换流

电力电子电路中支路间电流的转移

换流（commutation）指电力电子电路中支路间电流的转移。

简介

换流为了有效地对电能进行变换和控制，电力电子电路实质上是一种按既定时序工作的大功率开关电路。因此，含开关元件支路间电流的转移必然产生于开关元件开关状态发生转变的瞬间。早期的电力电子电路，其变换功能仅限于整流和交流调压，其共同特点是具有交流工作电源和采用相控方式。因此，上述支路间电流转移时也伴随着加到开关元件上交流电源相序的更迭（如线电压uAB至uBC等）,所以这一类电路的换流也可称为换相。随着技术的发展，电能变换形式的增多，对于逆变和直流变换等电路，其工作电源均为直流，采用频控和斩控方式因此电路中支路间电流转移的时刻已完全与交流公共电网的相序无关，故泛称换流更妥。

由于采用电力电子器件作为开关器件，各支路间电流的转移必然包含着电力电子器件开关状态的变化，它包括关断退出工作的已处通态的器件和接通进入工作的原处断态的器件。由于器件和电路元件都具有惯性，上述器件开关状态的转换和电流的转移都不可能是瞬时实现的，因此产生了换流前后两个电路稳态间的暂态过程。这一过程称为换流过程。

换流方式

可靠换流是所有变流电路顺利工作的必要条件。换流过程的长短和优劣对变流电路的经济技术性能会产生较大的影响。换流过程涉及器件的开关过程。这一过程又随着器件的控制极性能而异。

关断方式

由器件的分析可知，所有器件的关断方式可分为以下两种：

①控制极关断方式

利用加到控制极信号电平的变化，使已处通态器件中的电流下降并恢复其正向和反向阻断能力。

②阳极关断方式

又称阳极换流方式。利用反向阳极电压使通态电流下降并恢复其电压阻断能力。对于全控型器件可以采用第一种方式；对于半控型器件，由于控制极电平在导通后即失去控制作用，故只能采用第二种方式。反向阳极电压又称换流电压。

换流方法

根据换流电压来源，换流方法可分为3种。

①电源换流

换流电压取自交流电网；

②负载换流

换流电压取自呈容性的负载端电压；

③自换流

换流电压由附加的独立电路产生。前两种方式由于无需附加换流电路，因而主电路比较简单，但仅限于具有交流电网或容性负载的场合。

相关研究

直流母线单极接地故障是模块化多电平换流器高压直流输电(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)的典型故障,分析其故障特性对于故障的诊断、保护的设计及相关参数的优化具有工程意义,另外,故障清除后的恢复也是需研究的重点问题。针对典型交流接地方式,建立了避雷器不动作时直流单极接地故障暂态分析模型,分析了接地装置参数对故障特性的影响,同时定性分析了避雷器动作对故障特性的影响。针对换流站的故障恢复问题,深入分析了上、下桥臂电容电压的再平衡机制,分析表明其再平衡速度取决于桥臂电阻、调制度等参数,并基于理论分析,设计了一种附加控制器以加速电容电压再平衡,降低其对系统和控制参数的依赖。最后基于PSCAD/EMTDC搭建双端MMC-HVDC仿真模型,验证了故障特性分析和故障恢复策略的正确性和有效性。

电压源型换流器(VSC)及基于VSC的并联型直流电网的不断发展,未来电网会形成含VSC的多直流母线、多直流联络线和多直流负荷的交直流网络。文中分析了VSC的稳态模型及其控制方式,详细推导了含VSC直流电网的交直流网络稳态潮流模型,研究了不同控制方式直流电网的潮流求解方法。在此基础上提出了一种通用交直流网络潮流交替迭代方法,该算法根据VSC换流站的不同控制方式在交流侧和直流侧解耦等效,先进行直流电网潮流迭代,后进行交流电网潮流迭代,二者交替计算直至直流电网、换流站和交流电网全部收敛。算法适用于不同的直流电网控制方式且考虑了直流变量约束条件和运行方式的合理调整。最后在改进的IEEE 57节点交直流电网上,验证了所提出的交替迭代方法的有效性和准确性。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省

云南省