直流輸電的控制與調(diào)節(jié)

關(guān)于直流輸電的控制與調(diào)節(jié)1第1頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五2控制系統(tǒng)概況基本控制方式控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)直流系統(tǒng)的調(diào)制方式直流系統(tǒng)的啟停控制閥控系統(tǒng)的控制調(diào)試試驗(yàn)過程及其分析HVDC的調(diào)節(jié)與控制特性第2頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五3一HVDC控制系統(tǒng)概況第3頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五4HVDC控制系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)劃分：System；按功能function劃分：層Level

站控系統(tǒng)系統(tǒng)控制層SystemLevelStationControlSystem

站控制層StationLevel

部分雙極層BipoleLevel

極控系統(tǒng)雙極層BipoleLevel

（核心）極層PoleLevelPoleControlSystem換流器層ValveGroupLevel

第4頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五5第5頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五6控制的基本方式（a）接線圖；

（b）等值電路

第6頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五76脈波換流器：Vd0r=1.35k1E1Vd0i=1.35k2E212脈波換流器：Vd0r=2.7k1E1Vd0i=2.7k2E2版權(quán)所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用第7頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五8基本的調(diào)節(jié)手段

（

α、β、Vdor、

Vdoi，）調(diào)節(jié)換流器的觸發(fā)脈沖相位（α或β），響應(yīng)時(shí)間1ms～5ms調(diào)節(jié)換流變壓器分接頭，響應(yīng)時(shí)間5s～10s第8頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五9HVDCBasicControl

基本的控制方式

定電流控制(CC：ConstantCurrent)

定電壓控制(VC：ConstantVoltageControl)定延遲角控制(Rectifierwithα=

Constant)定超前角控制(Inverterwithβ=

Constant)定熄弧角控制(Inverterwithγ=

Constant)CEA:ConstantExtinctionAngle)第9頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五10定電流控制

(CC：ConstantCurrent)

控制特性：控制換流器的觸發(fā)角，維持直流電流Id為恒定值，其控制特性為一垂直線。

第10頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五11電流裕度原則：正常運(yùn)行只保證一側(cè)的定電流控制起作用。通常逆變狀態(tài)時(shí)，電流的整定值必須要減小一個(gè)電流裕度ΔI

（約為0.1pu）整流側(cè):逆變側(cè):第11頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五12定電壓控制

(VC：ConstantVoltageControl)控制特性：定電壓控制的主要任務(wù)是維持直流電壓Vd為整定值，其控制特性為一水平線。第12頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五13整流側(cè)：逆變側(cè)：第13頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五14電流裕度原則：第14頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五15電壓裕度原則：第15頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五16定觸發(fā)角控制

Rectifierwithα=

Constant整流側(cè):定延遲角控制控制特性為一組斜率為-Rcr的平行線族時(shí)，曲線平行下降

定α角控制第16頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五17定β角控制定觸發(fā)角控制

(Inverterwithβ=

Constant)逆變側(cè):定超前角控制控制特性為一組斜率為Rci的平行線族時(shí)，曲線平行下降

第17頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五18

定熄弧角控制(CEA：ConstantExtinctionAngle)

Inverterwithγ=

Constant為盡量避免換相失敗，要求逆變器的熄弧角γ必須大于γ

min；而為了盡量提高逆變器功率因數(shù)，則要求γ盡量小。這就要求逆變側(cè)設(shè)置定熄弧角控制。第18頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五19熄弧角γ減小的后果：如果β不變，交流系統(tǒng)故障導(dǎo)致：第19頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五20定熄弧角控制特性定γ角控制γmin=6o--10oγorder=16o--18o第20頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五21控制熄弧角的方式實(shí)測控制（閉環(huán)控制）

預(yù)測控制（開環(huán)控制）混合式控制第21頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五22實(shí)測式定熄弧角控制（閉環(huán)控制）

當(dāng)γ<γ0時(shí)，誤差ε>0，Vc減小，相位控制器將減小輸出脈沖的相位角a，因而使γ增大。加法器控制放大器εγγ0相位控制器Vcε=γ0-γ第22頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五23安全調(diào)節(jié) 若任一γ

