摘 要

电力电子技术的进步和带动了电力电子器件性能的极大提升，百年来不受重视的直流输电技术迎来了它的春天。与交流输电电网相比，直流输电技术在大电网使将具有更大的优势。全控型的晶闸管的快速发展为直流电网带来了更为先进的柔性直流输电技术。相对于传统直流输电中使用半控型晶闸管的电流源换流器，柔性直流输电的主体元件使用的是全控型半导体材料的绝缘栅双极晶体管IGBT的电压源型换流器。

随着现在全球气候变化的日益严重以及能源危机的日趋严峻，改变能源结构，大力发展可再生能源这种环境友好型能源变得尤为重要。世界各国工作在电力行业一线的技术人员和专家学者都应该有一种使命感，因为现在迫切需要构建出更为智能、清洁、高效的输电、发电、配电网络，以解决现在的环境和能源不足的问题。

柔性直流输电作为目前一种前沿的直流输电技术，在世界范围内已经得到了快速的发展和广泛的应用。输电技术的发展经历了从直流到交流，再到交直流共存的技术演变。但是当前交直流输电面临着诸多问题难以解决，随着电力电子技术的发展，柔性直流输电可使这些问题迎刃而解，为输电方式的变革和未来电网的构建提供了全新的解决方案。

本文对柔性直流输电技术的基本结构、工作原理、技术重点、应用现状和未来的发展方向等方面进行了较为全面的介绍，总结研究了柔性直流输电的控制方案，同时就该技术在大规模风电场接入系统、实现区域联网提高供电可靠性、缓解负荷密集地区电网运行压力等领域的应用展开研究。

关键词:柔性直流输电技术 IGBT 电压源型换流器 应用领域

Abstract

Power electronics technology advances and led several large power electronic devices to enhance the performance of centuries neglected HVDC technology is celebrating its spring. Compared with AC transmission grid, HVDC technology in the large grid so that will have a greater advantage. The rapid development of full-controlled thyristor of the DC power grid to bring a more advanced flexible HVDC technology. Compared to traditional HVDC semi-controlled thyristor current source inverter, the main element flexible HVDC is used full-controlled type semiconductor material insulated gate bipolar transistor IGBT voltage source converter.

HVDC flexible as the current one kind of cutting-edge HVDC technology in the world has been a rapid development and wide application. Development of transmission technology has gone from DC to AC, DC and then to cross the technological evolution coexist. However, the current AC and DC power transmission is facing many problems difficult to solve, with the development of power electronics technology, flexible HVDC these problems can be solved, and to build for the future transmission grid changes the way to provide a new solution.

The basic structure of the flexible HVDC technology works, focus on technology, application status and future direction of development and other aspects of a more comprehensive introduction summarizes research HVDC flexible control scheme, while large-scale wind power in relation to technical field access system to achieve regional network to improve power supply reliability, ease-intensive application workloads regional power system pressure to expand other areas of research.

Keywords:flexible HVDC technology ,IGBT ,voltage source converter system, application area

目录

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2柔性直流输电的发展历程 1

1.3柔性直流输电的特点 2

1.4柔性直流输电的优势 2

1.5柔性直流输电适用的场合 3

第2章 柔性直流输电的理论研究与应用情况 4

2.1柔性直流输电的理论研究 4

2.2柔性直流输电正在面临的关键课题 4

2.2柔性直流输电技术的工程应用 5

第3章 柔性直流输电系统结构与原理 8

3.1柔性直流输电系统的组成部分 8

3.2柔性直流输电主要部件 9

3.3柔性直流输电控制系统 11

3.3.1控制系统的基本结构 11

3.3.2柔性直流输电系统的主要的控制方式 11

第4章 柔性直流输电在应用领域的研究 14

4.1柔性直流输电技术在大规模风电并网中的应用 14

4.1.1传统风电并网技术存在的缺陷 14

4.1.2柔性直流输电技术应用于传统风电并网技术 14

4.1.3六端柔性直流输电系统系统结构 15

4.1.4系统的控制策略 15

4.2柔性直流输电技术在沿海孤岛供电中的应用研究 16

4.2.2孤岛供电的解决办法 17

4.2.3基于直流潮流控制器（IDCPFC）的柔性直流输电系统 17

4.3柔性直流输电在城市电网中的应用 19

4.3.1应用轻型柔性直流输电解决城市供电的理由 19

4.3.2轻型柔性直流输电网络结构 20

第5章 柔性直流发展技术的发展和展望 21

5.1 柔性直流输电技术的发展方向 21

5.2对柔性直流输电技术的总结与展望 22

参考文献 23

致谢 24

第1章 绪论

1.1引言

可以预见的，在未来的很长的一段时间里，我国的经济高速增长的势头还将继续下去，经济的快速增长也拉动着我国电力建设进入了快速发展的新阶段。为保证大规模电力系统的可靠和稳定运行，我国的电力技术面对着极大的考验。现如今环境污染和资源短缺问题越来越严重，国家顺应大势加强开发和利用清洁的可再生能源的力度，优化资源使用结构。但是现如今的主流清洁能源例如风能、太阳能，因其本身固有的间歇性、分散性、以及距离负荷中心远的特点，一般的交流输电或者直流输电系统在应用于这些场合时，会使交流输电系统出现很多的麻烦。这里举一个风力发电的例子，风力发电在给我们带来取之不尽用之不竭的廉价清洁动力的同时，随之而来的也带来了一些问题。风电无法像传统能源一样，保持一次能源的相对稳定，这就为风电的并网带来一些麻烦。想要大规模开发和利用清洁能源将对电网的发电、输电、配电等环节提出了新的要求。是以，一种优于传统输电的调动及传输方法的研发变得尤为重要，这种技术应该达到既能使不同种类的清洁能源并网发电的需求得到满足，又能满足整个电网系统的稳定、安全、经济运行的指标。

柔性直流输电技术（VSC-HVDC）是一种基于电压源型换流技术的新型高电压直流输电技术。该技术使用了绝缘栅双极晶体管IGBT，具有很好的关断电流的能力，可以采用脉宽调制技术（PWM）控制关断。因为这种换流器占用空间较小，但是功能强大，可以简化换流站的滤波装置，可使换流站的结构变得简洁。除了拥有传统高压直流输电的优点，还可以直接向远距离的孤立用户点供应电能，有效的接入不集中的电源，具有多种多样的运行控制方法，可以降低输电线路压降，提高输配电电能质量。