分享到：標簽：高壓 電網 能源 LCC
　　據美國能源信息管理局統計，2014年美國能源的平均零售價格為10.44美分/千瓦時，預計輸配電損耗為5%。這一損耗值似乎很低，但是這必須考慮到美國的總凈發電功率是4.1萬億兆瓦時。在這種情況下，5%的損耗意味著超過2000億千瓦時和210億美元的損失，因此努力改善電力傳輸方式成為我們的優先事項。
　　
　　高壓直流（HVDC）輸電是為減少輸配電損耗而實施的解決方案之一。為什么HVDC比常規交流輸電更高效呢？HVDC輸電線路的損耗比相同電壓的AC線路少30-50%。當電壓和電流變得異相時，HVDC可以提高功率因數。因為DC沒有與其相關的頻率，因此它不受集膚效應的影響，可以降低通過線路傳輸的總功率。當電流密度集中在表面或“外膚位置”時，會發生集膚效應，并且當其朝導體中心移動時會漸漸稀疏。沿表面的電流密度越高，AC的有效電阻也就越高。HVDC還提高了網絡的可靠性。某些類型的HVDC站可以幫助穩定異步網絡。
　　那么這么大量的電力如何從全國范圍內傳輸到你家呢？電力首先從源開始，被傳輸到換流站，在整流為DC電壓前，AC在這里被升級至所需電壓。然后，電力可以作為HVDC通過遠距離轉移到另一個換流站，在那里被重新轉換為AC，某些類型的換流站具有控制有功和無功功率的增值效益。然后變壓器將AC電力提高到所需的電壓，以根據需要將電壓傳輸和配送到家庭和/或工廠。圖1展示了這一完整過程。
　　
　　圖1：傳輸過程（輸電線路圖片由美國杜克公司提供）
　　最常見的換流站類型是電網換相換流器（LCC）和電壓源換流器（VSC）。
　　電網換相換流器
　　目前運行的大多數HVDC系統采用LCC拓撲。LCC的效率稍高于VSC，能夠傳輸更大數量的電力。其典型電壓電平為450kV或500kV；然而，中國有幾條800kV的線路。由于采用脈寬調制（PWM）技術，LCC不會像VSC那樣出現開關損耗。LCC使用晶閘管作為開關裝置。多個晶閘管串聯成三相整流器的單支線路，即構成了所謂的“閥”。
　　由于晶閘管只能接通，不能斷開，因此交流電壓會使晶閘管發生反向偏置并停止傳導。因此，LCC中的晶閘管的偏置取決于電網AC側用于換流的功率。在晶閘管正向偏置后導通時的延時決定了相位角延遲（觸發角）。晶閘管的相位角延遲實現了交流波的相位角控制。
　　LCC有兩種典型的架構：6脈沖橋和12脈沖橋。圖2所示為6脈沖橋，其使用六個晶閘管閥：每個相位使用兩個閥來傳導正負電壓波形。LCC的諧波響應能力非常差。為了彌補這一點，通過將兩個6脈沖橋串聯形成12脈沖橋則可以改善諧波。
　　
　　圖2：LCC配置（圖片由EE web提供）