柔性电力技术研究所柔性电力技术研究所高压直流输电技术高压直流输电技术刘晋刘晋华北电力大学华北电力大学 电气与电子工程学院电气与电子工程学院 柔性电力技术研究所柔性电力技术研究所liujin@1 柔性电力技术研究所柔性电力技术研究所Chap.2 换流器工作原理换流器工作原理2 滤波正极12脉动A端滤波负极12脉动B端滤波及无功补偿直流输电线交流系统A交流系统BY YD YY YD YLdLdHVDC原理原理示意图示意图双桥换流器双桥换流器3 换流器换流器4 换流器桥臂换流器桥臂桥臂符号桥臂符号组件组件5 换流器换流器6 静态均压静态均压晶闸管晶闸管动态均压动态均压平波电抗平波电抗组间均压组间均压冲击陡波均压冲击陡波均压阀组件：晶闸阀组件：晶闸管与均压电路管与均压电路 受单只器件控制受单只器件控制容量的限制，必须容量的限制，必须采取组合的形式以采取组合的形式以满足工作要求满足工作要求7 换流器换流器8 换流器换流器n桥桥臂组成方式臂组成方式--晶闸管串联和并联晶闸管串联和并联AM晶闸管晶闸管AM电压电压：5.5~9kV电流电流：1.2~4.5kA串联方式需要串联方式需要均压均压，并联方式需要，并联方式需要均流均流9 10 11 12 第二章第二章 主要内容主要内容§2.1 单桥整流器的工作原理单桥整流器的工作原理§2.2 单桥逆变器的工作原理单桥逆变器的工作原理§2.3 双桥换流器的工作原理双桥换流器的工作原理HVDC系统 单桥单桥 13 假设条件假设条件 v 交流电源为对称的正弦波；交流电源为对称的正弦波；v 交流输电系统及换流变压器阻抗对称；交流输电系统及换流变压器阻抗对称；v 不计交流系统中各元件的电阻及换流变压器不计交流系统中各元件的电阻及换流变压器的激磁导纳；的激磁导纳；v 平波电抗器的电感为无穷大；平波电抗器的电感为无穷大；v 晶闸管具有理想的开关特性；晶闸管具有理想的开关特性；v 等间隔触发等间隔触发HVDC系统14 2.1 单桥整流器的工作原理单桥整流器的工作原理n单桥等效电路原理图单桥等效电路原理图135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebecoHVDC系统15 单桥整流器的主要内容单桥整流器的主要内容§2.1.1 无触发延时、不计换相角时单无触发延时、不计换相角时单桥的工作原理桥的工作原理§2.1.2 计及触发延时、不计换相角时计及触发延时、不计换相角时单桥的工作原理单桥的工作原理§2.1.3 计及触发延时、计及换相角时计及触发延时、计及换相角时单桥的工作原理单桥的工作原理 -----正常工况正常工况16 电源电动势电源电动势§相电压相电压:（（1 1））§线电压线电压:（（2 2））n自然换相点自然换相点：电源相电压的交点：电源相电压的交点17 2.1.1 无触发延时、不计换相角时单桥工作原理无触发延时、不计换相角时单桥工作原理n 上半桥分析上半桥分析 V1、V2导通 V2、V3导通ü V1、V2导通 电流：→135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebecoHVDC系统18 上半桥分析上半桥分析ü V1、V2导通 电压：ü ωt=c3 后 ∵ p3 给出，同时 ∴ V3导通, V1截止135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebeco19 上半桥分析上半桥分析ü换相换相：电流从一个晶闸管转移到同一半桥电流从一个晶闸管转移到同一半桥中另一个晶闸管的过程中另一个晶闸管的过程。
üV2、、V3导通导通电压、阀电流、相电流 直流电流波形135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebeco20 §下半桥分析下半桥分析 V2、V3导通 V3、V4导通→135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebecoü ωt=c4 后 ∵ p4 给出，同时 ∴ V4导通, V2截止21 下半桥分析下半桥分析135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebecoüV3、V4导通电压、阀电流、相电流 直流电流波形22 整流电压平均值整流电压平均值（不计触发角、不计换相角）（不计触发角、不计换相角）电源线电压电源线电压有效值有效值（3）（4）理想空载直流电压理想空载直流电压理想空载直流电压理想空载直流电压23 2.1.2计及触发延时、不计换相角时单桥工作原理计及触发延时、不计换相角时单桥工作原理ü 触发（延迟）角触发（延迟）角/ /滞后角滞后角/ /点燃角点燃角（ ）： 用电气角度表示的从自然换相点到晶闸用电气角度表示的从自然换相点到晶闸管的控制极上施以触发脉冲的时间管的控制极上施以触发脉冲的时间。
