直流输电-4-控制知识讲解
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变无功。强交流系统选无功功率控制
换流变压器分接头控制 调节交流电压→ 维持α在给定范围变化，或保
持阀侧空载电压恒定
地电流平衡控制 双极运行时，调整两极α，保持地电流<1%
4
逆变侧：
δ角控制 一般维持δ=18° 直流电压控制 调整α → 维持Udn恒定 直流电流控制 只有当整流侧转入αmin控制才自动转为该方式 快速交流电压控制 当限制交流系统过电压，当UAC ↑ ↑ ，换流变分接头来
Id
Ud Udz
U dn
无功 补偿
Ld
直流线路
Ln
S
Id
触发脉冲单元
触发脉冲单元
无功 补偿
分接头 调节器
换流器1 （整流）
直流线路
换流器2 （逆变）
分接头 调节器
整流器
线路
逆变器
直流输电等效电路
Id
Ud 0z
cos Udon cos
drz R drn
Id
Ud 0z
cos Udon cos
drz R drn
故：这种运行工况是稳定的
ຫໍສະໝຸດ Baidu
同样存在电压小变化，直流电流大的变化，不利于直流输电稳定运行
11
三、定电流控制
• 为了直流输电系统稳定运行，整流器上都装有定电流调节 装置，自动地保持电流为定值；逆变器定δ
Ud
Ud0ncos
定电流
A
Ud0z cos
Ud
αmin
B
Ud0ncos
A
定电流
Id
Id
Ud0z cos U d αmin
直流输送功率大幅度波动，将引起交流系统的运行困难，直流电流的剧烈
变化，也会影响直流系统的安全运行，可能造成换流器过载和逆变器的换
相失败等。
9
Z：定α N：定δ
U d c U d z 0 z co I d d s r z R
U dc n U d0ncos Iddrn
Ud
Ud0z cos Ud0ncos
到上述方式之一
6
§4-2 直流输电控制特性
一、直流输电等值电路
无功 补偿
Ld
直流线路
Ln
S
Id
触发脉冲单元
触发脉冲单元
无功 补偿
P
分接头
Q
调节器
换流器1
（整流）
直流线路
分接头
P
调节器 换流器2
Q
（逆变）
7
Ud 0z cos Ud 0n cos (Ud 0n cos )
drz s R
drn (drn )
不及调节，调δ ↑ → 吸收无功↑ → UAC ↓ ↓。同样对出现UAC ↓ ↓。
无功功率控制或慢速交流电压控制 只选一种，调节滤波器组数 → 改
变无功。强交流系统选无功功率控制（与整流侧同）
电流差值控制 防止逆变电流调节器在工作转换时产生不稳定 换流变压器分接头控制 调节交流电压→ 维持δ在给定范围变化，或保
Ud0z cos
U d c U d z 0 z co I d d s r z R
U dcn
B
A
UdcnConst
Id
Ud0z
cosUdcn
drzR
Id
工作点漂移到A点：I d c U d c U d z c 0 n I d c 工作点漂移到B点：I d c U d c U d z c 0 n I d c
Ud 0n cos
Id
Ud0zc osUdocn
drzRdrn
os
0
2 BN A
1'
1''
IdB IdN IdA
Id
当整流器的交流电势变化，则系统的运行点将偏移到A或B。由于伏安特性 的斜率一般很小，交流电压并不会有太大的变动，这样就会引起直流电流 和直流功率很大的波动。同理，逆变侧交流电势的变动，也会发生类似的 结果。这种情况是不允许的。
B drzRdrn
A
Id
Id
Ud0zcosUdocn
drzRdrn
os
工作点漂移到A点： I d c U d c U d z c 0 n I d c 工作点漂移到B点： I d c U d c U d z c 0 n I d c
故：这种运行工况是稳定的
同样存在电压小变化，直流电流大的变化，不利于直流输电稳定运行
Ud0z cos Ud0n cos (Ud0n cos )
二、定触发角控制
d rz
s
R
d rn (d rn )
Id U d U dz
U dn
Z：定α N：定β
Ud
整流器
线路
逆变器
直流输电等效电路
U d c U d z 0 z co I d d s r z RUd 0z cos
U dc n U d0 nco s Idd rn
持阀侧空载电压恒定
5
正常情况下：
整流侧：直流电流或直流功率 逆变侧：δ角或直流电压 四种组合方式 +（Z：αmin，N：Id）
即：
1. 2. 3. 4. 5.
