直流输电系统的基本调节方式及其特性

高压直流输电复习解答1.列举直流输电的优点与适用场合：优点：1)输送相同功率时，线路的造价低2)线路有功损耗小3)适合海下输电4)不受系统稳定极限的限制5)直流联网对电网间的干扰小6)直流输电的接入不会增加原有电力系统的短路电流容量7)输送功率的大小和方向可以快速控制和调节，运行可靠2.两端直流输电的运行接线方式.主要分为单极线路方式、双极线路方式两大类，具体如下：单极线路方式：1)单极一线式：用一根空导线或者电缆，以大地或者海水作为返回线路组成的直流输电系统2)单极两线式：导线数不少于两根，所有导线同极性。

双极线路方式：1)双极线路中性点两端接地方式2)双极中性点单端接地方式3)双极中性线方式4)“背靠背”换流方式3.延迟角为什么不能太大也不能太小?整流工况下，a太小，欲导通的阀在有触发脉冲时承受的正向压降太小可能导致导通失败或者延时，a太小则会使功率因素太低。

逆变工况下，当直流电流一定，随着a的增加，换流器所需的无功功率将小。

因此，从经济角度来说，提高换流器运行触发角会使得交流侧功率因素增大，因此输送相同直流功率时，所需的无功功率将减小。

但a的增大，会导致换相角的增大，从而使熄弧角较小。

为保证换流器的安全运行，a不能太大。

4.换相失败的原理是怎样的？换相失败的解决方法有哪些？换相失败的原理：当两个桥臂之间换相结束后，刚退出导通的阀在反向电压作用的一段时间内，如果未能恢复阻断能力，或者在反向电压期间换相过程一直未能进行完毕，这两种情况在阀电压变为正向时被换相的阀都将向原来预定退出导通的阀倒换相，称为换相失败。

解决方法：1)利用无功补偿维持换相电压稳定2)采用较大的平波电抗器3)系统规划时选择短路电抗较小的换流变4)增大β或γ的整定值5)采用适当的控制方式6)人工换相（强迫换相）5.HVDC对晶闸管元件的基本要求有哪些？1)耐压强度高2)载流能力大3)开通时间和电流上升率d i/d t的限制4)关断时间和电压上升率d V/d t的限制6.换流变压器的作用是什么？1)实现交流系统与直流系统的电绝缘与隔离；2)电压变换；3)对交流电网入侵直流系统的过电压有一定的抑制作用。

