柔性直流输电基本控制原理.ppt

超高压输电公司超高压输电公司学习时长：学习时长：6060分钟分钟制作时间：制作时间：20152015年年3 3月月0404日日对应培训规范课程单元：对应培训规范课程单元：请输入对应课程单元名称请输入对应课程单元名称对应培训规范课程编码：对应培训规范课程编码：请输入课程单元对应编码请输入课程单元对应编码柔性直流输电系统的基柔性直流输电系统的基本控制原理本控制原理2024/5/21 周二1超高压输电公司超高压输电公司.课程内容目录课程内容目录 abcabc坐标系下坐标系下MMCMMC的数学模型的数学模型 坐标系的变换坐标系的变换3 3dqdq坐标系下的数学模型坐标系下的数学模型2 21 14 4 瞬时无功理论瞬时无功理论5 5 鲁西站单元控制鲁西站单元控制2024/5/21 周二2超高压输电公司超高压输电公司.下臂电流下臂电流 交流侧电流交流侧电流直流侧电流直流侧电流直流侧电压直流侧电压Ud上上桥桥臂臂下下桥桥臂臂桥臂电桥臂电抗器抗器直流侧虚拟中点直流侧虚拟中点上桥臂电流上桥臂电流 MMC换流器控制策略换流器控制策略2024/5/21 周二3超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略2024/5/21 周二4超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略2024/5/21 周二5超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略+2024/5/21 周二6超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略2024/5/21 周二7超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略 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。2024/5/21 周二8超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略 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2024/5/21 周二9超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略abc/0坐标变换2024/5/21 周二10超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略abc/0坐标变换2024/5/21 周二11超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略0/dq0坐标变换2024/5/21 周二12超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略abc/dq0坐标变换2024/5/21 周二13超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略三相三相abcabc坐标下数学模型坐标下数学模型2024/5/21 周二14超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略拉普拉斯变换abc坐标系变dq坐标系2024/5/21 周二15超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略dqdq坐标系下的数学模型坐标系下的数学模型d轴和q轴电流是相互耦合的2024/5/21 周二162024/5/21 周二17超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略dqdq坐标系下的数学模型坐标系下的数学模型V1V2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。2024/5/21 周二18超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略dqdq坐标系下的数学模型坐标系下的数学模型2024/5/21 周二19超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略dqdq坐标系下的数学模型坐标系下的数学模型2024/5/21 周二20超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略瞬时无功理论瞬时无功理论2024/5/21 周二21超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略瞬时无功理论瞬时无功理论【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 i在矢量e 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 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 e的模e和三相电路瞬时无功电流iq的乘积2024/5/21 周二22超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略瞬时无功理论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 2024/5/21 周二23超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略瞬时无功理论瞬时无功理论2024/5/21 周二24超高压输电公司超高压输电公司.MMC换流器控制策略换流器控制策略瞬时无功理论瞬时无功理论 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。2024/5/21 周二25超高压输电公司超高压输电公司.鲁西站单元控制鲁西站单元控制整体控制框架整体控制框架2024/5/21 周二26超高压输电公司超高压输电公司.鲁西站单元控制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。2024/5/21 周二27超高压输电公司超高压输电公司.内环控制参考值鲁西站单元控制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2024/5/21 周二28超高压输电公司超高压输电公司.鲁西站单元控制鲁西站单元控制 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。2024/5/21 周二29超高压输电公司超高压输电公司.鲁西站单元控制鲁西站单元控制 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。2024/5/21 周二30超高压输电公司超高压输电公司.鲁西站单元控制鲁西站单元控制 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有一个。2024/5/21 周二31超高压输电公司超高压输电公司.鲁西站单元控制鲁西站单元控制电流内环控制是实现输出电流无差跟踪目标电流的环节。2024/5/21 周二32超高压输电公司超高压输电公司.鲁西站单元控制鲁西站单元控制2024/5/21 周二332024/5/21 周二34