本文件给出了高压直流输电用电压源换流器（VSC）的通用导则。 本文件所描述的换流器不仅是电压源型（包含直流电压极性保持不变的容性储能介质），也包含采用能根据控制信号而开通和关断的半导体器件的自换相型。 本文件适用于采用脉冲宽度调制（PWM，简称“脉宽调制”）的两电平和三电平换流器，以及多电平换流器、模块化多电平换流器和级联两电平换流器，不包括以方波输出而不采用脉宽调制的两电平和三电平换流器。基于电压源换流器的高压直流输电被称为“VSC直流输电”。

ICS29. 200;29. 240. 99
CCS K 46
中华人民共和国国家标准
GB/T30553—2023/IECTR62543:2022代替GB/T
30553—2014
基于电压源换流器的高压直流输电High-voltage direct current(HVDC)power transmission using voltagesourced
converters(vsc)
(IECTR
62543:2022,IDT)
2023-11-27发布免费标准下载网bzxz
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-06-01 实施
规范性引用文件
术语和定义
电压源换流器输电
功率损耗
VSC输电概论
VSC输电基本运行原理
设计寿命
VSC输电系统结构
VSC输电用半导体器件
输电换流器拓扑结构
通则，
“开关”型VSC阀的换流器拓扑结构目
可控电压源”型VSC阀的换流器拓扑结构VSC阀设计要点
换流器的其他拓扑结构
VSC输电的其他设备
VSC控制概论
控制模式和控制方式
功率传输
无功功率控制和交流电压控制
黑启动能力
风电场接入
稳态运行
稳态性能，
换流器功率损耗
动态性能
交流系统扰动
直流系统扰动
GB/T30553—2023/IECTR62543:2022X
30553—2023/IECTR 62543:2022GB/T
内部故障
HVDC性能要求
谐波性能
波形畸变
基波频率和谐波
VSC运行在电力系统中产生的谐波电压谐波滤波器(交流侧)的设计要点直流侧滤波
环境影响
可听噪声
电磁场（EMF)
电磁兼容（EMC)
试验和调试
出厂试验
调试试验/系统试验
(资料性）
附录A
VSC输电系统的功能规范
买方和制造商的资料要求
附录B（资料性）两电平换流器的调制策略B.1
载波脉宽调制
选择性消谐调制
参考文献
GB/T30553—2023/IECTR62543:2022本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件代替GB/T30553—2014《基于电压源换流器的高压直流输电》，与GB/T30553一2014相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：一增加了“模块化多电平换流器和级联两电平换流器”（见第1章）；一针对术语和定义需要，增加了引用标准IEC62747和IEC62501（见第3章）；一一更改了第3章中“概述”的内容（见3.1，2014年版的3.1）；删除了术语\VSC换流站”“联接变压器”“相电抗器”“交流系统侧谐波滤波器”“高频阻塞滤波器”“共模抑制电抗器”“直流谐波滤波器”和“直流电抗器”以及“功率半导体”“VSC拓扑结构”“运行状态”和绝缘配合”类术语（见2014年版的3.5.1～3.5.3、3.5.5、3.5.7和3.5.9～3.5.11、3.3、3.4、3.6和3.10)；
-将术语“阀侧谐波滤波器”更改为“换流器侧高频滤波器”，术语的英文对应词“standby”更改为“no-load operating”、“noload operating\更改为\idling”（见3.3.3、3.4.2和3.4.3,2014年版的3.5.8、3.11.2和3.11.3);