双闭环直流调速系统特性与原理双闭环直流调速系统是一种用于控制直流电动机转速的调速系统。

它由两个闭环控制回路组成，分别是转速外环和电流内环。

其中，转速外环控制直流电机的转速，通过调节电压来控制直流电机的转矩；而电流内环则控制直流电机的电流，通过调节电压来控制直流电机的转矩。

1.稳定性：双闭环控制系统能够有效地控制直流电动机的转速和电流，使其在运行过程中保持稳定的转矩输出。

通过转速外环对转速进行控制，可以实现精确的转速调节；而电流内环则能够控制电机的电流，防止过载和短路等故障。

2.响应速度：双闭环控制系统的转速外环具有较快的响应速度，能够实现快速的转速调节。

而电流内环的响应速度则相对较慢，主要起到电机保护的作用。

3.鲁棒性：双闭环控制系统具有较好的鲁棒性，能够对外部干扰和参数变化具有一定的抗干扰能力。

通过合理的控制策略和参数调整，可以提高系统的鲁棒性。

1.转速外环控制原理：转速外环将输出电压与给定的转速进行比较，得到转速误差，并通过调节电压反馈回内环控制器中。

转速外环控制器通常采用PI控制器，根据转速误差和积分项来控制输出电压。

通过不断调节输出电压，使得转速误差趋于零，从而实现对直流电机转速的调节。

2.电流内环控制原理：电流内环控制器将输出电压与给定的电流进行比较，得到电流误差，并通过调节输出电压来控制电流。

电流内环控制器通常也采用PI控制器，根据电流误差和积分项来控制输出电压。

通过不断调节输出电压，使得电流误差趋于零，从而实现对直流电机电流的调节。

3.反馈信号处理：双闭环直流调速系统中，转速和电流测量信号需要经过滤波和放大等处理，以便传递给控制器进行计算。

滤波器通常采用低通滤波器，用于去除高频噪声，放大器则用于放大信号强度。

4.控制指令处理：由上位机或人机界面输入的控制指令需要经过处理，包括限幅、线性化等，以确保输入信号符合控制系统的要求。

处理后的指令将送入控制器，进行计算和控制输出电压。

通过双闭环直流调速系统的控制，可以实现对直流电机的转速和电流的精确调节，并具有较好的稳定性、响应速度和鲁棒性，广泛应用于工业自动化领域。

直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？答：直流电动机有三种调速方法：1）调节电枢供电电压U ；2）减弱励磁磁通Φ；3）改变电枢回路电阻R 。

特点：对于要求在一定范围内无极平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。

改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。

晶闸管—电动机系统当电流断续时机械特性的显著特点是什么？答：电流断续时的电压、电流波形图（Ⅰ10P 、Ⅱ 12P ）（三相零式为例）。

断续时，0d u 波形本身与反电势E 有关，因而就与转速n 有关，而不是像电流连续时那样只由控制角α决定的常值。

机械特性呈严重的非线性，有两个显著的特点：第一个特点是当电流略有增加时，电动机的转速会下降很多，即机械特性变软。

当晶闸管导通时，整流电压波形与相电压完全一致，是电源正弦电压的一部分。

当电流断续后，晶闸管都不导通，负载端的电压波形就是反电势波形。

电流波形是一串脉冲波，其间距为︒120，脉冲电流的底部很窄。

由于整流电流平均值d I 与电流波形包围的面积成正比，如果电流波形的底部很窄，为了产生一定的d I ，各相电流峰值必须加大，因为RE u i d d -=,而整流输出的瞬时电压d u 的大小由交流电源决定，不能改变。

也就是说应使E 下降很多即转速下降很多，才能产生一定的d I ，这就是电流断续时机械特性变软的原因。

第二个特点是理想空载转速0n 升高。

因为理想空载时0=d I ，所以2m a x 02U u E d ==，所以0n 升高。

简述直流PWM 变换器电路的基本结构。

答：直流 PWM 变换器基本结构如图所示，包括 IGBT 和续流二极管。

三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比来调节直流 PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。

Ug0Ton T t 直流PWM 变换器基本结构直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？答：频率一定、宽度可调的脉动直流电压。

02
CATALOGUE
直流他励电动机的调速特性
调速性能分析
调速范围
动态响应
直流他励电动机的调速范围较宽，可 以在较广的转速范围内实现平滑调速 ，满足不同负载和工艺流程的需求。
直流他励电动机的动态响应较快，可 以在短时间内实现快速加减速，满足 动态负载和快速响应系统的要求。
调速精度
直流他励电动机的调速精度较高，可 以通过精确的控制算法实现转速的精 确调节，适用于对速度精度要求较高 的应用场景。
调速方法
通过改变电枢电流的大小来调节直流他励电动机的转速。具体来说，可以通过改变 输入电压或电阻来调节电枢电流的大小。
另外，还可以通过改变励磁电流的大小来调节电动机的转速。具体来说，可以通过 改变励磁绕组的输入电压或电阻来调节励磁电流的大小。
需要注意的是，在调节直流他励电动机的转速时，应保持电枢电流和励磁电流的相 位差不变，以保持电动机的正常运转。
调速系统的稳定性
稳定性分析
直流他励电动机的调速系统稳定性取决于多种因素，如电枢 电阻、电枢电感、负载转矩等。需要根据具体应用场景进行 稳定性分析和设计。
稳定性控制
为了提高直流他励电动机的调速系统稳定性，可以采用多种 控制策略，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等。通过合 理的控制策略选择和参数调整，可以显著提高系统的稳定性 。
直流他励电动机的调速特性实验与分析
实验设备与环境
直流他励电动机
作为实验对象，需要选择性能 稳定、参数符合要求的直流他
励电动机。
电源与控制器
为直流他励电动机提供电源和 控制信号，确保电机正常运转 。
测速装置
用于测量电机的转速，可以采 用光电编码器或霍尔元件等测 速方式。

