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摘要HVDc-Vsc系统是一种基于电压型自换相换流器即电压源换流器(vsc)和由PwM 控制的串联绝缘栅双极晶体管IGBT)或门极可关断晶闸管(GTO)的新型直流输电技术。
由于是一种新的技术，与其相关的许多技术问题还没有解决或解决的不够好，特别是换流器拓扑结构和控制策略等方面。
本文首先对高压直流输电技术的发展应用进行了综述，研究了适用于HVDc-Vsc的电压源换流器的基本特点。
其次，分析了电压源换流器的基本原理，对两电平换流器的拓扑结构进行的了详细的分析，并且由两电平换流器基本结构出发，给出了基于两电平换流器多脉波换流器的组成结构。
然后分析了多电平换流器的拓扑结构，主要包括二极管钳位式多电平换流器、飞跨电容式多电平换流器及级联式多电平换流器。
并且详细讨论了三相三电平换流器的拓扑结构．再次，对目前应用较为广泛的两电平换流器的正弦SPWM调制策略原理进行了详细的分析，建立了基于开关桥臂函数的两电平换流器数学模型。
在此基础上，建立了三电平换流器的正弦sPwM控制策略并且建立了三电平换流器的数学模型．介绍了换流器空间矢量调制策略的基本方法。
详细分析了电压合成矢量的空闻调制算法，通过矢量在坐标轴上投影的内在联系，实现了开关矢量快速识别．通过与sPwM算法的比较，证明了空间矢量调制算法的快速性与高效性。
最后采用MA TLab／simulink对各种控制方法进行了仿真，验证了控制算法的正确性，并且建立了基于vSC的直流输电系统的稳态模型，给出了定直流电压和定直流电流控制端控制量与被控制量之间的关系．并且进行了HVDc-Vsc 的系统仿真，获得了较理想的输出波形．HVDC．VSC的基本原理轻型直流输电技术(基于电压源换流器的输电技术)，其核心是采用适用于高压大容量输变电的全控型电力电子期间如GTO、IGBT、IGCT等及脉宽调制(PwM)技术的直流输电。
目前在HvDc一VSC中应用较多的是可关断器件IGBT，相对于GTO与IGCT，其通断容量小，开关频率高，通断损耗较小，且驱动电路简单。
《高电压技术》课程标准一、课程说明二、课程定位本课程为“发电厂及电力系统”专业的一门职业拓展课程。
主要阐述了典型绝缘材料的电气特性、绝缘的预防性试验、雷电和防雷设备、雷电过电压的防护。
通过本课程的学习，使学生掌握常用电介质的电气性能，会做电气设备绝缘预防性试验，并能根据试验数据做出绝缘性能的初步判断；能理解过电压产生的原因，熟悉发电厂、变电站及线路的过电压保护装置的作用，能配置发电厂、变电站及线路的过电压保护装置。
三、设计思路安全用电课程根据电力企业的实际需求和从业岗位调研，与企业能工巧匠、技术主管一起，根据工作领域和岗位的任职要求，参照相关的职业资格标准，通过对从事安全工作的岗位进行分析，归纳出安全员工种岗位的工作任务，以岗位任务为培养导向，以安全员职业资格标准为培养目标。
四、课程培养目标完成本课程学习后能够获得的理论知识、专业能力、方法能力、社会能力。
1.专业能力（1）掌握高电压下气体、液体及固体绝缘介质的击穿特性；（2）掌握高电压技术试验的方法及测量结果；（3）掌握电力系统过电压产生的原因；（4）了解电力系统绝缘的配合；（5）能正确理解国际、行业及企业标准，并能根据标准要求进行高电压试验；（6）能阅读各种技术手册及规程。
（7）能结合现场实际情况，合理选择过电压防护设别，以保证电气从业人员、电网运行以及电气设备的安全性。
（8）能进行高电压电气设备的基本维护和检修2.方法能力（1）资料收集与整理能力；（2）一定的绘制与识图能力；（3）理论知识的运用能力；（4）一定抽象思维的能力；3.社会能力（1）通过课程学习，培养学生严谨求实的工作态度，爱岗敬业，对待工作和学习一丝不苟、精益求精的精神。
（2）具有较强的事业心和责任感，具有良好的心理素质和身体素质。
