换流器的工作原理

模块化多电平（MMC）电压源型换流器1柔直输电的基本原理柔性直流输电系统作为直流输电的一种新技术,也同样由换流站和直流输电线路构成。

柔性直流输电功率可双向流动，两个换流站中的任一个既可以作整流站也可以作逆变站运行，其中处在送电端的工作在整流方式，处在受电端的工作在逆变方式。

为简明起见，以典型的三相两电平六脉动型换流器的柔性直流输电换流站为例，介绍柔性直流输电的基本原理。

系统结构如图2-1所示。

由图虚线划分可知，两端柔性直流输电系统可以看作为两个独立的静止无功发生器（STATCOM）通过直流线路联结的合成系统；对于交流系统而言，交流系统向柔性直流换流站提供连接节点，即换流站与交流系统是并联的。

由以上柔性直流输电系统拓扑结构特点分析可知，柔性直流输电系统具有STATCOM进行动态无功功率交换的功能，除此之外，由于两个电压源换流器（VSC）的直流侧互联，它们之间又具备了有功功率交换的能力，可以在互联系统间进行有功潮流的传输。

图2-1两端VSC-HVDC结构示意图（1－两端交流系统；2－联结变；3－交流滤波器；4－相电抗/阀电抗器；5－换流阀；6－直流电容；7－直流电缆/架空线路。

背靠背式两端VSC-HVDC不包含7）柔性直流输电系统换流站的主要设备一般包括：电压源换流器、相电抗器/阀电抗器、联结变压器、交流滤波器、控制保护以及辅助系统（水冷系统、站用电系统）等。

电压源型换流器包括换流电路和直流电容器，实现交流电和直流电转换的换流电路由一个或多个换流桥并联（或串联）组成，目前在柔性直流工程中还未出现多个换流桥组成的组合式换流器，但组合式换流器可以达到降低开关频率，减少损耗的目的，在某些情况下也可能被采用。

电压源型换流桥可以采用多种拓扑结构，工程中常用的有三相两电平桥式结构，二极管钳位式三电平桥式结构、模块化多电平结构，还有工程中未曾应用，但研究者比较关注的二极管钳位多电平结构和飞跨电容多电平结构。

换流器中的每个桥有三个相单元，一个相单元有上下两个桥臂，每个桥臂或由一重阀（两电平）构成，或由两重阀（三电平）构成，或由多重阀（多电平）构成。

直流输电的基本原理1 换流器电路的理论分析高压直流换流器(包括整流和逆变)主要是由晶闸管阀组成的，其接线方式有很多种，如：单相全波、单相桥式、三相半波、三相全波等，但是我们现在常用的是三相全波，即6脉动换流器。

其原理结构如图1-1所示：图1-1 三相桥式全波直流换流器原理结构其中，、和表示A、B、C三相交流电压，它们之间相差120゜。

令(150)(30)(90)我们可以将换流阀这样定义：图1-2 6脉动换流阀电路图1.1 忽略电源电感的电路分析(即0)从以上的电路图中，我们可以发现对于三相电压，每相电路中都存在电感，为了便于分析，我们先假设该电感不存在，即0。

（一）无触发延迟（触发角0）无触发延迟，即只要阀上晶闸管正向电压建立，门级会立即接收到触发脉冲，导通整阀。

对于V1、V3和V5来讲，由于它们共阴极，因此三相中电压较高的那相的阀导通，其余两个阀关断。

而对于V4、V6和V2来说，由于它们共阳极，因此三相中电压较低的那相的阀导通，其余两个阀关断。

总之，就是比较三相电压的高低来确定哪两个阀导通。

下面我们结合下图进行分析：举个例子，0时刻，A相电压最高，B相电压最低。

因此根据之前的分析，则共阴极的V1、V3和V5阀，则会由处于A相的V1阀导通，而共阳极的V4、V6和V2阀，则是由处于B相的V6阀导通，此后的依此类推，循环往复。

