特高压直流输电中晶闸管换流阀的阻容参数优化设计

"晶闸管换流阀的反向恢复特性是特高压直流输电系统中的关键技术之一，其阻容参数的设计直接影响换流阀的性能和系统安全性。文章基于晶闸管反向恢复电流的指数衰减模型，研究了换流阀在关断瞬间的电路行为，提出了数学模型以计算反向恢复电压，并分析了阻容参数对反向恢复电压过冲的影响。同时，考虑了电压下降率、电流上升率和阻尼损耗等因素，设计了一种优化的阻容参数方法。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了该设计的有效性，以12脉动换流器模型为案例进行了验证。" 晶闸管换流阀在特高压直流输电系统中扮演着至关重要的角色。由于晶闸管在换相过程中存在反向恢复现象，即在电流从正向切换至反向时，内部电荷需要一段时间才能完全释放，导致关断瞬间产生较大的反向恢复电压过冲。这种过冲可能会对晶闸管造成损害，影响整个系统的稳定运行。 反向恢复电流通常用指数函数进行模拟，这是因为这种函数能够较好地反映晶闸管实际的恢复过程。文中提到，一些研究通过实验数据建立查表法来确定阻尼参数，但这种方法可能不适应所有情况；其他研究则依赖于仿真，尽管准确度较高，但需要多次迭代且缺乏理论基础。相比之下，本文的贡献在于，它基于晶闸管的反向恢复过程，简化了关断时刻的电路模型，建立了相应的数学解析模型，从而可以直接求解反向恢复电压的时域解析解，这有助于理解阻容参数如何影响反向恢复电压峰值。 作者还考虑了电压变化率（关断时刻电压下降率和开通时刻电流上升率）和阻尼电阻的损耗，以优化阻容参数。这种综合考虑多因素的优化设计方法旨在平衡过冲抑制和阻尼损耗之间的关系，确保换流阀在运行过程中的稳定性。通过在PSCAD/EMTDC软件中建立的12脉动换流器模型，优化设计的阻容参数得到了仿真验证，证明了其有效性和适用性。 本研究深化了对晶闸管换流阀反向恢复特性的理解，提供了阻容参数优化设计的新方法，对于提升特高压直流输电系统的安全性和效率具有重要价值。未来的研究可以进一步探讨不同工况下阻容参数的动态调整策略，以及如何结合实时监测数据进行在线优化，以适应复杂的电网环境。