Ø 上半桥分析上半桥分析 V1、、V2导通导通 V2、、V3导通导通→ü V1、V2导通ü V2、V3导通与与不不计触发延时、不计计触发延时、不计换相角时相同换相角时相同24 2.1.2计及触发延时、不计换相角时单桥的工作原理计及触发延时、不计换相角时单桥的工作原理Ø 上半桥分析上半桥分析ü ωt=c3～ p3 时 ∵ p3 没有给出，所以尽管135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebeco ∴ V3不导通25 上半桥分析上半桥分析( (计及触发延时、不计换相角计及触发延时、不计换相角) )ü ωt> p3 时 ∵ p3 给出，同时135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebeco ∴ V3导通, V1截止电压、阀电流、相电流 直流电流波形26 下半桥分析下半桥分析( (计及触发延时、不计换相角计及触发延时、不计换相角) )ü ωt> p4 时 ∵ p4 给出，同时 ∴ V4导通, V2截止电压、阀电流、相电流 直流电流波形135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebeco27 整流电压平均值整流电压平均值（计及触发角、不计换相角）（计及触发角、不计换相角）（5） 特点特点： 增加，则增加，则 减少减少28 2.1.3计及触发延时、计及换相角时单桥的工作原理计及触发延时、计及换相角时单桥的工作原理问题的提出问题的提出： n ip能否能否突变突变？？n ip的变化规律？的变化规律？ 假设短路电流假设短路电流ik 135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebecoik29 推导换相电流公式推导换相电流公式KVL：135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebecoik-----（6）30 推导换相电流公式推导换相电流公式计及计及：和和 线电压线电压：可可得得：（7）考虑初始条件考虑初始条件：31 换相电流计算公式换相电流计算公式（8）交流系统两相短路电流的幅值交流系统两相短路电流的幅值（9）等值换相电感等值换相电感ik波形、阀电流、相电流、直流电流波形32 换相角计算公式换相角计算公式换相结束时换相结束时：（10）特点特点：：则则33 换相实质换相实质 换相实质换相实质：： 换相是交流系统短时间的两换相是交流系统短时间的两相短路相短路。
换相是依靠交流电源提供的短路电换相是依靠交流电源提供的短路电流进行的流进行的v 换相电流换相电流：换相期间的短路电流换相期间的短路电流v 换相电压换相电压：提供换相电流的交流电源电压提供换相电流的交流电源电压v 换相阻抗换相阻抗：每相电源中性点到桥臂间的等每相电源中性点到桥臂间的等值阻抗值阻抗HVDC系统34 电压分析电压分析- -上半桥上半桥(正常工况正常工况)电压 V1、V2导通 V1、V2、V3导通 V2、V3导通 →→ü V1、V2导通ü V2、V3导通与与计计及触发延时、不计及触发延时、不计换相角时相同换相角时相同ü ωt=α ～ α＋μ 时，35 整流电压平均值整流电压平均值（正常工况正常工况）空载时整流电空载时整流电压的平均值压的平均值（11）换相引起的电压损耗换相引起的电压损耗：：（12）电压36 外特性方程外特性方程（14）（13）v整流电压平均值整流电压平均值------表达式表达式1 1 ---定定α角角外特性方程外特性方程等值换相电阻等值换相电阻/ /比换相压降比换相压降：：定定α角角外特性曲线外特性曲线37 整流电压平均值整流电压平均值（正常工况正常工况）v整流电压平均值整流电压平均值------表达式表达式2 2（15）v整流电压平均值整流电压平均值------表达式表达式3 3（16）38 直流电压的特点直流电压的特点整流电压平均值的整流电压平均值的特点特点：其中：其中：(1) (1) ，， ，， ，， 增加，则增加，则 减少减少； (2(2) ) 增加，则增加，则 增加增加的影响， 的影响， 的影响， 的影响， 的影响 39 等效电路（单桥整流器）等效电路（单桥整流器）（13）+_+_+_（（a a））等效电路等效电路-1-1（（b b））等效电路等效电路-2-2+_+_+_40 功率因数功率因数 （单桥整流器）（单桥整流器） （18）（17）（19）功率因数角功率因数角：通常通常41 单桥整流器的运行方式单桥整流器的运行方式v工况工况2-3 ---正常运行方式正常运行方式v工况工况3 ---非正常运行方式非正常运行方式v工况工况3-4 ---故障运行方式故障运行方式Ø工况工况2-3： 在在600的重复周期中，的重复周期中，2个阀个阀和和3个阀轮流导通的运行方式个阀轮流导通的运行方式。
