《华北电力大学-直流输电与FACTS技术-Ch4HVDC控制系统_》精选课件.ppt

直流输电与FACTS技术 杨用春 电力工程系电力教研室 办公地点：教一楼307 E-mail：yongchunyangjx@126.com 第四章 直流输电系统的调节与控制 1. 直流系统的等值电路 换流器等效电路图 整流器的等效电路如右图所示： 其外特性方程如下： Vdr= Vd0rcosα—RcrId 功率为:Pdr=VdrId 换流器等效电路图 逆变器的等效电路如右图所示： 其外特性方程表示如下： Vdi= Vd0icosβ+RciId 或者 Vdi= Vd0icosδ–RciId 功率为:Pdi=VdiId =Pdr－RLId2 HVDC等效电路图 HVDC系统电压分布 2、控制的基本原理 从整流侧流向逆变侧的稳态直流电流为： 高压直流系统通过控制整流器和逆变器的 内电势来控制线路上任一点的直流电压以及 线路电流(或功率)。从上式可以看出，改变 直流电流(或功率)可以从两个方面来进行调节: 控制的基本原理 调节整流器的触发延迟角a或逆变器的熄弧角γ/(越前角β)，即调节加到换流阀控制极的触发脉冲相位。 采用这种方式调节不但调节范围大，而且非常迅速，是直流输电系统主要的调节手段。其控制速度很快，大约为1~10ms 。 控制的基本原理 调节换流器的交流电势。一般靠调节发电机励磁或改变换流变压器分接头来实现，调节速度相对较慢，是直流输电系统的辅助调节方式。 其控制时间较长，（每改变一档需5 ～ 6 s）。 3. 换流器理想控制特性 在正常运行条件下，整流侧采用恒定电流 控制，使整流器运行于恒定电流(CC)状态以 保持系统的稳定，逆变侧采用定熄弧角控 制，使逆变器运行于恒熄弧角(CEA)状态以保 证有足够的换相裕度。 换流器理想控制特性（续） 正常状态理想伏安特性如下图所示 换流器理想控制特性（续） 图10中以电压Vd和电流Id形成坐标，AB、 CD线上的点与整流器端测量的值对应，从 而逆变器特性包括了线路上的电压降。 整流器保持恒定电流时，其伏安特性为一垂直线，如图10中线段AB所示。 一般换相电阻略大于线路电阻，逆变器的特性具有一个小的负倾斜度，如图中CD线。 换流器理想控制特性（续） 为同时满足整流器和逆变器的特性，运行点定义在两特性的交点E上，即E点为理想稳态运行点。 4. 换流器实际稳态伏安特性 正常状态实际伏安特性如下图所示 实际稳态伏安特性（续） 整流器通过改变a角来保持恒定电流。但 是a角不能小于其最小值(a min)。一旦到 amin，电压就不可能再升高，整流器将在恒触发延迟角(CIA)状态。 所以，整流器特性曲线实际上有两部分，如图11中AB和FA所示。 FA部分对应于定触发延迟角控制方式； AB段表示正常的定电流(CC)控制方式。 实际稳态伏安特性（续） 在实际的系统中，恒电流特性可能不是真正垂直的，它决定于电流调节器。 当采用比例加积分调节器时，CC特性便是非常垂直的。在正常电压下，完整的整流器特性由FAB来定义。 电压降低时，它将移动，如FAB所示。 实际稳态伏安特性（续） 正常运行条件下(如图11中E点)，整流器控制直流电流，逆变器控制直流电压。逆变器的CEA特性和整流器特性相交于E点。 整流器电压降低时，FA将移动，如FAB所示,运行条件如图11中E点所示。此时逆变器进入定电流控制，整流器进入定触发角控制，建立电压。 5. 整流器逆变器特性组合 多数HVDC系统中，要求每个换流器既可作为整流器，又可作为逆变器。所以，每个换流器都具有如下的组合特性。 整流器逆变器特性组合（续） 每个换流器的特性由三段组成： 与 a min 相对应的恒触发角控制特性（CIA） 恒电流控制特性（CC） 恒熄弧角控制特性（CEA） 6. 带VDCOL的实际稳态伏安特性 带VDCOL的实际换流器稳态伏安特性如下图所示 AB BC CD DE SR ST TU 6.1 整流器控制特性 整流器侧方程如下： 其中 在 特性曲线中，线段AB表示a 限制控制。 为了保证触发前阀上有足够的电压保证换相，触发角有最小限制为 。一旦调到a min ，电压就不可能在升高了，整流器将运行在恒触发延迟角（CIA）上了。 整流器控制特性（续） 图13中线段BC表示定电流控制特性。 通过调节“电流指令”可以使整流器特性即BC线水平移动。 最大电流限制这是为避免换流阀受到过热损害，一般短