直流輸電技術(shù)4

1、1第第4章章 直流輸電系統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)的控制的控制2單橋整流器的工作原理單橋整流器的工作原理l單橋等效電路原理圖單橋等效電路原理圖135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebecoHVDC系統(tǒng)3電源電動(dòng)勢電源電動(dòng)勢)60cos(2)180cos(2)60cos(2000tEetEetEepcpbpa)90cos(2)150cos(2)30cos(2000tEetEetEelcalbclabl自然換相點(diǎn)：電源相電壓的交點(diǎn)自然換相點(diǎn)：電源相電壓的交點(diǎn)4整流電壓平均值整流電壓平均值（不計(jì)觸發(fā)角、不計(jì)換相角）（不計(jì)觸發(fā)角、不計(jì)換相角）電源線電壓電源線電壓有效值有效值Etdt

2、uUdd232)()(20（3）EUdo35. 1（4）理想空載直流電壓理想空載直流電壓理想空載直流電壓理想空載直流電壓5整流電壓平均值整流電壓平均值（計(jì)及觸發(fā)角、不計(jì)換相角）（計(jì)及觸發(fā)角、不計(jì)換相角）cos2)()(20doddUtdtuU（5） 特點(diǎn)特點(diǎn)： 增加，則增加，則 減少減少dU6計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、計(jì)及換相角時(shí)單橋的工作原理計(jì)及觸發(fā)延時(shí)、計(jì)及換相角時(shí)單橋的工作原理問題的提出問題的提出： l ip能否能否突變突變？l ip的變化規(guī)律？的變化規(guī)律？ 假設(shè)短路電流假設(shè)短路電流ik 135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebecoik7推導(dǎo)換相電流公式推導(dǎo)換相電流

3、公式KVL：135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebecoikbaccb ad id iLLed td t-（6）132 adkVbkVcdViIiiiiiiIi 8推導(dǎo)換相電流公式推導(dǎo)換相電流公式計(jì)及計(jì)及：0dtdId2sin()baeEt和和 線電壓線電壓：可得可得：（7）)sin(22tEdtdiLkc考慮初始條件考慮初始條件：0)(ki9換相電流計(jì)算公式換相電流計(jì)算公式)cos(cos2tIisck（8）交流系統(tǒng)兩相短路電流的幅值交流系統(tǒng)兩相短路電流的幅值（9）cscLEI22等值換相電感等值換相電感ik波形、閥電流、相電流、直流電流波形10換相角計(jì)算公

4、式換相角計(jì)算公式)cos(cos2tIisck換相結(jié)束時(shí)換相結(jié)束時(shí)：dkIi)(2cos)cos(SCdII（10）特點(diǎn)特點(diǎn)：),(,ELIfcd則則11換相實(shí)質(zhì)換相實(shí)質(zhì) 換相實(shí)質(zhì)換相實(shí)質(zhì)： 換相是交流系統(tǒng)短時(shí)間的兩換相是交流系統(tǒng)短時(shí)間的兩相短路。換相是依靠交流電源提供的短路相短路。換相是依靠交流電源提供的短路電流進(jìn)行的。電流進(jìn)行的。v 換相電流換相電流：換相期間的短路電流換相期間的短路電流v 換相電壓換相電壓：提供換相電流的交流電源電壓提供換相電流的交流電源電壓v 換相阻抗換相阻抗：每相電源中性點(diǎn)到橋臂間的等每相電源中性點(diǎn)到橋臂間的等值阻抗值阻抗HVDC系統(tǒng)12整流電壓平均值整流電壓平均值（

5、正常工況正常工況）空載時(shí)整流電空載時(shí)整流電壓的平均值壓的平均值（11）20() ()( , )2ddut dtU ( ,0)ddUU換相引起的電壓損耗換相引起的電壓損耗：3CddLUI（12）電壓13外特性方程外特性方程3CxLd（14）0( , )cosddxdUUd I （13）v整流電壓平均值整流電壓平均值-表達(dá)式表達(dá)式1 1 -定定角角外特性方程外特性方程等值換相電阻等值換相電阻/ /比換相壓降比換相壓降：定定角角外特性曲線外特性曲線14整流電壓平均值整流電壓平均值（正常工況正常工況）v整流電壓平均值整流電壓平均值-表達(dá)式表達(dá)式2 2（15）0coscos()( , )2ddUU v整

6、流電壓平均值整流電壓平均值-表達(dá)式表達(dá)式3 3（16）0( , )cos() cos22ddUU 15直流電壓的特點(diǎn)直流電壓的特點(diǎn)整流電壓平均值的整流電壓平均值的特點(diǎn)特點(diǎn)：,( ,)(,)ddcUf ILE 其中：其中：(1) (1) ， ， ， 增加，則增加，則 減少減少；dUdIcL (2(2) ) 增加，則增加，則 增加增加EdU的影響， 的影響， 的影響， 的影響， 的影響 dIcLE16 等效電路（單橋整流器）等效電路（單橋整流器）0( , )cosddxdUUd I （13）+_+_+_（a a）等效電路等效電路-1-13CxLd0cosdU0dUdudI（b b）等效電路等效電路

7、-2-2+_+_+_3CxLddu0cosdU0dUdI17功率因數(shù)功率因數(shù) （單橋整流器）（單橋整流器） 2cos)2cos(（18）2)cos(coscos（17）2（19）功率因數(shù)角功率因數(shù)角：002010002515通常通常18單橋整流器的運(yùn)行方式單橋整流器的運(yùn)行方式v工況工況2-3 -正常運(yùn)行方式正常運(yùn)行方式v工況工況3 -非正常運(yùn)行方式非正常運(yùn)行方式v工況工況3-4 -故障運(yùn)行方式故障運(yùn)行方式工況工況2-3： 在在600的重復(fù)周期中，的重復(fù)周期中，2個(gè)閥和個(gè)閥和3個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式。 成立的條件成立的條件：290000600 同時(shí)同時(shí)19工況3v工況工況3

8、： 在在600的重復(fù)周期中，始終只有的重復(fù)周期中，始終只有3個(gè)個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式。135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebeco 成立的條件成立的條件： 同時(shí)同時(shí)0300060 特點(diǎn)特點(diǎn)： 出現(xiàn)出現(xiàn)強(qiáng)制延遲強(qiáng)制延遲現(xiàn)象現(xiàn)象 出現(xiàn)的原因出現(xiàn)的原因：dI過大過大20工況工況3-4v工況工況3-4： 在在600的重復(fù)周期中，的重復(fù)周期中， 3個(gè)閥和個(gè)閥和4個(gè)個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式。閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式。135462ibMNeaLcABCLd+ud _IdiciaLcLcebeco 特點(diǎn)特點(diǎn)：直流短路、交流三直流短路、交流三相短路相短路 出現(xiàn)的原

9、因出現(xiàn)的原因：dI故障性增大故障性增大 成立的條件成立的條件： 同時(shí)同時(shí)2903000001206021單橋逆變器的工作原理單橋逆變器的工作原理l逆變器接入逆變器接入HVDC系統(tǒng)的方式系統(tǒng)的方式ebMNIdIdLceaeceaebeciaicLc135462ABCibicibiaLdLd+ Udr + Udi A4MN12563BC22Ud 的關(guān)系的關(guān)系單橋整流器的整流電壓平均值單橋整流器的整流電壓平均值( ( 和和 ) )：00 0 600 600 900900 12001200 1800全部為全部為+ + - + - 全部為全部為 - 全部為全部為+ + 0 0 - 全部為全部為 - 換流

