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什麽是柔性DC傳輸?詳細說說。

輕型直流輸電(HVDC Light)即HVDC Light,是ABB公司在上世紀八九十年代開發的壹種新型輸電技術。高壓直流輕型DC輸電技術以電壓源換流器(VSC)為核心,以IGBT等可關斷器件為硬件,以脈寬調制(PWM)為控制,達到高度可控DC輸電的目的。輕型高壓直流輸電系統有兩個基本元件:換流站和壹對電纜。換流站是電壓源換流站,控制IGBT的通斷。其原理如圖所示。

編輯本段2、兩項關鍵技術2.1電壓源換流器(VSC)技術。

傳統電力工業中用於HVDC傳輸的基本PCC技術已經幾乎完全被VSC技術取代。這兩種技術的根本區別在於,PCC技術不僅需要開啟電流的電力電子元件,還需要關閉電流的元件。另壹方面,VSC技術不需要這麽多麻煩。它可以很容易地控制電流的開關通過使用IGBT,壹個完全控制的功率元件。因為VSC可以切斷電流,所以不需要從連接的電網中獲得主動換相電壓,所以比在驅動裝置上控制電機的轉速要容易得多。VSC應用於輕型直流輸電,因此輕型直流輸電可以連接到“無源”網絡。

2.2脈寬調制技術(PWM)

VSC采用具有高頻開關功能的IGBT,使得PWM的應用成為可能。PWM控制方式是控制逆變電路開關器件的通斷,使輸出端得到壹系列等幅不等寬的脈沖,這些脈沖用來代替正弦波或所需波形。PWM通過在兩個固定的DC電壓之間快速切換產生交流電壓,並通過交流低通濾波器從高頻脈沖調制電壓中獲得所需的基波電壓。利用PWM技術,可以瞬間改變交流輸出電壓的相位和幅值,從而實現有功功率和無功功率的獨立調節。PWM逆變的交流電壓會隨著控制系統的變化而變化。這樣可以省去傳統HVDC中的換流變壓器,簡化了電路結構,減少了占地面積。

利用PWM技術,在壹定範圍內改變PWM類型,可以得到任意相角和幅值,幾乎是瞬間的。因為PWM允許獨立控制有功功率和無功功率,所以VSC非常接近於傳輸網絡的理想支路。從系統的角度來看,它可以看作是壹臺無質量的電動機或發電機,幾乎可以瞬間控制有功功率和無功功率。因為交流電流是可控的,轉換器不提供短路能力。

編輯第三段。輕型高壓直流輸電的特點

與傳統的DC輸電技術相比,輕型直流輸電系統具有以下優勢。

(l)正常運行時,VSC可以同時獨立控制有功功率和無功功率,甚至使功率因數為1。這種調整可以快速完成,控制靈活方便。而在傳統高壓直流輸電中,控制量只是觸發角,無法單獨控制有功功率或無功功率。此外,VSC不僅不需要交流側提供無功功率,還可以起到STATCOM的作用,動態補償交流母線的無功功率,穩定交流母線電壓。這意味著,如果VSC容量允許,輕型直流輸電系統可以向故障系統提供有功功率和無功功率的緊急支持,從而提高系統的功角穩定性和電壓穩定性。

(2)VSC電流可以自行關斷,可以工作在無源逆變模式,不需要額外的換流電壓,接收系統可以是無源網絡,克服了傳統HVDC接收端必須是有源網絡的根本缺陷,使利用HVDC向遠距離隔離負載送電成為可能。

(3)當潮流反向時,DC電流方向反向,DC電壓極性不變,這與傳統HVDC正好相反。這壹特點有利於構建方便控制潮流、可靠性高的並聯多端DC系統,克服了傳統多端HVDC系統並聯時潮流控制不方便、串聯時可靠性受影響的缺點。

(4)由於VSC交流側電流可控,不會增加系統的短路功率。這意味著在增加新的HVDC輕型線路後,交流系統的保護設置基本上不需要改變。

(5)模塊化設計大大縮短了輕型直流輸電的設計、生產、安裝和調試周期。同時VSC采用PWM技術,開關頻率比較高。經過高通濾波後,不需要變壓器就可以獲得所需的交流電壓,從而簡化了換流站的結構,並大大減小了所需濾波裝置的容量。同容量條件下,換流站面積僅為傳統DC輸電的20%左右。新型(XLPE) DC電纜可直接安裝在現有的交流電纜管內,傳輸容量可提高50%左右。

(6)換流站之間無需通信,各站可獨立控制,易於實現無人值守。此外,輕型直流輸電具有良好的電網故障後快速恢復的控制能力。

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