-增加了有功功率和无功功率计算公式，将“无功功率控制的原理如图4所示”更改为“当有功功率P=0时，无功功率控制的原理如图4所示”（见4.1.2.2和4.1.2.3,2014年版的4.1.2.2和4.1.2.3);
一更改了图7、图8、图9和图10（见4.3.3.3、4.3.4和4.3.5,2014年版的4.3.3.3、4.3.4和4.3.5）；一更改了“双极接线方式”的内容（见4.3.4,2014年版的4.3.4)；一一更改了“VSC输电用半导体器件”的内容（见4.4，2014年版的4.4）；一更改了图13和图15，以及将“中性点电压是直流电容器中点处的电压”更改为“中性点电压是换流器两直流端的平均电压”（见5.2.3.1和5.2.3.2，2014年版的5.2.3.1和5.2.3.2）：将“阀电压是这些VSC阀级电压之和”更改为“阀电压为处于激活状态的子模块的电容器电压之和（即电容器电压被施加到VSC阀级的主端子）”，增加了VSC阀级采用的第三种拓扑结构（见5.3.1，2014年版的5.3.1）；一一更改了图18、图19、图20，以及基于全桥VSC阀级的MMC拓扑结构的适用范围（见5.3.2和5.3.3,2014年版的5.3.2和5.3.3）；一增加了“基于半桥VSC子单元的CTL拓扑结构”和“基于全桥VSC子单元的CTL拓扑结构”相关内容（见5.3.4和5.3.5）；一一更改了VSC阀额定电流、暂态电流和电压设计要点（见5.4.2和5.4.3，2014年版的5.4.2和5.4.3);
将“开关设备”更改为“可关断半导体器件”，更改了具有“可控电压源”型VSC阀的换流器设计要点（见5.4.5，2014年版的5.4.5）；一一增加了子单元直流电容器以及阀电抗器的作用和布置位置（见5.6.1和5.6.7）；一更改了VSC换流站断路器的配置，以及联接变压器和相电抗器设计要求（见5.6.3和5.6.6，2014年版的5.6.3和5.6.6）；
一更改了子模块电容器电压平衡控制的内容（见5.6.8.2.5，2014年版的5.6.8.2.5）一删除了“共模抑制电抗器”相关内容（见2014年版的5.6.10）；Ⅲ
GB/T30553—2023/IECTR62543:2022一增加了“动态消能系统”相关内容（见5.6.12)；将“直流侧斩波电路”更改为“动态消能系统”（见6.6,2014年版的6.6)；更改了谐波性能相关内容（见9.1，2014年版的9.1）；一删除了图29的说明、图30及其说明（见2014年版的9，3，1）：更改了特定谐波调制相关内容，并移至附录B（见附录B，2014年版的9.3.2）本文件等同采用IECTR62543:2022《基于电压源换流器的高压直流输电》文件类型由IEC的技术报告调整为我国的国家标准。
本文件做了下列最小限度的编辑性改动：为便于使用，在“范围”章中增加了“注”（见第1章)；为便于使用，在图4、图26、图27和图28中增加了标引序号说明（见图4、图26、图27和图28）；
将图3中的角度的文字符号“Φ”更正为“8”（见4.1.2.2)：一将直流电容器电压的文字符号“Ua”更正为“U”（见4.1.3）。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电器工业协会提出。本文件由全国电力电子系统和设备标准化技术委员会（SAC/TC60）归口。
本文件起草单位：国网智能电网研究院有限公司、北京怀柔实验室、西安高压电器研究院股份有限公司、南方电网科学研究院有限责任公司、西安电力电子技术研究所有限公司、西安西电电力系统有限公司、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司、国网福建省电力有限公司电力科学研究院、西安西电避雷器有限责任公司、国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、南京南瑞继保电气有限公司、清华大学、北京交通大学、许继集团有限公司、国网江苏省电力有限公司电力科学研究院、浙江大学、国网安徽省电力有限公司电力科学研究院、中电普瑞电力工程有限公司、云南电网有限责任公司电力科学研究院。