<γ

0，則快速增大γ，一次調(diào)節(jié)即達(dá)到γ>γ

0經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié) 若min(γ)>γ0，則緩慢減小γ

，將最小的γ調(diào)整到γ0，其他各閥必然滿足γ

≥γ0

控制特性常為不對稱：閉環(huán)控制定熄弧角控制特性γ0γ00γ（輸入）γ‘（輸出）Δγ（死區(qū)）第23頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五24閉環(huán)控制的特點(diǎn)

檢測到γ與γ

0的偏差后才進(jìn)行控制，在異常情況下，如果γ突然大幅度減小，在控制單元響應(yīng)之前，逆變器可能已經(jīng)發(fā)生換相失敗。增設(shè)緊急控制單元，在緊急狀態(tài)下人為地增大誤差ε

以較大幅度地減小α（增大β

）

，防止換相失敗。加法器控制放大器εγγ0相位控制器Vcε=γ0-γ+Δγ第24頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五25預(yù)測式定熄弧角控制（開環(huán)控制）

根據(jù)測量得到的實(shí)際Id和逆變側(cè)交流電壓，求解出滿足γ

=γ

0的α=π-β

值

加法器比較器輸出VCVAVB第25頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五26能考慮系統(tǒng)運(yùn)行情況的變化實(shí)時(shí)確定正確的a角，而不是在γ出現(xiàn)偏差后才進(jìn)行調(diào)節(jié)。響應(yīng)要早于閉環(huán)控制，響應(yīng)速度較快。

各閥分別進(jìn)行定γ控制，不能保證各相觸發(fā)脈沖間的等間隔性。

開環(huán)控制的特點(diǎn)

第26頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五27系統(tǒng)受擾動時(shí)開環(huán)控制的修正

通常，當(dāng)dId/dt>0時(shí)，Kd取適當(dāng)?shù)恼担? 當(dāng)dId/dt<0時(shí)，取Kd=0。逆變器各閥的α角的預(yù)測計(jì)算要根據(jù)各自的換相電壓，可以選擇其中一個(gè)閥的γ=γ0，而其他的閥的γ≥γ0

第27頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五28比較：實(shí)測型和預(yù)測型γ調(diào)節(jié)實(shí)測熄弧角與設(shè)定值比較，用差值進(jìn)行調(diào)節(jié)。其特點(diǎn)是精確、有時(shí)滯、需閥電流過零信號。（西門子）預(yù)測型是根據(jù)換相電抗、實(shí)測直流電流、換相電壓，預(yù)算熄弧角進(jìn)行調(diào)節(jié)。其特點(diǎn)是快、精確度差、無須閥電流過零信號。（ABB)第28頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五29混合式定熄弧角控制

混合方式：在閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上，增加預(yù)測控制單元。

既保留了閉環(huán)控制的等間隔觸發(fā)及高控制精度等優(yōu)點(diǎn)，也具有預(yù)測控制能實(shí)時(shí)快速地“預(yù)防”減小γ的優(yōu)點(diǎn)。第29頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五30定熄弧角控制舉例：第30頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五基本控制策略的應(yīng)用及討論：

定電流控制(CC：)定電壓控制(VC：)定α控制(Rectifier)定β控制(Inverter)定γ控制(Inverter)第31頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五32理想控制特性基本控制策略的應(yīng)用及討論：

理想基本控制特性

整流器保持定電流（CC）逆變器則運(yùn)行于定熄弧角（CEA）第32頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五33實(shí)際特性整流器特性由兩段組成：

定觸發(fā)角控制（CIA） 定電流控制（CC）逆變器特性由兩段組成： 定熄弧角控制（CEA） 定電流控制（CC）基本控制策略的應(yīng)用及討論：第33頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五34注意：逆變器的電流整定值比整流器的要低一個(gè)電流裕度Im，通常設(shè)定為額定電流的10％～15％，以保證不會由于測量誤差或其他原因而導(dǎo)致兩條定電流特性相交。正常運(yùn)行時(shí):整流器控制著直流電流而逆變器控制著直流電壓?；究刂撇呗缘膽?yīng)用及討論：第34頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五35當(dāng)整流器定αmin特性與逆變器定γ0特性相交，造成控制方式的不穩(wěn)定逆變器特性的改進(jìn)基于控制方式的不穩(wěn)定

