摘要:介绍了基于电压源换流器的柔性高压直流输电技术.分析了其系统结构和基本工作原理、关键技术;总结了其技术特点，并对ABB公司几个典型的柔性直流输电工程作了介绍;最后展望了其发展前景。

基于电压源换流器的高压直流输电技术(VSCHVDC)于1990年由Boon-TeckOoi等人首次提出[1-2]，其主要特点是采用由全控电力电子器件(IGBT，IGCT)构成的电压源换流器(VSC)，取代了以往直流输电中基于半控型器件的电流源换流器(CSC).起初的VSC-HVDC工程容量和电压等级为3MW/±10kV，目前容量和电压等级达1100MA/±300kV的设计概念已经提出.

1柔性直流输电的结构和工作原理

1.1系统结构

图1为连接2个交流系统的柔性直流输电单线原理图，其结构组成如下:

1)结变压器T.为电压源换流器提供合适的工作电压，保证电压源换流器输出最大的有功功率和无功功率.

2)交流滤波系统ACfilter.因换流器输出的交流电压中可能会有一定量的高次谐波，通常应在换流母线处安装适当数量的交流滤波器，由于需要滤除的都是高次谐波，所以其体积和容量都较小，这也是柔性直流输电系统的一个技术优势.

3)换流电抗器L.是交流系统和电压源换流器之间进行功率传输的纽带，它在很大程度上决定了换流器的功率输送能力以及有功功率与无功功率的控制，同时也起到滤波的作用.

4)电压源换流器VSC.VSC的使用是柔性直流输电区别于常规直流输电的关键部分，在桥臂中用可控电力电子管(IGBT、IGCT)取代了以往的晶闸管，使整个变流系统更加可控.5)直流电容器C.电压源换流器直流侧储能元件，为换流器提供直流电压;同时可缓冲系统故障时引起的直流侧电压波动，减少直流侧电压纹波并为受端站提供直流电压支撑.

1.2基本工作原理

柔性直流输电采用了PWM技术和电压源换流器，基本原理如图2和图3所示.通过正弦调制波与三角载波比较产生的触发脉冲使VSC上下桥臂的开关高频地开通和关断，桥臂中点电压U在2个固定值(正负电容电压)之间快速切换，经过滤波后得到其单相基波分量UC.

在忽略谐波分量且假设换流器无损耗的情况下，交流系统与换流器之间的功率传输为:

由式(1)和式(2)可以看出，无功功率主要取决于UC，有功功率主要取决于相角差δ，而通过控制UC就可以控制电压源换流器发出(或者吸收)的无功功率，通过控制δ可以控制电压源换流器发出(或者吸收)的有功功率.因此电压源换流器相当于一个没有转动惯量的发电机或电动机，可以在一定范围内瞬间实现有功功率和无功功率的独立调节，进而实现四象限运行(见图4).

2柔性直流输电的关键技术