成立的条件成立的条件：： 同时同时42 工况3v工况工况3： 在在600的重复周期中，始终只有的重复周期中，始终只有3个阀轮流导通的运行方式个阀轮流导通的运行方式135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebeco 成立的条件成立的条件：： 同时同时§ 特点特点： 出现出现强制延迟强制延迟现象现象§ 出现的原因出现的原因：：过大过大43 工况工况3-4v工况工况3-4： 在在600的重复周期中，的重复周期中， 3个阀和个阀和4个阀轮流导通的运行方式个阀轮流导通的运行方式135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebeco§ 特点特点：直流短路、交流三直流短路、交流三相短路相短路§ 出现的原因出现的原因：：故障性增大故障性增大 成立的条件成立的条件：： 同时同时44 2.2 单桥逆变器的工作原理单桥逆变器的工作原理n逆变器接入逆变器接入HVDC系统的方式系统的方式ebMNIdIdLceaeceaebeciaicLc135462ABCibicibiaLdLd+ Udr － + Udi － A4MN12563BC45 Ud ~ α的关系的关系单桥整流器的整流电压平均值单桥整流器的整流电压平均值( ( 和和 ) )： 0 ~ 600 600 ~ 900900 ~ 12001200 ~ 1800全部为全部为+ + ~ - + ~ - 全部为全部为 - 全部为全部为+ + ~ 0 0 ~ - 全部为全部为 - 换流器状态换流器状态 整流器整流器逆变器逆变器 （5）对 的影响、动画46 单桥逆变器的运行方式单桥逆变器的运行方式v工况工况2-3 ---正常运行方式正常运行方式v工况工况3-4 ---故障运行方式故障运行方式Ø工况工况2-3： 在在600的重复周期中，的重复周期中，2个阀和个阀和3个阀轮流导通的运行方式个阀轮流导通的运行方式。
成立的条件成立的条件：： 同时同时47 工况工况2-3 ü ωt∈(C3,α) /V1、V2导通n下半桥分析下半桥分析 V1、V2导通 V1、V2 、V3导通 V2、V3导通 →→eaebecicLcibia+ udi－ A4MN12563BCoLcLcIdLd电压波形48 下半桥分析下半桥分析ü ωt=α ～ α＋μ /V1、V2、V3导通eaebecicLcibia+ udi－ A4MN12563BCoLcLcIdLdikKVL：49 推导换相电流公式推导换相电流公式计及计及：和和 线电压线电压：可可得得：考虑初始条件考虑初始条件：50 换相电流计算公式换相电流计算公式交流系统两相短路电流的幅值交流系统两相短路电流的幅值等值换相电感等值换相电感ik波形、阀电流、相电流、直流电流波形51 逆变运行的充要条件逆变运行的充要条件ü与交流系统相连与交流系统相连---有源逆变有源逆变；ü与足够大的直流电源相连与足够大的直流电源相连；ü具有使具有使α在在 90° ~ 180° 范围内调节的控制能力范围内调节的控制能力eaebecicLcibia+ udi－ A4MN12563BCoLcLcIdLdik52 名词解释名词解释ü 超前角超前角/越前角越前角/触发越前角触发越前角（（ ）：）： 用电气角度表示的落后于自然换相点用电气角度表示的落后于自然换相点180°处到控制脉冲发出时刻之间的时间。
处到控制脉冲发出时刻之间的时间ü 熄弧角熄弧角/ /关断越前角关断越前角（（ ）：）： 用电气角度表示的熄弧阀上正向电压用电气角度表示的熄弧阀上正向电压为负的时间为负的时间21） 同时适合条件适合条件：（20）53 正常运行值正常运行值ü 熄弧裕熄弧裕度角度角（（ ）：）： 考虑足够裕度的熄弧角考虑足够裕度的熄弧角稳态运行数值：稳态运行数值：54 换相失败换相失败逆变器侧的熄弧阀在换相结束后重新导通逆变器侧的熄弧阀在换相结束后重新导通的过程的过程 原因原因：：γ过小，熄弧阀在换相结束后没有足够过小，熄弧阀在换相结束后没有足够的时间恢复其正向阻断能力的时间恢复其正向阻断能力 分类分类：：§一次换相失败一次换相失败§连续两次换相失败连续两次换相失败对策对策：：控制系统闭锁，控制系统闭锁， HVDC系统短时停运系统短时停运 一般，一般，80%的一次换相失败不会发展为连的一次换相失败不会发展为连续两次换相失败续两次换相失败电压、阀电流波形电压、阀电流波形55 单桥逆变器的特性方程单桥逆变器的特性方程 单桥逆变器的单桥逆变器的特性方程特性方程可由单桥整流器的可由单桥整流器的特性方程特性方程导出。