基本控制策略的應(yīng)用及討論：因此，有必要對逆變器的特性曲線進(jìn)行修正，使其具有0或者正的斜率。第35頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五36逆變器特性的改進(jìn)

正斜率：采用恒β控制帶正斜率的γ特性│Id–Idmargin│=Δ>0.05時(shí)，基本控制策略的應(yīng)用及討論：第36頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五37逆變器特性的改進(jìn)

0斜率：采用恒電壓控制正斜率：電流偏差/差錯(cuò)控制CEC(CurrentErrorCharacteristic)當(dāng)Idref–Id=Δ>0.05時(shí)，基本控制策略的應(yīng)用及討論：第37頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五38低壓限流VDC(O)LVoltageDependentCurrent(Order)Limitation采用低壓限流的原因：當(dāng)電壓下降比較多時(shí)，逆變器將發(fā)生換相失敗，如果過電流持續(xù)時(shí)間比較長，逆變器的換相失敗將無法自行恢復(fù)；在低壓下保持電流控制將大量增加無功需求，對交流系統(tǒng)造成不利影響?；究刂撇呗缘膽?yīng)用及討論：第38頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五39當(dāng)電壓降低到一個(gè)預(yù)定值以下時(shí)，限流裝置經(jīng)過一定的延時(shí)后，減小最大允許直流電流值。逆變器的特性與整流器 的VDCOL匹配以保持電 流裕度。基本控制策略的應(yīng)用及討論：低壓限流VDC(O)L

第39頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五40低壓限流VDC(O)L

特性

常規(guī)VDCL改進(jìn)后的VDCL第40頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五最小電流限制

小電流可能造成直流電流的不連續(xù)或斷續(xù)，而直流電流的間斷會在變壓器繞組和直流電抗器中感應(yīng)出高電壓；觸發(fā)角限制通信失效或者直流線路故障的暫態(tài)期間，逆變器還應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的相角限制器，以保證控制角不進(jìn)入整流狀態(tài)；一般情況，整流器卻可以運(yùn)行于逆變區(qū)，以便在某些故障條件下支持系統(tǒng)。因此，逆變器的βmax=(70o

~85o

)

整流器的αmax=(90o

~140o

)基本控制策略的應(yīng)用及討論：第41頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五基本控制策略的應(yīng)用及討論：第42頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五43慢速的分接頭切換控制與快速的觸發(fā)角控制相配合，能保持直流系統(tǒng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。角度控制整流側(cè)分接頭控制α角在（13.0～17.0）內(nèi)；逆變側(cè)分接頭控制γ角在（17.5～20.5）內(nèi)；

Udi0控制

換流變閥側(cè)電壓在（99.1%～100.9%）內(nèi)；換流變壓器分接頭切換控制基本控制策略的應(yīng)用及討論：第43頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五44α過大，消耗的無功和Vd中的諧波分量將顯著增大；α過小又將縮小可控范圍。因此，通常利用換流變分接頭的調(diào)節(jié)使α接近于正常值15o±2.5o。定電流控制:α<αmin時(shí)，分接頭調(diào)高一檔，K1增大；α>αmax時(shí)，分接頭調(diào)低一檔，K1減小；要求調(diào)節(jié)一檔分接頭后，α應(yīng)回到給定的范圍內(nèi)。整流器側(cè)角度控制一般每檔變比為1％～1.25％第44頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五45定γ角控制下，當(dāng)交流母線電壓發(fā)生偏移以及Pd改變時(shí)，Vd將發(fā)生較大的變化。逆變側(cè)分接頭控制γ角在18o±2.5o；逆變器側(cè)角度控制γ<γ

下限時(shí)，切換一檔分接頭，K2增大；γ>γ

上限時(shí)，切換一檔分接頭，K2減?。坏?5頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五46

Udi0控制

在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，要求直流線路送端的電壓接近于額定值，允許的偏移為±0.9％~1.5％。

