[发明专利]使用高压直流电流的电力传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用高压直流电流的电力传输装置，这种装置包括：

两个由相位角控制的换流器，每个换流器连接到交流电压网上，两个换流器之间通过直流连线互相连接，以及

控制元件，用来控制其中的一个换流器作为整流器来使用，并控制另一个换流器作为逆变器来使用，并且

控制其中的一个换流器，即电流控制换流器，以便控制流入直流连线的直流电流，以及

控制另一个换流器，即电压控制换流器，以便控制直流连线中的直流电压。

背景技术

上述类型的装置是以前所熟知并且被详尽说明了的，例如，

Erich Uhlmann的“直流电力传输”(“Power Transmission by Direct Current”)，斯普林格-维纳格柏林-海德堡-纽约(Springer-Verlag Berlin-Heidelberg-NewYork)1975，

Ake Ekstrom的“高功率电子学，HVDC和SVC”(“High Power Electronics，HVDC and SVC”)，斯德哥尔摩，皇家技术学院(The Royal Institute of Technology，Stockholm)，1990，

J.Arrilage的“高电压直流传输”(“High Voltage Direct Current Transmission”)，伦敦，彼德，彼里利勒斯有限公司(Peter Peregrinus Ltd.，London)，1983。

在以上类型的装置中，两个换流器中的每一个一般都被安置在它自己的换流器站上，这些站的位置彼此相隔一定的距离，相互之间通过直流电缆和(或)架空线相连。在某些情况下(一种称为背靠背连接的方式)，两个换流器可能被安置在同一个换流器站上，直流连线则由站上的直流总线组成。

一般情况下，换流器是12脉冲换流器，每个换流器由两个串连在一起的6脉冲电桥及其相关变压器以及控制和保护设备组成。

这里涉及的这种装置可以是单极性的，就是只有一根直流线，直流电流通过大地返回；也可以是双极性的，即每个站上有两个换流器，两根直流线，其中一根相对于地携带正电压，另一根相对于地携带负电压。

在上述类型的装置中，两个换流器中的一个作为整流器来使用，另一个换流器作为逆变器来使用。换流器是受到控制的，使得其中一个为电流控制，另一个为电压控制。一般来说，整流器是电流控制的，就是说，整流器工作在多少有些降低的直流电压下，工作时有一个受电流控制器影响的控制角α使直流电流被控制到一个电流参考值上。而逆变器则是电压控制换流器。它的控制角维持在一个值上，使换流器工作在熄火角γ的最小值上。这样，逆变器就决定了传输中的直流电压，这个直流电压可以是借助逆变器上变压器的抽头变换开关来控制的，致使直流电压(比如说在整流器中)被维持在一个电压参考值上。

在这些已知的装置中，整流器的控制角有一个额定值，比如说15°，而且整流器上变压器的抽头变换开关也是受控制的，使整流器的控制角维持在一个预定区间内。这就确定了，比如当控制角在其额定值和变化区间的上下限之间发生变化时，由控制角变化引起的直流电压变化是抽头变换开关的±1档。在如上所述的控制角额定值15°下，控制角变化区间的典型限定值为12.5°和17.5°。一个抽头变换开关档典型地与额定工作电压1.25％的电压变化相对应。

换流器的无功功率损耗随控制角迅速增长，并且几乎与Sinα成正比。所以，在这些已知的装置中，整流器的无功功率是比较高的。

因此，人们期望能在较小的整流器控制角下工作，但在大多数情况下，出于各种不同的原因，在以前这实际上是不可能的。但是，某些类型的换流器被证明是可以在低控制角下工作的(控制角假定与线电压有关)。尤其是在被称为串联补偿HVDC换流器的情况下就被证明是这样的，这种换流器通过串联电容器连接在它们的交流电网上。这种换流器(比如整流器)可能会在非常低甚至负的控制角下工作。这样，无功功率可以保持在低的水平。

然而，在串联补偿换流器中，点火和熄火的电压跳变是比较高的，并随控制角而增长，该电压跳变是指在点火和熄火时换流器件上电压的突然变化。因此在这种换流器中，维持低控制角是十分重要的。