10、器狀態(tài)換流器狀態(tài) 整流器整流器逆變器逆變器 c o sdd oUU（5）dUdu對(duì) 的影響、動(dòng)畫du23單橋逆變器的運(yùn)行方式單橋逆變器的運(yùn)行方式v工況工況2-3 -正常運(yùn)行方式正常運(yùn)行方式v工況工況3-4 -故障運(yùn)行方式故障運(yùn)行方式工況工況2-3： 在在600的重復(fù)周期中，的重復(fù)周期中，2個(gè)閥和個(gè)閥和3個(gè)個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式。 成立的條件成立的條件：009018020600 同時(shí)同時(shí)24換相電流計(jì)算公式換相電流計(jì)算公式)cos(cos2tIisck交流系統(tǒng)兩相短路電流的幅值交流系統(tǒng)兩相短路電流的幅值cscLEI22等值換相電感等值換相電感ik波形、閥電流、相電流、直流電流

11、波形25逆變運(yùn)行的充要條件逆變運(yùn)行的充要條件與交流系統(tǒng)相連與交流系統(tǒng)相連-有源逆變有源逆變；與足夠大的直流電源相連與足夠大的直流電源相連；具有使具有使在在 90 180 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的控制能力。范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的控制能力。eaebecicLcibia+ udi A4MN12563BCoLcLcIdLdik26名詞解釋名詞解釋 超前角超前角/越前角越前角/觸發(fā)越前角觸發(fā)越前角（ ）：）： 用電氣角度表示的落后于自然換相點(diǎn)用電氣角度表示的落后于自然換相點(diǎn)180處到控制脈沖發(fā)出時(shí)刻之間的時(shí)間。處到控制脈沖發(fā)出時(shí)刻之間的時(shí)間。 熄弧角熄弧角/ /關(guān)斷越前角關(guān)斷越前角（ ）：）： 用電氣角度表示的熄弧閥上正向電

12、壓為負(fù)用電氣角度表示的熄弧閥上正向電壓為負(fù)的時(shí)間。的時(shí)間。（21） 同時(shí)006 0006 0適合條件適合條件：0180（20）27正常運(yùn)行值正常運(yùn)行值 熄弧裕熄弧裕度角度角（ ）：）： 考慮足夠裕度的熄弧角考慮足夠裕度的熄弧角。000015 18穩(wěn)態(tài)運(yùn)行數(shù)值：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行數(shù)值：0015 250030 4028換相失敗換相失敗逆變器側(cè)的熄弧閥在換相結(jié)束后重新導(dǎo)通的逆變器側(cè)的熄弧閥在換相結(jié)束后重新導(dǎo)通的過程過程。 原因原因：過小，熄弧閥在換相結(jié)束后沒有足夠過小，熄弧閥在換相結(jié)束后沒有足夠的時(shí)間恢復(fù)其正向阻斷能力。的時(shí)間恢復(fù)其正向阻斷能力。 分類分類： 一次換相失敗一次換相失敗 連續(xù)兩次換相失敗連續(xù)兩次

13、換相失敗對(duì)策對(duì)策：控制系統(tǒng)閉鎖，控制系統(tǒng)閉鎖， HVDC系統(tǒng)短時(shí)停運(yùn)系統(tǒng)短時(shí)停運(yùn)。 一般，一般，80%的一次換相失敗不會(huì)發(fā)展為連的一次換相失敗不會(huì)發(fā)展為連續(xù)兩次換相失敗續(xù)兩次換相失敗。電壓、閥電流波形電壓、閥電流波形29單橋逆變器的特性方程單橋逆變器的特性方程 單橋逆變器的單橋逆變器的特性方程特性方程可由單橋整流器的可由單橋整流器的特性方程特性方程導(dǎo)出。導(dǎo)出。v 導(dǎo)出原則一導(dǎo)出原則一： 整流器 Udr dxrr Id逆變器 1800- -Udi dxi i Id電壓波形比較、動(dòng)畫比較30整流電壓平均值整流電壓平均值-（單橋逆變器）（單橋逆變器）已知已知 單橋整流器的整流電壓平均值單橋整流器的整

14、流電壓平均值0coscos()2rdrdrUUv整流電壓平均值整流電壓平均值（單橋逆變器，工況單橋逆變器，工況2-2-3）0cos() cos22rrdrdrUU（22）0coscos()2idid iUU（23）0cos() cos22ididiUU故故31外特性方程外特性方程- -（單橋逆變器）（單橋逆變器）已知已知 單橋整流器的外特性方程單橋整流器的外特性方程0cosdrd rxrdUUd I故故（24）0cosdid ixidUUd Iv外特性方程外特性方程（單橋逆變器，工況單橋逆變器，工況2-32-3） 定定 角的外特性方程角的外特性方程（25）其中，其中，3CixiLd外特性曲線3

15、2計(jì)算公式計(jì)算公式-（單橋逆變器）（單橋逆變器）已知已知 單橋整流器的單橋整流器的計(jì)算公式計(jì)算公式：故故v計(jì)算計(jì)算公式公式（單橋逆變器，工況單橋逆變器，工況2-32-3）2cos()cosdrSCrII2cos()cosdiSCiII（26）（27）其中其中，22is cic iEIL33單橋逆變器的特性方程單橋逆變器的特性方程v 導(dǎo)出原則二導(dǎo)出原則二： 整流器 Udr dxrr Id逆變器 Udi dxi i Id電壓波形比較34整流電壓平均值整流電壓平均值- -（單橋逆變器）（單橋逆變器）已知已知 單橋整流器的整流電壓平均值單橋整流器的整流電壓平均值0coscos()2rdrdrUUv整流

16、電壓平均值整流電壓平均值（單橋逆變器，工況單橋逆變器，工況2-3）0cos() cos22rrdrdrUU（28）0coscos()2idid iUU（29）0cos() cos22ididiUU故故35外特性方程外特性方程- -（單橋逆變器）（單橋逆變器）已知已知 單橋整流器的外特性方程單橋整流器的外特性方程0cosdrd rxrdUUd I故故（30）0cosdid ixidUUd Iv外特性方程外特性方程（單橋逆變器，工況單橋逆變器，工況2-3） 定定 角的外特性方程角的外特性方程其中其中，3CixiLd外特性曲線36計(jì)算公式計(jì)算公式- -（單橋逆變器）（單橋逆變器）已知已知 單橋整流器

17、的單橋整流器的計(jì)算公式計(jì)算公式：故故v計(jì)算公式計(jì)算公式（單橋逆變器，工況單橋逆變器，工況2-32-3）2cos()cosdrSCrII2cos()cosdiSCiII（31）其中其中，22is cic iEIL37 計(jì)算公式-（單橋逆變器）工況工況2-3時(shí)，不同時(shí)，不同 下下 的計(jì)算公式的計(jì)算公式 和 時(shí) 00600060 和 時(shí) 0060006090 和 時(shí) 00600090902（34）030（32）060（33）I電壓波形38 計(jì)算公式-（單橋逆變器）已知已知 單橋整流器的單橋整流器的 計(jì)算公式計(jì)算公式：故故2rrv 計(jì)算公式計(jì)算公式（單橋逆變器，工況單橋逆變器，工況2-32-3）（35

