一種直流輸電系統(tǒng)換流閥觸發(fā)角控制方法和控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及直流輸電系統(tǒng)換流閥的觸發(fā)角的控制，具體設及一種直流輸電系統(tǒng)換 流閥觸發(fā)角控制方法和控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 直流輸電工程是W直流電的方式實現(xiàn)電能傳輸?shù)墓こ獭Ｄ壳?，電力系統(tǒng)中的發(fā)電 和用電的絕大部分均為交流電，要采用直流輸電必須進行換流。送端進行整流變換的地方 叫整流站，而受端進行逆變變換的地方叫逆變站。
[0003] 直流換流閥作為換流站的核屯、、關鍵設備，保證其安全可靠穩(wěn)定的運行，不僅是系 統(tǒng)對裝置的要求，更是裝置保護自身的要求。通過調(diào)節(jié)觸發(fā)角，可W控制直流電壓，由于線 路阻抗一定，通過整流、逆變兩端的電壓差配合，就可W控制直流電流。通過控制直流電流 和電壓就可W控制直流輸送功率。
[0004] 現(xiàn)有技術中，常見的通過對上述幾個控制量進行相應地控制來完成對觸發(fā)角的 控制的方式主要有W下幾種：定電流控制、定電壓控制、定延遲角控制、定超前角控制、定 丫（焰弧角）角控制等多種控制方式。其中，定丫角控制就是通過不斷調(diào)整逆變站的觸發(fā) 角來保證T角恒定，W實現(xiàn)對換流閥的觸發(fā)角的控制。逆變器在將直流逆變成交流的過程 中，逆變器的換流閥有一個換相過程，為了保證逆變器換相成功，要求換流閥從關斷（閥中 的電流為零）到其電壓由負變正的過零點之間的時間要足夠長，使得閥關斷后處于反向電 壓的時間能夠充分滿足恢復阻斷能力的要求，否則當閥上電壓變正時，閥在無觸發(fā)脈沖的 情況下，可能又重新導通，造成換相失敗。規(guī)定從閥關斷到閥上電壓由負變正的過零點之間 的時間用角度表示稱為焰弧角，也稱關斷角。在直流輸電工程中，逆變側都設有焰弧角控制 器，對焰弧角進行控制，W實現(xiàn)對觸發(fā)角進行控制，防止逆變器換相失敗。
[0005] 上述幾種觸發(fā)角控制方式均能夠在一定程度上對換流閥的觸發(fā)進行有效的控制， 但是運幾種方式也均存在著一定的缺陷。一般情況下，不管什么樣的自動控制均通常有兩 種控制方式：閉環(huán)控制和開環(huán)控制。其中，閉環(huán)控制的優(yōu)點是能夠有較高的控制精度，缺點 就是響應速度慢，無法避免換相失?。婚_環(huán)控制的優(yōu)點是能夠根據(jù)系統(tǒng)運行的情況實時確 定觸發(fā)角，響應速度快速，缺點就是不能保證各相觸發(fā)脈沖間的等間隔性。所W，在不能實 現(xiàn)對觸發(fā)角的有效控制的前提下，很難保持系統(tǒng)的穩(wěn)定和功率傳輸?shù)姆€(wěn)定，對兩端的交流 系統(tǒng)造成沖擊，導致交流系統(tǒng)運行困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種直流輸電系統(tǒng)換流閥觸發(fā)角控制方法，用W解決傳統(tǒng)的 控制方法存在著一定程度上的缺陷的問題。本發(fā)明同時提供一種直流輸電系統(tǒng)換流閥觸發(fā) 角控制系統(tǒng)。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種直流輸電系統(tǒng)換流閥觸發(fā)角控制方法， 在對逆變側的換流閥進行觸發(fā)角控制時：當直流電流上升或者換相電壓下降時，且焰弧角 下降到設定的預測控制整定值時，對換流閥采用焰弧角預測控制策略，根據(jù)直流電流和換 相電壓采用預測型焰弧角算法對焰弧角進行控制：根據(jù)直流電流和換相電壓求解出當焰弧 角等于所述設定的預測控制整定值時換流閥的觸發(fā)角，W實現(xiàn)對換流閥的觸發(fā)角的控制。