本文件主要起草人：庞辉、许韦华、许钒、傅闯、杨晓辉、蔚红旗、王磊、宋志顺、李强、陈名、周会高、晃武杰、杨柳、张峰宁、巩少岩、陆晶晶、何计谋、董云龙、宋强、陈晓鹏、韩坤、徐阳、陈忠、彭茂兰、黄超、魏伟、胡治龙、许烽、张哲任、栾洪洲、李胜男、王新颖、李媛、焦石、董添华、熊岩。本文件于2014年首次发布，本次为第一次修订。IV
1范围
GB/T30553—2023/IECTR62543:2022基于电压源换流器的高压直流输电本文件给出了高压直流输电用电压源换流器（VSC）的通用导则。本文件所描述的换流器不仅是电压源型（包含直流电压极性保持不变的容性储能介质），也包含采用能根据控制信号而开通和关断的半导体器件的自换相型。本文件适用于采用脉冲宽度调制（PWM，简称“脉宽调制”）的两电平和三电平换流器，以及多电平换流器、模块化多电平换流器和级联两电平换流器，不包括以方波输出而不采用脉宽调制的两电平和三电平换流器
基于电压源换流器的高压直流输电被称为“VSC直流输电”。注：VSC直流输电也称为“柔性直流输电”。本文件描述了用于VSC输电的不同类型电路拓扑结构及其主要运行特性和典型应用，总体目标是为买方在确定VSC输电方案时提供帮助。本文件不包含电网换相换流器和电流源换流器。2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
IEC62501高压直流输电用电压源换流器阀电气试验[Voltagesourced
converter(VSC)
valvesforhigh-voltagedirectcurrent(HVDC)powertransmission-Electricaltesting)注：GB/T33348—2016高压直流输电用电压源换流器阀电气试验（IEC62501:2014,IDT)IEC62747高压直流输电系统用电压源换流器术语[Terminologyforvoltage-sourcedconvertershigh-voltage
current(HVDC)systems)
(VSC)for
direct
注：GB/T34118—2017高压直流系统用电压源换流器术语（IEC62747:2014,IDT）3术语和定义
IEC62747和IEC62501界定的以及下列术语和定义适用于本文件。ISO和IEC在如下网址维护用于标准化的术语数据库：●IEC电子百科：http://www.electropedia.org/●ISO在线浏览平台：http:/www.iso.org/obp3.1概述
高压直流输电用电压源换流器的基本术语和定义见IEC62747。高压直流输电用电压源换流器阀电气试验术语见IEC62501。
为便于理解，图1给出了VSC输电系统的基本框图。图中的一些设备可能根据换流器的拓扑结构和工程的需要而省略或有所不同。GB/T30553—2023/IEC
TR62543:2022
交流公共连接点
换流器单元
换流器单元
标引序号说明：
断路器：
启动电阻器：
网侧谐波滤波器”；
网侧高频滤波器：
联接变压器：
-换流器侧谐波滤波器。；
换流器侧高频滤波器*：
相电抗器。
VSC单
VSC单元“
-VSC直流电容器4；
直流谐波滤波器”；
动态消能系统；
中性点接地支路°；
14——直流电抗器；
直流公共连接点
直流电缆或架空输电线路。
·在一些基于“可控电压源”阀的VSC设计中，有可能不需要谐波滤波器。b在一些VSC设计中，相电抗器能完成换流器侧高频滤波器的部分功能。国
“在一些VSC拓扑结构中，VSC单元的每个阀可能包括一个“阀电抗器”，该“阀电抗器”能内置在阀中或作为单独的组件提供。
d在一些VSC设计中，VSC直流电容器能部分或全部分布在VSC单元的三相单元中，被称为子模块直流电容器。“根据VSC单元的设计，中性点接地分支的原理和位置可不同。在一些VSC设计中，联接变压器能实现网侧高频滤波器的部分功能。B可选。