18、）0180()2ii（36）2ii39 等效電路（單橋逆變器）3CixiLddI+_diu+_0cosd iU+_0d iU（a a）等效電路等效電路-1-10cosdid ixidUUd I3CixiLd dI+_diu+_0cosd iU+_0d iU（b b）等效電路等效電路-2-20cosdid ixidUUd I40單橋逆變器的運(yùn)行方式單橋逆變器的運(yùn)行方式工況工況3-4： 在在600的重復(fù)周期中，的重復(fù)周期中，3個(gè)閥和個(gè)閥和4個(gè)閥輪個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式流導(dǎo)通的運(yùn)行方式。 成立的條件成立的條件：009018020060120 同時(shí) 特點(diǎn)特點(diǎn)：直流短路、交流三相直流短路、交流三相短路短

19、路 出現(xiàn)的原因出現(xiàn)的原因： 故障性增大故障性增大dIeaebecicLcibia+ udi A4MN12563BCoLcLcIdLd41雙橋換流器的工作原理雙橋換流器的工作原理多橋換流器多橋換流器： 由直流端串聯(lián)、交流端并聯(lián)的一個(gè)以上的單橋由直流端串聯(lián)、交流端并聯(lián)的一個(gè)以上的單橋構(gòu)成的換流器構(gòu)成的換流器。多橋換流器的接線方式多橋換流器的接線方式：q 典型方式典型方式: 每極每極1組組12脈動(dòng)換流單元脈動(dòng)換流單元-雙極雙橋雙極雙橋q 其他方式其他方式: 每極每極2組組12脈動(dòng)換流單元串聯(lián)脈動(dòng)換流單元串聯(lián) 每極每極2組組12脈動(dòng)換流單元并聯(lián)脈動(dòng)換流單元并聯(lián) 特點(diǎn)特點(diǎn)：單橋數(shù)目為偶數(shù)單橋數(shù)目為偶數(shù)4

20、2雙橋換流器的運(yùn)行方式雙橋換流器的運(yùn)行方式v工況工況4-5 -正常運(yùn)行方式正常運(yùn)行方式v工況工況5 -非正常運(yùn)行方式非正常運(yùn)行方式v工況工況5-6 -非正常運(yùn)行方式非正常運(yùn)行方式v等等等等雙橋換流器等效電路導(dǎo)通順序?qū)樞?11 12 21 22 31 32 41 42 51 52 61 62 11 12 43工況工況4-5整流器整流器 電壓波形：電壓波形： 1. 不計(jì)不計(jì)和和 2. 正常運(yùn)行正常運(yùn)行 電流波形：電流波形：不計(jì)不計(jì)和和 時(shí)，時(shí)， 1. 換流變閥側(cè)電流，換流變閥側(cè)電流， 2. 換流變網(wǎng)側(cè)電流，換流變網(wǎng)側(cè)電流， 3. 電源側(cè)電流電源側(cè)電流 成立的條件成立的條件：290000030

21、同時(shí)同時(shí)工況工況4-5： 在在300的重復(fù)周期中，的重復(fù)周期中，4個(gè)閥和個(gè)閥和5個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式個(gè)閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式。雙橋換流器等效電路44工況工況4-5 的特點(diǎn)的特點(diǎn)1. 雙橋換流器的正常運(yùn)行方式雙橋換流器的正常運(yùn)行方式2. 每個(gè)單橋的每個(gè)單橋的ud、iv和和ip 波形與工作在工波形與工作在工況況2-3時(shí)的對(duì)應(yīng)波形一致。時(shí)的對(duì)應(yīng)波形一致。 即：（即：（1） 工況工況4-5時(shí)，時(shí)，鄰橋的換相與否，鄰橋的換相與否，不影響本橋的電壓不影響本橋的電壓。 （2） 工況工況4-5時(shí)，時(shí)，鄰橋的換相與否，不鄰橋的換相與否，不影響本橋的電流影響本橋的電流。雙橋換流器等效電路45工況工況4-5 的特點(diǎn)

22、的特點(diǎn)3. 橋間相互影響橋間相互影響： 鄰橋的換相使本橋所有未導(dǎo)通閥的電鄰橋的換相使本橋所有未導(dǎo)通閥的電壓產(chǎn)生畸變壓產(chǎn)生畸變。 從而影響整流器側(cè)從而影響整流器側(cè)接班閥接班閥的正常的正常開通開通，以及逆變器側(cè)以及逆變器側(cè)熄弧閥熄弧閥的可靠的可靠關(guān)斷關(guān)斷。雙橋換流器等效電路46橋間相互影響橋間相互影響設(shè)V11、V12、 V21、 V22、V31導(dǎo)通 整流器側(cè)接班閥電壓整流器側(cè)接班閥電壓： 23332BASTSAVeLLLeu（37） 逆變器側(cè)熄弧閥電壓逆變器側(cè)熄弧閥電壓： 23362BASTSBVeLLLeu（38）交流系統(tǒng)各相交流系統(tǒng)各相等值電感等值電感換流變壓器各換流變壓器各相等值電感相等值電

23、感雙橋換流器等效電路47橋間相互影響系數(shù)橋間相互影響系數(shù)：STSLLLA（39）結(jié)論結(jié)論： 1. 10 A2. 越大，橋間相互影響越嚴(yán)重，越大，橋間相互影響越嚴(yán)重，未開通閥的波形畸變也越厲害未開通閥的波形畸變也越厲害。A橋間相互影響的實(shí)質(zhì)橋間相互影響的實(shí)質(zhì)：兩橋間共有一個(gè)耦合電感SL雙橋換流器等效電路48雙橋換流器的計(jì)算公式雙橋換流器的計(jì)算公式- -整流器整流器l 一、一、 整流器（工況整流器（工況4-5）：1. 整流電壓平均值整流電壓平均值：12drdrdrUUU0coscos()22rd rU（40）0222cos() cosrrdrdrUU或或（41）單橋I電路，單橋I熄弧閥壓波形49雙

24、橋換流器的外特性雙橋換流器的外特性- -整流器整流器2. 雙橋整流器的外特性方程雙橋整流器的外特性方程 定定角的外特性方程角的外特性方程：3CrxrLd12drdrdrUUU02(cos)d rxrdUd I（42）等值換相電阻等值換相電阻/ /比換相壓降比換相壓降：50雙橋換流器的雙橋換流器的計(jì)算公式計(jì)算公式- -整流器整流器3.3.雙橋整流器的雙橋整流器的角計(jì)算公式角計(jì)算公式2cos()cosdrSCrII（43）（45）2rr4.4.雙橋整流器的雙橋整流器的 角計(jì)算公式角計(jì)算公式交流系統(tǒng)兩相短路電流的幅值交流系統(tǒng)兩相短路電流的幅值22rS C rc rEIL（44）51雙橋換流器的計(jì)算公

25、式雙橋換流器的計(jì)算公式- -逆變器逆變器l 二二、 逆變器（工況逆變器（工況4-5）：1. 1. 整流電壓平均值整流電壓平均值：12dididiUUU0coscos()22id iU（46）0222cos() cosiidid iUU或或（47）52雙橋換流器的計(jì)算公式雙橋換流器的計(jì)算公式- -逆變器逆變器 整流電壓平均值整流電壓平均值：0222cos() cosiidid iUU或或（49）（48）0coscos()22ididiUU53雙橋換流器的外特性雙橋換流器的外特性- -逆變器逆變器2. 雙橋逆變器的外特性方程雙橋逆變器的外特性方程12dididiUUU（50）0cosd ixidU