例：云廣工程：分接頭控制會保持換流變二次側(cè)電壓在（99.1%～100.9%）范圍內(nèi)。

當(dāng)Vd>Vdmax時(shí)，減小一檔分接頭；

當(dāng)Vd<Vdmin時(shí)，增大一檔分接頭。

一般每檔變比為1％～1.5％第46頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五角度控制特點(diǎn)：

吸收的無功少，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，交直流諧波分量較小閥的應(yīng)力較小，閥阻尼回路損耗較小，分接頭調(diào)節(jié)開關(guān)動作頻繁，同時(shí)要求調(diào)節(jié)范圍要大些。Udi0電壓控制特點(diǎn)：

保持閥側(cè)空載電壓恒定；要求的分接頭范圍也比較小，分接頭開關(guān)動作不頻繁。分接頭切換控制的兩種方式討論：第47頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五48基本控制原理小結(jié)整流器配備有定電流控制和α-限制控制。最小α值設(shè)定在5o左右，換流變壓器的分接頭切換控制則將控制在10o～20o范圍內(nèi)。

逆變器裝有恒熄弧角（CEA）控制和電壓控制。在快速CEA的控制和慢速換流變壓器的分接頭切換控制下，γ調(diào)整在大約15o～19o范圍內(nèi)?；究刂撇呗缘膽?yīng)用及討論：第48頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五49正常情況下，整流器定電流控制，逆變器定熄弧角控制。如果整流側(cè)交流電壓降低時(shí)，整流器觸發(fā)角即減小，直到αmin為止。這時(shí)，整流器切換到αmin控制方式而逆變器則將承擔(dān)電流控制。為保證安全運(yùn)行和設(shè)備安全，須設(shè)置若干限制：Imax限制、Imin限制和低壓限流?；究刂撇呗缘膽?yīng)用及討論：基本控制原理小結(jié)第49頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五50為了改善交流/直流系統(tǒng)的相互作用和提高交流系統(tǒng)的性能，可在上述基本控制之外采用若干高級控制，如頻率控制、振蕩阻尼控制等。幾乎所有的直流工程都一直采用上述運(yùn)行方式。有時(shí)為提高弱系統(tǒng)的性能，采用逆變器持續(xù)工作在定電壓控制方式?；究刂撇呗缘膽?yīng)用及討論：基本控制原理小結(jié)第50頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五51HVDC系統(tǒng)的控制與調(diào)節(jié)（二）

功率控制頻率控制起?？刂瞥绷鞣崔D(zhuǎn)控制脈沖觸發(fā)控制方式第51頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五52運(yùn)行控制模式雙極功率控制模式（P-mode）控制器將按運(yùn)行人員給定的雙極功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，并按兩個(gè)極直流電壓將直流電流分配給各個(gè)極。電流控制模式（I-mode）僅為與極有關(guān)的功能，運(yùn)行人員可以單獨(dú)設(shè)置極的電流指令以及極電流的升降率。第52頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五53定功率控制模式

為了實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)，通常還需另加功率調(diào)節(jié)裝置，一般以定電流控制為基礎(chǔ)，通過改變電流整定值來實(shí)現(xiàn)功率的調(diào)節(jié)。第53頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五54乘法器定功率調(diào)節(jié)器Σ控制放大器延時(shí)元件電流調(diào)節(jié)器乘法器IdVdP0P如果整流側(cè)交流電壓下降，使交流功率和直流功率均減小。因此測量到功率差值ΔP=P0-P。經(jīng)過控制放大器后，產(chǎn)生一個(gè)與ΔP成比例的信號，經(jīng)延時(shí)元件后，輸入定電流調(diào)節(jié)器作為新的電流指令使電流調(diào)節(jié)器朝增大Id的方向調(diào)節(jié)，使Pd增大，并恢復(fù)到整定值P0為止，反之亦然。

定功率控制模式第54頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五55除法器定功率調(diào)節(jié)器

除法器電流限制器電流調(diào)節(jié)器P0功率整定器Vd具有除法器的定功率調(diào)節(jié)器是利用功率整定值P0和直流線路電壓Vd進(jìn)行除法運(yùn)算，產(chǎn)生相應(yīng)的電流指令，再經(jīng)過電流限制回路輸出，作為電流調(diào)節(jié)器的電流直流Id0。然后Id0與實(shí)際的直流電流進(jìn)行比較，產(chǎn)生差值控制電壓進(jìn)行所需的相位控制。