具有理论联系实际的良好学风，具有发现问题、分析问题和解决问题的能力，以及团结协作和互相沟通的能力。
（3）通过学习养成积极思考问题、自主学习和解决问题的习惯和能力；具备团队协作能力，吃苦耐劳、诚实守信的优秀品质。
高电压工程基础第二版教学设计引言高电压工程是电力工程中的一个重要学科，涉及电力系统中的一些高压、大电流技术，例如高压直流输电技术、高压断路器技术、变压器绝缘技术等等。
本教学设计是基于高电压工程基础第二版的教材，旨在帮助学生理解这些技术的原理和应用。
教学内容第一章高电压技术基础本章主要介绍高电压技术的基本概念、基本理论和基本技术。
包括高电压概念、高电压通用处理方法、高电压场的数学描述、电介质的基本概念和主要特性。
第二章高电压实验基础本章主要介绍高电压实验的基本理论和实验方法。
包括高电压实验室、高电压加强技术、高电压实验技术和实验安全。
第三章绝缘材料和器件本章主要介绍绝缘材料和器件的分类、性能及其应用。
包括绝缘材料的物理性质和电学特性、常用绝缘材料的分类和特性、绝缘材料的应用、绝缘材料的老化和损坏等。
第四章高压直流输电技术本章主要介绍高压直流输电技术的原理、特点、设备和应用。
包括双极、换流站、直流输电线路取代交流输电线路、高压直流输电技术的经济与环保效益等。
第五章高压断路器和电流互感器本章主要介绍高压断路器和电流互感器的原理、结构、性能和应用。
包括高压断路器的分类、动稳定性和故障处理、电流互感器的分类、性能和应用等。
第六章变压器的基本原理和技术本章主要介绍变压器的基本原理、结构、性能和应用。
包括变压器的基本原理、常用变压器的分类、变压器的电磁学、热学等问题、变压器的应用和事故处理。
教学方法本教学设计主要采用讲授、实验、课堂讨论、授课案例等多种教学方法，使学生能够全面掌握所学知识并能够运用于实际工作中。
其中高电压实验是学习高电压技术不可或缺的一部分，我们将安排多次高压实验，让学生亲身体验高电压技术的实际应用和安全操作。
教学评价教学评价包括考试、实验报告、小组课堂讨论、授课案例等多种评价方式，通过这些方式可以评价学生对所学知识的理解和掌握程度，评估教学的效果并进行必要的改进。
结语高电压工程基础是电力工程中一个重要的领域，我们希望通过本教学设计，让学生能够掌握高电压工程的基本理论和应用技术，为日后的工作做好充分准备。
高电压技术课程教学大纲（适用电气工程与其自动化专业电气工程方向）（共 48 学时）一、课程的性质、地位、任务和教学目标（一）课程的性质和地位本课程是电气工程与其自动化专业本科生的专业选修课程。
它是探讨电气设备的绝缘与其问题的学科。
作为从事电力系统的设计、安装、调试与其运行的工程技术人员，都会遇到属于高电压的问题，因此需专修本门课程，也是从事电力系统的专业人员须要驾驭的专业学问。
本课程具有完整的理论体系，又是一门实践性很强的学科，对学生的基础理论、基本学问和实践阅历、技能都有较好的培育和熬炼。
（二）课程的主要任务本课程的主要任务是：使学生驾驭气体、液体与固体绝缘主要电气特性（特殊是击穿过程）的基本概念，了解电气设备绝缘结构的基本特性和试验方法,驾驭电力系统中雷电过电压和主要内部过电压的产朝气理、影响因素与防护措施等基本学问，正确理解电力系统绝缘协作的基本概念、理论依据和处理原则，以与使学生了解高电压试验与绝缘预防性试验中常用的高压试验装置与测试仪器的原理与用法，以与高电压试验的特点、基本程序和平安措施等。
（三）课程的教学目标通过本课程的学习，使学生了解和驾驭电气设备在高电压作用下绝缘电气性能的基本学问和高电压试验的基本技术；了解和驾驭过电压的基本理论和过电压的爱护方法；能针对各种不同的过电压实行不同的防护措施，并能依据系统电路与元器件的性质，设计爱护的类型，为今后从事高电压工程领域的探讨和技术工作打下必要的专业基础。