26、d I定定 角的外特性方程角的外特性方程：定定 角的外特性方程角的外特性方程：12dididiUUU（51）0cosd ixidUd I54雙橋換流器的雙橋換流器的計(jì)算公式計(jì)算公式- -逆變器逆變器3.雙橋逆變器的雙橋逆變器的角計(jì)算公式角計(jì)算公式（52）2cos)cos(SCidriIIcrSCrLEI22交流系統(tǒng)兩相短路電流的幅值交流系統(tǒng)兩相短路電流的幅值（53）2cos)cos(SCidiII或或55雙橋換流器的雙橋換流器的 計(jì)算公式計(jì)算公式- -逆變器逆變器4. 雙橋逆變器的雙橋逆變器的 角計(jì)算公式角計(jì)算公式（54）2ii（55）0180()2ii56工況工況5工況工況5： 在在300的

27、重復(fù)周期中，始終只有五的重復(fù)周期中，始終只有五個(gè)閥閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式個(gè)閥閥輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式。雙橋換流器等效電路 成立的條件成立的條件： 同時(shí) 特點(diǎn)特點(diǎn)： 1.出現(xiàn)出現(xiàn)強(qiáng)制延遲強(qiáng)制延遲現(xiàn)象；現(xiàn)象； 2.只有整流器才能出現(xiàn)。只有整流器才能出現(xiàn)。 出現(xiàn)的原因出現(xiàn)的原因：dI過大 同時(shí)同時(shí)0300030574.2 基本控制原理基本控制原理+drU_dI+diU_3crxrLd+0cosd rU_+0d rU_3cixiLd+0d iU_dR+0cosd iU_整流器等效電路整流器等效電路逆變器等效電路逆變器等效電路HVDC等效電路等效電路：0cosdrd rxrdUUd I外特性方程外特性方程：0

28、cosdid ixidUUd I58HVDC等效電路等效電路-2+drU_dI+diU_3crxrLd+0cosd rU_+0d rU_3cixiLd+0d iU_dR+0cosd iU_整流器等效電路整流器等效電路逆變器等效電路逆變器等效電路0cosdrd rxrdUUd I外特性方程外特性方程：0cosdid ixidUUd I59直流電流直流電流l直流電流直流電流：（1）coscosdordoidxrdxiUUIdRd03 21.35dUEE其中，其中，理想空載直流電壓理想空載直流電壓：（2）coscosdordoidxrdxiUUIdRd或或HVDC等效電路圖（定熄弧角，定超前角）60

29、直流功率直流功率l直流功率直流功率： , drdr ddidi dPU IPU I（3）結(jié)論結(jié)論：可以可以通過改變角度通過改變角度（ ）和交流電壓和交流電壓（ ）數(shù)值來調(diào)節(jié)輸出電流和輸出功率數(shù)值來調(diào)節(jié)輸出電流和輸出功率。, EHVDC系統(tǒng) HVDC等效電路圖（定熄弧角，定超前角）61 高壓直流控制系統(tǒng)的高壓直流控制系統(tǒng)的目的目的，是在保持每個(gè)極的最大獨(dú)立性和不，是在保持每個(gè)極的最大獨(dú)立性和不危及設(shè)備安全的條件下，對(duì)功率方向、功率的大小和變化速度提供危及設(shè)備安全的條件下，對(duì)功率方向、功率的大小和變化速度提供有效并具有最大靈活性的控制。該控制系統(tǒng)應(yīng)具有相當(dāng)高速的控制有效并具有最大靈活性的控制。該控

30、制系統(tǒng)應(yīng)具有相當(dāng)高速的控制性能，它能夠?qū)涣飨到y(tǒng)和直流系統(tǒng)的擾動(dòng)作出很好的響應(yīng)?？刂菩阅埽軌?qū)涣飨到y(tǒng)和直流系統(tǒng)的擾動(dòng)作出很好的響應(yīng)?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)使高壓直流系統(tǒng)消耗的無功功率最少。它還應(yīng)能適應(yīng)以下情系統(tǒng)應(yīng)使高壓直流系統(tǒng)消耗的無功功率最少。它還應(yīng)能適應(yīng)以下情況：況：l1) 1) 增加并控制無功功率消耗，必要時(shí)還可控制交流電壓；增加并控制無功功率消耗，必要時(shí)還可控制交流電壓；l2) 2) 頻率控制；頻率控制；l3) 3) 有功功率調(diào)制；有功功率調(diào)制；l4) 4) 有功功率和無功功率聯(lián)合調(diào)制；有功功率和無功功率聯(lián)合調(diào)制；l5) 5) 次同步諧振（次同步諧振（SSRSSR）的阻尼；）的阻尼；l6)

31、6) 遠(yuǎn)方控制。遠(yuǎn)方控制。 直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 62 保持直流功率、電壓、電流和控制角在穩(wěn)態(tài)值范圍內(nèi)；保持直流功率、電壓、電流和控制角在穩(wěn)態(tài)值范圍內(nèi)； 限制暫態(tài)過電壓和過電流；限制暫態(tài)過電壓和過電流； 交直流系統(tǒng)故障后，在規(guī)定的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)地恢復(fù)送電。交直流系統(tǒng)故障后，在規(guī)定的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)地恢復(fù)送電。 直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 63HVDC控制手段控制手段 觸發(fā)脈沖相位控制：調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖相位控制：調(diào)節(jié) 換流變分接頭控制：調(diào)節(jié)換流變分接頭換流變分接頭控制：調(diào)節(jié)換流變分接頭, 項(xiàng)項(xiàng) 目目觸發(fā)脈沖相位控制觸發(fā)脈沖相位控制換流變分接頭控制換流變分接頭控制調(diào)節(jié)范

32、圍調(diào)節(jié)范圍寬寬窄窄調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)速度快快慢慢調(diào)節(jié)平穩(wěn)性調(diào)節(jié)平穩(wěn)性平穩(wěn)平穩(wěn)不平穩(wěn)不平穩(wěn) 結(jié)結(jié) 論論主要控制手段主要控制手段輔助控制手段輔助控制手段v HVDC控制手段控制手段：v 兩類控制手段比較兩類控制手段比較 644.3 4.3 基本控制及其控制特性基本控制及其控制特性基本控制：基本控制： 保證保證HVDC系統(tǒng)正常運(yùn)行所必需的最低系統(tǒng)正常運(yùn)行所必需的最低限度的控制。限度的控制。包含：包含：HVDC系統(tǒng) 定觸發(fā)角控制定觸發(fā)角控制 定電流控制定電流控制 啟?？刂茊⑼？刂?換流變分接頭控制換流變分接頭控制 定熄弧角控制定熄弧角控制 定電壓控制定電壓控制 潮流反轉(zhuǎn)控制潮流反轉(zhuǎn)控制65定觸發(fā)角控制定觸發(fā)

