電壓平均值（不計(jì)觸發(fā)角、不計(jì)換相角）（不計(jì)觸發(fā)角、不計(jì)換相角）電源線電壓電源線電壓有效值有效值EtdtuUdd232)()(20（3）EUdo35. 1（4）理想空載直流電壓理想空載直流電壓理想空載直流電壓理想空載直流電壓242.1.2計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)換相角時(shí)單橋工作原理計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)換相角時(shí)單橋工作原理 觸發(fā)（延遲）角觸發(fā)（延遲）角/ /滯后角滯后角/ /點(diǎn)燃角點(diǎn)燃角（ ）： 用電氣角度表示的從自然換相點(diǎn)到晶閘用電氣角度表示的從自然換相點(diǎn)到晶閘管的控制極上施以觸發(fā)脈沖的時(shí)間管的控制極上施以觸發(fā)脈沖的時(shí)間。 上半橋分析上半橋分析 V1、V2導(dǎo)通

8、導(dǎo)通 V2、V3導(dǎo)通導(dǎo)通 V1、V2導(dǎo)通 V2、V3導(dǎo)通與不與不計(jì)觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)計(jì)觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)換相角時(shí)相同換相角時(shí)相同252.1.2計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)換相角時(shí)單橋的工作原理計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)換相角時(shí)單橋的工作原理 上半橋分析上半橋分析 t=c3 p3 時(shí) p3 沒有給出，所以盡管135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebeco03baVeu V3不導(dǎo)通26上半橋分析上半橋分析( (計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)換相角計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)換相角) ) t p3 時(shí) p3 給出，同時(shí)135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebeco03baVeu V3

9、導(dǎo)通, V1截止電壓、閥電流、相電流 直流電流波形27下半橋分析下半橋分析( (計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)換相角計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)換相角) ) t p4 時(shí) p4 給出，同時(shí) V4導(dǎo)通, V2截止電壓、閥電流、相電流 直流電流波形135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebeco04caVeu28整流電壓平均值整流電壓平均值（計(jì)及觸發(fā)角、不計(jì)換相角）（計(jì)及觸發(fā)角、不計(jì)換相角）cos2)()(20doddUtdtuU（5） 特點(diǎn)特點(diǎn)： 增加，則增加，則 減少減少dU292.1.3計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、計(jì)及換相角時(shí)單橋的工作原理計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、計(jì)及換相角時(shí)單橋的工作原理問題的提出問題的提

10、出： n ip能否能否突變突變？n ip的變化規(guī)律？的變化規(guī)律？ 假設(shè)短路電流假設(shè)短路電流ik 135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebecoik30推導(dǎo)換相電流公式推導(dǎo)換相電流公式KVL：135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebecoikbaccb ad id iLLed td t-（6）132 adkVbkVcdViIiiiiiiIi 31推導(dǎo)換相電流公式推導(dǎo)換相電流公式計(jì)及計(jì)及：0dtdId2sin()baeEt和和 線電壓線電壓：可得可得：（7）)sin(22tEdtdiLkc考慮初始條件考慮初始條件：0)(ki32換相電

11、流計(jì)算公式換相電流計(jì)算公式)cos(cos2tIisck（8）交流系統(tǒng)兩相短路電流的幅值交流系統(tǒng)兩相短路電流的幅值（9）cscLEI22等值換相電感等值換相電感ik波形、閥電流、相電流、直流電流波形33換相角計(jì)算公式換相角計(jì)算公式)cos(cos2tIisck換相結(jié)束時(shí)換相結(jié)束時(shí)：dkIi)(2cos)cos(SCdII（10）特點(diǎn)特點(diǎn)：),(,ELIfcd則則34換相實(shí)質(zhì)換相實(shí)質(zhì) 換相實(shí)質(zhì)換相實(shí)質(zhì)： 換相是交流系統(tǒng)短時(shí)間的兩換相是交流系統(tǒng)短時(shí)間的兩相短路。換相是依靠交流電源提供的短路相短路。換相是依靠交流電源提供的短路電流進(jìn)行的。電流進(jìn)行的。v 換相電流換相電流：換相期間的短路電流換相期間的

12、短路電流v 換相電壓換相電壓：提供換相電流的交流電源電壓提供換相電流的交流電源電壓v 換相阻抗換相阻抗：每相電源中性點(diǎn)到橋臂間的等每相電源中性點(diǎn)到橋臂間的等值阻抗值阻抗HVDC系統(tǒng)35電壓分析電壓分析- -上半橋上半橋(正常工況正常工況)電壓 V1、V2導(dǎo)通 V1、V2、V3導(dǎo)通 V2、V3導(dǎo)通 V1、V2導(dǎo)通 V2、V3導(dǎo)通與與計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、不計(jì)換相角時(shí)相同換相角時(shí)相同 t= 時(shí)，22bcacMNcNObaMOeeueueeu36整流電壓平均值整流電壓平均值（正常工況正常工況）空載時(shí)整流電空載時(shí)整流電壓的平均值壓的平均值（11）20() ()( , )2ddut dtU (

