柔性直流输电基本控制原理PPT课件

1、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 第1页/共32页dapan()UnnE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 第2页/共32页MMC换流器控制策略换流器控制策略2UEndtdiL-Udapapcsa 第3页/共32页MMC换流器控

2、制策略换流器控制策略dapan()UnnE2U-En-dtdiL-Udanancsa2UEndtdiL-Udapapcsa 第4页/共32页MMC换流器控制策略换流器控制策略+2UEndtdiL-Udapapcsa2U-En-dtdiL-UdanancsasaapanapancUE）n-n（21-dt）ii（d2LaniapiaisaapanacUE）n-n（21-dtdi2L 第5页/共32页MMC换流器控制策略换流器控制策略caasacbbsbcccscd2 dd2 dd2 dLiS EutLiS EutLiS Eutaanapbbnbpccncp1()21()21()2SnnSnnSnn

3、 第6页/共32页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。 第7页/共32页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 第8页/共32页MMC换流器控制策略换流器控制策略abc/0坐标变换34sin32sin034cos32cos3323332CBsC

4、BAsiNiNiNiNiNiNiN)(230CBAKiKiKiNNi 第9页/共32页MMC换流器控制策略换流器控制策略a111222333022bciiiii a102133221322bciiiii abc/0坐标变换 第10页/共32页MMC换流器控制策略换流器控制策略0/dq0坐标变换qsdsssiiiicossinsincos 第11页/共32页MMC换流器控制策略换流器控制策略abc/dq0坐标变换qsdsqsdsCBAiiiiiii)120sin()120cos()120sin()120cos(sincos32cossinsincos232123210132 第12页/共32页M

5、MC换流器控制策略换流器控制策略aaconv_asabbconv_bsbccconv_cscddddddccciLRiuutiLRiuutiLRiuut aaconv_asabbconv_bsbcconv_cscdd/00d10/0d00/ddccitR LiuuiR LiuutLR Liuuit 三相abc坐标下数学模型 第13页/共32页MMC换流器控制策略换流器控制策略ddqconv_dsdqdconv_qsqddddqiLRiLiuutiLRiLiuut aaconv_asbbconv_bscconv_cscdd/00d10/0d00/ddabccitR LiuuiR LiuutLR

6、Liuuit dqconv_dsdqdconv_qsqRsL isLisususRsL isLisusus 拉普拉斯变换abc坐标系变dq坐标系 第14页/共32页MMC换流器控制策略换流器控制策略dqconv_dsdqdconv_qsqccRsLiLiuuRsLiLiuu dq坐标系下的数学模型d轴和q轴电流是相互耦合的 第15页/共32页MMC换流器控制策略换流器控制策略dq坐标系下的数学模型ddqconv_dsdqdconv_qsqddddqiLRiLiuutiLRiLiuut 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。120d0dtddqqiivRL

7、iivR conv_dsd1conv_qsq2c qc dL iuuvL iuuv 第16页/共32页MMC换流器控制策略换流器控制策略dq坐标系下的数学模型120d0dtddqqiivRLiivR 121dqcivivRsL 第17页/共32页MMC换流器控制策略换流器控制策略dq坐标系下的数学模型1sdconv_dconv_q2sq22qdLviuuuLviu 第18页/共32页MMC换流器控制策略换流器控制策略瞬时无功理论uuipuuiq 第19页/共32页MMC换流器控制策略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

8、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 第20页/共32页MMC换流器控制策略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 第21页/共32页MMC换流器控制策略换流器控制策略瞬时无功理论 第22页/共32页MMC换流器控制策略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

9、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。 第23页/共32页鲁西站单元控制鲁西站单元控制整体控制框架 第24页/共32页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。 第25页/共32页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

10、控制dq到abc转换，相加 第26页/共32页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。 第27页/共32页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。 第28页/共32页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