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整流侧定角，逆变侧定角运行特性
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整流侧定角，逆变侧定角运行特性
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3. 换流器理想控制特性
在正常运行条件下，整流侧采用恒定电 流 控制，使整流器运行于恒定电流(CC)状态以 保持系统的稳定，逆变侧采用定熄弧角控 制，使逆变器运行于恒熄弧角(CEA)状态以 保 证有足够的换相裕度。
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逆变器控制特性（续）
I d I dor I doi
其值一般为0.1倍的额定电流值。 图中线段TU表示最小a限制，防止逆变器 变为整流器运行，其值一般为100°110°。
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6.3 变压器分接头控制
每当 δ和α超出了所需范围数秒之后，即用 分接头控制将换流器的触发角调回到这个 范围以内来。 逆变器运行在恒熄弧角，从而和分接头切 换器的叠加电压控制一起来固定线路电压。 整流器运行在电流控制方式，配之以分接 头切换器的叠加 α= αnorm控制。
控制特性概括（续）
(2)对于逆变器，必须维持一个确定的最小熄 弧角以避免换相失败。确保换相完成且有足 够的裕度很重要，这样可以保证在a =180° 或δ = 0°换相电压反向之前去游离。因为即 使换相己经开始，直流电流和交流电压仍有 可能改变，所以在最小δ角限制的基础上必
须有足够的换相裕度，一般15°左右。
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主控制（续）
对于整流侧，应使直流电流等于指令电流 值且换流器触发角。在换流器触发角在 15°左右。 对于逆变侧，当采用最小熄弧角控制方式 时，调节该侧换流变抽头以获得预定工作 点所需的直流电压; 当采用恒电压控制方式时，应调节抽头保 证在获得指定直流电压的同时，熄弧角γ 等于或略微大于其最小限制18°。
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6.4 控制特性概括

HVDC控制原理与特性HVDC（高压直流输电）是一种通过直流电进行长距离输电的技术。

与传统的交流输电相比，HVDC具有较大的输电能力、较低的电能损耗和较小的电压降等优点。

HVDC控制原理和特性主要涉及HVDC系统的组成、控制方式以及其特有的稳定性和可靠性。

HVDC系统由直流换流站（DCS）和交流换流站（ACS）组成。

DCS负责将收集到的交流电能转换为直流电，再输送到目标地点。

ACS则负责将交流电能转换为直流电并将其送到DCS。

在HVDC系统中，控制方式分为压控和功控两种。

压控是通过控制换流电压来调节直流功率。

当交流电压增加时，直流功率也会增加。

压控的主要优点是灵活性高，可以实现灵活的功率控制。

它适用于长距离传输和低系统容量的情况。

但是，在压控方式下，系统受电流限制，电流增加会导致功率降低。

功控是通过控制换流电流来调节直流功率。

当交流电流增加时，直流功率也会增加。

功控的主要优点是系统稳定性好，可以实现更高的功率传输。

它适用于长距离传输和高系统容量的情况。

然而，功率受电压限制，电压降低会导致功率降低。

HVDC系统具有以下特性：1.高效性：HVDC系统具有较低的电能损耗和电压降，能够实现更高的能源传输效率。

2.长距离传输：HVDC系统适用于长距离的能源传输，能够实现数千公里的电力输送。

3.可靠性：HVDC系统具有较高的可靠性，不受电力系统电压和频率调度的影响，能够实现更加稳定的输电。

4.系统调度：HVDC系统能够实现可控的输电能力，使得电力系统的调度更加灵活和高效。

5.无电磁干扰：HVDC系统基本上不会对周围环境产生电磁干扰，对传输线路和附近的居民影响较小。

6.无电容和电感功率：HVDC系统没有电容和电感功率，能够减少发电和输电过程中的电能损耗。

总之，HVDC系统通过控制换流电压或电流来实现对直流功率的调节，具有高效、长距离传输、可靠性高和灵活调度等特点。

它已被广泛应用于长距离的电力传输和大容量电力输电项目中，并在电力系统优化和发展方面起到了重要作用。

直流输电1．晶闸管的通、断条件是什么？开通条件：阀电压为正（阳极电位高于阴极电位），并且在控制极加上对阴极为正的触发脉冲。

阀由导通转向关断的条件是：在阀电流下降到小于维持电流之后，阀电压在足够长时间内保持为负值。

2．直流输电与交流输电比较有哪些优、缺点？在什么情况下宜采用直流输电？a:输送功率相同情况下，线路造价比较低，线路损耗小b ：直流输电不存在两端交流系统之间同步运行稳定性问题c ：用直流输电联网，能有效限制短路容量便于分区调度管理，有利于故障是交流系统间的快速紧急支援和限制事故扩大。