13、 ,0)ddUUD換相引起的電壓損耗換相引起的電壓損耗：3CddLUID（12）電壓37外特性方程外特性方程3CxLd（14）0( , )cosddxdUUd I （13）v整流電壓平均值整流電壓平均值-表達(dá)式表達(dá)式1 1 -定定角角外特性方程外特性方程等值換相電阻等值換相電阻/ /比換相壓降比換相壓降：定定角角外特性曲線外特性曲線38整流電壓平均值整流電壓平均值（正常工況正常工況）v整流電壓平均值整流電壓平均值-表達(dá)式表達(dá)式2 2（15）0coscos()( , )2ddUU v整流電壓平均值整流電壓平均值-表達(dá)式表達(dá)式3 3（16）0( , )cos() cos22ddUU 39直流電壓的

14、特點(diǎn)直流電壓的特點(diǎn)整流電壓平均值的整流電壓平均值的特點(diǎn)特點(diǎn)：,( ,)(,)ddcUf ILE 其中：其中：(1) (1) ， ， ， 增加，則增加，則 減少減少；dUdIcL (2(2) ) 增加，則增加，則 增加增加EdU的影響， 的影響， 的影響， 的影響， 的影響 dIcLE40 等效電路（單橋整流器）等效電路（單橋整流器）0( , )cosddxdUUd I （13）+_+_+_（a a）等效電路等效電路-1-13CxLd0cosdU0dUdudI（b b）等效電路等效電路-2-2+_+_+_3CxLddu0cosdU0dUdI41功率因數(shù)功率因數(shù) （單橋整流器）（單橋整流器） 2c

15、os)2cos(（18）2)cos(coscos（17）2（19）功率因數(shù)角功率因數(shù)角：002010002515通常通常42單橋整流器的運(yùn)行方式單橋整流器的運(yùn)行方式v工況工況2-3 -正常運(yùn)行方式正常運(yùn)行方式v工況工況3 -非正常運(yùn)行方式非正常運(yùn)行方式v工況工況3-4 -故障運(yùn)行方式故障運(yùn)行方式工況工況2-3： 在在600的重復(fù)周期中，的重復(fù)周期中，2個(gè)閥個(gè)閥和和3個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式。 成立的條件成立的條件：290000600 同時(shí)同時(shí)43工況3v工況工況3： 在在600的重復(fù)周期中，始終只有的重復(fù)周期中，始終只有3個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式。135

16、462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebeco 成立的條件成立的條件： 同時(shí)同時(shí)0300060 特點(diǎn)特點(diǎn)： 出現(xiàn)出現(xiàn)強(qiáng)制延遲強(qiáng)制延遲現(xiàn)象現(xiàn)象 出現(xiàn)的原因出現(xiàn)的原因：dI過大過大44工況工況3-4v工況工況3-4： 在在600的重復(fù)周期中，的重復(fù)周期中， 3個(gè)閥和個(gè)閥和4個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式。個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式。135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebeco 特點(diǎn)特點(diǎn)：直流短路、交流三直流短路、交流三相短路相短路 出現(xiàn)的原因出現(xiàn)的原因：dI故障性增大故障性增大 成立的條件成立的條件： 同時(shí)同時(shí)29030000012060452.2

17、單橋逆變器的工作原理單橋逆變器的工作原理n逆變器接入逆變器接入HVDC系統(tǒng)的方式系統(tǒng)的方式ebMNIdIdLceaeceaebeciaicLc135462ABCibicibiaLdLd+ Udr + Udi A4MN12563BC46Ud 的關(guān)系的關(guān)系單橋整流器的整流電壓平均值單橋整流器的整流電壓平均值( ( 和和 ) )：00 0 600 600 900900 12001200 1800全部為全部為+ + - + - 全部為全部為 - 全部為全部為+ + 0 0 - 全部為全部為 - 換流器狀態(tài)換流器狀態(tài) 整流器整流器逆變器逆變器 c o sdd oUU（5）dUdu對(duì) 的影響、動(dòng)畫du47

18、單橋逆變器的運(yùn)行方式單橋逆變器的運(yùn)行方式v工況工況2-3 -正常運(yùn)行方式正常運(yùn)行方式v工況工況3-4 -故障運(yùn)行方式故障運(yùn)行方式工況工況2-3： 在在600的重復(fù)周期中，的重復(fù)周期中，2個(gè)閥和個(gè)閥和3個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式。 成立的條件成立的條件：009018020600 同時(shí)同時(shí)48工況工況2-3 t(C3,) /V1、V2導(dǎo)通n下半橋分析下半橋分析 V1、V2導(dǎo)通 V1、V2 、V3導(dǎo)通 V2、V3導(dǎo)通 dcbdaIiiIi0NOcMOaNMcaueueueeaebecicLcibia+ udi A4MN12563BCoLcLcIdLd電壓波形49下半橋分析下半橋分析