从上述的阀导通表格中可以看出，每个阀单个周期内导通的时间为120゜，V16阀按顺序依次导通，间隔时间为60︒。

（举例，如V1阀在-120゜~0︒导通，V2阀在-60゜~60︒时刻导通，其中每个阀导通时间为120゜。

V1阀导通起始时刻为-120︒，而V2阀导通的起始时刻为-60゜，两者刚好相差60︒）。

接下来再来分析下6脉动换流器输出的直流电压波形。

从图1-2中可以看出直流线路上的输出电压的电压与m点和n点的电势有很大关系，即不难发现，m点的电位其实就是共阴极阀V1、V3和V5阀，哪个阀导通，m 点电位就是与哪个阀所处的相电压，比如，V1阀导通，m点的电位就是A相此刻的电压。

换流器的工作原理
换流器（inverter）是一种将直流电能转换为交流电能的装置。

它主要由晶体管、电容器和电感器等元器件组成。

换流器的工作原理如下：
1. 输入直流电能：换流器的输入端接收来自直流电源的直流电能。

2. PWM调制：换流器通过对输入的直流电能进行PWM（脉宽调制）控制，将直流电能转换为高频的方波信号。

3. 电感滤波：将PWM产生的高频信号通过电感器进行滤波，去除方波的高频分量，得到一个类似于正弦波的信号。

4. 晶体管开关：通过晶体管开关控制滤波后的信号，将其转换为交流电能。

5. 输出交流电能：换流器的输出端输出经过转换的交流电能，可以用于驱动交流电机、供电给交流电设备等。

总之，换流器通过PWM调制和晶体管开关的控制，将输入的直流电能转化为交流电能。

换流器工作原理
换流器工作原理是指利用变压器的原理，通过交变电流在初级线圈跟副级线圈之间的耦合，将输入电源的交流电压转换为输出电压，从而实现电能的转换与传输。

换流器主要由输入电源、主变压器、副变压器、整流桥和滤波电路组成。

输入电源提供交流电源，通过主变压器提供所需要的变压比例，然后经过副变压器再次进行变压，得到所需的输出电压。

整流桥将变压器输出的交流电流转换为直流电流，滤波电路则对直流电流进行滤波处理，使得输出电压更加平稳。

具体来说，当输入电源提供交流电流时，通过主变压器的电感耦合，将输入电压传递到副变压器的线圈上。

由于主副线圈的匝数比不同，所以会按照变压比例进行电压转换。

副变压器的输出电压经过整流桥的四个二极管进行整流操作，将交流电流转换为直流电流。

然后通过滤波电路对直流电流进行滤波处理，去除电流中的脉动，使得输出电压更加平稳。

换流器工作原理中的核心是变压器的电感耦合和整流桥的整流操作。

通过变压器的电压传递和变压比例转换，实现输入电压到输出电压的转换。

而整流桥的整流操作则将交流电流转换为直流电流，并通过滤波电路进行平滑处理，使得输出电压具有稳定性。

总的来说，换流器通过利用变压器的原理进行电能转换，将输入交流电压转换为输出直流电压，并通过滤波电路使得输出电
压更加平稳。

这种工作原理使得换流器在不同的电力系统中得到广泛应用。

12脉动换流器工作原理
12脉动换流器的工作原理与6脉动换流器的工作原理相同,是利用交流系统两相短路来进行换相。

具体来说，它通过将三相交流电转换成直流电，然后逆变成三相交流电，实现换流的目的。

在12脉动换流器中，每个桥臂由一-个或多个整流器/逆变器组成。

当某个桥臂上的整流器工作时，该桥臂上的二二极管处于正向导通状态，而逆变器则处于反向截止状态。

此时，该桥臂的输出电压与电源电压相位相同。

当需要换流时，整流器停止工作，逆变器开始导通。

由于逆变器的输出电压与电源电压相位相反，因此该桥臂的输出电压也与电源电压相位相反。

这样，通过控制每个桥臂上的整流器/逆变器的状态，可以实现12脉动换流器的
换流过程。

需要注意的是，12脉动换流器在换流过程中会产生大量的谐波电流和电压。

因此，在设计和使用12脉动换流器时，需要考虑采取措施来抑制谐波电流和电压的影响。

换流器工作原理
换流器是一种能够将直流电能转换成交流电能的装置，其工作原理基于电磁感应和开关控制技术。

换流器主要由功率开关管（如MOSFET、IGBT）和控制电路
组成。

在工作过程中，控制电路会根据输入电压的变化情况来控制功率开关管的开关状态。