导出v 导出原则一导出原则一： 整流器α Udr dxrμr Id逆变器 1800-β -Udi dxi μi Id电压波形比较、动画比较56 整流电压平均值整流电压平均值-（单桥逆变器）（单桥逆变器）已知已知 单桥整流器的整流电压平均值单桥整流器的整流电压平均值v整流电压平均值整流电压平均值（单桥逆变器，工况单桥逆变器，工况2-2-3）（22）（23）故故57 外特性方程外特性方程- -（单桥逆变器）（单桥逆变器）已知已知 单桥整流器的外特性方程单桥整流器的外特性方程故故（24）v外特性方程外特性方程（单桥逆变器，工况单桥逆变器，工况2-32-3） 定定 角的外特性方程角的外特性方程（25）其中，其中，外特性曲线58 μ计算公式计算公式-（单桥逆变器）（单桥逆变器）已知已知 单桥整流器的单桥整流器的μ计算公式计算公式：故故vμμ计算计算公式公式（单桥逆变器，工况单桥逆变器，工况2-32-3）（26）（27）其中其中，59 单桥逆变器的特性方程单桥逆变器的特性方程v 导出原则二导出原则二： 整流器α Udr dxrμr Id逆变器 γ Udi dxi μi Id电压波形比较60 整流电压平均值整流电压平均值- -（单桥逆变器）（单桥逆变器）已知已知 单桥整流器的整流电压平均值单桥整流器的整流电压平均值v整流电压平均值整流电压平均值（单桥逆变器，工况单桥逆变器，工况2-3）（28）（29）故故61 外特性方程外特性方程- -（单桥逆变器）（单桥逆变器）已知已知 单桥整流器的外特性方程单桥整流器的外特性方程故故（30）v外特性方程外特性方程（单桥逆变器，工况单桥逆变器，工况2-3） 定定 角的外特性方程角的外特性方程其中其中，外特性曲线62 μ计算公式计算公式- -（单桥逆变器）（单桥逆变器）已知已知 单桥整流器的单桥整流器的μ计算公式计算公式：故故vμ计算公式计算公式（单桥逆变器，工况单桥逆变器，工况2-32-3）（31）其中其中，63 计算公式-（单桥逆变器）工况工况2-3时，不同时，不同 下下 的计算公式的计算公式Ø 和 时 Ø 和 时 Ø 和 时 （34）（32）（33）I电压波形64 计算公式-（单桥逆变器）已知已知 单桥整流器的单桥整流器的 计算公式计算公式：故故v 计算公式计算公式（单桥逆变器，工况单桥逆变器，工况2-32-3）（35）（36）65 等效电路（单桥逆变器）+_+_+_（（a a））等效电路等效电路-1-1+_+_+_（（b b））等效电路等效电路-2-266 单桥逆变器的运行方式单桥逆变器的运行方式Ø工况工况3-4： 在在600的重复周期中，的重复周期中，3个阀和个阀和4个个阀轮流导通的运行方式阀轮流导通的运行方式。
成立的条件成立的条件：： 同时§ 特点特点：直流短路、交流三相直流短路、交流三相短路短路§ 出现的原因出现的原因：： 故障性增大故障性增大eaebecicLcibia+ udi－ A4MN12563BCoLcLcIdLd67 2.3 双桥换流器的工作原理双桥换流器的工作原理多桥换流器多桥换流器： 由直流端串联、交流端并联的一个以上的单桥由直流端串联、交流端并联的一个以上的单桥构成的换流器构成的换流器多桥换流器的接线方式多桥换流器的接线方式：q 典型方式典型方式: 每极每极1组组12脉动换流单元脉动换流单元--双极双桥双极双桥q 其他其他方式方式: 每极每极2组组12脉动换流单元串联脉动换流单元串联 每极每极2组组12脉动换流单元并联脉动换流单元并联 特点特点：单桥数目为偶数单桥数目为偶数68 双桥换流器的运行方式双桥换流器的运行方式v工况工况4-5 ---正常运行方式正常运行方式v工况工况5 ---非正常运行方式非正常运行方式v工况工况5-6 ---非正常运行方式非正常运行方式v等等等等双桥换流器等效电路导通顺序导通顺序:11 12 21 22 31 32 41 42 51 52 61 62 11 12 69 工况工况4-5—整流器整流器§电压波形：电压波形： 1. 不计不计α和和μ 2. 正常运行正常运行§电流波形：电流波形：不计不计α和和μ 时，时， 1. 换流变换流变阀侧电流阀侧电流，， 2. 换流变换流变网侧电流网侧电流，， 3. 电源侧电流电源侧电流 成立的条件成立的条件：： 同时同时Ø工况工况4-5： 在在300的重复周期中，的重复周期中，4个阀个阀和和5个阀轮流导通的运行方式个阀轮流导通的运行方式。
双桥换流器等效电路70 工况工况4-5—逆变器逆变器§电压波形：电压波形： 1. 不计不计α和和μ 2. 正常运行正常运行 成立的条件成立的条件：： 同时同时双桥换流器等效电路§电流波形：电流波形：不计不计α和和μ 时，时， 1. 换流变换流变阀侧电流阀侧电流，， 2. 换流变换流变网侧电流网侧电流，， 3. 电源侧电流电源侧电流71 工况工况4-5 的特点的特点1. 双桥换流器的正常运行方式双桥换流器的正常运行方式2. 每个单桥的每个单桥的ud、、iv和和ip 波形与工作在工波形与工作在工况况2-3时的对应波形一致时的对应波形一致 即：（即：（1）） 工况工况4-5时，时，邻桥的换相与否，邻桥的换相与否，不影响本桥的电压不影响本桥的电压 （（2）） 工况工况4-5时，时，邻桥的换相与否，不邻桥的换相与否，不影响本桥的电流影响本桥的电流双桥换流器等效电路72 工况工况4-5 的特点的特点3. 桥间相互影响桥间相互影响： 邻桥的换相使本桥所有未导通阀的电邻桥的换相使本桥所有未导通阀的电压产生畸变压产生畸变 从而影响整流器侧从而影响整流器侧接班阀接班阀的正常的正常开通开通，，以及逆变器侧以及逆变器侧熄弧阀熄弧阀的可靠的可靠关断关断。