d ：直流输电控制系统目前一般主要用计算机元件构成；响应快速，调节精确，操作方便，能实现多目标控制。

e ：直流输电线路沿线电压分布平稳；没有电容电流不需要并联电抗补偿f ：长距离电力电缆送电宜采用直流输电g ：两端直流输电便于分极分期建设，增容扩建，有利于及早发挥投资效益主要缺点： a ：换流器在工作时需要消耗较多的无功功率b ：可控硅元件的过载能力较低，需要采取较多元器件串并联来解决这一问题c ：直流输电在以大地或海水作回流电路时对沿途地面地下或海水中的金属设施，如金属构件、金属管道、电缆等造成腐蚀。

d ：直流电流不像交流那样有电流波形的过零点，因而灭弧比较困难。

应用场合： a ：远距离大功率输电b ：海底电缆送电C ：交流电力系统之间的非同步联络d ：交流电力系统互联或配电网增容时，作为限制短路电流的措施e ：向用电密集的大城市供电3．何谓换相过程？换相过程中交流系统会发生什么？换向过程：由于L r 的存在（换流变压器漏感、交流系统等值电感等），L r 的存在使得发电流不能突变，存在同一半桥中两阀同时导通的区间，直流负载电流I d 从一阀向另一阀转移。

换流器正常换向时，将造成交流系统的两相短路，在短路电流的作用下实现换向。

4. 触发角a （卩）、换相角丫、关断角6的定义与概念是什么？延迟触发角a 触发脉冲时刻P 与q 间的电角度越前触发角卩：阀的触发时刻越前于相应的线电压过零点的电角度，卩=180-a 换相重叠角Y ：换向过程所经历的时间对应的电角度越前关断角8：阀关断时刻到相应的线电压过零点的电角度，又称熄弧角。

1.扩展整流器的αmax到165O、逆变器的αmin到5O,同时暂时退出两站的低 压限流(VDCL)控制和变压器分接头控制；
2.将整流站电流定值从Idr改为Idr-ΔIm、逆变站电流定值则从Idr-ΔIm改 为Idr；
2.3 直流系统微机控制基本原理和控制算法
A.换流器定值控制模型
DDC模块：根据采样得到的被控量与整定值之间的 偏差进行直接数字控制 算法处理，获得控制信 号Vcn 。
DPC调还模节包块触 含：发 一由脉 个V冲 产cn经相生过位、数的分字相配相位等位控间控制隔制信触算号发法脉得n冲。出的该用脉模于冲块 相位比较与分配环节。
必须指出，对于需要双向输电的直流系统，其两端换流站 的控制系统均应配置整流和逆变两种运行方式所需的控 制功能模块。换句话说，除了“主控模块”外，两站的 控制系统配置应完全一样。
2.11 直流输电系统的功率反送控制(续)
双向输电直流系统的快速功率反转控制可通过改变两站直流电流定值来 实现，其过程如下：
2. 附加功率控制模块(APC)，根据交流系统频差确定功率 控制修正量(ΔP0)；
3. 控制电流形成模块，根据修正后的功率控制定值Pdr(= Pdr1+ΔP0) 和实测电压Ud，获得电流控制定值Idr0；
4. 过载限流模块， Idr0必须≤过载计算单元(OLC)根据当 前阀冷却介质温度和实测Id计算出的最大允许过载电流 (I’max);
闭环控制是当检测到δ与δ0的偏差后才进行控制， 因此对于δ＜δ0情况下的控制是不利的。例如 当逆变侧交流系统发生故障，换相电压大幅度跃 降、直流电流迅速上升，δ突然大幅度减小的情 况下，在检测到δ＜δ0时，逆变器可能就已发 生换相失败。
2.5 逆变器定关断角控制(续)