Z：直流电流 Z：直流电流 Z：直流功率 Z：直流功率 Z：αmin
N：δ角 N：直流电压 N：δ角 N：直流电压 N：直流电流
其它方式大多是瞬时的，一旦回到稳态又恢复
Pdcz IdcUdcz Pdcn IdcUdcn
直流输电可调量 导通角、分接头
直流输电基本公式
Udc1.35Uaccos 3Idxr UdcUd0cos Iddr
Ud
c1.35Uaccos
3
Idxr
UdcUd0cos Iddr
Udc1.35Uaccos 3Idxr
UdcUd0cos Iddr
8
直流输电-4-控制
双极直流输电换流站系统
2
§4-1 直流输电控制方式
控制系统是HVDC的中枢
直流输电系统 整流侧维持直流电流 逆变侧维持直流电压
决定
直流传输功率
整流站、逆变站
换流站
3
一、基本控制方式
总体来讲，直流输电系统 整流侧维持直流电流 逆变侧维持直流电压
决定
直流传输功率
整流侧：
直流电流控制 调节α→ 维持 Id 恒定
直流功率控制 根据运行电压 → 计算 Id 给定值 → 维持Pd恒定
直流电压控制 只有当直流系统电压过电压才起作用
α角最小控制 整流侧交流电压↓或逆变侧交流电压↑，整流侧不能继续维持维
持 Id 恒定，转入α角最小控制 ，同时退出直流电流控制。一般αmin =5°
无功功率控制或慢速交流电压控制 只选一种，调节滤波器组数 → 改
定电压
人工特性
A 定δ 定电流
定电流 I d 0
I d 12
低压限流控制 Voltage Dependent Current Order Limit (VDCL, VDCOL)
Ud
Ud0ncos Ud0z cos
drzRdrn
B A
Id
当干扰使工作点漂移到A点：
I d c U d c U z dc 0 n I d c
当干扰使工作点漂移到B点：
I d c U d c U z dc 0 n I d c
故：这种运行工况不稳定 10
Z：定α N：定U
Ud
换流变压器分接头控制 调节交流电压→ 维持α在给定范围变化，或保
持阀侧空载电压恒定
地电流平衡控制 双极运行时，调整两极α，保持地电流<1%
4
逆变侧：
δ角控制 一般维持δ=18° 直流电压控制 调整α → 维持Udn恒定 直流电流控制 只有当整流侧转入αmin控制才自动转为该方式 快速交流电压控制 当限制交流系统过电压，当UAC ↑ ↑ ，换流变分接头来
Id
Ud Udz
U dn
无功 补偿
Ld
直流线路
Ln
S
Id
触发脉冲单元
触发脉冲单元
无功 补偿
分接头 调节器
换流器1 （整流）
直流线路
换流器2 （逆变）
分接头 调节器
整流器
线路
逆变器
直流输电等效电路
Id
Ud 0z
cos Udon cos
drz R drn
Id
Ud 0z
cos Udon cos
drz R drn
故：这种运行工况是稳定的
ຫໍສະໝຸດ Baidu
同样存在电压小变化，直流电流大的变化，不利于直流输电稳定运行
11
三、定电流控制
• 为了直流输电系统稳定运行，整流器上都装有定电流调节 装置，自动地保持电流为定值；逆变器定δ
Ud
Ud0ncos
定电流
A
Ud0z cos
Ud
αmin
B
Ud0ncos
A
定电流
Id
Id
Ud0z cos U d αmin
直流输送功率大幅度波动，将引起交流系统的运行困难，直流电流的剧烈
变化，也会影响直流系统的安全运行，可能造成换流器过载和逆变器的换
相失败等。
9
Z：定α N：定δ
U d c U d z 0 z co I d d s r z R
U dc n U d0ncos Iddrn
Ud
Ud0z cos Ud0ncos
到上述方式之一
6
§4-2 直流输电控制特性
一、直流输电等值电路
无功 补偿
Ld
直流线路
Ln
S
Id
触发脉冲单元
触发脉冲单元
无功 补偿
P
分接头
Q
调节器
换流器1
（整流）
直流线路
分接头
P
调节器 换流器2
Q
（逆变）
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Ud 0z cos Ud 0n cos (Ud 0n cos )
drz s R
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不及调节，调δ ↑ → 吸收无功↑ → UAC ↓ ↓。同样对出现UAC ↓ ↓。
无功功率控制或慢速交流电压控制 只选一种，调节滤波器组数 → 改