双桥换流器等效电路73 桥间相互影响桥间相互影响设V11、V12、 V21、 V22、V31导通ü 整流器侧接班阀电压整流器侧接班阀电压：（37）ü 逆变器侧熄弧阀电压逆变器侧熄弧阀电压：（38）交流系统各相交流系统各相等值电感等值电感换流变压器各换流变压器各相等值电感相等值电感双桥换流器等效电路74 桥间相互影响系数桥间相互影响系数：：（39）结论结论：： 1. 2. 越大，桥间相互影响越严重，越大，桥间相互影响越严重，未开通阀的波形畸变也越厉害未开通阀的波形畸变也越厉害桥间相互影响的实质桥间相互影响的实质：：两桥间共有一个耦合电感双桥换流器等效电路75 双桥换流器的计算公式双桥换流器的计算公式- -整流器整流器 一、一、 整流器（工况整流器（工况4-5））：1. 整流电压平均值整流电压平均值：（40）或或（41）单桥I电路，单桥I熄弧阀压波形76 双桥换流器的外特性双桥换流器的外特性- -整流器整流器2. 双桥整流器的外特性方程双桥整流器的外特性方程— 定定α角的角的外特性方程外特性方程：（42）等值换相电阻等值换相电阻/ /比换相压降比换相压降：：77 双桥换流器的双桥换流器的μ计算公式计算公式- -整流器整流器3.3.双桥整流器的双桥整流器的μ角计算公式角计算公式（43）（45）4.4.双桥整流器的双桥整流器的 角计算公式角计算公式交流系统两相短路电流的幅值交流系统两相短路电流的幅值（44）78 双桥换流器的计算公式双桥换流器的计算公式- -逆变器逆变器 二二、、 逆变器（工况逆变器（工况4-5））：1. 1. 整流电压平均值整流电压平均值：（46）或或（47）79 双桥换流器的计算公式双桥换流器的计算公式- -逆变器逆变器 整流电压平均值整流电压平均值：或或（49）（48）80 双桥换流器的外特性双桥换流器的外特性- -逆变器逆变器2. 双桥逆变器的外特性方程双桥逆变器的外特性方程（50）ü定定 角的角的外特性方程外特性方程：ü定定 角的角的外特性方程外特性方程：（51）81 双桥换流器的双桥换流器的μ计算公式计算公式- -逆变器逆变器3.双桥逆变器的双桥逆变器的μ角计算公式角计算公式（52）交流系统两相短路电流的幅值交流系统两相短路电流的幅值（53）或或82 双桥换流器的双桥换流器的 计算公式计算公式- -逆变器逆变器4. 双桥逆变器的双桥逆变器的 角计算公式角计算公式（54）（55）83 工况工况5Ø工况工况5： 在在300的重复周期中，始终只有的重复周期中，始终只有五个阀阀轮流导通的运行方式五个阀阀轮流导通的运行方式。
双桥换流器等效电路 成立的条件成立的条件：： 同时§ 特点特点： 1.出现出现强制延迟强制延迟现象；现象； 2.只有整流器才能出现只有整流器才能出现§ 出现的原因出现的原因：：过大 同时同时84 HVDC系统原理图系统原理图-双极双桥双极双桥 葛洲坝葛洲坝南南 桥桥209kVIdId－＋－＋－＋－＋~500kV500kV500kV198kV~220kV85 电压波形电压波形（ 、 ）-单桥整流器单桥整流器eaebecC1C3C5C1C3C2C6C4C2p2p1p4p3p5p1p6p3p2v2v3v6v1v3v4v5v6v1v2v6v1v5v6v4v5v1v2 v2v3 v3v4eaceabebaebcecbeca86 阀电流波形阀电流波形（ 、 ）eaebecC1C3C5C1C3C2C6C4C2p2p1p4p3p5p1p6p3p2v2v3v6v1v3v4v5v6v1v2v6v1v5v6v4v5v1v2 v2v3 v3v4iV1iV2iV3iV5iV4iV687 相电流波形相电流波形（ 、 ）eaebecC1C3C5C1C3C2C6C4C2p2p1p4p3p5p1p6p3p2v2v3v6v1v3v4v5v6v1v2v6v1v5v6v4v5v1v2 v2v3 v3v4iaibic88 直流电流波形直流电流波形（ 、 ）p2p1p4p3p5p1p6p3p2v2v3v6v1v3v4v5v6v1v2v6v1v5v6v4v5v1v2 v2v3 v3v4eaebecC1C3C5C1C3C2C6C4C2Id+13513Id-24624689 电压波形（电压波形（ 、、 ））- -单桥整流器单桥整流器eaebecC1C3C5C1C3C2C6C4C2eaebeceav2v3v6v1v3v4v5v6v1v2v6v1v5v6v4v5v1v2 v2v3 v3v4p2p1p4p3p5p1p6p3p2p5p4eaceabebaebcecbecaeaceabebc90 电压波形动画（电压波形动画（ 、、 ））- -单桥整流器单桥整流器α= 