您现在的位置是:首页 > 能源动力 > 技术解析

探索高压输电——第1部分:电网换相换流器

时间:2017-08-30 来源:德州仪器

据美国能源信息管理局统计,2014年美国能源的平均零售价格为10.44美分/千瓦时,预计输配电损耗为5%。这一损耗值似乎很低,但是这必须考虑到美国的总净发电功率是4.1万亿兆瓦时。在这种情况下,5%的损耗意味着超过2000亿千瓦时和210亿美元的损失,因此努力改善电力传输方式成为我们的优先事项。

图片1_副本.jpg

 

高压直流(HVDC)输电是为减少输配电损耗而实施的解决方案之一。为什么HVDC比常规交流输电更高效呢?HVDC输电线路的损耗比相同电压的AC线路少30-50%。当电压和电流变得异相时,HVDC可以提高功率因数。因为DC没有与其相关的频率,因此它不受集肤效应的影响,可以降低通过线路传输的总功率。当电流密度集中在表面或“外肤位置”时,会发生集肤效应,并且当其朝导体中心移动时会渐渐稀疏。沿表面的电流密度越高,AC的有效电阻也就越高。HVDC还提高了网络的可靠性。某些类型的HVDC站可以帮助稳定异步网络。

那么这么大量的电力如何从全国范围内传输到你家呢?电力首先从源开始,被传输到换流站,在整流为DC电压前,AC在这里被升级至所需电压。然后,电力可以作为HVDC通过远距离转移到另一个换流站,在那里被重新转换为AC,某些类型的换流站具有控制有功和无功功率的增值效益。然后变压器将AC电力提高到所需的电压,以根据需要将电压传输和配送到家庭和/或工厂。图1展示了这一完整过程。

图片2_副本.jpg

图1:传输过程(输电线路图片由美国杜克公司提供)

 

最常见的换流站类型是电网换相换流器(LCC)和电压源换流器(VSC)。

电网换相换流器

目前运行的大多数HVDC系统采用LCC拓扑。LCC的效率稍高于VSC,能够传输更大数量的电力。其典型电压电平为450kV或500kV;然而,中国有几条800kV的线路。由于采用脉宽调制(PWM)技术,LCC不会像VSC那样出现开关损耗。LCC使用晶闸管作为开关装置。多个晶闸管串联成三相整流器的单支线路,即构成了所谓的“阀”。

由于晶闸管只能接通,不能断开,因此交流电压会使晶闸管发生反向偏置并停止传导。因此,LCC中的晶闸管的偏置取决于电网AC侧用于换流的功率。在晶闸管正向偏置后导通时的延时决定了相位角延迟(触发角)。晶闸管的相位角延迟实现了交流波的相位角控制。

LCC有两种典型的架构:6脉冲桥和12脉冲桥。图2所示为6脉冲桥,其使用六个晶闸管阀:每个相位使用两个阀来传导正负电压波形。LCC的谐波响应能力非常差。为了弥补这一点,通过将两个6脉冲桥串联形成12脉冲桥则可以改善谐波。

图片3_副本.jpg

图2:LCC配置(图片由EE web提供)

 

通过分析信号,可以控制进出换流器的波形。适当地分析信号能够让系统知道电压和电流电平以及功率因数,并且有助于确定线路上是否存在任何故障。保护继电器或智能电子设备(IED)分析信号。请参见图3。

图片4_副本.jpg

图3:信号解释

 

TI有几个介绍信号分析方法的设计指南。使用Delta-Sigma芯片诊断来测量保护继电器中AC电压和电流的参考设计讨论了如何通过使用电流互感器、分压器或罗戈夫斯基线圈来采集输出信号。然后,该信号由隔离和非隔离运算放大器进行调节,以增加振幅,抑制任何共模电压和噪声。随即由ADC分析经调节的信号。从ADC获得的数字化信息被传递到MCU进行解释。根据波形确定的信息反馈到换流器的控制装置,从而将对不断变化的相位和电压电平进行调整以保持稳定性。

换一批

延伸阅读

[新鲜事] 双杀AMD的节奏!NVIDIA GTX 1080 Ti/1060 Ti有望同发

双杀AMD的节奏!NVIDIA GTX 1080 Ti/1060 Ti有望同发

据悉,北京时间3月1日上午11点,NVIDIA将在GDC大会的单场秀中国发布GTX 1080 Ti显卡,作为10系的收官之作和顶级游戏产品。......