�
V d 0 z cos α − V d 0 n cos γ Id = R cz + R l − R cn
由上述两式可以看出，要改变直流电流 Id（或功率），可以从如下两 个方面进行调节： ① 控制极调节： 调节整流器的触发延迟角α或逆变器的触发超前角 β【也叫逆变角】（或关断角【也就是熄弧超前角γ】），即调节 加到换流阀控制极的触发脉冲相位； ② 调节换流器的交流电势 Emz或Emn（因为Vdoz和Vdon和二者有关）， 一般靠调节发电机励磁或改变换流变分接头来实现。
�由于上述原因，一般在整流器上都装有定电流调节装置，
自动地保持电流为定值。定电流调节可以改善直流输电的 运行性能，同时也可以限制过电流和防止换流器过载，是 直流输电系统的基本调节方式。
�定电流调节的基本原理是：把系统实际电流 Id 和电流整定
值Id0进行比较，当出现差别时，便改变整流器的触发角， 从而改变其输出电压，使差值消失或减小，以保持 Id 等于 或接近于Id0。
当β为恒定时
R cn
Vd 0 z cos α − Vd 0 n cos β Id = Rcz + Rl + Rcn
当γ为恒定时
R cz
Rl Id
− Rcn
V d 0 z cos α − V d 0 n cos γ Id = R cz + R l − R cn
Vd 0 z cos α − Vd 0 n cos β Id = Rcz + Rl + Rcn
Vd
定α0特性 （最小的α） 逆变器 定γ0特性直线
一定值时，即使电流调节器将α调节到 上限值α0，电流也不能恢复正常。 （如在“C”点，需要减小α才行，而α 已经最小，再不能减小了）

高压直流输电的基本控制原理引言高压直流输电（High Voltage Direct Current Transmission，简称HVDC）是利用直流电进行长距离电能传输的一种电力传输方式。

相比传统的交流输电，HVDC具有输送能力强、输电距离远、输电损耗小等优势，因此被广泛应用于长距离大容量电力传输领域。

本文将介绍高压直流输电的基本控制原理。

1. 高压直流输电系统架构HVDC系统由两个互补的部分组成：直流变换站（Converter Station）和直流输电线路（Transmission Line）。

1.1 直流变换站直流变换站有两个关键组成部分：直流输电端（Rectifier），用于将交流输电线路的电能转换为直流电能；直流送电端（Inverter），用于将直流电能转换为交流电能。

直流变换站还包括转换器阀（Converter Valve）和控制系统，用于实现电能的双向转换和控制。

1.2 直流输电线路直流输电线路是连接两个直流变换站的输电线路，通常采用高压直流输电线路（High Voltage Direct Current Transmission Line）或双回线方式。

直流输电线路的主要组成部分有导线、绝缘子、支架等。

2. 高压直流输电的基本控制原理高压直流输电系统的基本控制原理是通过控制直流变换站和直流输电线路的参数来实现对系统的稳定性、功率传输和电压/电流等的调节。

2.1 直流变换站控制直流变换站通过改变直流输电端和直流送电端的工作状态，实现电流方向和功率的控制。

主要的控制策略有以下几种： - 换流控制：控制换流阀的开关时间，改变电流的方向； - 功率控制：通过调整换流阀的开关时间，控制功率的输入和输出； - 电压/电流控制：通过调整换流阀的开关时间，控制电压/电流的大小和稳定性。

2.2 直流输电线路控制直流输电线路的控制主要包括电流控制和电压控制两个方面： - 电流控制：通过调整输电线路的电流大小和方向，实现输电功率的调整和平衡。

直流输电1．晶闸管的通、断条件是什么？开通条件：阀电压为正（阳极电位高于阴极电位），并且在控制极加上对阴极为正的触发脉冲。

阀由导通转向关断的条件是：在阀电流下降到小于维持电流之后，阀电压在足够长时间内保持为负值。

2．直流输电与交流输电比较有哪些优、缺点？在什么情况下宜采用直流输电？a: 输送功率相同情况下，线路造价比较低，线路损耗小b：直流输电不存在两端交流系统之间同步运行稳定性问题c：用直流输电联网，能有效限制短路容量便于分区调度管理，有利于故障是交流系统间的快速紧急支援和限制事故扩大。