当输入电压为正半周期时，控制电路会使功率开关管导通，形成一条低阻抗的通路，从而电流可以流经。

然后，控制电路会监测电流的变化情况，并在电流达到一定值时关闭功率开关管。

当输入电压为负半周期时，控制电路会使功率开关管断开，形成一个断路。

然后，控制电路会监测电流的变化情况，并在电流达到一定值时再次导通功率开关管。

通过不断交替改变功率开关管的开关状态，换流器可以实现将直流电能转换成交流电能的功能。

同时，控制电路还可以调整功率开关管的导通时间比例，从而实现对交流电的频率和幅值的控制。

总而言之，换流器通过不断改变功率开关管的开关状态，利用电磁感应和开关控制技术将直流电能转换成交流电能，实现了电能的有效转换和控制。

直流工程换流器的比较实践电1301 王晓萌 24 高压直流输电系统的基本工作原理是通过换流装置，将交流电转变为直流电，将直流电传送到受端换流装置，再由该换流装置将直流电转变为交流电送入受端交流系统。

其中具有将交流电转变为直流电或直流电转变为交流电的设备统称为换流装置，也叫换流器。

1.换流器 换流器的功能换流器可以将交流电转变为直流电状态，此时处于整流状态，这时的换流器也称为整流器；换流器也可以将直流电转变为交流电状态，此时处于逆变状态，这时的换流器也称为逆变器。

换流器的工作原理 12脉波整流器工作原理12脉波换流器由两个6脉波换流器在直流侧串联而成，其交流侧通过换流变压器的网侧绕组实现并联。

换流变压器的阀侧绕组一个为星形连结，另一个为三角形联结，从而使两个6脉波换流器的交流侧得到相位差为30°的换相电压。

大容量高压直流输电工程通常采用两组双绕组换流变压器，如图1-1所示，小容量直流输电工程一般采用一组三绕组换流变压器，如图1-2所示。

图中T 为换流变压器，12p 为12脉波换流器，6p 为6脉波换流器，L d 为平波电抗器。

图 1-1 单相双绕组换流变压器图 1-2 三相三绕组换流变压器以下以两组双绕组换流变压器联结形式为例分析双桥12脉波整流器的工作原理。

假设Yy联结换流变压器超前于Yd联结换流变压器，则桥1对应阀臂的开通时间应先于桥2的对应阀臂30°导通，而每个单桥内部的6个阀臂仍然按照60°的间隔顺序轮流导通。

因此，12阀臂的导通顺序为：VT11、VT12、VT21、VT22、VT31、VT32、VT41、VT42、VT51、VT52、VT61、VT62、VT11……（循环）。

每个相邻阀臂的导通间隔为30°，如图1-3所示。

其中，阀臂编号的第一个数字表示其在本单桥内的导通顺序，第二个数字代表其所在单桥的编号。

其原理如下。

12个阀臂的导通顺序为：VT11、VT12、VT21、VT22通→VT11、VT12、VT21、VT22、VT31通→VT12、VT21、VT22、VT31通→VT12、VT21、VT22、VT31通→VT12、VT21、VT22、VT31、VT32通→VT21、VT22、VT31、VT32通→VT21、VT22、VT31、VT32、VT41通→VT22、VT31、VT32、VT41通→VT22、VT31、VT32、VT41、VT42通→VT31、VT32、VT41、VT42通→VT31、VT32、VT41、VT42、VT51通→VT32、VT41、VT42、VT51通→VT32、VT41、VT42、VT51、VT52通→VT41、VT42、VT51、VT52通→VT41、VT42、VT51、VT52、VT61通→VT42、VT51、VT52、VT61、VT62通→VT51、VT52、VT61、VT62通→VT51、VT52、VT61、VT62、VT11图 1-3 双桥12脉波整流器原理图通→VT 52、VT 61、VT 62、VT 11通→VT 52、VT 61、VT 62、VT 11、VT 12通→VT 61、VT 62、VT 11、VT12通→VT 61、VT 62、VT 11、VT 12、VT 21通→VT 62、VT 11、VT 12、VT 21通→VT 62、VT 11、VT 12、VT 21、VT 22通→VT 11、VT 12、VT 21、VT 22通→（循环）。