第55頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五56定功率控制特點(diǎn)：定功率控制體現(xiàn)了直流系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)：輸送功率的大小不受各端交流系統(tǒng)電壓的相位變化以及頻率變化的影響，而且還能方便快速地加以控制。利用附加的直流功率調(diào)制來承擔(dān)或參與交流系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)，可以改善交流系統(tǒng)的運(yùn)行性能和供電質(zhì)量。第56頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五57極間功率轉(zhuǎn)移——屬于雙極層控制功能（PPT：Pole-PolePowerTransfer）

極間功率轉(zhuǎn)移功能是指當(dāng)雙極運(yùn)行時(shí)，一個(gè)極由于某種原因受到限制，則另一個(gè)極將增大直流輸送功率，以維持雙極輸送功率恒定。第57頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五電流平衡控制——屬于雙極層控制功能（CBC：CurrentBalanceControl）目的:

為平衡兩極實(shí)際電流并且補(bǔ)償每個(gè)極電流參考值的累積錯(cuò)誤而設(shè)置的，盡可能地使接地極電流最小。實(shí)現(xiàn)：由一個(gè)帶有限制值的閉環(huán)積分控制器完成。使用范圍：它只有在兩極都運(yùn)行于P-mode，兩極均解鎖并且沒有空載升壓的情況下；在整流側(cè)的極1有效。當(dāng)極間功率轉(zhuǎn)移PPT有效時(shí)，該功能被禁止。第58頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五59頻率調(diào)節(jié)的分類：1定頻率控制：功率調(diào)節(jié)是手段頻率調(diào)節(jié)是目的電流調(diào)節(jié)是基礎(chǔ)2功率/頻率控制：正常時(shí)以定功率為目的頻率不穩(wěn)定時(shí)以定頻率為目的第59頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五60P0功率整定器頻率控制放大器fΔff0+-ΔP0Pd0=P0+ΔP01.定頻率控制測量單元：f比較單元：Δf

放大單元：

ΔP0＝KΔf

控制送端交流系統(tǒng)頻率時(shí)，K取正值；控制受端交流系統(tǒng)頻率時(shí)，K取負(fù)值。功率設(shè)定單元：Pd0

＝P0+

ΔP0頻率調(diào)節(jié)第60頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五611定頻率控制的特點(diǎn)被控制交流系統(tǒng)的調(diào)頻任務(wù)由直流線路單獨(dú)承擔(dān)直流輸送功率將隨著被控制交流系統(tǒng)的發(fā)電功率和負(fù)載的變化而變化要求直流線路及另一端交流系統(tǒng)有足夠大的容量。頻率調(diào)節(jié)第61頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五62在正常運(yùn)行時(shí)，定功率調(diào)節(jié)器的工作是為滿足額定功率傳輸。而當(dāng)交流系統(tǒng)頻率偏差超過整定值時(shí)，頻率控制則參與作用，改變傳輸功率的大小，以援助故障的交流系統(tǒng)。2.功率/頻率控制頻率調(diào)節(jié)第62頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五63當(dāng)被控制系統(tǒng)的|Δ

f|<Δ

fd

時(shí)，功率調(diào)制量Δ

P0＝0，直流系統(tǒng)以給定功率Pd0運(yùn)行；當(dāng)|Δ

f|>Δ

fd時(shí)，有ΔP0輸出，協(xié)助發(fā)電廠控制頻率；當(dāng)調(diào)頻進(jìn)行到|Δ

f|<Δ

fd時(shí)，直流系統(tǒng)又恢復(fù)到定功率控制。P0功率整定器頻率控制放大器fΔff0+-ΔP0Pd0=P0+ΔP0死區(qū)設(shè)置頻率調(diào)節(jié)2.功率/頻率控制第63頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五64功率/頻率控制舉例一：1雙頻調(diào)制功能：功率搖擺阻尼PowerSwingDamping