5°～ 57°,粉红色粉红色---uMO，蓝色蓝色---uNO，红色红色---ud＝uMN91 阀电流波形阀电流波形（ 、 ）eaebecC1C3C5C1C3C2C6C4C2eaebeceav2v3v6v1v3v4v5v6v1v2v6v1v5v6v4v5v1v2 v2v3 v3v4p2p1p4p3p5p1p6p3p2p5p4iV1iV2iV3iV5iV4iV692 相电流波形相电流波形（ 、 ）eaebecC1C3C5C1C3C2C6C4C2eaebeceav2v3v6v1v3v4v5v6v1v2v6v1v5v6v4v5v1v2 v2v3 v3v4p2p1p4p3p5p1p6p3p2p5p4iaibic93 直流电流波形直流电流波形（ 、 ）eaebecC1C3C5C1C3C2C6C4C2eaebeceav2v3v6v1v3v4v5v6v1v2v6v1v5v6v4v5v1v2 v2v3 v3v4p2p1p4p3p5p1p6p3p2p5p4Id+13513Id-24624694 ik与iv波形p3C3α ISC2cosαISC2μIdiv1iv395 阀电流波形阀电流波形（ 、 ）eaebeceaebecC1C2C3C4C5C6C1C1C2C3C4C5C65 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 5p1p2p3p4p5p6p1p2p3p4p5p696 相电流波形相电流波形（ 、 ）eaebeceaebecC1C2C3C4C5C6C1C1C2C3C4C5C65 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 5p1p2p3p4p5p6p1p2p3p4p5p697 直流电流波形直流电流波形（ 、 ）eaebeceaebecC1C2C3C4C5C6C1C1C2C3C4C5C65 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 5p1p2p3p4p5p6p1p2p3p4p5p6iV1iV3iV5iV1iV3iV5iV2iV4iV6iV2iV4iV698 电压波形（电压波形（ 、、 ））- -单桥整流器单桥整流器eaebeceaebecC1C2C3C4C5C6C1C1C2C3C4C5C65 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 5p1p2p3p4p5p6p1p2p3p4p5p6eaceabebaebcecbecaeaceabebaebcecbeca99 电压波形动画（电压波形动画（ 、、 ））- -单桥整流器单桥整流器α= 5°～ 57°粉红粉红--uMO 蓝色蓝色--uNO 红色红色--ud＝uMN ,绿色绿色--uv3100 外特性曲线外特性曲线（单桥整流器）（单桥整流器） （13）o101 换流器换流器ud图图(α= 0°~ 180° )pα＝0pα＝ 300pα＝ 600pα＝ 900pα＝ 1200pα＝ 1500pα＝ 1800102 换流器换流器ud动画动画(α= 0°~ 180° )103 电压波形（电压波形（ 、、 ））- -单桥逆变器单桥逆变器6126145634556112323434545656161212323445566112233445561223 p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p5C6C4C4C2C3C5C6C1C2C3C5C1ecebeaeaebecC60C1eabeacebcebaecaecbeabeacebcebaecaecb104 电压波形（电压波形（ 、、 ））- -单桥逆变器单桥逆变器- -带带ecebeaeaebec p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p56126145634556112323434545656161212323445566112233445561223C6C4C4C2C3C5C6C1C2C3C5C1eabeacebcebaecaecbeabeacebcebaecaecbAeabeacebcebaecaecbeabeacebcebaecaecb单桥I电路，单桥R熄弧阀压波形105 阀电流波形（阀电流波形（ 、、 ））- -单桥逆变器单桥逆变器ecebeaeaebec p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p56126145634556112323434545656161212323445566112233445561223C6C4C4C2C3C5C6C1C2C3C5C1iV1iV2iV3iV4iV5iV6106 相电流波形（相电流波形（ 、、 ））- -单桥逆变器单桥逆变器ecebeaeaebec