[0008] 當判定對換流閥采用焰弧角預測控制策略的條件不成立時，對換流閥采用閉環(huán)控 制策略，將實際測量的焰弧角與設定的閉環(huán)控制整定值進行比較后得到一個誤差值，利用 該誤差值對焰弧角進行閉環(huán)控制，W實現(xiàn)對換流閥的觸發(fā)角的控制。
[0009] 所述觸發(fā)角計算公式為：
W11] 其中，丫 = 丫。2, 丫。2為設定的預測控制整定值，k2為變壓器變比，Ru為阻抗值。
[0012] 將求解出的換流閥的觸發(fā)角送到一個PI控制器中；根據(jù)直流電流的整定值與實 際測量電流值之間的誤差得到直流電流的控制誤差，同時根據(jù)換相電壓的整定值與實際測 量電壓值之間的誤差得到換相電壓的控制誤差，直流電流的控制誤差和換相電壓的控制誤 差經(jīng)過最大值選擇之后，最大的控制誤差被選中，然后送到所述PI控制器中，根據(jù)所述最 大的控制誤差對求解出的觸發(fā)角進行修正，然后輸出修正后的觸發(fā)角。
[0013] 該換流閥觸發(fā)角控制方法還包括對整流側的換流閥進行觸發(fā)角控制，具體為：將 實際直流電流值與設定的電流整定值進行比較后輸出一個電流誤差值，通過該直流誤差值 對整流側換流閥的觸發(fā)角進行控制。
[0014] 一種直流輸電系統(tǒng)換流閥觸發(fā)角控制系統(tǒng)，逆變側為焰弧角控制結構，包括預測 型焰弧角計算模塊、PI控制模塊和二選一選擇模塊；直流電流和換相電壓輸入給預測型焰 弧角計算模塊，預測型焰弧角計算模塊經(jīng)過計算得出對應的第二觸發(fā)角，該第二觸發(fā)角輸 入給所述PI控制模塊的其中一個輸入端，所述PI控制模塊的輸出端連接二選一選擇模塊； 當直流電流上升或者換相電壓下降時，且焰弧角下降到設定的預測控制整定值時，所述二 選一選擇模塊選擇所述第二觸發(fā)角。
[0015] 所述焰弧角控制結構還包括誤差計算模塊和觸發(fā)角生成模塊，所述誤差計算模塊 通過所述觸發(fā)角生成模塊連接到所述二選一選擇模塊的另一個輸入端；實際測量的焰弧角 與設定的閉環(huán)控制整定值分別輸入給所述誤差計算模塊，該誤差計算模塊輸出兩者的誤差 值，觸發(fā)角生成模塊根據(jù)該兩者的誤差值生成對應的第一觸發(fā)角，并該第一觸發(fā)角輸入給 二選一選擇模塊；當判定所述二選一選擇模塊選擇所述第二觸發(fā)角的條件不成立時，二選 一選擇模塊選擇第一觸發(fā)角。
[0016] 所述焰弧角控制結構還包括最大值選擇模塊，所述最大值選擇模塊輸出連接所述 PI控制模塊的另一個輸入端；直流電流的整定值和實際測量電流值之間的誤差值與換相 電壓的整定值和實際測量電壓值之間的誤差值分別輸入給所述最大值選擇模塊，經(jīng)過最大 值選擇之后，所述最大值選擇模塊輸出較大的誤差值，然后輸送給所述PI控制模塊，用于 對第二觸發(fā)角進行修正。
[0017] 該控制系統(tǒng)還包括整流側分系統(tǒng)，所述整流側分系統(tǒng)包括放大模塊和相位控制模 塊，實際檢測的直流電流值與設定的整定值之間的誤差值輸入給所述放大模塊，信號經(jīng)放 大后輸入給所述相位控制模塊，相位控制模塊生成對應的觸發(fā)角。
[0018] 利用本發(fā)明提供的直流輸電系統(tǒng)換流閥觸發(fā)角控制方法對逆變側的換流閥進行 觸發(fā)角控制時，首先判斷直流電流是否上升或者換相電壓是否下降，當直流電流上升或者 換相電壓下降時，且焰弧角下降到設定的預測控制整定值時，對換流閥采用焰弧角預測控 制策略。該控制方法根據(jù)不同的情況對換流閥進行控制，保證了控制的靈活性，而且，能夠 選擇合適的控制策略進行控制，保證了換流閥觸發(fā)角控制的高效性。另外，該控制方式具有 預測控制能夠通過系統(tǒng)運行情況的實時變化來確定觸發(fā)角的優(yōu)點，同時利用該控制策略的 優(yōu)點，克服了傳統(tǒng)的控制方法的缺陷。而且，該控制方法完全滿足相關標準的要求，所需參 數(shù)調(diào)節(jié)方便，控制特性好；能夠提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，抑制換相失敗的發(fā)生。
【附圖說明】
[0019] 圖1是逆變側