19、 t= /V1、V2、V3導(dǎo)通eaebecicLcibia+ udi A4MN12563BCoLcLcIdLdikKVL：132 adkVbkVcdViIiiiiiiIi baccb ad id iLLed td t50推導(dǎo)換相電流公式推導(dǎo)換相電流公式計(jì)及計(jì)及：0dtdId2sin()baeEt和和 線電壓線電壓：可得可得：)sin(22tEdtdiLkc考慮初始條件考慮初始條件：0)(ki51換相電流計(jì)算公式換相電流計(jì)算公式)cos(cos2tIisck交流系統(tǒng)兩相短路電流的幅值交流系統(tǒng)兩相短路電流的幅值cscLEI22等值換相電感等值換相電感ik波形、閥電流、相電流、直流電流波形52逆變運(yùn)

20、行的充要條件逆變運(yùn)行的充要條件與交流系統(tǒng)相連與交流系統(tǒng)相連-有源逆變有源逆變；與足夠大的直流電源相連與足夠大的直流電源相連；具有使具有使在在 90 180 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的控制能力。范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的控制能力。eaebecicLcibia+ udi A4MN12563BCoLcLcIdLdik53名詞解釋名詞解釋 超前角超前角/越前角越前角/觸發(fā)越前角觸發(fā)越前角（ ）：）： 用電氣角度表示的落后于自然換相點(diǎn)用電氣角度表示的落后于自然換相點(diǎn)180處到控制脈沖發(fā)出時(shí)刻之間的時(shí)間。處到控制脈沖發(fā)出時(shí)刻之間的時(shí)間。 熄弧角熄弧角/ /關(guān)斷越前角關(guān)斷越前角（ ）：）： 用電氣角度表示的熄弧閥上正向電壓用電氣角度表

21、示的熄弧閥上正向電壓為負(fù)的時(shí)間。為負(fù)的時(shí)間。（21） 同時(shí)006 0006 0適合條件適合條件：0180（20）54正常運(yùn)行值正常運(yùn)行值 熄弧裕熄弧裕度角度角（ ）：）： 考慮足夠裕度的熄弧角考慮足夠裕度的熄弧角。000015 18穩(wěn)態(tài)運(yùn)行數(shù)值：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行數(shù)值：0015 250030 4055換相失敗換相失敗逆變器側(cè)的熄弧閥在換相結(jié)束后重新導(dǎo)通逆變器側(cè)的熄弧閥在換相結(jié)束后重新導(dǎo)通的過程的過程。 原因原因：過小，熄弧閥在換相結(jié)束后沒有足夠過小，熄弧閥在換相結(jié)束后沒有足夠的時(shí)間恢復(fù)其正向阻斷能力。的時(shí)間恢復(fù)其正向阻斷能力。 分類分類： 一次換相失敗一次換相失敗 連續(xù)兩次換相失敗連續(xù)兩次換相失敗對(duì)策對(duì)

22、策：控制系統(tǒng)閉鎖，控制系統(tǒng)閉鎖， HVDC系統(tǒng)短時(shí)停運(yùn)系統(tǒng)短時(shí)停運(yùn)。 一般，一般，80%的一次換相失敗不會(huì)發(fā)展為連的一次換相失敗不會(huì)發(fā)展為連續(xù)兩次換相失敗續(xù)兩次換相失敗。電壓、閥電流波形電壓、閥電流波形56單橋逆變器的特性方程單橋逆變器的特性方程 單橋逆變器的單橋逆變器的特性方程特性方程可由單橋整流器的可由單橋整流器的特性方程特性方程導(dǎo)出。導(dǎo)出。v 導(dǎo)出原則一導(dǎo)出原則一： 整流器 Udr dxrr Id逆變器 1800- -Udi dxi i Id電壓波形比較、動(dòng)畫比較57整流電壓平均值整流電壓平均值-（單橋逆變器）（單橋逆變器）已知已知 單橋整流器的整流電壓平均值單橋整流器的整流電壓平均值0

23、coscos()2rdrdrUUv整流電壓平均值整流電壓平均值（單橋逆變器，工況單橋逆變器，工況2-2-3）0cos() cos22rrdrdrUU（22）0coscos()2idid iUU（23）0cos() cos22ididiUU故故58外特性方程外特性方程- -（單橋逆變器）（單橋逆變器）已知已知 單橋整流器的外特性方程單橋整流器的外特性方程0cosdrd rxrdUUd I故故（24）0cosdid ixidUUd Iv外特性方程外特性方程（單橋逆變器，工況單橋逆變器，工況2-32-3） 定定 角的外特性方程角的外特性方程（25）其中，其中，3CixiLd外特性曲線59計(jì)算公式計(jì)算

