柔性直流输电基本控制原理.ppt

1 4T1 学习时长 60分钟制作时间 2015年3月04日 对应培训规范课程单元 请输入对应课程单元名称对应培训规范课程编码 请输入课程单元对应编码 柔性直流输电系统的基本控制原理 8 4T51 课程内容目录 abc坐标系下MMC的数学模型 坐标系的变换 3 dq坐标系下的数学模型 2 1 4 瞬时无功理论 5 鲁西站单元控制 7 3T1 下臂电流 交流侧电流 直流侧电流 直流侧电压Ud 上桥臂 下桥臂 桥臂电抗器 直流侧虚拟中点 上桥臂电流 MMC换流器控制策略 7 3T1 MMC换流器控制策略 7 3T1 MMC换流器控制策略 7 3T1 MMC换流器控制策略 7 3T1 MMC换流器控制策略 7 3T1 MMC换流器控制策略 MMC在三相abc坐标系下 通过控制换流器的三相输出电压 即可以实现换流器三相输出电流的控制 从而实现有功 无功功率控制 在三相a b c坐标系下的各个电气量均为时变交流量 并且不利于直观的得到有功分量或者无功分量 需要进行坐标系的转换 7 3T1 MMC换流器控制策略 0坐标系是一个两相坐标系 其中 轴与a相绕组轴线重合 轴超前 轴90 电角 0序则是一个孤立的系统 abc 0坐标变换 7 3T1 MMC换流器控制策略 abc 0坐标变换 7 3T1 MMC换流器控制策略 abc 0坐标变换 7 3T1 MMC换流器控制策略 0 dq0坐标变换 7 3T1 MMC换流器控制策略 abc dq0坐标变换 7 3T1 MMC换流器控制策略 三相abc坐标下数学模型 7 3T1 MMC换流器控制策略 拉普拉斯变换 abc坐标系变dq坐标系 7 3T1 MMC换流器控制策略 dq坐标系下的数学模型 d轴和q轴电流是相互耦合的 7 3T1 MMC换流器控制策略 dq坐标系下的数学模型 V1 V2 反馈线性化 状态量id iq和输入量u1 u2之间变成了线性解耦的关系 7 3T1 MMC换流器控制策略 dq坐标系下的数学模型 7 3T1 MMC换流器控制策略 dq坐标系下的数学模型 7 3T1 MMC换流器控制策略 瞬时无功理论 7 3T1 MMC换流器控制策略 瞬时无功理论 定义1 三相电路瞬时有功电流ip和瞬时无功电流iq分别为矢量i在矢量e及其法线上的投影 定义2 三相电路瞬时有功功率p为电压矢量e的模e和三相电路瞬时有功电流ip的乘积 三相电路瞬时无功功率q为电压矢量e的模e和三相电路瞬时无功电流iq的乘积 7 3T1 MMC换流器控制策略 瞬时无功理论 等式左边的id iq为d q轴瞬时电流 0为t 0时刻d轴与a轴的夹角 0为t 0时刻A相电压的初相角 等式右边的ip iq为瞬时有功电流 瞬时无功电流 7 3T1 MMC换流器控制策略 瞬时无功理论 7 3T1 MMC换流器控制策略 瞬时无功理论 d q瞬时电流id iq与瞬时有功电流 瞬时无功电流ip iq的相对关系 取决于当前时刻电网电压相角以及d轴与a轴之间相位的关系 如果利用d q变换后得到的瞬时电流id iq来分别控制有功和无功 则意味着 0与 0之间相差90 因此 通过锁相环PLL获得0时刻a相电压相角 0 从而决定d轴与a轴的夹角 0 从而达到有功无功独立控制的目的 7 3T1 鲁西站单元控制 整体控制框架 7 3T1 鲁西站单元控制 内环电流控制 实现输出电流跟踪参考电流 外环控制 根据有功功率 无功功率 直流电压等参考值 计算内环电流控制的参考值 内环控制参考值 7 3T1 鲁西站单元控制 有功功率 无功功率 直流电压 正 负序调制波 阀桥臂控制电压 外环控制 内环控制 dq到abc转换 相加 7 3T1 鲁西站单元控制 直流电压环 主要用于控制直流母线的输出电压 与有功功率闭环类似 均属于有功控制外环 对于每个站稳态运行而言 两个有功控制外环只能是二者选其一 根据不同的控制方式来选择不同的有功控制外环 7 3T1 鲁西站单元控制 有功功率闭环控制 属于外环控制 将装置出口的功率进行闭环PI调节修正电流内环的目标电流值 与直流电压环类似 均属于有功控制外环 对于每个站稳态运行而言 两个有功控制外环只能是二者选其一 根据不同的控制方式来选择不同的有功控制外环 7 3T1 鲁西站单元控制 无功功率控制外环 主要是用于控制装置的输出无功 即在装置容量范围内 将装置输出的无功控制在期望值附近 该功能与站控的交流电压控制功能同属于无功控制外环 设定上也是只能二选一 保证无功控制目标只