传统直流输电控制原理.docx

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1、1整流器部分工作原理整流部分的结构是三相桥式电路，如图1所示。图1整流器电路图ea,eb、a为等值沟通系统的工频基波正弦相电动势,图2整流侧电压波形（Q为m、n点对中性点的电位，（b）为直流侧电压山，（。）为触发脉冲。图（八）中CI为自然换向点，角度为延迟触发角，即晶闸管起先导通的角度:U为福弧角（换向角），即电流从一相换到另一相的时间,定义炮弧延迟角为8,=+,志向直流侧空载电压为V.=32Ecosaj（1）换向引起的压降可用等值换向电阻R“代替，可以计算出直流（W电压平均值为匕,=里ECoSa-R“=V1.rorCOSa-R,/H(2)图3整流侧外特性随Q增大,直流侧电压减小。2.逆变器部

2、分工作原理图4逆变器电路图“vsVIP2vrfn,=区gECOSa逆变器和整流落的原理接线图相同，依据式（1）”，若延迟触发角为90时，8Sa=O直流侧电压为0.当。90时，直流健电压为负值.变流器做逆变运行，为便利起见，定义B=18（-。，为超前触发角。V=巫E设逆变侧直流空载电压为Vda,则K（3）.考虑换向角口的存在，用R。作为逆变（W等值换向电阻，作为逆变OM换向引起的压降，则直流他电压为Y*=U&cos-R/*=-EjCs(1.8(产-a)-R4=-/rng=Mft(C。4-Rj定义超前熄弧角（也叫关断角）为,=11-=11-=-03.限制原理直流输电的接线原理筒图：直流线路三相交流

3、ATT-.图5直流输电原理简图直流输电等效电路图：R1.RcjRC）UdaCOS6（喙IrCOS/）图6宜流输电等效电路图其中。为整流器延迟触发角；B为逆变器的超前触发角：丫为逆变器熄弧角；Vg和Vg分别为整流侧和逆变侧的无相控志向空载宜流电压：R”和Rd分别为整流和逆变侧的等值换相电阻，等效了换向损失的电压，但不是真正意义的电阻，不消耗有功功率。R1.为宜流线路电阻。换向压降是由于变压器漏感产生的.：.依据式（2）和式（4）及图6中的电压方向可得:匕,=VMCoSa,R(5)VW=VKhCOSq+RtiIi1.(6)参考高压直流输电原理一书，可以得到“=Vac。，片-R/（7）依据图6及整流

4、逆变原理，从整流侧流向逆变侧的稳态直流电流为:1二%Vdi=%0,CoS一VjCoS氏1.R1.3+Rd（8）1=匕T=%。，COS%一COS%或R1.RM式中。，和B,分别是整流侧延迟触发角和逆变侧超前触发角，y,为逆变侧超前熄邨角。由（8（9）式可知，变更,和m或y,可调整直流电流。4.限制方式正常运行条件卜.，整流侧采纳定电流限制，主要是由于功率的变更取决于直流电流Id的变更，且整流逆变两站均要装设定电流限制，逆变站装设的目的是当Id卜降过多时，帮助其快速复原正常。使整流器运行于恒电流状态，限制传输功率的稳定：依据式（6）V=ViftjrCosaf-R11/.可得限制特性曲线随增大，直线

5、向下平移。一般为10至20。，最小不小于5。逆变侧采纳定熄弧角限制，使逆变器运行于恒熄弧角状态，保证足够的换向裕度。依据式（7）V.ocosy,-R./,可得限制特性曲线图8逆变侧限制特性对于逆变器，为，避开换相失败，保证在换相电压易号之前有足够的裕度时间去游离的条件卜.完成换相，所以，Y必需大于肯定的临界值（即关断余裕角Ymm），一般为15。4.1 整流侧定电流限制：电流给定值1.ref与电流实测值IC1.CMR的偏差作为定电流限制器的输入，整流侧电流CMR是整流干脆输出测量值，未经过大电感平波，须要经过一阶线性滤波环节K1+ST”除去脉动，得到直流电流值。驱动P1.限制器输出指令，P1.限

