1. 研究目的与意义
直流输电技术通过高压直流的方式以实现电能传输。近30年来，高压直流输电技术在中国得到了大规模的推广和应用，为中国电力资源的优化配置提供了坚实的基础，大力推进了中国全球能源互联网战略发展。高压直流输电技术目前主要应用于长距离输电，如架空输电、海底电缆输电、电网互联等方面。高压直流输电具有传输功率大、线路造价低、控制性能好等优点，是目前解决高电压大容量长距离输电和异步联网的重要手段。高压直流输电系统中，整流阀的使用将会消耗大量的无功，稳态情况下，换流器消耗的无功功率占传输功率的40%-60%左右，而暂态情况下无功功率消耗更大。本课题研究高压直流输电整流阀功率因数的提高，减小无功功率的损耗，减少无功设备的使用，具有较大的经济效益。
2. 课题关键问题和重难点
关键问题：查阅和研读大量关于高压直流输电方面的中英文资料；了解并掌握高压直流输电系统组成、拓扑结构和工作原理；了解传统和轻型高压直流输电的区别，分析比较二者的优缺点，做出合理的选择；分析高压直流输电过程中功率因数降低的原因所在，了解目前国内外提高功率因数的方法和方案，并深入理解其背后的机理；根据所了解的知识建立高压直流输电的数学模型（着重于整流阀的模型）；根据所了解的提高功率因数的方法中进行选择；熟悉掌握Matlab的Simulink功能；设计高压直流输电整流阀功率因数提高的Matlab仿真方案；利用Simulink搭建高压直流输电整流阀的仿真模型进行仿真，研究模型的正确性和控制策略的可行性，为设计提供参考依据；对仿真结果和理论分析进行比较，分析存在的问题，提出改进措施。
难点：国内外提高功率因数的方法和方案的理解与选择；仿真方案的设计。
3. 国内外研究现状（文献综述）
近30年来，高压直流输电技术在中国得到了大规模的推广和应用，为中国电力资源的优化配置提供了坚实的基础，大力推进了中国全球能源互联网战略发展[1]。近年来，随着用电领域和地域的不断增加，电网规模的不断扩大，交流输电遇到了难以跨越的技术阻碍，比如电网互联、远距离输电等[2]。
高压直流输电系统由于其技术和与高压交流输电系统系统相比，具有远距离传输的经济优势。高压直流输电优于对于架空点对点传输项目和基于电缆的互连或50–100km以外的远程海上风电场的电网集成[3]。
直流输电系统按照其与交流系统的接口数量分为两大类，即两端(或端对端)直流输电系统和多端直流输电系统。两端直流输电系统是只有一个整流站和一个逆变站的直流输电系统，它与交流系统只有两个接口，是结构最简单的直流输电系统，是世界上已运行的直流输电工程普遍采用的方式。我国已经建成的高压直流输电工程也多为这种类型[4]。
4. 研究方案
在直流电的作用下，高压直流输电线路只起电阻作用，无功功率主要消耗在换流器上（尤其是整流阀），占传输功率的40%-60%左右。因此研究功率因数提高策略的重点因在换流器上。
传统的晶闸管换流器在进行换流时需消耗大量的无功功率（占直流输送功率的40%~60%），每个换流站均需装设无功补偿设备。当采用新型可关断半导体器件或电容换相换流器时，无功补偿问题将会得到解决。而以电压源换流器和绝缘栅双极晶体管为主要部件发展起来的轻型高压直流输电（HVDC Light）系统则为功率因数的提高提供了新方向。
传统的HVDC终端可以通过滤波器和串联电感的关断以及在某种程度上对触发角的控制来达到对功率的控制，但是这种控制需要额外的设备和额外的投资。HVDC Light则可以在很短的时间内形成任意的相角或振幅，这对于独立地控制有功和无功提供了可能性。因而，HVDC Light是更优的选择。
5. 工作计划
第1周 查阅和研读大量关于高压直流输电方面的中英文资料，了解目前存在的主要问题和国内外的解决方法；
第2周 借助所学知识和辅助工具对所查阅的英文资料进行翻译，并对所查阅的关于高压直流输电方面的中英文资料进行初步分析与汇总。
第3周 及时完成开题报告，修改并提交；
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