柔性直流输电基本控制原理

【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,1,【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,2,2020/4/30,【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,3,2020/4/30,【7,3T1】,MMC换流器控制策略,4,2020/4/30,【7,3T1】,MMC换流器控制策略,5,2020/4/30,【7,3T1】,MMC换流器控制策略,+,6,2020/4/30,【7,3T1】,MMC换流器控制策略,7,2020/4/30,【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。,8,2020/4/30,【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,9,2020/4/30,【7,3T1】,MMC换流器控制策略,abc/0坐标变换,10,2020/4/30,【7,3T1】,MMC换流器控制策略,abc/0坐标变换,11,2020/4/30,【7,3T1】,MMC换流器控制策略,0/dq0坐标变换,12,2020/4/30,【7,3T1】,MMC换流器控制策略,abc/dq0坐标变换,13,2020/4/30,【7,3T1】,MMC换流器控制策略,三相abc坐标下数学模型,14,2020/4/30,【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,15,2020/4/30,【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,16,2020/4/30,【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。,17,2020/4/30,【7,3T1】,MMC换流器控制策略,dq坐标系下的数学模型,18,2020/4/30,【7,3T1】,MMC换流器控制策略,dq坐标系下的数学模型,19,2020/4/30,【7,3T1】,MMC换流器控制策略,瞬时无功理论,20,2020/4/30,【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,21,2020/4/30,【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,22,2020/4/30,【7,3T1】,MMC换流器控制策略,瞬时无功理论,23,2020/4/30,【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。,24,2020/4/30,【7,3T1】,鲁西站单元控制,整体控制框架,25,2020/4/30,【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。,26,2020/4/30,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,27,2020/4/30,【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。,28,2020/4/30,【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。,29,2020/4/30,【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