換流

換流為了有效地對電能進行變換和控制，電力電子電路實質上是一種按既定時序工作的大功率開關電路。因此，含開關元件支路間電流的轉移必然產生於開關元件開關狀態發生轉變的瞬間。早期的電力電子電路，其變換功能僅限於整流和交流調壓，其共同特點是具有交流工作電源和採用相控方式。因此，上述支路間電流轉移時也伴隨着加到開關元件上交流電源相序的更迭（如線電壓uAB至uBC等）,所以這一類電路的換流也可稱為換相。隨着技術的發展，電能變換形式的增多，對於逆變和直流變換等電路，其工作電源均為直流，採用頻控和斬控方式因此電路中支路間電流轉移的時刻已完全與交流公共電網的相序無關，故泛稱換流更妥。

由於採用電力電子器件作為開關器件，各支路間電流的轉移必然包含着電力電子器件開關狀態的變化，它包括關斷退出工作的已處通態的器件和接通進入工作的原處斷態的器件。由於器件和電路元件都具有慣性，上述器件開關狀態的轉換和電流的轉移都不可能是瞬時實現的，因此產生了換流前後兩個電路穩態間的暫態過程。這一過程稱為換流過程。

可靠換流是所有變流電路順利工作的必要條件。換流過程的長短和優劣對變流電路的經濟技術性能會產生較大的影響。換流過程涉及器件的開關過程。這一過程又隨着器件的控制極性能而異。

由器件的分析可知，所有器件的關斷方式可分為以下兩種：

①控制極關斷方式

利用加到控制極信號電平的變化，使已處通態器件中的電流下降並恢復其正向和反向阻斷能力。

②陽極關斷方式

又稱陽極換流方式。利用反向陽極電壓使通態電流下降並恢復其電壓阻斷能力。對於全控型器件可以採用第一種方式；對於半控型器件，由於控制極電平在導通後即失去控制作用，故只能採用第二種方式。反向陽極電壓又稱換流電壓。

根據換流電壓來源，換流方法可分為3種。

①電源換流

換流電壓取自交流電網；

②負載換流

換流電壓取自呈容性的負載端電壓；

③自換流

換流電壓由附加的獨立電路產生。前兩種方式由於無需附加換流電路，因而主電路比較簡單，但僅限於具有交流電網或容性負載的場合。

直流母線單極接地故障是模塊化多電平換流器高壓直流輸電(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)的典型故障,分析其故障特性對於故障的診斷、保護的設計及相關參數的優化具有工程意義,另外,故障清除後的恢復也是需研究的重點問題。針對典型交流接地方式,建立了避雷器不動作時直流單極接地故障暫態分析模型,分析了接地裝置參數對故障特性的影響,同時定性分析了避雷器動作對故障特性的影響。針對換流站的故障恢復問題,深入分析了上、下橋臂電容電壓的再平衡機制,分析表明其再平衡速度取決於橋臂電阻、調製度等參數,並基於理論分析,設計了一種附加控制器以加速電容電壓再平衡,降低其對系統和控制參數的依賴。最後基於PSCAD/EMTDC搭建雙端MMC-HVDC仿真模型,驗證了故障特性分析和故障恢復策略的正確性和有效性 ^[1]  。

電壓源型換流器(VSC)及基於VSC的並聯型直流電網的不斷髮展,未來電網會形成含VSC的多直流母線、多直流聯絡線和多直流負荷的交直流網絡。文中分析了VSC的穩態模型及其控制方式,詳細推導了含VSC直流電網的交直流網絡穩態潮流模型,研究了不同控制方式直流電網的潮流求解方法。在此基礎上提出了一種通用交直流網絡潮流交替迭代方法,該算法根據VSC換流站的不同控制方式在交流側和直流側解耦等效,先進行直流電網潮流迭代,後進行交流電網潮流迭代,二者交替計算直至直流電網、換流站和交流電網全部收斂。算法適用於不同的直流電網控制方式且考慮了直流變量約束條件和運行方式的合理調整。最後在改進的IEEE 57節點交直流電網上,驗證了所提出的交替迭代方法的有效性和準確性 ^[2]  。