33、角控制 控制控制特性方程特性方程：0cosdrd rxrdUUd I 特點(diǎn)特點(diǎn)： 關(guān)于關(guān)于 的下的下傾的直線簇。傾的直線簇。 增加，向下增加，向下平移平移。00201000min53通常通常：o12301cosd rUdrUdI02cosd rU03cosd rUtanxrd控制特性曲線控制特性曲線HVDC系統(tǒng)66定熄弧角控制定熄弧角控制 控制控制特性方程特性方程：通常通常：0cosdid ixidUUd I 特點(diǎn)特點(diǎn)： 關(guān)于關(guān)于 的下的下傾的直線簇。傾的直線簇。 增加，向下增加，向下平移平移。001815o12301cosd iUdiUdI02cosd iU03cosd iUtanxid控制

34、特性曲線控制特性曲線HVDC系統(tǒng)67定（直流）電流控制定（直流）電流控制 控制特性方程控制特性方程：ddrefIIdI 選選 為控制對(duì)象的為控制對(duì)象的原因：原因：dUdIO控制特性曲線控制特性曲線deI有效限制故障時(shí)有效限制故障時(shí) 的上升的上升。dI 的變化主要由的變化主要由 決定決定；dPdIHVDC系統(tǒng)68定電流控制的配合定電流控制的配合 兩站均裝定電流控制兩站均裝定電流控制HVDC系統(tǒng) 逆變站安裝定電流控制的目的逆變站安裝定電流控制的目的： 當(dāng)當(dāng) 下降過多時(shí)，協(xié)助整流站的定電下降過多時(shí)，協(xié)助整流站的定電流控制，使流控制，使 迅速恢復(fù)正常值迅速恢復(fù)正常值。dIdI69HVDCHVDC協(xié)調(diào)控

35、制方式協(xié)調(diào)控制方式-1-1 協(xié)調(diào)控制方式協(xié)調(diào)控制方式-1-1 整流站：定（直流）電流、定最小觸發(fā)角整流站：定（直流）電流、定最小觸發(fā)角 逆變站：定熄弧角、定（直流）電流逆變站：定熄弧角、定（直流）電流HVDC協(xié)調(diào)控制特性曲線協(xié)調(diào)控制特性曲線mincos35. 1rEdUdIOdrIcos35. 1iEdeUAdiI 00min53穩(wěn)態(tài)運(yùn)行穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)工作點(diǎn)70協(xié)調(diào)控制方式協(xié)調(diào)控制方式-1的特點(diǎn)的特點(diǎn) 在協(xié)調(diào)控制方式在協(xié)調(diào)控制方式-1下，下，HVDC系統(tǒng)的特性系統(tǒng)的特性：v 是靜穩(wěn)的；是靜穩(wěn)的；v 逆變器發(fā)生換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)降低；逆變器發(fā)生換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)降低；v 對(duì)于弱受端對(duì)于弱受端AC系統(tǒng)，可

36、能導(dǎo)致母線系統(tǒng)，可能導(dǎo)致母線電壓不穩(wěn)定電壓不穩(wěn)定HVDC系統(tǒng) 協(xié)調(diào)控制方式-1 相對(duì)于相對(duì)于HVDC系統(tǒng)而言，系統(tǒng)而言，AC系統(tǒng)分為系統(tǒng)分為：q 強(qiáng)（強(qiáng)（AC）系統(tǒng)）系統(tǒng)：如葛上、天廣、三常、三廣、貴廣等如葛上、天廣、三常、三廣、貴廣等q 弱（弱（AC）系統(tǒng)：）系統(tǒng)：如舟山、嵊泗如舟山、嵊泗71三交點(diǎn)不穩(wěn)定三交點(diǎn)不穩(wěn)定v 對(duì)于極弱受端對(duì)于極弱受端AC系統(tǒng)，可能出現(xiàn)另一種系統(tǒng)，可能出現(xiàn)另一種電壓不穩(wěn)定電壓不穩(wěn)定“三交點(diǎn)不穩(wěn)定三交點(diǎn)不穩(wěn)定”現(xiàn)象現(xiàn)象mincos35. 1rEdUdIOHVDC協(xié)調(diào)控制特性曲線協(xié)調(diào)控制特性曲線drIcos35. 1iEAdiIAA 00min53其中，其中， -穩(wěn)定運(yùn)

37、行穩(wěn)定運(yùn)行工作點(diǎn)；工作點(diǎn)； -不穩(wěn)定運(yùn)不穩(wěn)定運(yùn)行工作點(diǎn)。行工作點(diǎn)。AA、AHVDC系統(tǒng)72協(xié)調(diào)控制方式協(xié)調(diào)控制方式-1的適用性的適用性HVDC系統(tǒng) 協(xié)調(diào)控制方式-1 整流站：整流站： 定（直流）電流控制、定最小觸發(fā)角控制定（直流）電流控制、定最小觸發(fā)角控制 逆變站：逆變站： 定熄弧角控制、定（直流）電流控制定熄弧角控制、定（直流）電流控制協(xié)調(diào)控制方式協(xié)調(diào)控制方式-1： 適用性：強(qiáng)受端（適用性：強(qiáng)受端（ACAC）系統(tǒng)）系統(tǒng)73定電流控制的配合定電流控制的配合 兩站均裝定電流控制時(shí)的協(xié)調(diào)配合采用兩站均裝定電流控制時(shí)的協(xié)調(diào)配合采用電流裕度法電流裕度法/HVDC基本控制原則：基本控制原則： 整流站定電

38、流控制的電流整定值在任整流站定電流控制的電流整定值在任何時(shí)候應(yīng)該足夠地大于逆變站定電流何時(shí)候應(yīng)該足夠地大于逆變站定電流控制的電流整定值。控制的電流整定值。也即，也即，HVDC系統(tǒng)正常運(yùn)行的充要條件：系統(tǒng)正常運(yùn)行的充要條件：v ，且要保證一定的電流裕度，且要保證一定的電流裕度；didrII 74定電流控制的配合定電流控制的配合電流裕度電流裕度：v 改變改變 的步驟：的步驟：ddrdiIII （1）通常通常，10%25%ddeII dIdrIdiIdI 增大增大 時(shí)，先增時(shí)，先增 ，后增，后增 ； 減小減小 時(shí)，先減時(shí)，先減 ，后減，后減 。diIdrIdIHVDC系統(tǒng) 協(xié)調(diào)控制方式-1v 兩側(cè)定

39、電流控制的分工兩側(cè)定電流控制的分工： 整流站的定電流控制為主整流站的定電流控制為主：全范圍參與控制全范圍參與控制 逆變站的定電流控制為輔逆變站的定電流控制為輔： 時(shí)參與控制時(shí)參與控制ddiII75定（直流）電壓控制定（直流）電壓控制 控制控制特性方程特性方程：ddrefUUdU 選選 為控制對(duì)象的原因?yàn)榭刂茖?duì)象的原因：dUdIO控制特性曲線deU 減少逆變站發(fā)生減少逆變站發(fā)生“電壓不穩(wěn)電壓不穩(wěn)定定”的幾率的幾率； 配合整流站的定電流控制，配合整流站的定電流控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流功率的控制；實(shí)現(xiàn)對(duì)直流功率的控制； HVDC系統(tǒng) 協(xié)調(diào)控制方式-1 三交點(diǎn)不穩(wěn)定76HVDC協(xié)調(diào)控制方式協(xié)調(diào)控制方式-2 協(xié)