（小幅度）功率搖擺穩(wěn)定PowerSwingStabilization（大幅度）能夠根據(jù)系統(tǒng)頻率的微小變化調(diào)整輸送直流功率，對交流系統(tǒng)產(chǎn)生正阻尼。第64頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五65第65頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五66功率/頻率控制舉例二：

2頻率限制控制FrequencyLimitControl整理側(cè)逆變側(cè)AC1DCAC2f1Pf2第66頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五67直流系統(tǒng)的啟動和停止

直流系統(tǒng)的正常啟動（軟啟動）通過控制兩端換流器的觸發(fā)相位，使直流電流和電壓從零開始按指數(shù)曲線或直線平穩(wěn)地上升來實(shí)現(xiàn)。能夠防止電流和電壓在啟動過程中的快速變化所引起的過電壓，同時(shí)也可避免兩側(cè)交流系統(tǒng)受到功率快速變化的沖擊。

第67頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五正常起動控制的基本方法

（1）系統(tǒng)兩端換流站分別對換流變和換流閥充電；（2）系統(tǒng)兩端換流站分別將直流回路操作連接；（3）系統(tǒng)兩端換流站根據(jù)交流濾波器配置情況投入適量的交流濾波器；（4）控制觸發(fā)角α=90°（或大于90°），

先解鎖逆變器，后解鎖整流器；（5）逆變側(cè)逐步升高直流電壓至運(yùn)行整定值，同時(shí)整流側(cè)逐漸升高直流電流至運(yùn)行整定值；當(dāng)Id迅速越過可能發(fā)生直流電流間斷區(qū)以后，逐漸地增大逆變器的α，使直流電壓平穩(wěn)地上升。（6）當(dāng)直流電壓與電流均達(dá)到整定值時(shí)，啟動過程結(jié)束。o直流系統(tǒng)的啟動和停止第68頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五69直流系統(tǒng)的正常停止（慢速的軟停運(yùn)）（1）整流側(cè)逐步減小直流電流至允許運(yùn)行的最小值，同時(shí)交流濾波器根據(jù)系統(tǒng)無功功率的變化逐步切除；（2）先閉鎖整流器觸發(fā)脈沖，并退出整流側(cè)其余交流濾波器小組；（3）當(dāng)直流電流降到零以后，再閉鎖逆變器的觸發(fā)脈沖，并退出逆變側(cè)的交流濾波器小組；（4）系統(tǒng)兩端換流站分別操作直流場設(shè)備，使得直流線路隔離；（5）系統(tǒng)兩端換流站分別對交流濾波器進(jìn)行停電操作。直流系統(tǒng)的啟動和停止第69頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五70直流系統(tǒng)的緊急停運(yùn)

直流系統(tǒng)的緊急停止采用快速移相控制。將整流器的α快速移相至120°～150°之間，，同時(shí)將逆變器的α減小到120o左右。直流平波電抗器和直流線路所貯存的磁場和電場能量便通過兩端換流器（逆變狀態(tài)）泄放到各自連接的交流系統(tǒng)中去，使直流線路的電壓和電流快速下降。

當(dāng)直流電流降至零時(shí)，將兩端換流器的觸發(fā)脈沖分別閉鎖，接著跳開兩側(cè)換流變壓器網(wǎng)側(cè)交流開關(guān)，實(shí)現(xiàn)交直流系統(tǒng)的隔離。直流系統(tǒng)的啟動和停止第70頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五71直流架空線路的短路故障大多是瞬時(shí)性的，因此在緊急停止之后，可以進(jìn)行自動再起動，重新恢復(fù)送電。整流器的觸發(fā)角立即移相至120°～150°，使整流器轉(zhuǎn)變?yōu)槟孀兤鬟\(yùn)行當(dāng)直流電流降到零后，按照一定的速度減小整流器觸發(fā)角，再使其恢復(fù)整流運(yùn)行，并快速調(diào)整直流電壓和電流至故障前狀態(tài)。通常再起動時(shí)間為0.2～0.3秒。直流系統(tǒng)的故障再起動

直流系統(tǒng)的啟動和停止第71頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五72潮流翻轉(zhuǎn)控制