6、制器的输出为整流器触发超前角3,它与触发角,之间的关系为B产）-,由此即得到整流器的触发角指令值。-175)图9整流侧定电流限制P1.环节的传递函数为Ga=KwG)(一阶惯性环节Tr1.=O.0012,Kr1.=O.5)(P1.环节Tr2=0.0109,Kr2=1.0989)4.2 逆变侧定熄孤角限制：/上一周期的最小Vff1.九,（90。）图10逆变侧定熄弧角限制为逆变器熄弧角实测值，为电流偏差引起的熄弧角偏差值，B心为逆变器输出的超前触发角，限制B角的恒定就能保证逆变器运行在定熄弧角Y状态。为了在逆变侧定关断角和VDCo1.限制之间进行平滑过渡，引入电流偏差限制。方法是通过电流额定值与实际

7、值之前的差值，适当增大关断角，假如达到最大关断角，则交给定电流限制。通常每安培电流偏差提高角0.0至O.o这里取0.08(参考直流电流为2kA)图11电流偏差限制P1.环节的传递函数为Gs)=Kz2(1+4-)ST)(P1.环节2=0.0544,K2=07506)DRJ依据公式cV=COS+二产可以算出得到的熄弧角.ydi4.3 逆变侧定电流限制：1.m为逆变侧实测电流，为避开整流逆变两端调整器同时工作，逆变侧电流整定值要比整流侧整定值小一个电流裕度，通常为O1.pUA0,图12逆变侧定电流限制P1.环节的传递函数为Gi(三)=Ki2(1.+至送交控制SS电渔按定值VDCO1.雄路中点电压Am

8、上层传来的电流整定值(1.O)（八）VDCo1.2?辑图1.00?05S(阶惯性环节TiI=O.0012,Ki1.=O.5)(PI环节Ti2=0.0109,K,2=10989)4.4 低压限流环节(VDCO1.):低压限流正常状况卜不起作用，是当系统电压卜降幅度过大变得较低时，减小直流电流指令，使直流电流降低，降低直流功率。经低压限流后的最大允许电流值和给定的电流值中的较小值作为定电流限制的电流指令值。0.40.9t,b)波形图图13低压限流环节(G=1.,T=0.02)3.05(175。)-0.S44(-31)图14整流逆变整体限制框图1.对直流输电线路而言是不须要无功补偿的。缘由如下：以沟

9、通形式传辘电附：能,在沟通频率的作用卜,会产生电抗,由于电抗的作用,在任何时亥J,随意两点的电压相角均不相同JI相角的大小与传输的功率有关,功率越大,相角差越大。以直流形式传输电能,由于直流供电的特别性质,在电能传输的过程中没有频率,线路中不会感应到电抗的存在,所以不存在电压相角的问题。由公式Q=UISina,a角为电压U与电流I之间的相位角,若a角为0,自然是不会产生无功的.2.对于传统的换流站而言是须要无功补偿的。缘由如卜.（以整流站为例）：（1）其开关元件通常为多脉波整流变换器，它实行的触发方式是相控方式，若将触发角增大，电流相对电压的相位就在向后移，就会使得无功功率增大，功率因数就会降低，必需补偿这一部分无功功率，所以加设无功补偿装置。2）因为是多脉波整流变换，虽然会消退大量谐波，但还是有存在一部分谐波产生，直流（W就须要用上滤波电容器，平波电抗器等装置。（3）换流站所处电网薄弱环节，电压限制困难，为达到限制电压目的，增设机械投切无功补偿装21.参考文献11赵蜿君.而压直流输电工程技术.北京：中国电力出版社.2004.2张勇军.高压直流输电技术原理.3王兆安.电力电子技术.4尉龙.堪于PSCAD的CIGREHVDC模型限制系统探讨5邓广静.CIGRE直流输电标准模型的殂模及限制策略仿真探讨