关键字:AMD NVIDIA GTX 1080 Ti 1060 Ti

[新鲜事] Imagination 发布 Series8XE Plus 中端 PowerVR GPU 新品

Imagination 发布 Series8XE Plus 中端 PowerVR GPU 新品

某杂志读者 David Kanter 曾介绍过 Nvidia Maxwell GPU 所使用的“基于图块的渲染”,且 AMD Vega 也正朝着同样的方向去发展。不过 Imagination Technologies 旗下 PowerVR ......

关键字:GPU Imagination Series8XE Plus

[新鲜事] 英伟达将于下周宣布GTX 1080Ti

英伟达将于下周宣布GTX 1080Ti

根据芬兰硬件网站上的一篇文章可知,NVIDIA将于下周的GDC大会(当地时间2月27-3月3日)上公开传闻已久的GTX 1080Ti。......

关键字:英伟达 GTX 1080Ti

[新鲜事] 19岁少年重塑CPU,降低80%计算机功耗

19岁少年重塑CPU,降低80%计算机功耗

Thomas Sohmers 认为,即使是强如英特尔,每年出货数以亿计芯片这样的公司,也同样有弱点。在他看来,英特尔的芯片太耗能。在他的创业公司 Rex Computing 中,Sohmers 正在研究的另一种方式来设计芯片,仅需使用英特尔......

关键字:Thomas SohmersR ex Computing CPU 计算机功耗

[新鲜事] 预防艾滋,比尔·盖茨投资Intarcia Therapeutics公司的艾滋病治疗项目!

预防艾滋,比尔·盖茨投资Intarcia Therapeutics公司的艾滋病治疗项目!

艾滋病的可怕是众所周知的,而一直以来,对艾滋病的预防也是从未停止过,越来越多的人开始重视并参与艾滋病的预防研究工作中,开发 HIV 疫苗的努力从未停止过。......

关键字:艾滋 比尔·盖茨 Intarcia Therapeutics

[趣科技] 一款名为ElliQ的家用机器人:或能帮助老年人对抗孤独!

一款名为ElliQ的家用机器人:或能帮助老年人对抗孤独!

如何帮助老年人对抗孤独感?一款名为 ElliQ 的机器人试图提供答案。它由以色列初创公司 Intuition Robotics 制造,Fuseproject 的 Yves Behar 设计。......

关键字:家用机器人 Intuition Robotics 老年人

[新鲜事] 为保障云端平台的安全性 谷歌设计了新芯片Titan

为保障云端平台的安全性 谷歌设计了新芯片Titan

为了提高机器学习的效能,Goolge去(2016)年5月在Google I/O上宣布自行打造了机器学习处理器TPU(Tensor Processing Unit);而在美国时间9日的Google Cloud Next云端大会上,Google......

关键字:云端平台 安全 Titan 谷歌
发表评论 共有条评论
用户名: 验证码:

数字显示器音频输出

数字显示器音频输出

该电路将数字测试转换为BCD输入以适应0到9以串联10个不同的音调序列,目的在于帮助盲……

电视音频放大器

电视音频放大器

该放大器用于探测电视音频输出信号,并将它放大,驱动耳机听到声音。它围绕LM324四运……

SONY XR-C503汽车音响电路图纸

SONY XR-C503汽车音响电路图纸

SONY XR-C503汽车音响电路图纸,本电路图只作为参考。……

项目外包