二、课程教学环节组成本课程的教学环节包括课堂讲授，师生探讨学生自学，习题探讨课，试验，习题，答疑，质疑，期中测验和期末考试。
三、课程教学内容纲要（一）课堂讲授第一章气体的绝缘强度【目的和要求】：重点学习和驾驭汤逊理论和流注理论、空气间隙在各种电压下的击穿特性以与提高气体介质电气强度的方法。
【重点和难点】：气体放电的汤逊理论与流注理论；不匀称电场中气体间隙放电的极性效应。
【教学内容】第一节气体放电的基本物理过程一、气体中带电质点的产生和消逝二、汤逊理论和巴申定理三、流注理论四、不匀称电场中的放电过程五、冲击电压下气体间隙的击穿特性其次节影响气体放电电压的因素一、电场形式对放电电压的影响二、电压波形对放电电压的影响三、气体的性质和状态对放电电压的影响第三节沿面放电一、沿面放电二、影响沿面放电电压的因素三、提高沿面放电电压的措施其次章液体和固体介质的绝缘强度【目的和要求】：重点驾驭电介质的极化、电导和损耗、液体介质的击穿、固体介质的击穿。
高电压技术第三版教学设计课程背景高电压技术是电气与电子工程专业的一门专业核心课程，主要介绍高电压技术的基本原理、装置及其应用。
本教学设计旨在通过对高电压技术课程的教学，使学生掌握高电压技术的基本知识，并掌握高电压技术应用的基本技能。
教学目标知识目标1.掌握高电压技术的基本原理及其应用；2.掌握高电压检测与保护技术；3.掌握高电压设备的运行维护技术。
技能目标1.熟练掌握高电压实验仪器，能够进行基本的高电压实验；2.能够进行高电压设备的检修、保养以及故障排除；3.能够运用高电压技术进行电气设备的设计、选型以及安装。
态度与价值观目标1.培养学生的实验探究和动手实践能力；2.提高学生的创新意识与实践能力；3.培养学生的安全意识与团队合作意识。
教学内容及进度章节教学内容学时第一章高电压技术概述 2第二章高电压绝缘及介质特性 4第三章高压直流输电技术 6第四章高压交流输电技术10第五章微波技术14第六章高电压开关技术10第七章高电压绝缘材料及电力电容器8第八章高电压发电设备8第九章高电压检测及保护技术8第十章高电压实验及应用 4总计68教学方法本课程采用讲授、实验、案例分析等多种教学方法相结合的方式来进行教学。
讲授讲授是本课程的主要教学方法，通过讲解教师对知识点的理解和阐述，使学生对基本理论知识进行了解和掌握。
实验实验是本课程的重要教学方法，通过实验让学生深入了解高电压技术的基本原理及其应用，提高学生的动手能力和实验技能。
案例分析案例分析是本课程的重要教学方法，通过分析实际案例，让学生深入了解高电压技术的应用过程和实践，培养学生的实际问题解决能力。
教学评价与考核方式教学评价本教学设计注重对学生的综合评价，主要包括学习态度和能力的评价以及实验报告和课程设计的评价等。
考核方式考核方式分为笔试和实验两部分。
笔试占总成绩的70%，实验占总成绩的30%。
总结本教学设计旨在通过对高电压技术的教学，使学生掌握高电压技术的基本知识，提高学生的实验探究和动手实践能力，培养学生的安全意识与团队合作意识，为学生未来的工作和学习打下坚实的基础。
《高电压技术》教学大纲课程名称：高电压技术适用班级：2017级电气工程及其自动化（专升本函授）；2017级电气工程及其自动化（专升本）辅导教材：《高电压技术》常美生主编中国电力出版社一、本课程的地位、任务和作用《高电压技术》是电气工程及自动化专业的一门重要专业必选课，是一门理论性和实践性都很强的课程。
本课程的任务是使学生了解和掌握电气设备在高电压作用下绝缘电气性能的基本知识和高电压试验的基本技术；了解和掌握过电压的基本理论和过电压的保护方法，为今后从事高电压工程领域的研究和技术工作打下必要的专业基础。
二、本课程的相关课程先修课程主要有：《工程电磁场》、《电路分析》等。
三、本课程的基本内容及要求第一章绪论内容：电介质的极化、电导与损耗。
要求：掌握电介质的极化；了解质的介电常数；掌握电介质的电导和损耗。