直流輸電的優(yōu)點(diǎn)之一是能迅速而方便地實(shí)現(xiàn)潮流翻轉(zhuǎn)可以在事故情況下很方便地實(shí)現(xiàn)事故緊急支援。大大加強(qiáng)了兩個(gè)交流系統(tǒng)的聯(lián)系，從而提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。第72頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五73設(shè)整流站和逆變站的調(diào)節(jié)特性由定α控制、定電流控制和定熄弧角控制三段組成。

在暫態(tài)過程期間，快速移相控制動作，使整流器轉(zhuǎn)入逆變工況運(yùn)行，逆變器則進(jìn)入整流器工況運(yùn)行。第73頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五74潮流翻轉(zhuǎn)的原理由于換流閥單向?qū)щ姷奶匦?，所以直流電流的方向是不能改變的。要?shí)現(xiàn)潮流（功率）的翻轉(zhuǎn)，條件：兩端換流器的直流電壓極性均反轉(zhuǎn)。這可通過調(diào)節(jié)整流器的觸發(fā)相位，使延遲角大于90o，變?yōu)槟孀儬顟B(tài)運(yùn)行，而同時(shí)把原來的逆變器觸發(fā)相位提前，變?yōu)檎鳡顟B(tài)運(yùn)行，翻轉(zhuǎn)過程是自動進(jìn)行的。新整流側(cè)的直流電壓絕對值大于新逆變側(cè)。第74頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五75潮流翻轉(zhuǎn)控制換流器IId換流器II移相觸發(fā)選擇a角限制γ控制電流控制IdId－－++Id0ΔId0移相觸發(fā)選擇a角限制γ控制電流控制－+IdId－+第75頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五76在進(jìn)行功率翻轉(zhuǎn)時(shí)，兩個(gè)站的低壓限流控制VDCL及變壓器分接頭切換控制均暫停工作。第76頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五77閥脈沖觸發(fā)的基本控制方式

分相控制（等α控制）等相位間隔觸發(fā)控制（等間隔控制）第77頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五781.分相控制方式從換相電壓零點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過一個(gè)預(yù)先確定延時(shí)，由相位控制單元發(fā)出控制脈沖。這種方法使每個(gè)換流閥控制脈沖相位的確定隨各相而定，且延時(shí)是相等的，因此也稱為等α控制方式。分相控制的原理框圖第78頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五79特點(diǎn)：每個(gè)閥整定的控制角取決于該閥的換相電壓。由于所確定的控制角只與每個(gè)閥實(shí)際的換相電壓零點(diǎn)有關(guān)，因此即使在交流系統(tǒng)發(fā)生擾動時(shí)（如失去一相交流電壓），預(yù)置的控制角在健全相仍能維持?？刂泼}沖的類型有兩種：鋸齒波和正弦波

第79頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五80鋸齒波移相原理利用與交流電壓同步的矩形波，在兩個(gè)正向換相電壓零點(diǎn)之間積分，產(chǎn)生一個(gè)鋸齒波電壓Vs，并使該電壓與控制電壓Vc進(jìn)行比較，在兩電壓相等時(shí)產(chǎn)生一個(gè)控制脈沖。該脈沖輸入觸發(fā)系統(tǒng)，經(jīng)過處理后觸發(fā)換流閥。第80頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五81各閥均有一個(gè)相同的相位控制單元，由鋸齒波發(fā)生器SG和電平比較器VLC構(gòu)成。各閥的同步電壓取自電壓互感器PT，PT的接線方式必須與換流變壓器的相同，以保證各閥的同步電壓與換相電壓同相。分相控制的原理框圖第81頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五82優(yōu)點(diǎn)：α的控制范圍較寬；α角的大小與Vc成正比，在多相脈沖系統(tǒng)中（如12脈波）可方便地調(diào)節(jié)移相特性的對稱度，使各相的鋸齒波電壓斜率相等。缺點(diǎn)：控制脈沖的相位（α角）與控制電壓（Vc）成線性關(guān)系，即α=KVc。而控制電壓和換流器輸出電壓Vd

