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。
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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。
MMC换流器控制策略
【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
瞬时无功理论
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鲁西站单元控制
L
did dt
Rid
Liq
uconv_d
usd
L
diq dt
Riq Lid
uconv_q usq
反馈线性化
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MMC换流器控制策略
V1 V2
L
d dt
id iq
R
0
0 R
id iq
v1 v2
v1 v2
Lciq uconv_d usd Lcid uconv_q usq
Ud
2
uan
SM 2
……
SM N
- ian
.
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MMC换流器控制策略
Ud (nap nan )E
Usa
-
Lc
diap dt
napE
Ud 2
Usa
- Lc
dian dt
- nanE
- Ud 2
.
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MMC换流器控制策略
Id
iap
SM 1
uap
SM 2
Usa
-
Lc
diap dt
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90º。
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。
整体控制框架
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鲁西站单元控制
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napE
Ud 2
+
……
Ud
-
SM N
2
usa
ia Lc
Usa
- Lc
dian dt
- nanE
- Ud 2
n
0
Lc
SM 1
Ud
Lc 2
d（ian dt
iap）
-
1（n 2
an
-
nap）E
Usa
2
uan
SM 2
……
ia iap ian
SM N
- ian
Lc dia 2 dt
- 12（nan - nap）E Usa
MMC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。
abc/αβ0坐标变换
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MMC换流器控制策略
id* +
-
iq* + -
v1
PI
1
id
R sL
v2 PI
1
iq
R sL
uconv_d uconv_q
v1
v2
L
2
L
2
iq id
usd usq
瞬时无功理论
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MMC换流器控制策略
p q
u u
u i
u
i
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瞬时无功理论
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MMC换流器控制策略
等式左边的id、iq为d-q轴瞬时电流
等式右边的ip、iq为瞬时有功电流、瞬时无功电流 0为t=0时刻A相电压的初相角 0为t=0时刻d轴与a轴的夹角。
瞬时无功理论
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MMC换流器控制策略
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瞬时无功理论
MMC换流器控制策略
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
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dq坐标系下的数学模型
MMC换流器控制策略
R sLc R sLc
id Liq uconv_d usd iq Lid uconv_q usq
vsd
uconv_d
1
R sL
id
L
d轴和q轴电流是相互耦合的
L
uconv_q
1
R sL
iq
vsq
dq坐标系下的数学模型
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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。
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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。
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柔性直流输电系统的基 本控制原理
学习时长：60分钟 制作时间：2015年3月04日
对应培训规范课程单元：请输入对应课程单元名称 对应培训规范课程编码：请输入课程单元对应编码
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课程内容目录
1 abc坐标系下MMC的数学模型 2 坐标系的变换 3 dq坐标系下的数学模型
4
瞬时无功理论
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。
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鲁西站单元控制
有功功率、无功功率、直流电压 外环控制
内环控制参考值 内环控制
正、负序调制波 dq到abc转换，相加
阀桥臂控制电压
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鲁西站单元控制
MMC换流器控制策略
αβ0坐标系是一个两相坐标系，其中α轴与a相绕 组轴线重合，β轴超前α轴90°电角，0序则是一个 孤立的系统。
abc/αβ0坐标变换
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MMC换流器控制策略
N 2is
N3iA
N3iB
cos 2
3
N3iC
cos 4
3
N 2is
0
N3iB
sin
2
3
N3iC
sin
4
3
i0
5 鲁西站单元控制
下臂电流
上
桥
uap
臂
- 交流侧电流
usa
ia
n
iap SM 1
SM 2 ……
SM N Lc
Lc
桥臂电
SM 1
下 抗器
桥
uan
SM 2
臂
……
SM N
- 上桥臂电流
ian
.
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MMC换流器控制策略
Id
直流侧电流
直流侧电压Ud
Ud 2
Ud (nap nan )E
0
直流侧虚拟中点
SM N ibn
SM N icn
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MMC换流器控制策略
Lc
2
dia dt
Sa E usa
Lc 2
dib dt
Sb E usb
Lc 2
dic dt
Sc E usc
Sa
1 2
(nan
nap )
Sb1 2(nbnnbp )Sc
1 2
(ncn
ncp )
.
超高压输电公司
ib
L ic
1 Lc
uuccoonnvv__ab uconv_c
usa usb
usc
abc坐标系变dq坐标系
L
did dt
Rid
Liq uconv_d
usd
L
diq dt
Riq
Lid
uconv_q
usq
拉普拉斯变换
R sLid s Liq s uconv_d s usd s R sLiq s Lid s uconv_q s usq s
Id
iap
ibp
icp
SM 1
SM 1
SM 1
ubrg_ap
SM 2
SM 2
SM 2
usa usb n usc
…… …… ……
Ud
2
SM N
SM N
SM N
ia
ib
Lc
Lc
Lc
0
ic
Lc
Lc
Lc
ubrg_an
SM 1 SM 2
SM 1 SM 2
SM 1 Ud 2
SM 2
… … … … ……
SM N ian
状态量id、iq和输入量u1、u2之
间变成了线性解耦的关系。
dq坐标系下的数学模型
L
d dt
id iq
R
0