第二章气体放电的基本物理过程内容：气体中带电质点的产生和消失；气体放电过程的一般描述；均匀电场气隙的击穿；不均匀电场气隙的击穿。
要求：了解带电粒子的产生和消失及电子崩；了解自持放电条件，掌握气体放电的汤逊理论和流注理论；熟悉不均匀电场中的放电过程及电晕放电；掌握沿面放电及污闪。
第三章气体介质的电气强度内容：气隙的击穿时间；气隙的伏秒特性；气隙的击穿电压；提高气隙击SF气体的电气特性。
穿电压的方法；6要求：了解气体介质的电气强度的影响因素；掌握提高气体介质电气强度的方法。
第四章液体和固体介质的电气特性内容：固体、液体电介质击穿的机理；影响固体、液体电介质击穿电压的因素；提高固体、液体电介质击穿电压的方法。
要求：了解固体与液体介质的击穿和老化；掌握提高击穿电压的方法。
第五章电气设备绝缘预防性试验内容：绝缘预防性试验；在线监测和故障诊断技术概述。
要求：掌握绝缘电阻与吸收比的测量、泄漏电流的测量及介质损耗角正切的测量。
第六章绝缘的高电压试验内容：工频高压试验；直流高压试验；冲击电压发生器基本原理。
要求：掌握工频高压试验基本内容；冲击电压发生器基本原理；直流高压试验基本内容。
高电压与绝缘技术(课程设计)题目：高电压技术在直流输电中的应用专业：电气工程及自动化学号：姓名：目录摘要 (2)Abstract (3)第一章高压直流输电背景 (4)1.1满足大规模、远距离、高效率的传输要求 (4)1.2保护环境 (5)1.3提高能源输送的保障能力 (6)第二章高压直流输电的构成 (7)2.1 高压直流输电的概念 (7)2.2 高压直流输电的特点及其适用的场合 (7)2.3 高压直流输电的分类 (9)第三章高电压技术在直流输电中的应用 (11)3.1直流输电系统的绝缘 (11)3.2直流系统中的过电压及绝缘配合 (12)3.3 直流接地 (13)总结及感想 (14)参考文献 (15)摘要随着经济快速发展高压直流输电系统变得越来越具有吸引性和经济性。
尤其是沿海东部地区需求日益增加，但是东中部地区煤炭资源逐渐枯竭，而西部地区煤炭资源以及水资源丰富，采用高压直流输电可以在西部地区建设发电厂将西部的煤炭、水资源转换成电能远距离输送到东中部。
高压直流输电因为其远距离传输经济性、互联性、控制性受到广泛应用，高压直流输电对交流系统故障及其敏感，故障的产生会造成换整流站和逆变站的严重问题，可能会造成直流功率的传输中断。
高电压技术在直流高压输电中起着重要的作用，它渗透直流输电的很多方面,成为直流输电技术中不可缺少的一部分。
虽然交流系统中有关高电压技术的一些结论和研究成果也可以被借用、移植到直流系统中来,但是直流系统中的某些特殊问题,如绝缘子的集污效应、绝缘子和接地体的电化学腐蚀、离子流场分布、直流电场的生态效应以及绝缘介质交、直流抗电强度的等价等都是有待于深入研究的新课题。
本文分析了直流输电系统中关于高电压技术的应用，将其发生故障时可能造成对电力系统的影响做出解决的方法。
关键词：1.直流输电系统；2.高电压技术；3.高压直流输电AbstractWith development of economics high voltage DC (HVDC) transmission system have become more attractive and economical in special situations especially in east region needs more and more. But resources of coals in west and midland consumes nearly exhaustion. resources coals and water in west are rich. Using High Voltage Direct Current (HVDC) technology can make