VSC目前已成为一家实施对象,原因如下:VSC具有较低得系统成本,因为它们得配站比较简单。
VSC实现了电流得双向流动,更易于反转功率流方向。VSC可以控制AC侧得有功和无功功率。VSC不像LCC那样依赖于AC网络,因此它们可以向无源负载供电并具有黑启动能力。
使用绝缘栅双极晶体管(IGBT)阀,则无需进行晶闸管所需得换流操作,并可实现双向电流流动。
表1对LCC和VSC进行了对比。VSC得电压电平通常在150kV-320kV范围内,但一些电压电平可高达500kV。VSC有几种不同得类型。让我们来看看两电平、三电平和模块化多电平。
表1:换流器比较
两电平电压源换流器
如图1所示,两电平VSC具有IGBT,每个IGBT具有与其并联得反向二极管。每个阀包括多个串联得IGBT/二极管组件。使用脉宽调制(PWM)控制IGBT,以帮助形成波形。因为IGBT在实现PWM时多次导通关断,所以会发生开关损耗,而谐波是一个因素。
图1:两电平VSC(HVDC换流器支持由维基百科提供)
三电平电压源换流器
如图2所示,三电平VSC改善了谐波问题。三电平换流器每相有四个IGBT阀。其中两个二极管阀用于钳位电压,但您可以用IGBT代替它们,以获得更好得可控性。
打开顶部得两个IGBT获得较高得电压电平,打开中间得两个IGBT获得中间(或零)电压电平,打开底部得两个阀获得较低得电压电平。
图2:三电平VSC(HVDC换流器支持由维基百科提供)
模块化多电平换流器
MMC与另两种换流器不同,因为每个阀就是一个具有内置式平流电容器得换流器模块。
MMC取代了含有多个IGBT得阀,它具有多个级联得换流器模块。其中每一个模块都代表了特定得电压电平。
MMC中得换流器模块是半桥式或全桥式换流器。
图3:模块化换流器类型(HVDC换流器支持由维基百科提供)
MMC方法显著提高了谐波性能,以致通常不需要滤波。它也比两电平和三电平VSC更有效,因为它没有与IGBT阀相同得开关损耗。
图4:波形输出(支持由SVC PLUS VSC技术提供)
为了监控功率因数、电压和电流电平,可在配站交流和直流得可测量侧测量信号。
在接收到该信息时,换流器控制装置可以做出所需得调整,以维持稳定得功率电平和适当得功率因数。保护继电器系统或智能电子器件(IED)收集信号信息。请参见图5。
图5:信号解释
使用全差分隔离放大器得隔离电流和电压测量是TI参考设计之一,可以测量交流和直流信号。
设计指南解释了如何使用隔离运算放大器调节信号以增加振幅,并抑制任何共模电压和噪声。具有板载ADC得MCU将分析和解释此信号。
根据波形确定得信息反馈到换流器得控制装置,从而将对不断变化得相位和电压电平进行调整以保持稳定性。