24、公式-（單橋逆變器）（單橋逆變器）已知已知 單橋整流器的單橋整流器的計(jì)算公式計(jì)算公式：故故v計(jì)算計(jì)算公式公式（單橋逆變器，工況單橋逆變器，工況2-32-3）2cos()cosdrSCrII2cos()cosdiSCiII（26）（27）其中其中，22is cic iEIL60單橋逆變器的特性方程單橋逆變器的特性方程v 導(dǎo)出原則二導(dǎo)出原則二： 整流器 Udr dxrr Id逆變器 Udi dxi i Id電壓波形比較61整流電壓平均值整流電壓平均值- -（單橋逆變器）（單橋逆變器）已知已知 單橋整流器的整流電壓平均值單橋整流器的整流電壓平均值0coscos()2rdrdrUUv整流電壓平均值整流

25、電壓平均值（單橋逆變器，工況單橋逆變器，工況2-3）0cos() cos22rrdrdrUU（28）0coscos()2idid iUU（29）0cos() cos22ididiUU故故62外特性方程外特性方程- -（單橋逆變器）（單橋逆變器）已知已知 單橋整流器的外特性方程單橋整流器的外特性方程0cosdrd rxrdUUd I故故（30）0cosdid ixidUUd Iv外特性方程外特性方程（單橋逆變器，工況單橋逆變器，工況2-3） 定定 角的外特性方程角的外特性方程其中其中，3CixiLd外特性曲線63計(jì)算公式計(jì)算公式- -（單橋逆變器）（單橋逆變器）已知已知 單橋整流器的單橋整流器的

26、計(jì)算公式計(jì)算公式：故故v計(jì)算公式計(jì)算公式（單橋逆變器，工況單橋逆變器，工況2-32-3）2cos()cosdrSCrII2cos()cosdiSCiII（31）其中其中，22is cic iEIL64 計(jì)算公式-（單橋逆變器）工況工況2-3時(shí)，不同時(shí)，不同 下下 的計(jì)算公式的計(jì)算公式 和 時(shí) 00600060 和 時(shí) 00600060 和 時(shí) 00600060（34）030（32）060（33）I電壓波形65 計(jì)算公式-（單橋逆變器）已知已知 單橋整流器的單橋整流器的 計(jì)算公式計(jì)算公式：故故2rrv 計(jì)算公式計(jì)算公式（單橋逆變器，工況單橋逆變器，工況2-32-3）（35）0180()2ii（3

27、6）2ii66 等效電路（單橋逆變器）3CixiLddI+_diu+_0cosd iU+_0d iU（a a）等效電路等效電路-1-10cosdid ixidUUd I3CixiLd dI+_diu+_0cosd iU+_0d iU（b b）等效電路等效電路-2-20cosdid ixidUUd I67單橋逆變器的運(yùn)行方式單橋逆變器的運(yùn)行方式工況工況3-4： 在在600的重復(fù)周期中，的重復(fù)周期中，3個(gè)閥和個(gè)閥和4個(gè)個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式。 成立的條件成立的條件：009018020060120 同時(shí) 特點(diǎn)特點(diǎn)：直流短路、交流三相直流短路、交流三相短路短路 出現(xiàn)的原因出現(xiàn)的原因

28、： 故障性增大故障性增大dIeaebecicLcibia+ udi A4MN12563BCoLcLcIdLd68 2.3 雙橋換流器的工作原理雙橋換流器的工作原理多橋換流器多橋換流器： 由直流端串聯(lián)、交流端并聯(lián)的一個(gè)以上的單橋由直流端串聯(lián)、交流端并聯(lián)的一個(gè)以上的單橋構(gòu)成的換流器構(gòu)成的換流器。多橋換流器的接線方式多橋換流器的接線方式：q 典型方式典型方式: 每極每極1組組12脈動(dòng)換流單元脈動(dòng)換流單元-雙極雙橋雙極雙橋q 其他方式其他方式: 每極每極2組組12脈動(dòng)換流單元串聯(lián)脈動(dòng)換流單元串聯(lián) 每極每極2組組12脈動(dòng)換流單元并聯(lián)脈動(dòng)換流單元并聯(lián) 特點(diǎn)特點(diǎn)：?jiǎn)螛驍?shù)目為偶數(shù)單橋數(shù)目為偶數(shù)69雙橋換流器的

29、運(yùn)行方式雙橋換流器的運(yùn)行方式v工況工況4-5 -正常運(yùn)行方式正常運(yùn)行方式v工況工況5 -非正常運(yùn)行方式非正常運(yùn)行方式v工況工況5-6 -非正常運(yùn)行方式非正常運(yùn)行方式v等等等等雙橋換流器等效電路導(dǎo)通順序?qū)樞?11 12 21 22 31 32 41 42 51 52 61 62 11 12 70工況工況4-5整流器整流器 電壓波形：電壓波形： 1. 不計(jì)不計(jì)和和 2. 正常運(yùn)行正常運(yùn)行 電流波形：電流波形：不計(jì)不計(jì)和和 時(shí)，時(shí)， 1. 換流變換流變閥側(cè)電流閥側(cè)電流， 2. 換流變換流變網(wǎng)側(cè)電流網(wǎng)側(cè)電流， 3. 電源側(cè)電流電源側(cè)電流 成立的條件成立的條件：290000030 同時(shí)同時(shí)工況工況4