d：直流输电控制系统目前一般主要用计算机元件构成；响应快速，调节精确，操作方便，能实现多目标控制。

e：直流输电线路沿线电压分布平稳；没有电容电流不需要并联电抗补偿f：长距离电力电缆送电宜采用直流输电g：两端直流输电便于分极分期建设，增容扩建，有利于及早发挥投资效益主要缺点：a：换流器在工作时需要消耗较多的无功功率b：可控硅元件的过载能力较低，需要采取较多元器件串并联来解决这一问题c：直流输电在以大地或海水作回流电路时对沿途地面地下或海水中的金属设施，如金属构件、金属管道、电缆等造成腐蚀。

d：直流电流不像交流那样有电流波形的过零点，因而灭弧比较困难。

应用场合：a：远距离大功率输电b：海底电缆送电c：交流电力系统之间的非同步联络d：交流电力系统互联或配电网增容时，作为限制短路电流的措施e：向用电密集的大城市供电3．何谓换相过程？换相过程中交流系统会发生什么？换向过程：由于L r的存在（换流变压器漏感、交流系统等值电感等），L r的存在使得发电流不能突变，存在同一半桥中两阀同时导通的区间，直流负载电流I d从一阀向另一阀转移。

换流器正常换向时，将造成交流系统的两相短路，在短路电流的作用下实现换向。

4．触发角α（β）、换相角γ、关断角δ 的定义与概念是什么？延迟触发角α：触发脉冲时刻P与C1间的电角度越前触发角β：阀的触发时刻越前于相应的线电压过零点的电角度，β=180-α换相重叠角γ：换向过程所经历的时间对应的电角度越前关断角δ：阀关断时刻到相应的线电压过零点的电角度，又称熄弧角。

晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（V-M系统）
第三章 直流调速系统
与旋转变流机组及离子拖动变流装置相比， 晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有 很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的 优越性。由图可见，晶闸管可控整流器的功率 放大倍数在104以上，其门极电流可以直接用晶 体三极管来控制，不再像直流电动机那样需要 较大功率放大装置。在控制作用的快速性方面， 变流机组是秒级，而晶闸管整流器是毫秒级， 这将会大大提高系统的动态性能。
直流斩波器的控制方式 b）脉冲频率调制
第三章 直流调速系统
用全控式器件实行开关控制时，多用脉冲宽度调制的控制方式，形成近年来 应用日益广泛的PWM装置—电动机系统，简称PWM调速系统或脉宽调速系统。
直流斩波器的控制方式 c）两点式控制
第三章 直流调速系统
与V-M系统相比，PWM调速系统有下列优点： （1）由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就足以 获得脉动很小的直流电流，电枢电流容量连续，系统的低速运行平稳，调速范围 较宽，可达1∶10 000左右。又由于电流波形比V-M系统好，在相同的平均电流即 相同的输出转矩下，电动机的损耗和发热都较小。 （2）同样由于开关频率高，若与快速响应的电动机相配合，系统可以获得很 宽的频带，因此快速响应性能好。动态抗干扰能力强。 （3）由于电力电子器件只工作在开关状态，主电路损耗较小，装置效率较高。 因受到器件容量的限制，直流PWM调速系统目前只用于中、小功率的系统。
在静止可控整流方面，离子拖动系统是最早应用的静止变流装置供电的直流 调速系统。它虽然克服了旋转变流机组的许多缺点，而且还缩短了响应时间，但 汞弧整流器造价较高，维护麻烦，特别是水银如果泄漏，将会污染环境，危害人 体健康。