变无功。强交流系统选无功功率控制（与整流侧同）
电流差值控制 防止逆变电流调节器在工作转换时产生不稳定 换流变压器分接头控制 调节交流电压→ 维持δ在给定范围变化，或保
Ud0z cos
U d c U d z 0 z co I d d s r z R
U dcn
B
A
UdcnConst
Id
Ud0z
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工作点漂移到A点：I d c U d c U d z c 0 n I d c 工作点漂移到B点：I d c U d c U d z c 0 n I d c
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Id
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2 BN A
1'
1''
IdB IdN IdA
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当整流器的交流电势变化，则系统的运行点将偏移到A或B。由于伏安特性 的斜率一般很小，交流电压并不会有太大的变动，这样就会引起直流电流 和直流功率很大的波动。同理，逆变侧交流电势的变动，也会发生类似的 结果。这种情况是不允许的。
B drzRdrn
A
Id
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工作点漂移到A点： I d c U d c U d z c 0 n I d c 工作点漂移到B点： I d c U d c U d z c 0 n I d c
故：这种运行工况是稳定的
同样存在电压小变化，直流电流大的变化，不利于直流输电稳定运行
Ud0z cos Ud0n cos (Ud0n cos )
二、定触发角控制
d rz
s
R
d rn (d rn )
Id U d U dz
U dn
Z：定α N：定β
Ud
整流器
线路
逆变器
直流输电等效电路
U d c U d z 0 z co I d d s r z RUd 0z cos
U dc n U d0 nco s Idd rn
持阀侧空载电压恒定
5
正常情况下：
整流侧：直流电流或直流功率 逆变侧：δ角或直流电压 四种组合方式 +（Z：αmin，N：Id）
即：
1. 2. 3. 4. 5.
Z：直流电流 Z：直流电流 Z：直流功率 Z：直流功率 Z：αmin
N：δ角 N：直流电压 N：δ角 N：直流电压 N：直流电流
其它方式大多是瞬时的，一旦回到稳态又恢复
Pdcz IdcUdcz Pdcn IdcUdcn
直流输电可调量 导通角、分接头
直流输电基本公式
Udc1.35Uaccos 3Idxr UdcUd0cos Iddr
Ud
c1.35Uaccos
3
Idxr
UdcUd0cos Iddr
Udc1.35Uaccos 3Idxr
UdcUd0cos Iddr
8
直流输电-4-控制
双极直流输电换流站系统
2
§4-1 直流输电控制方式
控制系统是HVDC的中枢
直流输电系统 整流侧维持直流电流 逆变侧维持直流电压
决定
直流传输功率
整流站、逆变站
换流站
3
一、基本控制方式
总体来讲，直流输电系统 整流侧维持直流电流 逆变侧维持直流电压
决定
直流传输功率
整流侧：
直流电流控制 调节α→ 维持 Id 恒定
直流功率控制 根据运行电压 → 计算 Id 给定值 → 维持Pd恒定
直流电压控制 只有当直流系统电压过电压才起作用
α角最小控制 整流侧交流电压↓或逆变侧交流电压↑，整流侧不能继续维持维
持 Id 恒定，转入α角最小控制 ，同时退出直流电流控制。一般αmin =5°
无功功率控制或慢速交流电压控制 只选一种，调节滤波器组数 → 改
定电压
人工特性
A 定δ 定电流
定电流 I d 0
I d 12
低压限流控制 Voltage Dependent Current Order Limit (VDCL, VDCOL)
Ud
Ud0ncos Ud0z cos
drzRdrn
B A
Id
当干扰使工作点漂移到A点：
I d c U d c U z dc 0 n I d c
当干扰使工作点漂移到B点：
I d c U d c U z dc 0 n I d c
故：这种运行工况不稳定 10
Z：定α N：定U
Ud