40、調(diào)控制方式協(xié)調(diào)控制方式-2 整流站：定（直流）電流、定最小觸發(fā)角整流站：定（直流）電流、定最小觸發(fā)角 逆變站：定電壓、定熄弧角、定（直流）電流逆變站：定電壓、定熄弧角、定（直流）電流mincos35. 1rEdUdIOdrIcos35. 1iEdeUAdiIdIdIHVDC協(xié)調(diào)控制特性協(xié)調(diào)控制特性-2 曲線曲線 00min53穩(wěn)態(tài)運(yùn)行穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)工作點(diǎn)定電壓控制定電壓控制定熄弧角控制定熄弧角控制77協(xié)調(diào)控制方式協(xié)調(diào)控制方式-2的特點(diǎn)的特點(diǎn) 在協(xié)調(diào)控制方式在協(xié)調(diào)控制方式-2下，下，HVDC系統(tǒng)的特性系統(tǒng)的特性：v 是靜穩(wěn)的；是靜穩(wěn)的；v 逆變器發(fā)生逆變器發(fā)生“電壓不穩(wěn)定電壓不穩(wěn)定”的風(fēng)險(xiǎn)降低；

41、的風(fēng)險(xiǎn)降低；v 正常運(yùn)行時(shí)逆變器吸收的無功功率較大；正常運(yùn)行時(shí)逆變器吸收的無功功率較大；v 輕載時(shí)逆變器吸收的無功功率很大，無功投輕載時(shí)逆變器吸收的無功功率很大，無功投資增加。資增加。HVDC系統(tǒng) 協(xié)調(diào)控制方式-2, 適用性：弱受端（適用性：弱受端（AC）系統(tǒng)）系統(tǒng)78 直流輸電基本控制模塊：直流輸電基本控制模塊： 低壓限流控制低壓限流控制(VDCOL)(VDCOL) 定電流控制定電流控制(CCA) (CCA) 定熄弧角控制定熄弧角控制(AMAX)(AMAX) 定電壓控制定電壓控制(VCAREG) (VCAREG) 輔助控制模塊：輔助控制模塊： 分接頭控制分接頭控制(TCC) (TCC) 無功

42、功率控制無功功率控制(RPC)(RPC) 直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 79 圖2.1 逆變側(cè)控制器結(jié)構(gòu)圖 直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 80直流控制直流控制81 直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 低壓限流控制低壓限流控制 低壓限流環(huán)節(jié)的任務(wù)是在直流電壓或交低壓限流環(huán)節(jié)的任務(wù)是在直流電壓或交流電壓跌落到某個(gè)指令值時(shí)對(duì)直流電流指令流電壓跌落到某個(gè)指令值時(shí)對(duì)直流電流指令進(jìn)行限制。進(jìn)行限制。 它的作用主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：它的作用主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面： 防止在直流系統(tǒng)發(fā)生換相失敗等故障時(shí)某防止在直流系統(tǒng)發(fā)生換相失敗等故障時(shí)某一換流閥長時(shí)間流過太大的電流而損壞；一換

43、流閥長時(shí)間流過太大的電流而損壞；通過降低直流電流減少換流器吸收的無通過降低直流電流減少換流器吸收的無 功，功，幫助交流母線電壓的恢復(fù)；幫助交流母線電壓的恢復(fù)； 實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)快速的故障后恢復(fù)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)快速的故障后恢復(fù)靜態(tài)特性見圖靜態(tài)特性見圖Io limMax Abs IodlowUdhighUdNU8283 直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 定電流控制定電流控制 在極控制功能中定電流控制應(yīng)用最為廣泛。定電流控在極控制功能中定電流控制應(yīng)用最為廣泛。定電流控制的控制框圖如圖所示制的控制框圖如圖所示. .在整流側(cè)，定電流控制器的輸入量在整流側(cè)，定電流控制器的輸入量是電流整定值是電流整定值TM3TM3

44、與實(shí)際電流與實(shí)際電流TM4TM4的偏差，由于這個(gè)偏差驅(qū)的偏差，由于這個(gè)偏差驅(qū)動(dòng)動(dòng)PIPI調(diào)節(jié)器得到的輸出即作為觸發(fā)角的相關(guān)信號(hào)，通常調(diào)節(jié)器得到的輸出即作為觸發(fā)角的相關(guān)信號(hào)，通常PIPI調(diào)節(jié)器的輸出就是直接作為觸發(fā)延遲角的指令值調(diào)節(jié)器的輸出就是直接作為觸發(fā)延遲角的指令值ord84 直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 定電流控制定電流控制 在逆變側(cè)，定電流控制器的整定值比整流側(cè)小一個(gè)電在逆變側(cè)，定電流控制器的整定值比整流側(cè)小一個(gè)電流裕額，因此在正常情況下，實(shí)際電流大于逆變側(cè)的電流流裕額，因此在正常情況下，實(shí)際電流大于逆變側(cè)的電流整定值，使得逆變側(cè)的定電流控制總是按照減小直流電流整定值，使得逆

45、變側(cè)的定電流控制總是按照減小直流電流的方向調(diào)節(jié)，因此的方向調(diào)節(jié)，因此 角總被調(diào)節(jié)到其最大限制值，從而在角總被調(diào)節(jié)到其最大限制值，從而在逆變側(cè)三個(gè)控制器輸出選擇中定電流控制器的輸出總被排逆變側(cè)三個(gè)控制器輸出選擇中定電流控制器的輸出總被排除在外。只有當(dāng)實(shí)際直流電流小于逆變側(cè)電流整定值時(shí)，除在外。只有當(dāng)實(shí)際直流電流小于逆變側(cè)電流整定值時(shí)，逆變側(cè)的定電流控制器的輸出才可能在三個(gè)控制器輸出中逆變側(cè)的定電流控制器的輸出才可能在三個(gè)控制器輸出中被選中。被選中。 854.4.4定電流控制定電流控制 864.4.3 電流偏差控制電流偏差控制逆變側(cè)定電流控制和定熄弧角控制之間平穩(wěn)過渡逆變側(cè)定電流控制和定熄弧角控制

46、之間平穩(wěn)過渡87 直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 定電壓控制定電壓控制 在整流和逆變方式下都設(shè)置了定電壓控制功能模塊，在整流和逆變方式下都設(shè)置了定電壓控制功能模塊，這個(gè)控制器的功能是用于降壓運(yùn)行，但它也有利于正常方這個(gè)控制器的功能是用于降壓運(yùn)行，但它也有利于正常方式運(yùn)行，其控制也采用的是式運(yùn)行，其控制也采用的是PIPI調(diào)節(jié)方式。調(diào)節(jié)方式。88定電壓控制定電壓控制 894.4.7定功率控制定功率控制 9091 逆變時(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過晶閘逆變時(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過晶閘管電路管電路短路短路，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢變，或使變流器的輸出平均電壓

47、和直流電動(dòng)勢變成成順向串聯(lián)順向串聯(lián)，形成很大，形成很大短路電流短路電流。逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗與最小逆變角的限制 當(dāng)換流器作逆變運(yùn)行時(shí)，從被換相的閥電流過零算起，當(dāng)換流器作逆變運(yùn)行時(shí)，從被換相的閥電流過零算起，到該閥重新被加上正向電壓為止這段時(shí)間所對(duì)應(yīng)的角度稱之到該閥重新被加上正向電壓為止這段時(shí)間所對(duì)應(yīng)的角度稱之為熄弧角，又叫關(guān)斷角。如果熄弧角太小，以致于晶閘管來為熄弧角，又叫關(guān)斷角。如果熄弧角太小，以致于晶閘管來不及完全恢復(fù)其正向阻斷能力，又重新被加上正向電壓，它不及完全恢復(fù)其正向阻斷能力，又重新被加上正向電壓，它就會(huì)重新不觸發(fā)而導(dǎo)通，于是將發(fā)生倒換相的過程，其結(jié)果就會(huì)重新不觸發(fā)