30、-5： 在在300的重復(fù)周期中，的重復(fù)周期中，4個(gè)閥個(gè)閥和和5個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式。雙橋換流器等效電路71工況工況4-5逆變器逆變器 電壓波形：電壓波形： 1. 不計(jì)不計(jì)和和 2. 正常運(yùn)行正常運(yùn)行 成立的條件成立的條件：009018020030 同時(shí)同時(shí)雙橋換流器等效電路 電流波形：電流波形：不計(jì)不計(jì)和和 時(shí)，時(shí)， 1. 換流變換流變閥側(cè)電流閥側(cè)電流， 2. 換流變換流變網(wǎng)側(cè)電流網(wǎng)側(cè)電流， 3. 電源側(cè)電流電源側(cè)電流72工況工況4-5 的特點(diǎn)的特點(diǎn)1. 雙橋換流器的正常運(yùn)行方式雙橋換流器的正常運(yùn)行方式2. 每個(gè)單橋的每個(gè)單橋的ud、iv和和ip 波形與工作在工波形與工

31、作在工況況2-3時(shí)的對(duì)應(yīng)波形一致。時(shí)的對(duì)應(yīng)波形一致。 即：（即：（1） 工況工況4-5時(shí)，時(shí)，鄰橋的換相與否，鄰橋的換相與否，不影響本橋的電壓不影響本橋的電壓。 （2） 工況工況4-5時(shí)，時(shí)，鄰橋的換相與否，不鄰橋的換相與否，不影響本橋的電流影響本橋的電流。雙橋換流器等效電路73工況工況4-5 的特點(diǎn)的特點(diǎn)3. 橋間相互影響橋間相互影響： 鄰橋的換相使本橋所有未導(dǎo)通閥的電鄰橋的換相使本橋所有未導(dǎo)通閥的電壓產(chǎn)生畸變壓產(chǎn)生畸變。 從而影響整流器側(cè)從而影響整流器側(cè)接班閥接班閥的正常的正常開通開通，以及逆變器側(cè)以及逆變器側(cè)熄弧閥熄弧閥的可靠的可靠關(guān)斷關(guān)斷。雙橋換流器等效電路74橋間相互影響橋間相互影響

32、設(shè)V11、V12、 V21、 V22、V31導(dǎo)通 整流器側(cè)接班閥電壓整流器側(cè)接班閥電壓： 23332BASTSAVeLLLeu（37） 逆變器側(cè)熄弧閥電壓逆變器側(cè)熄弧閥電壓： 23362BASTSBVeLLLeu（38）交流系統(tǒng)各相交流系統(tǒng)各相等值電感等值電感換流變壓器各換流變壓器各相等值電感相等值電感雙橋換流器等效電路75橋間相互影響系數(shù)橋間相互影響系數(shù)：STSLLLA（39）結(jié)論結(jié)論： 1. 10 A2. 越大，橋間相互影響越嚴(yán)重，越大，橋間相互影響越嚴(yán)重，未開通閥的波形畸變也越厲害未開通閥的波形畸變也越厲害。A橋間相互影響的實(shí)質(zhì)橋間相互影響的實(shí)質(zhì)：兩橋間共有一個(gè)耦合電感SL雙橋換流器等效

33、電路76雙橋換流器的計(jì)算公式雙橋換流器的計(jì)算公式- -整流器整流器 一、一、 整流器（工況整流器（工況4-5）：1. 整流電壓平均值整流電壓平均值：12drdrdrUUU0coscos()22rd rU（40）0222cos() cosrrdrdrUU或或（41）單橋I電路，單橋I熄弧閥壓波形77雙橋換流器的外特性雙橋換流器的外特性- -整流器整流器2. 雙橋整流器的外特性方程雙橋整流器的外特性方程 定定角的外特性方程角的外特性方程：3CrxrLd12drdrdrUUU02(cos)d rxrdUd I（42）等值換相電阻等值換相電阻/ /比換相壓降比換相壓降：78雙橋換流器的雙橋換流器的計(jì)算

34、公式計(jì)算公式- -整流器整流器3.3.雙橋整流器的雙橋整流器的角計(jì)算公式角計(jì)算公式2cos()cosdrSCrII（43）（45）2rr4.4.雙橋整流器的雙橋整流器的 角計(jì)算公式角計(jì)算公式交流系統(tǒng)兩相短路電流的幅值交流系統(tǒng)兩相短路電流的幅值22rS C rc rEIL（44）79雙橋換流器的計(jì)算公式雙橋換流器的計(jì)算公式- -逆變器逆變器 二二、 逆變器（工況逆變器（工況4-5）：1. 1. 整流電壓平均值整流電壓平均值：12dididiUUU0coscos()22id iU（46）0222cos() cosiidid iUU或或（47）80雙橋換流器的計(jì)算公式雙橋換流器的計(jì)算公式- -逆變器