h可选。
图1VSC输电系统中的主要设备
3.2符号
Uonw:换流器单元的交流线电压，方均根值，包括谐波。Ionv：换流器单元的交流电流，方均根值，包括谐波。U，：交流系统的交流线电压，方均根值，包括谐波。IL：交流系统的交流电流，方均根值，包括谐波。Ua:一个换流器单元的直流端对端电压。2
Ia:VSC输电系统直流母线的直流电流。3.3电压源换流器输电
GB/T30553—2023/IECTR62543:2022电压源换流器直流电容器voltagesourced convertersDCcapacitor;VSCDCcapacitor连接在电压源换流器两个直流端之间的电容器组（如果有），用作储能和/或滤波。3.3.2
交流侧无线电频率干扰滤波器AC sideradiofrequencyinterferencefilten无线电频率干扰滤波器radiofrequencyinterferencefilter;RFlfilter用于将渗入交流系统的无线电频率干扰(RFI）降低到可接受水平的滤波器（如果有）。3.3.3
换流器侧高频滤波器convertersidehighfrequencyfilter用于降低联接变压器高频应力的滤波器（如果有）。3.3.4
直流侧无线电频率干扰滤波器DC sideradiofrequencyinterferencefilter用于将渗入直流系统的无线电频率（RF）降低到可接受限值的滤波器（如果有）。3.3.5
型式试验
typetest
为验证电压源换流器输电系统部件的设计是否满足规定要求而进行的试验。注：本文件中的型式试验分为两大类，绝缘试验和运行试验。3.3.6
绝缘试验
dielectric test
为验证电压源换流器输电系统部件的高电压耐受能力而进行的试验。3.3.7
运行试验
operational test
为验证电压源换流器输电系统部件的开通（如果适用）、关断（如果适用）以及相关的通流能力而进行的试验。
产品试验productiontest
为验证制造是否正确而进行的试验，以证明电压源换流器输电系统某个部件的性能满足规定要求3.3.9
样品试验
sampletest
在少量电压源换流器输电部件（例如从一批中随机抽取的阀段或特殊部件）上实施的产品试验。3.4功率损耗
辅助设备损耗
auxiliaryloss
使用电压源换流器的换流站辅助设备负荷的电力需求。注：辅助设备损耗取决于换流站是空载还是带负荷。在这种情况下，辅助设备损耗取决于负荷水平。3.4.2
空载运行损耗
no-loadoperatingloss
使用电压源换流器的换流站设备带电，但电压源换流器闭锁且所有换流站站用负荷和辅助设备已GB/T30553—2023/IECTR62543:2022连接，以立即承载负荷情况下产生的损耗。3.4.3
无载运行损耗
idlingoperatingloss
使用电压源换流器的换流站设备带电，但电压源换流器解锁且没有有功功率或无功功率输出情况下产生的损耗。
运行损耗
Eoperatingloss
使用电压源换流器的换流站设备带电且换流器运行情况下，在给定负荷水平下产生的损耗。3.4.5
total system loss
系统总损耗
所有运行损耗之和，包括相应的辅助设备损耗。3.4.6
换流站基本辅助负荷
station essential auxiliary load故障后会影响高压直流换流站换流能力的负荷（例如，阀冷却），以及在交流电源完全掉电的情况下仍需要保持工作的负荷（例如，电池充电器、操作机构）。注：总“运行损耗”减去“空载运行损耗”能被认为在数值上等于传统交流变电站中的“负荷损耗”。4VSC输电概论
4.1VSC输电基本运行原理
4.1.1将电压源换流器看作黑盒子电压源换流器的运行原理将在第5章详细描述。本章中，电压源换流器被看作一个完成交流/直流，或直流/交流转换的黑盒子，且只考虑稳定运行状态。图2为一端连接直流电路、另一端连接交流电路的电压源换流器的基本示意图。Ra