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7.2.2 过电压限制器
如果出于某种原因，整流站在开路状态下启 动，那么根据先前提到的零电流下的 alpha 与 UD 之间的关系，将会产生过电压。开线末端 的反射也会引起过电压。 在阀解锁时，为了建立最小电流（10％）， 控制放大器会降低 alpha 角。通常在 alpha 到达 UMIN 标准（ 5 el.deg. ）时停止继续降低。从 OLT的等式可以看出，当alpha角小于60度时， 直流电压达到最大值。这意味着，为防止开线 启动产生过电压，正常启动时的触发角应增至 80～90。
直流控制系统功能介绍
1
1 基本接线方式
三常直流工程在正向和反向功率传 输方向上有以下接线方式： 双极大地回线； 单极大地回线； 单极金属回线。
2
2 基本控制模式
• 双极功率控制
将双极功率控制为给定值。如果一极选择双极功率控制，另一极 选择其它控制方式，则选择双极功率控制的极负责将双极输送功 率控制在给定值。如果两个极均处于双极功率控制，则功率定值 将在两个极中根据电压均分。
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短时过负荷
短时过负荷能力是指在一定时间内，直流 电流高于额定电流的能力。 在大多数情况下，大部分设备故障和系统 要求，只需要直流输电系统在一定的时间内提 高输送能力，而不是连续过负荷运行。在此期 间，故障的设备可以修复或系统调度可以采取 处理措施。 短时过负荷限制允许在3秒～2小时内有不 同的过负荷水平。
0.345 pu 0.2 pu 0.75 pu
30
VDCOL对Ud/Id特性的影响
31
7.1.2 电流控制放大器（CCA）
电流控制放大器是一个比例积分环 节，它检测实际直流电流值，与经 VDCOL限幅后的直流电流指令相比较后， 对得到的电流差值进行比例积分，其输 出为α指令值。

3.1 电网层面的协调与控制问题
受端电网故障是否会发生多回直流逆变站因 连续换相失败引起同时闭锁等问题，是否存 在大面积停电事故隐患（电压/频率问题）及 其预防措施研究。 交直流系统低频振荡问题和次同步振荡问题
– 南方电网交直流联合输电系统中的潜在次同步振 荡（自激）问题
故障后直流输电系统的协调恢复控制 ，如 VDCL
三峡直流输变电工程
除已经建成的葛沪线的葛洲坝换流站外， 还将为三常线、三广线和三沪线建设三个 整流换流站，在另一端相应将建设三个逆 变换流站。
西电东送直流输变电工程
南方电网到2007年，已建成“六交四直”的大 通道，四条±500kV直流输电工程：天广 1800MW、三广3000MW、贵广3000MW、 贵广二回3000MW。 世界第一条±800kV “云南－广东直流输电 工程”将于2009年建成，将成为我国占领国 际电力工业制高点，凸显自主创新的标志性 工程。 “十一五” 期间，还将实现海南联网，另还 将建设2回西电东送交流通道2回，南方电网 已成为世界上最复杂的交直流混合输电系统。
2.2.3直流控制的快速性和灵活性
直流输电的优点之一就是可以通过换流器 触发相位的控制来实现快速和多种方式的 调节。直流输电的运行方式取决于整流侧 和逆变侧换流器的控制方式。 交流系统本身遵循电路基本定律，因此其 潮流分布和电气特性主要取决于电网结构 和元件参数。 交直流系统由于直流运行方式的相对独立 性，使得交直流系统的运行与直流控制密 切相关。这一要求对传统的电网运行、调 度、保护等都提出了一系列新的问题。
2.1直流输电系统的特性-设备特性
直流断路器没有电流过零点可利用，灭弧问 题难以解决，给直流输电中间抽能带来困 难，并且使多端直流输电工程发展缓慢。 由于直流电的静电吸附作用，使直流输电线 路和换流站设备的污秽问题比交流输电严 重，给外绝缘问题带来困难，这也是特高压 直流输电需要研究的重点问题。

TeN 图1-23 不同转速下的静差率
Te
静差率与机械特性硬度的区别（续）
• 例如：在1000r/min时降落10r/min，只占1%； 在100r/min时同样降落10r/min，就占10%； 如果在只有10r/min时，再降落10r/min，就占 100%，这时电动机已经停止转动，转速全部 降落完了。
调压调速特性曲线
I
（2）调阻调速
工作条件： 保持励磁 = N ； 保持电压 U =UN ； 调节过程： 增加电阻 Ra R R n ，n0不变； 调速特性： 转速下降，机械特性 曲线变软。
n n0
nN n1 n2 n3
Ra R1 R2 R3
O
IL
调阻调速特性曲线
I
（3）调磁调速
在干线铁道电力机车、工矿电力机车、 城市有轨和无轨电车和地铁电机车等电力 牵引设备上，常采用直流串励或复励电动 机，由恒压直流电网供电，过去用切换电 枢回路电阻来控制电机的起动、制动和调 速，在电阻中耗电很大。
1. 直流斩波器的基本结构
u
控制电路
+
+
Us
ton Ud
VT Us
_
VD
M M
_
O
T
a）原理图 b）电压波形图
t
性能比较（续）
理想起动过程波形 如图，这时，起动 电流呈方形波，转 速按线性增长。这 是在最大电流（转 矩）受限制时调速 系统所能获得的最 快的起动过程。
Id
Idm n
IdL
O
t
图2-1 b) 理想的快速起动过程
3. 解决思路 为了实现在允许条件下的最快起动， 关键是要获得一段使电流保持为最大值 Idm的恒流过程。 按照反馈控制规律，采用某个物理量 的负反馈就可以保持该量基本不变，那 么，采用电流负反馈应该能够得到近似 的恒流过程。