35、逆變器 整流電壓平均值整流電壓平均值：0222cos() cosiidid iUU或或（49）（48）0coscos()22ididiUU81雙橋換流器的外特性雙橋換流器的外特性- -逆變器逆變器2. 雙橋逆變器的外特性方程雙橋逆變器的外特性方程12dididiUUU（50）0cosd ixidUd I定定 角的角的外特性方程外特性方程：定定 角的角的外特性方程外特性方程：12dididiUUU（51）0cosd ixidUd I82雙橋換流器的雙橋換流器的計(jì)算公式計(jì)算公式- -逆變器逆變器3.雙橋逆變器的雙橋逆變器的角計(jì)算公式角計(jì)算公式（52）2cos)cos(SCidriIIcrSCrLE

36、I22交流系統(tǒng)兩相短路電流的幅值交流系統(tǒng)兩相短路電流的幅值（53）2cos)cos(SCidiII或或83雙橋換流器的雙橋換流器的 計(jì)算公式計(jì)算公式- -逆變器逆變器4. 雙橋逆變器的雙橋逆變器的 角計(jì)算公式角計(jì)算公式（54）2ii（55）0180()2ii84工況工況5工況工況5： 在在300的重復(fù)周期中，始終只有的重復(fù)周期中，始終只有五個(gè)閥閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式五個(gè)閥閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式。雙橋換流器等效電路 成立的條件成立的條件： 同時(shí) 特點(diǎn)特點(diǎn)： 1.出現(xiàn)出現(xiàn)強(qiáng)制延遲強(qiáng)制延遲現(xiàn)象；現(xiàn)象； 2.只有整流器才能出現(xiàn)。只有整流器才能出現(xiàn)。 出現(xiàn)的原因出現(xiàn)的原因：dI過大 同時(shí)同時(shí)03000308

37、5HVDC系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)原理圖-雙極雙橋雙極雙橋 葛洲壩葛洲壩南南 橋橋20932093525/209kVIdId19831983230/500kV500kV500kV198kV220kV86電壓波形電壓波形（ 、 ）-單橋整流器單橋整流器000120030001800360eaebec00600240tC1C3C5C1C3C2C6C4C2p2p1p4p3p5p1p6p3p2v2v3v6v1v3v4v5v6v1v2v6v1v5v6v4v5v1v2 v2v3 v3v4MouNou0120030001800360eac00600240eabebaebcecbeca06.2812.571.21.23

38、2305101fx()xMNu87閥電流波形閥電流波形（ 、 ）000120030001800360eaebec00600240tC1C3C5C1C3C2C6C4C2p2p1p4p3p5p1p6p3p2v2v3v6v1v3v4v5v6v1v2v6v1v5v6v4v5v1v2 v2v3 v3v4MouNouiV1iV2iV3iV5iV4iV688相電流波形相電流波形（ 、 ）000120030001800360eaebec00600240tC1C3C5C1C3C2C6C4C2p2p1p4p3p5p1p6p3p2v2v3v6v1v3v4v5v6v1v2v6v1v5v6v4v5v1v2 v2v3 v

39、3v4MouNouiaibic25vvciii41vvaiii63vvbiii89直流電流波形直流電流波形（ 、 ）00p2p1p4p3p5p1p6p3p2v2v3v6v1v3v4v5v6v1v2v6v1v5v6v4v5v1v2 v2v3 v3v40120030001800360eaebec00600240tC1C3C5C1C3C2C6C4C2MouNouId+13513Id-246246531vvvdiiiI642vvvdiiiI90電壓波形（電壓波形（ 、 ）- -單橋整流器單橋整流器000120030001800360eaebec00600240C1C3C5C1C3C2C6C4C2024

40、68101210.50.51eaebeceattv2v3v6v1v3v4v5v6v1v2v6v1v5v6v4v5v1v2 v2v3 v3v4p2p1p4p3p5p1p6p3p2p5p4MouNou01200300018003600060024002468101221.510.50.511.52teaceabebaebcecbecaeaceabebcMNu91電壓波形動(dòng)畫（電壓波形動(dòng)畫（ 、 ）- -單橋整流器單橋整流器= 5 57,粉紅色粉紅色-uMO，藍(lán)色藍(lán)色-uNO，紅色紅色-uduMN0092閥電流波形閥電流波形（ 、 ）000120030001800360eaebec00600240C

41、1C3C5C1C3C2C6C4C202468101210.50.51eaebeceattv2v3v6v1v3v4v5v6v1v2v6v1v5v6v4v5v1v2 v2v3 v3v4p2p1p4p3p5p1p6p3p2p5p4MouNouiV1iV2iV3iV5iV4iV693相電流波形相電流波形（ 、 ）000120030001800360eaebec00600240C1C3C5C1C3C2C6C4C202468101210.50.51eaebeceattv2v3v6v1v3v4v5v6v1v2v6v1v5v6v4v5v1v2 v2v3 v3v4p2p1p4p3p5p1p6p3p2p5p4Mo