use of coals and water resources transforms power energy west into east and midland. The advantages of economy interconnection control in HVDC can be use widespread. High-voltage direct current transmission the failure of the communication system is extremely sensitive. It can cause Rectifier station or the inverter serious problems. These problems may result in interruption of DC power transmission。
In the HVDC system are analyzed in this paper about the application of high voltage technology, its failure may cause influence on the power system solution.Keyword: 1. DC transmission system; 2.High voltage technology ；3.High-voltage direct current transmission第一章高压直流输电背景1.1满足大规模、远距离、高效率的传输要求在电力系统中，将负荷和发电厂连接起来的总称。
电力系统作用是将自然界的煤炭、天然气、太阳能、风能等能源经过发电设备转换成电能的总称，然后将电能经过架空线路、电缆等输送到负荷侧供用电设备和负荷使用，电能不论在日常生活中还是在国家发展中扮演着越来越重要的角色，毫不夸张的说，没有电，我们什么也干不了。
近年来，伴随着中国经济实力发展快速增长，国家电网规模也随之扩大，电力系统的运行间电压等级不断提高，全国已经形成了以地理分区为划分依据的大型电网，基本形成了以长距离为输电线路的电网。
许多国家都存在能源资源和负荷中心不均匀的现象，用电负荷中心地区经济发展快，用电负荷大且用电需求大的特点。
比较缺乏的一次能源，而一次能源地区用电增长相对缓慢或总体用电水平较低。
这种能源和负荷的不均匀是由能源资源地理位置分布所决定的，也是由经济发展状况所决定的，所以可光上要求我们进行电力大规模、远距离、高效率的传输。
我国能源分布布局是西部地区煤炭资源较为丰富，南部地区水资源蕴含量发达。
能源资源和负荷中心分布不均匀的特征明显，中国正在处于发展的关键时期，电力需求增长较快，需求中心也将处于东中部，而煤炭资源开发正逐步西移、北移，水能资源开发正在正向西南地区转移，风能、太阳能新资源也主要分布在西部、北部地区，未来能源流和距离将进一步增大，应地制宜合理开发本地区能源对于国民经济有着很大的好处，但是我国现在能源消耗的布局是东部地区需求较为大，使用陆地、火车等交通工具将西部的煤炭资源运送到东部地区显然成本过高，因此，采用在西部、南部地区建设发电厂，经过长距离输电线路输送的负荷出变的越来越受到青睐。
电力生产和消费地区不均衡的情况更加突出，电力输送压力日益增加，迫切要求实现经济高效的大规模送出和大范围的消耗。
与高压输电技术相比，高压直流输电具有在同等条件下容量大、适合长距离、输电中途消耗少的优点，火力发电缺点是消耗煤炭资源排放污染物，为了实现我国能源布局和人口稠密地区环境统筹发展，在西部地区人口较少地区和煤炭等资源较近的地区建立发电厂经过远距离传输不论是从经济性还是在环保方面的优点毋庸置疑。
