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直流系统运行状态的变化分析

【摘要】:下面以直流系统两侧交流节点母线电压发生变化时直流系统的运行状态变化情况为例,假定换流变压器的标准变比在交流侧,说明直流系统运行方式转换过程[7~9]。如果Uti继续下降,最终会导致直流系统的停运。当γ增大一定程度后,导致换相失败,直流系统停运。图3.11直流系统控制方式的转换

以双端直流系统为例,正常运行时,整流侧定电流控制(CC):Id=Ids,并通过整流侧TCC控制使整流器的触发角维持在一定的范围内,如α=15°±2.5°。逆变侧定熄弧角控制(CEA):γ=γs,并通过逆变侧TCC控制使直流线路电压维持在一定的范围内,如0.98~1.02 V[7,8]。在换流变压器分接头还有调节量的情况下,触发角度和直流电压的变化范围不大,可以认为:整流侧TCC控制使α=αs,逆变侧TCC控制使Ud=Uds。当系统的运行参数发生变化,整流侧无法控制线路电流时,控制方式发生转换,由逆变侧电流控制器控制线路电流(CC):Id=Ids-Im,整流侧则由电流控制转为最小触发角控制(CIA)。Im是电流控制裕度,一般是整流侧电流控制器电流整定值Ids的10%左右。

下面以直流系统两侧交流节点母线电压发生变化时直流系统的运行状态变化情况为例,假定换流变压器的标准变比在交流侧,说明直流系统运行方式转换过程[7~9]

(1)当整流侧交流母线电压Utr下降时:

Utr的下降会引起直流电压Udr的下降,为维持直流电流Id恒定,电流控制器调整触发角,使α角变小,如果α角变化超过一定范围,为维持α角,整流侧TCC控制增大换流变压器变比Tr,如果Utr持续下降,当Tr增大到最大变比Trmax时,换流变分接头失去调节作用,不能继续维持α角,这时需要减小α角来补偿电压下降来维持Id恒定,此时Tr=Trmax

Utr继续下降,α减小到最小值αmin后,整流侧不能再维持Id恒定,运行状态发生转换,电流控制转移到逆变侧,转换后整流端运行于CIA控制方式下,逆变端运行于CC控制方式下,电流控制转移到逆变侧。逆变侧的变比Ti维持在转换时的数值,此时α=αmin,Id=Ids-Im

如果Utr继续下降,Udr也继续下降,为维持直流电流Id=Ids-Im恒定,逆变侧电流控制器调整,导致γ增大,当γ增大到一定程度后,发生换相失败,直流系统停运。

(2)当整流侧交流母线电压Utr升高时:

Utr的升高会引起直流电压Udr的升高,为维持直流电流Id恒定,电流控制器调整触发角,使α角变大,如果α角变化超过一定范围,为维持α角,整流侧TCC控制减小换流变压器变比Tr,如果Utr持续升高,当Tr减小到最小变比Trmin时,换流变分接头失去调节作用,不能继续维持α角,这时需要增大α角补偿电压的升高来维持Id恒定,此时Tr=Trmin

如果Utr继续升高,当α超过αmax时,将发生换相失败,直流系统停运。

(3)当逆变侧交流母线电压Uti下降时:

Uti的下降会引起直流电压Udi的下降,为维持直流电压Udi,逆变侧TCC控制增大换流变压器变比Ti,当Ti增大到最大变比Timax时,换流变分接头失去调节作用,此时Ti=Timax

如果Uti继续下降,最终会导致直流系统的停运。

(4)当逆变侧交流母线电压Uti升高时:

Uti的升高会引起直流电压Udi的升高,为维持直流电压Udi,逆变侧TCC控制减小换流变压器变比Ti,当Ti减小到最小变比Timin时,换流变分接头失去调节作用,此时Ti=Timin

Uti继续升高,为维持直流电流Id恒定,整流侧电流控制器调整触发角,使α角变小。如果α角变化超过一定范围,为维持α角,整流侧TCC控制增大换流变压器变比Tr。如果Uti持续升高,当Tr增大到最大变比Trmax时,换流变分接头失去调节作用,此时Tr=Trmax

如果Uti继续升高,需要减少α来维持直流电流,当α减小到αmin时,整流侧不能再维持Id恒定,运行状态发生转换,转换后整流端运行于CIA控制方式下,逆变端运行于CC控制方式下,电流控制转移到逆变侧。此时α=αmin,Id=Ids-Im

Uti继续升高,为维持直流电流Id=Ids-Im恒定,逆变侧电流控制器调整,导致γ增大。当γ增大一定程度后,导致换相失败,直流系统停运。

上述过程可以用图3.11表示。

图3.11 直流系统控制方式的转换