42、uNouiaibic25vvciii41vvaiii63vvbiii94直流電流波形直流電流波形（ 、 ）000120030001800360eaebec00600240C1C3C5C1C3C2C6C4C202468101210.50.51eaebeceattv2v3v6v1v3v4v5v6v1v2v6v1v5v6v4v5v1v2 v2v3 v3v4p2p1p4p3p5p1p6p3p2p5p4MouNouId+13513Id-246246531vvvdiiiI642vvvdiiiI95與 波形p3C3bae t )sin(2tEebaISC2cosISC2kit)cos(cos2tIisckI

43、div1iv3vitkVii3kdViIi196閥電流波形閥電流波形（ 、 ）00024681 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 44 5 64 5p1p2p3p4p5p6p1p2p3p4p5p6MouNou1Vi2Vi3Vi4Vi5Vi6Vi97相電流波形相電流波形（ 、 ）00024681 01 221 .510 .50 .51

44、1 .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 44 5 64 5p1p2p3p4p5p6p1p2p3p4p5p6MouNou41vvaiii63vvbiii25vvciii98直流電流波形直流電流波形（ 、 ）00024681 01 221 .510 .50 .511 .52eaebeceaebecC1C2C3C4C5C6C1C1C2C3C4C5C6t5 6 15 66 1 26

45、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 44 5 64 5p1p2p3p4p5p6p1p2p3p4p5p6MouNouiV1iV3iV5iV1iV3iV5531vvvdiiiIiV2iV4iV6iV2iV4iV6642vvvdiiiI99電壓波形（電壓波形（ 、 ）- -單橋整流器單橋整流器00024681 01 221 .510 .50 .511 .52eaebeceaebecC1C2C3C4C5C6C1C1C2C3C4C5C6t5 6 15 66 1 26 11 2 31 22 3 42

46、 33 4 53 44 5 64 55 6 15 66 1 26 11 2 31 22 3 42 33 4 53 44 5 64 5p1p2p3p4p5p6p1p2p3p4p5p6MouNou02468101210.50.5102468101210.50.513120180eaceabebaebcecbecaeaceabebaebcecbecatdu3Vu100電壓波形動(dòng)畫（電壓波形動(dòng)畫（ 、 ）- -單橋整流器單橋整流器= 5 57粉紅粉紅-uMO 藍(lán)色藍(lán)色-uNO 紅色紅色-uduMN ,綠色綠色-uv300101外特性曲線外特性曲線（單橋整流器）（單橋整流器） 0( , )cosddxd

47、UUd I （13）o12301cosdUdUdI02cosdU03cosdUtanxd102換流器換流器ud圖圖(= 0 180 )p004.719.424321123404.719.4243211234p 300p 60004.719.424321123404.719.4243211234p 900p 120004.719.424321123404.719.4243211234p 1500p 180004.719.4243211234103換流器換流器ud動(dòng)畫動(dòng)畫(= 0 180 )104電壓波形（電壓波形（ 、 ）- -單橋逆變器單橋逆變器006126145634556112323434

48、545656161212323445566112233445561223 p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p5C6C4C4C2C3C5C6C1C2C3C5C106.2812.5721.510.50.511.52ecebeaeaebectNouMouC60C1eabeacebcebaecaecbeabeacebcebaecaecbt180NMu105電壓波形（電壓波形（ 、 ）- -單橋逆變器單橋逆變器- -帶帶0006.2812.5721.510.50.511.52ecebeaeaebec p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6

49、p56126145634556112323434545656161212323445566112233445561223C6C4C4C2C3C5C6C1C2C3C5C1NouMou06 .2 81 2 .5 743 .532 .521 .510 .50 .511 .522 .533 .54eabeacebcebaecaecbeabeacebcebaecaecb 180180 MNuA06 .2 81 2 .5 743211234eabeacebcebaecaecbeabeacebcebaecaecb240120NMu3Vu單橋I電路，單橋R熄弧閥壓波形106閥電流波形（閥電流波形（ 、 ）-

50、-單橋逆變器單橋逆變器0006.2812.5721.510.50.511.52ecebeaeaebec p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p56126145634556112323434545656161212323445566112233445561223C6C4C4C2C3C5C6C1C2C3C5C1NouMouiV1iV2iV3iV4iV5iV6107相電流波形（相電流波形（ 、 ）- -單橋逆變器單橋逆變器0006.2812.5721.510.50.511.52ecebeaeaebec p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6

51、 p56126145634556112323434545656161212323445566112233445561223C6C4C4C2C3C5C6C1C2C3C5C1NouMouiv1iv1-iv4-iv441vvaiii63vvbiiiiv3iv3-iv6-iv625vvciiiiv5-iv2-iv2iv5108直流電流波形（直流電流波形（ 、 ）- -單橋逆變器單橋逆變器0006.2812.5721.510.50.511.52ecebeaeaebec p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p561261456345561123234345456561612