第八章直流调速系统8.1 概述调速方法通常有机械的、电气的、液压的、气动的几种，仅就机械与电气调速方法而言，也可采用电气与机械配合的方法化机械变速机构，提高传动效率，操作简单，易于获得无极调速，便于实现远距离控制和自动控制，因此，在生产机械中广泛采由于直流电动机具有极好的运动性能和控制特性，尽管它不如交流电动机那样结构简单、价格便宜、制造方便、维护容易，但是近年来，随着计算机技术、电力电子技术和控制技术的发展，交流调速系统发展很快，在许多场合正逐渐取代直流调速系统。

但是主要形式。

在我国许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、海洋钻探、金属加工、纺织、造纸以及高层建筑等需要高性能可控电力拖动调速系统在理论上和实践上都比较成熟，从控制技术的角度来看，它又是交流调速系统的基础。

因此，我们先着重讨论直流调速8.1.1直流电机的调速方法根据第三章直流电机的基本原理，由感应电势、电磁转矩以及机械特性方程式可知，直流电动机的调速方法有三种：（1）调节电枢供电电压U。

改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩系统来说，这种方法最好。

变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。

（2）改变电动机主磁通。

改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。

（3）改变电枢回路电阻。

在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。

但是只能进行有级调速么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。

改变电阻调速缺点很多，目前很少采用，仅在有些起重机、卷扬机及电车等调速性能要求不高或低速运转时间不长的传动速配合使用，在额定转速以上作小范围的升速。

因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主，必要时把调压调速和弱磁直流电动机电枢绕组中的电流与定子主磁通相互作用，产生电磁力和电磁转矩，电枢因而转动。

图6-7 阀的电气连接示意图 (a)晶闸管级；(b)阀组件；(c)单阀(桥臂)；(d)换流桥
6.2.2 12脉动换流器
在大功率、远距离直流输电工程中，为了减小谐 波影响，常把两个或两个以上换流桥的直流端串 联起来，组成多桥换流器。
多桥换流器结构 由偶数桥组成，其中每两个桥布置成为一个双
桥。每一个双桥中的两个桥由相位差为30º°的 两组三相交流电源供电，可以通过接线方式分 别为Y—Y和Y—D的两台换流变压器得到。
背靠背直流输电系统是输电线路长度为零(即无直流 联络线)的两端直流输电系统，主要用于两个非同步运行 的交流系统的联网，其整流站和逆变站的设备通常装设 在一个站内。由于背靠背直流输电系统无直流输电线路， 直流侧损耗较小，所以直流侧电压等级不必很高。
图6-5 背靠背直流输电系统结构
6.1.4 高压直流输电系统的结构和元件
6.3.1 高压直流输电系统的谐波特点
直流输电系统的平波电抗器电抗值通常比换相电 抗值要大的多，所以对于与换流器连接的交流系 统来说，换流器及其直流端所连接的直流系统可 以看作一个高内阻抗的谐波电流源。
为了正确估计谐波所引起的不良影响、正确设计 和选择滤波装置，必须对直流输电系统中的谐波 进行分析。在分析谐波时，通常先采用一些理想 化的假设条件，这样不但可以使分析得到简化， 而且对谐波中的主要成分可以得出具有一定精度 的结果，根据这些假设条件，得出有关特征谐波 的结论。然后，对某些假定条件加以修正，使分 析计算接近于直流输电系统实际的运行和控制情 况。
图6-6 双级HVDC系统
以双级HVDC系统为例，HVDC系统的主要元件 ：
(1)换流器 (2)滤波器 (3)平波电抗器；电感值很大，在直流输电中有着非常重要的