p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p56126145634556112323434545656161212323445566112233445561223C6C4C4C2C3C5C6C1C2C3C5C1iv1iv1-iv4-iv4iv3iv3-iv6-iv6iv5-iv2-iv2iv5107 直流电流波形（直流电流波形（ 、、 ））- -单桥逆变器单桥逆变器ecebeaeaebec p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p56126145634556112323434545656161212323445566112233445561223C6C4C4C2C3C5C6C1C2C3C5C1iv5iv1iv3iv5iv1iv3iv6iv2iv4iv6iv2iv4108 ik与与iv波形波形C3p3p3a b ISC2cosαISC2μIdiv1iv3109 电压波形电压波形（含一次换相失败）（含一次换相失败）6126145634556112312414545656161212323445566112231445561223 p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p51231234C6C4C4C2C3C5C6C1C2C3C5C1ecebeaeaebeceabeacebcebaecaecbeabeacebcebaecaecbC60C1单桥I电路，单桥I熄弧阀压波形110 阀电流波形阀电流波形（（含一次换相失败）含一次换相失败）C4C4C2C3C5C2C3C5C1 p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p561261456345561123124145456561612123234455661122314455612231231234C6eabeacebcebaecaecbeabeacebcebaecaecbC60C1iV3iV5iV2iV4iV1iV6单桥I电路，单桥I熄弧阀压波形111 电压波形电压波形（含连续两次换相失败）（含连续两次换相失败）6126145634556112312414545656161212323445566112231445561223 p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p51231234C6C4C4C2C3C5C6C1C2C3C5C112412456.2812.57ecebeaeaebecC60C1eabeacebcebaecaecbeabeacebcebaecaecb单桥I电路，单桥I熄弧阀压波形112 阀电流波形阀电流波形（（含连续两次换相失败）含连续两次换相失败） p4 p3 p6 p1 p2 p5 p1. p2 P4 p3 p6 p5612614563455611231241454565616121232344556611223144556122312312341241245C6C4C4C2C3C5C2C3C5C1C60C1eabeacebcebaecaecbeabeacebcebaecaecbiV1iV2iV3iV4iV6iV5单桥I电路，单桥I熄弧阀压波形113 电压波形比较电压波形比较（单桥（单桥R和和I））345678910111210.50.51eabeacebcebaecaecbeabeacebcC2C3C4C5C6C1C2C3C1p1.p2p4p3p5p6p1p2p3345678910111210.50.51C2C3C4C5C6C1C2C3C1p5p6p2p1p3p4p5p6p1eabeacebcebaecaecbeabeacebc114 电压波形比较动画电压波形比较动画（单桥（单桥R和和I））α= 5°～ 57° ，β＝180°－α= 123°～ 175° 115 外特性曲线外特性曲线（单桥逆变器）（单桥逆变器）ζIdoζ116 换流器的其他接线方式换流器的其他接线方式§典型方式典型方式: 每极每极1组组12脉动换流单元脉动换流单元§其他其他方式方式: 每极每极2组组12脉动换流单元串联脉动换流单元串联 每极每极2组组12脉动换流单元并联脉动换流单元并联图图1. 每极每极1组组12脉动脉动 换流单元换流单元图图2. 每极每极2组组12脉动换流单元串联脉动换流单元串联图图3. 