48、而導(dǎo)通，于是將發(fā)生倒換相的過程，其結(jié)果將使應(yīng)該導(dǎo)通的閥關(guān)斷，而應(yīng)該關(guān)斷的閥卻繼續(xù)導(dǎo)通，這稱將使應(yīng)該導(dǎo)通的閥關(guān)斷，而應(yīng)該關(guān)斷的閥卻繼續(xù)導(dǎo)通，這稱之為換相失敗。之為換相失敗。92 直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 定熄弧角控制定熄弧角控制 絕大多數(shù)直流工程的熄弧角定值都在絕大多數(shù)直流工程的熄弧角定值都在15151818的范的范圍內(nèi)，熄弧角這一變量可以直接測量，卻不能直接控制，只圍內(nèi)，熄弧角這一變量可以直接測量，卻不能直接控制，只能靠改變換流器的觸發(fā)角來間接調(diào)節(jié)。熄弧角不僅與逆變側(cè)能靠改變換流器的觸發(fā)角來間接調(diào)節(jié)。熄弧角不僅與逆變側(cè)觸發(fā)角有關(guān)，還取決于換相電壓和直流電流的大小。觸發(fā)角有關(guān)，還

49、取決于換相電壓和直流電流的大小。 93 直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 定熄弧角控制定熄弧角控制 工程上實(shí)際應(yīng)用的定熄弧角控制有兩種類型，一種是閉工程上實(shí)際應(yīng)用的定熄弧角控制有兩種類型，一種是閉環(huán)控制，也稱為實(shí)測型控制，另一種是開環(huán)控制，也稱為預(yù)環(huán)控制，也稱為實(shí)測型控制，另一種是開環(huán)控制，也稱為預(yù)測型控制。實(shí)測型控制根據(jù)換流閥的電流過零點(diǎn)信號(hào)和換相測型控制。實(shí)測型控制根據(jù)換流閥的電流過零點(diǎn)信號(hào)和換相電壓的過零點(diǎn)信號(hào)來確定實(shí)測的電壓的過零點(diǎn)信號(hào)來確定實(shí)測的熄弧熄弧角，并與角，并與觸發(fā)角觸發(fā)角的參考的參考值進(jìn)行比較，根據(jù)其偏差進(jìn)行值進(jìn)行比較，根據(jù)其偏差進(jìn)行PIPI調(diào)節(jié)；預(yù)測型控制根據(jù)直流

50、調(diào)節(jié)；預(yù)測型控制根據(jù)直流系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)（如直流電壓、電流等）計(jì)算出要滿足系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)（如直流電壓、電流等）計(jì)算出要滿足為參考值時(shí)所需的觸發(fā)角，然后按照此為參考值時(shí)所需的觸發(fā)角，然后按照此觸發(fā)角觸發(fā)角對(duì)逆變側(cè)進(jìn)行對(duì)逆變側(cè)進(jìn)行觸發(fā)控制，其實(shí)質(zhì)是一開環(huán)控制。觸發(fā)控制，其實(shí)質(zhì)是一開環(huán)控制。ABBABB的控制系統(tǒng)多采用開的控制系統(tǒng)多采用開環(huán)調(diào)節(jié)方式。環(huán)調(diào)節(jié)方式。 94 直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 定熄弧角控制定熄弧角控制 逆變側(cè)直流電壓可以寫為：逆變側(cè)直流電壓可以寫為：0cos3/djdjcdVVX I對(duì)于定對(duì)于定 運(yùn)行，直流電壓將反比于直流電流的變化，逆變側(cè)在運(yùn)行，直流電壓將反

51、比于直流電流的變化，逆變側(cè)在低頻下具有負(fù)阻抗特性，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，人為的增加低頻下具有負(fù)阻抗特性，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，人為的增加這樣一條曲線：這樣一條曲線：0000cos3/()djdjcdVVX Ik II 此時(shí)直流電壓正比與直流電流的變化，即圖此時(shí)直流電壓正比與直流電流的變化，即圖2.22.2所示的正所示的正斜率的那一段斜率的那一段 95 直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 定熄弧角控制定熄弧角控制 為了獲取逆變側(cè)觸發(fā)角，逆變側(cè)直流電壓又可表示為：為了獲取逆變側(cè)觸發(fā)角，逆變側(cè)直流電壓又可表示為：0cos3/djdjcdVVX I將兩式合并有：將兩式合并有：000003cos(

52、cos()()cdddjdjXkarIIIIVV18096定關(guān)斷角控制定關(guān)斷角控制 9798 直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 分接頭控制分接頭控制 分接頭控制作為直流輸電輸送功率的輔助手段對(duì)于協(xié)分接頭控制作為直流輸電輸送功率的輔助手段對(duì)于協(xié)調(diào)控制器運(yùn)行以及提高交直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著重要的作調(diào)控制器運(yùn)行以及提高交直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著重要的作用。用。 分接頭控制的目的是保持觸發(fā)角、熄弧角、直流電壓分接頭控制的目的是保持觸發(fā)角、熄弧角、直流電壓 運(yùn)行在指定范圍內(nèi)，分接頭控制的特點(diǎn)是調(diào)節(jié)速度比較慢運(yùn)行在指定范圍內(nèi)，分接頭控制的特點(diǎn)是調(diào)節(jié)速度比較慢(3(35s5s調(diào)整一步調(diào)整一步) )。99

53、直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 當(dāng)直流電壓和直流電流發(fā)生偏移或運(yùn)行人員改變直流當(dāng)直流電壓和直流電流發(fā)生偏移或運(yùn)行人員改變直流輸送功率以后輸送功率以后, , 由于定電流控制的作用由于定電流控制的作用, , 整流側(cè)觸發(fā)角將整流側(cè)觸發(fā)角將發(fā)生很大變化。當(dāng)過大時(shí)發(fā)生很大變化。當(dāng)過大時(shí), , 整流器所消耗的無功功率和直整流器所消耗的無功功率和直流電壓中的諧波分量將顯著增大流電壓中的諧波分量將顯著增大; ; 而當(dāng)角太小時(shí)而當(dāng)角太小時(shí), , 又將縮又將縮小可控制的范圍。因此此時(shí)通常需要應(yīng)用切換整流側(cè)換流小可控制的范圍。因此此時(shí)通常需要應(yīng)用切換整流側(cè)換流變壓器分接頭來協(xié)助控制角變壓器分接頭來協(xié)助控制