直流电阻器
标引序号说明：
VSC直流电容器
换流器输出有功功率；
换流器滤波电抗。
图2电压源换流器基本示意图
VSC能作为逆变器将有功功率注入交流网络（I4·U4>0），功率(I4·U<0)。
或者作为整流器从交流网络吸纳有功类似地，VSC能向交流网络注入无功功率[Im·(U1·I)>0，也能从交流网络吸纳无功功率［Im·（U，·I)<0，都能运行在感性模式或容性模式。容性运行模式]，
感性运行模式]。在整流方式和逆变方式下，VSC由于VSC直流侧连接电压源，所以称之为电压源换流器。4
GB/T30553—2023/IECTR62543:2022由图2的左侧可见，一个直流电压源U。连接着一个代表直流电路阻抗的直流电阻器Ra和一个跨接在VSC的直流端的直流电容器。直流并联电容器起稳定直流电压Ua的作用。根据VSC换流器的拓扑结构，直流储能电容器为两极间的主要的直流储能元件，或为换流器相单元内分布的多级储能元件。有关VSC实现从直流到交流的转换过程见第5章。交流侧有一个联接电感，它有两个作用：第一，稳定交流电流；第二，控制VSC输出的有功功率和无功功率，如4.1.2所述。联接电感能由相电抗器、变压器漏抗提供或者二者共同提供。输入侧的直流电容器和输出侧的交流联接电感是VSC正常运行的重要部件。VSC的交流侧能连接有源或无源交流网络。如果其交流侧为无源网络，功率只能从直流侧输送至交流侧的无源负荷。如果其交流侧为有源网络，通过控制VSC交流输出电压Uo，能实现功率的双向流动。
控制Uw的相位角能调节VSC的有功功率（见4.1.2.2），控制Uo的电压幅值能调节VSC的无功功率（见4.1.2.3）。
4.1.2有功功率和无功功率控制原理4.1.2.1概述
VSC能等效为一个没有转动惯量的同步发电机，具有独立控制有功功率和无功功率的能力。在VSC和交流网络间交换的有功功率和无功功率通过VSC输出电压（与交流网络电压相关）的相位角和幅值控制。
有功功率P和无功功率Q分别与交流系统的交流电压U1、换流器的交流电压Us、这些电压之间的电抗X以及它们之间的相位角6有关，如公式（1）和公式（2)所示：P_UtUm· sing
U, · (U,U coso)
(1)）
如果U与线电压U1同相且其幅值等于U1，那么VSC没有交流电流I...流出。这样的情况下，直流电流Ia为零，且直流电容器电压Ua等于直流电压源电压U。4.1.2.2有功功率控制原理
有功功率控制的原理如图3所示。其中，流过联接电感的有功功率通过调整VSC电压的相位角控制。
GB/T30553—2023/IECTR62543:2022Uo
Pcow=0
Uoy=Ut
标引序号说明：
Poay——换流器输出有功功率；Xeoy——换流器滤波电抗。
Coomgxleon
Ueomvy
Pcoy<0
整流运行
图3有功功率控制原理
XeonwXle
Psoy>0
逆变运行
如果VSC输出电压的相位角超前于交流网络电压，VSC将向交流网络注入有功功率，即作为逆变器运行。在直流侧，等效电流从直流电压源流出，且电压Uα将按照欧姆定律减小(Ua=U,-Ra-Ia)。另一方面，如果VSC输出电压的相位角滞后于交流网络电压，VSC将从交流网络吸纳有功功率，即作为整流器运行。在直流侧，等效电流流入直流电压源，且电压Ua:将按照欧姆定律增加(U=U+R4·la)。
如果VSC连接到一个无源负荷，从VSC输出交流电流，其大小由欧姆定律I=Uaw/Z确定，且
等效直流电流从电源流出，直流电容器上的电压Uα将下降，下降的最终值由欧姆定律确定。因为是无源负荷，所以没有有功功率从交流侧流入。4.1.2.3无功功率控制原理
当有功功率P=0
时，无功功率控制的原理如图4所示，通过调整VSC输出交流电压的幅值控制流过联接电感的无功功率。
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