1.2保护环境我国正处于经济快速增长和工业化过程的中期，传统化石能源的开采与消费给我国带来了较为严重的生态环境，尤其是较为经济发达的东中部地区更为突出，中国104个重酸雨城市全部分布在东中部地区；西部地区的环境明显比东部沿海地区好的多，在生产企业较为集中的地区二氧化硫、氮氧化物等污染物排放量超过全国平均20倍。
近年来东中部地区经常性出现雾霾天气，尤其是PM2.5严重超标，特别是京津冀、长三角、华中地区污染极为严重。
尤其是进入到冬春季北方城市供暖时，大量可吸入颗粒、二氧化硫等污染物排放显著增加，造成了该地区城市的居民们在冬季看不到蓝天白云，取之而代的是烟雾蒙蒙的感觉。
随着人们的环保意识越来越强，城市居民们更加渴望蓝天、白云、清水的美好自然环境。
人们在保证自己的日常基本需求时更加希望能够为环境保护做出自己应有的贡献，加快转变能源和电力方式，统筹考虑东西部环境承载能力。
特别是近些年来重点城市冬春季出现的大范围的雾霾天气更是增强了人们对于美好环境的要求。
从我国的能源格局来看，现在处于较高比例的仍然是以煤炭作为发电主力，其它能源占一部分的格局。
发展高压直流输电，推动风能、太阳能、水能等清洁能源发展和煤电布局优化发展。
在我国资源分布不均匀的环境下实现合理配置资源、环境等不可再生资源，充分利用好不可再生资源、可再生资源。
我国为了实现清洁能源高效的利用充分发展高压直流输电技术。
力争到2020年，我国跨地区风电、太阳能等清洁能源输送规模将达到100GW,风电、水电、太阳能等清洁能源的输送促进高压直流输电技术发展，同时也促进相关产业快速发展，降低风能、太阳能、水电等可再生资源发电成本。
减少弃风，弃水的比例。
发展以煤炭制天然气技术，不仅可以让煤炭资源得到充分的利用，而且还可以让天然气运用到发电厂中，减少因煤炭燃烧带来的环境问题。
可以减少发电厂对于煤炭资源的依赖，当前中东部地区因为人口密度较大、资源消耗几乎殆尽的局面。
将西部地区的煤炭资源、水资源经过发电厂发出电能通过高压直流输电传送到东中部地区，不仅可以缓解当地火力发电带来的环境问题，而且还可以促进西部地区经济发展。
可谓是一举两得的好政策。
1.3提高能源输送的保障能力我国的能源格局让我们只能以煤炭资源作为主要能源输出。
输煤和输电是能源输送的两种方式，两者在中国资源节约型、环境友好型建设中均可以发挥巨大的作用。
长期以来，基于各省自我平衡为主的电力发展思路，以及煤炭供应越来越依托晋陕蒙宁新等地区煤炭“搬运”至中部地区煤炭运输状况，特别是冬季北方降雪和气温偏低等极端自然环境下陆地运输煤炭的紧张情况反反复复，严重困扰东中部地区电力的稳定供应。
我国煤炭资源主要集中在西部、北部地区，而东中部地区因为开采时间长，不仅在煤炭资源的容量上越来越少，而且煤炭的品质也越来越差。
实现高压直流输电不是简单意义上的取代陆地、铁路运输的措施，而是在合理优化配置资源。
实现输煤输电一起走的战略思想实现各个部分吸收互相的优点，补充相互不足的地方，真正做到扬长避短。
实现能源多渠道供应的措施可以增加东中部地区供电可靠性，东中部地区发展的同时也带动了西部地区经济技术的发展。
第二章高压直流输电的构成2.1 高压直流输电的概念采用电力电子技术中的交/直，直/交变换是实现高压直流输电的基础，在电力系统中，交流电、直流交换站、长距离输电线路、交流交换站、交流电是高压直流输电的主要组成部分。
通俗的讲，将发电厂、直流交换站、输电线路、交流交换站、负荷就是将我们在大学三年级学习的电力电子技术和电力系统稳态、暂态分析等专业课知识应用到实践的一个最好的例子。
晶闸管（半控型器件）应用到实际的换流站（直流交换站、交流交换站）这种技术最为普及。
近些年来采用新型技术（全控型器件）到高压直流输电技术中。
因为高压直流输电涉及的知识繁多，所以在电力系统中任意一部分出现故障都有可能对整个系统带来影响。
2.2 高压直流输电的特点及其适用的场合直流输电由于自身的结构和性能，具有一系列的特点：（1）经济性科学技术日新月异，电力电子技术也不例外。