54、角, , 使它接近于正常值使它接近于正常值1515。對(duì)。對(duì)于逆變側(cè)，同樣如此，保證熄弧角和直流電壓在正常值范于逆變側(cè)，同樣如此，保證熄弧角和直流電壓在正常值范圍內(nèi)。圍內(nèi)。 分接頭控制分接頭控制100 直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 當(dāng)整流側(cè)采用定電流控制時(shí)，通過調(diào)節(jié)換流變壓器分接頭的當(dāng)整流側(cè)采用定電流控制時(shí)，通過調(diào)節(jié)換流變壓器分接頭的位置，把換流器觸發(fā)角維持在指定的范圍（位置，把換流器觸發(fā)角維持在指定的范圍（15152.52.5）；在）；在逆變側(cè)，通過調(diào)整換流變壓器分接頭位置，把逆變側(cè)熄弧角維持逆變側(cè)，通過調(diào)整換流變壓器分接頭位置，把逆變側(cè)熄弧角維持在指定的范圍內(nèi)（在指定的范圍內(nèi)（1

55、8182.52.5），電壓限制在電壓參考值附近，），電壓限制在電壓參考值附近，當(dāng)觸發(fā)角瞬時(shí)超過限定范圍時(shí)，分接頭不動(dòng)作，以免分接頭調(diào)節(jié)當(dāng)觸發(fā)角瞬時(shí)超過限定范圍時(shí)，分接頭不動(dòng)作，以免分接頭調(diào)節(jié)頻繁動(dòng)作。只有當(dāng)觸發(fā)角連續(xù)超過限定范圍的時(shí)間大于時(shí)滯時(shí)間頻繁動(dòng)作。只有當(dāng)觸發(fā)角連續(xù)超過限定范圍的時(shí)間大于時(shí)滯時(shí)間時(shí)，才允許啟動(dòng)分接頭調(diào)節(jié)。時(shí)，才允許啟動(dòng)分接頭調(diào)節(jié)。分接頭控制分接頭控制1014.1.2改變變壓器分接頭改變變壓器分接頭，保持在一定范圍的控制方式保持在一定范圍的控制方式換流器相位控制變壓器分接頭控制整流器定電流10度20度逆變器定熄弧角定電壓整流器定電流控制，整流器定電流控制，當(dāng)逆變側(cè)電壓下降或

56、整流側(cè)電壓上升時(shí)，當(dāng)逆變側(cè)電壓下降或整流側(cè)電壓上升時(shí)，變大，功率因變大，功率因數(shù)變差；數(shù)變差；整流側(cè)電壓下降時(shí)，直流電壓不滿足，調(diào)分接頭整流側(cè)電壓下降時(shí)，直流電壓不滿足，調(diào)分接頭102變壓器閥側(cè)電壓保持一定的控制方式變壓器閥側(cè)電壓保持一定的控制方式換流器相位控制變壓器分接頭控制整流器定電流閥電壓保持一定逆變器定電壓閥電壓保持一定不切換分接頭，實(shí)現(xiàn)不切換分接頭，實(shí)現(xiàn) 從最小到額定功率輸出從最小到額定功率輸出分接頭只在補(bǔ)償交流系統(tǒng)電壓變動(dòng)時(shí)用，不考慮直流電分接頭只在補(bǔ)償交流系統(tǒng)電壓變動(dòng)時(shí)用，不考慮直流電壓壓輕負(fù)荷時(shí)熄弧角變大，減少換相失敗輕負(fù)荷時(shí)熄弧角變大，減少換相失敗103 無功功率控制無功功率

57、控制目的目的：通過投切交流濾波器組或電容器組實(shí)：通過投切交流濾波器組或電容器組實(shí)現(xiàn)交直流無功功率交換的平衡或者交流母線電壓的穩(wěn)定。目現(xiàn)交直流無功功率交換的平衡或者交流母線電壓的穩(wěn)定。目前大多數(shù)直流工程均采用投切電容器或?yàn)V波器組的方式進(jìn)行前大多數(shù)直流工程均采用投切電容器或?yàn)V波器組的方式進(jìn)行無功功率控制。無功功率控制。 投切電容器或?yàn)V波器組會(huì)造成換流站交流母線的過電壓，投切電容器或?yàn)V波器組會(huì)造成換流站交流母線的過電壓，特別是弱交流系統(tǒng)，過電壓現(xiàn)象更加明顯，這就決定了最大濾特別是弱交流系統(tǒng)，過電壓現(xiàn)象更加明顯，這就決定了最大濾波器組的投切容量。波器組的投切容量。 最大濾波器組產(chǎn)生過電壓的計(jì)算式：最大

58、濾波器組產(chǎn)生過電壓的計(jì)算式： shuntacscshuntQUSQ 為投切濾波器組的無功補(bǔ)償容量 為交流系統(tǒng)的短路容量 為投切后并聯(lián)于交流母線總的無功補(bǔ)償容量 shuntQscSshuntQ 直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 104 交流母線的過電壓，除了與最大濾波器組有關(guān)外，還與投切濾交流母線的過電壓，除了與最大濾波器組有關(guān)外，還與投切濾波器組后直流系統(tǒng)的控制策略有關(guān)。此外，不同的直流工程其對(duì)波器組后直流系統(tǒng)的控制策略有關(guān)。此外，不同的直流工程其對(duì)過電壓的要求也不一樣，需要結(jié)合實(shí)際的工程進(jìn)行整定。過電壓的要求也不一樣，需要結(jié)合實(shí)際的工程進(jìn)行整定。 當(dāng)無功補(bǔ)償?shù)淖畲鬄V波器電容器組確定后

59、，可通過交直流系當(dāng)無功補(bǔ)償?shù)淖畲鬄V波器電容器組確定后，可通過交直流系統(tǒng)的無功功率或換流站交流母線電壓進(jìn)行濾波器電容器組的投切統(tǒng)的無功功率或換流站交流母線電壓進(jìn)行濾波器電容器組的投切控制。計(jì)算條件如下：控制。計(jì)算條件如下：無功功率控制策略無功功率控制策略dcshuntacQQQQ 為預(yù)先設(shè)定的控制死區(qū)，其應(yīng)大于最大濾波器電容器組為預(yù)先設(shè)定的控制死區(qū)，其應(yīng)大于最大濾波器電容器組的補(bǔ)償容量，從而避免了開關(guān)投切動(dòng)作的頻繁啟動(dòng)及控制的不的補(bǔ)償容量，從而避免了開關(guān)投切動(dòng)作的頻繁啟動(dòng)及控制的不穩(wěn)定穩(wěn)定 Q 直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 105 直流傳輸功率也可以作為電容器濾波器組無功投切的控制策

60、直流傳輸功率也可以作為電容器濾波器組無功投切的控制策略，允許人員通過事先設(shè)定好無功功率及有功功率的關(guān)系曲線，略，允許人員通過事先設(shè)定好無功功率及有功功率的關(guān)系曲線，將其存儲(chǔ)于直流控制器中。將其存儲(chǔ)于直流控制器中。 直流輸電基本控制策略直流輸電基本控制策略 106 無功功率控制作為與站控系統(tǒng)相關(guān)的控制功能，一般與直流站無功功率控制作為與站控系統(tǒng)相關(guān)的控制功能，一般與直流站控制系統(tǒng)相配合。通過適當(dāng)?shù)目刂疲瑩Q流站可作為動(dòng)態(tài)無功調(diào)節(jié)裝控制系統(tǒng)相配合。通過適當(dāng)?shù)目刂疲瑩Q流站可作為動(dòng)態(tài)無功調(diào)節(jié)裝置，從而對(duì)交流系統(tǒng)電壓穩(wěn)定起支撐作用力。由于換流站快速聯(lián)系置，從而對(duì)交流系統(tǒng)電壓穩(wěn)定起支撐作用力。由于換流站快速