卻不是線性關(guān)系，對調(diào)節(jié)不利。

第82頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五83正弦波移相原理正弦波電壓：與交流換相電壓同步的同步電壓再移相90o控制電壓：Vc當(dāng)兩電壓相等時(shí)產(chǎn)生一個(gè)控制脈沖。以后的過程與鋸齒波移相原理相同。第83頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五84特點(diǎn)：控制電壓Vc和換流器輸出電壓Vd之間成線性關(guān)系。因?yàn)?，所以，這對閉環(huán)調(diào)節(jié)是有利的。缺點(diǎn)：控制脈沖的移相范圍較小。第84頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五85分相式控制的特點(diǎn)在交流系統(tǒng)電壓嚴(yán)重不平衡時(shí)，仍然可以各自產(chǎn)生控制脈沖，以維持直流系統(tǒng)的運(yùn)行。當(dāng)控制電壓Uc為一定值時(shí)，理論上各閥的α角均相同（但實(shí)際上控制脈沖的相位誤差較大，一般可達(dá)±3o～5o）。第85頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五86交流電源三相不對稱時(shí)，各相觸發(fā)信號之間不是等間隔的。隨著直流容量的增大，極易出現(xiàn)諧波不穩(wěn)定問題。電源三相電壓不對稱非特征諧波觸發(fā)脈沖不等間隔正反饋過程第86頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五87特點(diǎn)：不直接依賴于同步電壓，獨(dú)立地產(chǎn)生等相位間隔觸發(fā)信號，因此，所有閥的觸發(fā)延遲量或提前量都是相等的，它只與系統(tǒng)電壓間接同步。

2.等間隔脈沖相位控制方式第87頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五88等相位間隔觸發(fā)控制原理框圖控制回路：等間隔脈沖產(chǎn)生單元、脈沖分配單元、α角反饋控制等間隔脈沖產(chǎn)生單元：線性齒波電壓發(fā)生器LVG和電平比較器VLC控制電壓：Vc1，；齒波電壓：VS第88頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五89

首先不考慮α

角反饋控制的作用，即假設(shè)ΔVb=0，控制電壓Vc1=Vc。

LVG產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間線性上升的輸出鋸齒電壓Vs，上升斜率恒定；當(dāng)它的控制端輸入一脈沖時(shí)，Vs便立即降低，下降的幅度Vm為定值，接著Vs又重新上升。電平比較器VLC對Vc1和Vs進(jìn)行比較，當(dāng)兩者相等時(shí)便輸出一個(gè)脈沖pi。第89頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五90Δα=KΔVc第90頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五91討論:等α控制和等間隔控制比較等觸發(fā)角控制：當(dāng)加在換流器的三相電壓不對稱時(shí)，將在換流器的交直流側(cè)產(chǎn)生非特征諧波電流和電壓，該非特征進(jìn)入交流系統(tǒng)后將會使交流電壓進(jìn)一步的畸變和過零點(diǎn)的相對位移，從而造成觸發(fā)脈沖間隔更加不等，產(chǎn)生更大的非特征諧波，可能由此形成惡性循環(huán)。另外觸發(fā)脈沖間隔不等會使換流變壓器產(chǎn)生直流偏磁，導(dǎo)致?lián)Q流變壓器損耗和噪音增大。等相位間隔控制：等相位間隔控制雖然在換流器兩端電壓不對稱時(shí)會使各閥觸發(fā)角不相等，但能有效抑制非特性諧波可能形成的惡性循環(huán)。缺點(diǎn)是當(dāng)交流電壓不對稱時(shí)各閥觸發(fā)角相差較大，可能會造成調(diào)節(jié)起工作困難。第91頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五92控制參數(shù)的選取和設(shè)計(jì)：

以定電流控制為例：第92頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五93第93頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五94第94頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五95第95頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五第96頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五97第97頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五98討論：UHVDC特有的控制方法第98頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五99第99頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五100UHVDC的定電流控制理想情況：＝第100頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五normalMeasuringtolerance：Id(±0.75％)thebandΔα(±2.5°)withinwhichfiringangleα第101頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五102第102頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五103第103頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五104穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的串聯(lián)閥組無協(xié)調(diào)控制第104頁，共115頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)19分，星期五105穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的串聯(lián)閥組有協(xié)調(diào)控制也稱為：雙十二脈閥組電壓平