52、12323445566112233445561223C6C4C4C2C3C5C6C1C2C3C5C1NouMou531vvvdiiiIiv5iv1iv3iv5iv1iv3642vvvdiiiIiv6iv2iv4iv6iv2iv4109與與 波形波形bae0180C3p3tp3 )sin(2tEeba)cos(cos2tIisckkVii3kdViIi1ISC2cosISC2kitIdiv1iv3vit110電壓波形電壓波形（含一次換相失?。ê淮螕Q相失?。?126145634556112312414545656161212323445566112231445561223 p4 p3 p6 p

53、1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p51231234C6C4C4C2C3C5C6C1C2C3C5C1ecebeaeaebectNouMouteabeacebcebaecaecbeabeacebcebaecaecbC60C1NMu單橋I電路，單橋I熄弧閥壓波形111（含一次換相失敗）含一次換相失?。㎞MuC4C4C2C3C5C2C3C5C1 p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p561261456345561123124145456561612123234455661122314455612231231234tC6eabeacebcebaecaecb

54、eabeacebcebaecaecbC60C1iV3iV5iV2iV4iV1iV6單橋I電路，單橋I熄弧閥壓波形112電壓波形電壓波形（含連續(xù)兩次換相失?。êB續(xù)兩次換相失?。㎝ou6126145634556112312414545656161212323445566112231445561223 p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p51231234C6C4C4C2C3C5C6C1C2C3C5C112412456.2812.57ecebeaeaebectNMuC60C1teabeacebcebaecaecbeabeacebcebaecaecbNou單橋I電路

55、，單橋I熄弧閥壓波形113（含連續(xù)兩次換相失敗）含連續(xù)兩次換相失?。㎞Mu p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p5612614563455611231241454565616121232344556611223144556122312312341241245C6C4C4C2C3C5C2C3C5C1tC60C1teabeacebcebaecaecbeabeacebcebaecaecbiV1iV2iV3iV4iV6iV5單橋I電路，單橋I熄弧閥壓波形114電壓波形比較電壓波形比較（單橋（單橋R和和I）345678910111210.50.51eabeacebceb

56、aecaecbeabeacebcC2C3C4C5C6C1C2C3C1p1.p2p4p3p5p6p1p2p3tNMu345678910111210.50.51C2C3C4C5C6C1C2C3C1p5p6p2p1p3p4p5p6p1eabeacebcebaecaecbeabeacebctMNu115電壓波形比較動(dòng)畫電壓波形比較動(dòng)畫（單橋（單橋R和和I）= 5 57 ，180= 123 175 116外特性曲線外特性曲線（單橋逆變器）（單橋逆變器）IdodiU01cosd iU02cosd iU01cosd iU02cosd iU21121212tanxid0cosdid ixidUUd I0cos

57、did ixidUUd I117換流器的其他接線方式換流器的其他接線方式 典型方式典型方式: 每極每極1組組12脈動(dòng)換流單元脈動(dòng)換流單元 其他方式其他方式: 每極每極2組組12脈動(dòng)換流單元串聯(lián)脈動(dòng)換流單元串聯(lián) 每極每極2組組12脈動(dòng)換流單元并聯(lián)脈動(dòng)換流單元并聯(lián)圖圖1. 每極每極1組組12脈動(dòng)脈動(dòng) 換流單元換流單元圖圖2. 每極每極2組組12脈動(dòng)換流單元串聯(lián)脈動(dòng)換流單元串聯(lián)圖圖3. 每極每極2組組12脈動(dòng)脈動(dòng) 換流單元并聯(lián)換流單元并聯(lián)118雙橋換流器等效電路雙橋換流器等效電路R oOia1ib1ic1ia2ib2ic2AB CLT113151416121M1N1c1b1a1M2N21232524

58、26222c2b2a2+ud_T1：Y，yk = 1 : 1T2：Y，dk =3: 1eAeBeCiAiBiCIdud2+_ud1+_ia2ib2ic2iA2iB2iC2iA1iB1iC1LTO1O2LdLS119雙橋換流器簡(jiǎn)化等效電路雙橋換流器簡(jiǎn)化等效電路EXsxT1xT2橋2橋11：-30橋橋I I漏電抗漏電抗橋橋IIII漏電抗漏電抗橋間耦合電抗橋間耦合電抗120雙橋換流器電壓波形雙橋換流器電壓波形（理想情況）（理想情況）o2tea1c1u21du2du6ea2c212脈動(dòng)621ddduuu121iv12iv42p21p11p31p61p51p41p61p11p61ecbeabeacebcebaecaecbeabC21C31C41C51C61C11C21C11C61tu21duC22C32C42C52C62C12C22C12C62ecaecbeabeacebcebaecaecbeabp22p12p32p62p52p42p62p12p622duiv11iv4141111vvaiiiiv31iv61iv6161311vvbii