据美国能源信息管理局统计，2014年美国能源平均零售价格为10.44美分/千瓦时，预计输配电损失为5%。这种损失值似乎很低，但必须考虑到美国的总净发电功率是4.1万亿兆瓦时。在这种情况下，5%的损失意味着2000亿千瓦时和210亿美元以上的损失，因此我们优先考虑努力改进电力传输模式。

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高压直流(HVDC)输电是减少输配电损失的解决方案之一。为什么HVDC比常规交流输电更高效？HVDC与相同电压相比，输电线路的损失是相同的AC线路少30-50%。当电压和电流变异时，HVDC能提高功率因数。因为DC无相关频率，因此不受皮肤收集效应的影响，可降低线路传输的总功率。当电流密度集中在表面或表面时“外肤位置”当它向导体中心移动时，就会产生皮肤收集效并逐渐稀疏。沿表面的电流密度越高，AC有效电阻越高。HVDC它还提高了网络的可靠性。某些类型的HVDC站点可以帮助稳定异步网络。

那么如何从全国范围内传递如此大量的电力呢？电力首先从源开始，被传输到换流站，在整流为DC电压前，AC升级到所需电压。然后，可以用电HVDC通过远距离转移到另一个换流站，在那里重新转换为AC，某些类型的换流站具有控制有功和无功功率的增值效益。然后变压器将AC根据需要，将电压传输并分配给家庭和/或工厂。图1显示了这个完整的过程。

图1:传输过程(输电线路图片由美国杜克公司提供)

最常见的换流站类型是电网换流器(LCC)和电压源换流器(VSC)。

电网换相换流器

目前大部分操作HVDC系统采用LCC拓扑。LCC效率略高于VSC，能传输大量电力。典型的电压电平是450kV或500kV;然而，中国有几个800kV的线路。由于脉宽调制(PWM)技术，LCC不会像VSC开关损失。LCC以晶闸管为开关装置。多晶闸管串联成三相整流器的单支线，即构成所谓的“阀”。

由于晶闸管只能连接，不能断开，交流电压会使晶闸管反向偏置，停止传导。LCC晶闸管的偏置取决于电网AC侧面用于换流功率。晶闸管正向偏置后导通时的延迟决定了相位角延迟(触发角)。晶闸管的相位角延迟控制了交流波的相位角。

LCC有两种典型的结构：6个脉冲桥和12个脉冲桥。图2显示6个脉冲桥，使用6个晶闸管阀：每个相位使用两个阀传导正负电压波形。LCC谐波响应能力很差。为了弥补这一点，谐波可以通过将两个6脉冲桥串联形成12脉冲桥来改善。

图2：LCC配置(图片由EE web提供)

可以通过分析信号进行控制TI中国进出换流器的波形。对信号的适当分析可以使系统知道电压、电流电平和功率因数，并帮助确定线路上是否有故障。保护继电器或智能电子设备(IED)分析信号。请参见图3。

图3：信号解释

TI介绍了几种信号分析方法的设计指南。使用Delta-Sigma芯片诊断测量保护继电器AC通过使用电流互感器、分压器或罗戈夫斯基线圈，讨论了电压和电流的参考设计。然后通过隔离和非隔离操作放大器调整信号，以增加振幅，抑制任何共模电压和噪声。随即由ADC分析调整后的信号。从ADC数字信息被传输到MCU进行解释。将波形确定的信息反馈给换流器的控制装置，以调整不断变化的相位和电压电平以保持稳定性。