每极每极2组组12脉动脉动 换流单元并联换流单元并联117 双桥换流器等效电路双桥换流器等效电路R oO’ia1ib1ic1i’a2i’b2i’c2AB CLT113151416121M1N1c1b1a1M2N2123252426222c2b2a2+ud_T1：Y，yk = 1 : 1T2：Y，dk =eAeBeCiAiBiCIdud2+_ud1+_ia2ib2ic2iA2iB2iC2iA1iB1iC1LTO1O2LdLS118 双桥换流器简化等效电路双桥换流器简化等效电路~EXsxT1xT2桥2桥11：∠-30°桥桥I I漏电抗漏电抗桥桥IIII漏电抗漏电抗桥间耦合电抗桥间耦合电抗119 双桥换流器电压波形双桥换流器电压波形（理想情况）（理想情况）oea1c1ea2c212脉动120 iv12－iv42p21p11p31p61p51p41p61p11p61ecbeabeacebcebaecaecbeabC21C31C41C51C61C11C21C11C61C22C32C42C52C62C12C22C12C62ecaecbeabeacebcebaecaecbeabp22p12p32p62p52p42p62p12p62iv11－iv41iv31－iv61－iv61－iv21iv51－iv21iv51iv32－iv62－iv62iv52iv52－iv22双桥换流变阀侧电流波形双桥换流变阀侧电流波形（理想情况）（理想情况）双桥换流器等效电路121 p21p11p31p61p51p41p61p11p61ecbeabeacebcebaecaecbeabC21C31C41C51C61C11C21C11C61C22C32C42C52C62C12C22C12C62ecaecbeabeacebcebaecaecbeabp22p12p32p62p52p42p62p12p62iv11－iv41iv31－iv61－iv61－iv21iv51－iv21iv51双桥换流变网侧电流波形双桥换流变网侧电流波形（理想情况）（理想情况）双桥换流器等效电路122 p21p11p31p61p51p41p61p11p61ecbeabeacebcebaecaecbeabC21C31C41C51C61C11C21C11C61C22C32C42C52C62C12C22C12C62ecaecbeabeacebcebaecaecbeabp22p12p32p62p52p42p62p12p62双桥电源侧电流波形双桥电源侧电流波形（理想情况）（理想情况）双桥换流器等效电路123 双桥换流器电压波形双桥换流器电压波形（正常方式）（正常方式）双桥换流器等效电路124 作业作业§如何用两个如何用两个6脉动换流器构成一个脉动换流器构成一个12脉动脉动换流器？换流器？§什么是什么是6脉动换流器的脉动换流器的“2-3”工况？工况？§什么是触发（滞后）角？什么是触发（滞后）角？§什么是换相（重叠）角？什么是换相（重叠）角？§什么是关断角（熄弧角）？什么是关断角（熄弧角）？§有源逆变的条件是什么？有源逆变的条件是什么？§什么是换相失败？什么是换相失败？§换相失败的原因有哪些？换相失败的原因有哪些？125 nA 2000A 250 kV high voltage direct current (HVDC) thyristor valve at Manitoba Hydro's Henday converter station. nPhoto taken April 2001. Valve rating 2000 A, 250 kV dc. 126 Six thyristors in a module, with cooling piping and protective capacitors. nA module containing thyristors for the Nelson River Bipole. The rating of the module is 2000 A. The thyristors are the white disks at the back of the module. Transparent plastic tubes carry cooling water through the heat sinks. Capacitors in the module assist with commutation and protect against transient voltages 127 Mercury Arc Valve, Radisson Converter Station, Gillam MB nOne of the English Electric mercury arc valves (a kind of rectifier) used to convert electricity from alternating current to direct current at the Manitoba Hydro Radisson Converter Station in Gillam, Manitoba. As of 2004, all of the mercury arc valves have been replaced with thyristors. 128 。