主流的直流输电控制系统分定熄弧角控制与定电压控制。不同技术路线的控制系统在换流器控制层中采用了不同的设计思路，其中定电压控制常采用闭环型的控制系统，通过采集一次系统相关电气量(电压测量值、电流测量值、熄弧角测量值)，与参考值进行比较，通过闭环控制产生换流器的触发指令。它充分发挥了反馈的重要作用，排除了难以预料或不确定的因素，使校正行动更准确。
已经投产的天广、贵广等长距离直流工程采用定直流电压控制，常规运行方式下，逆变侧换流器采用定电压控制策略，并与变压器分接头相互配合将逆变侧的熄弧角控制在15。～19。范围内，若熄弧角超出范围则调整分接头档位。
已投产的三广、三常、三沪等直流工程的控制系统采用定熄弧角控制，该控制策略的逆变侧采用预测型定熄弧角控制，变压器分接头调节U出。从而使换流器电压控制在设定值附近。预测型技术路线的控制系统，通过对一次系统相关电气量进行计算得到期望的控制指令值。已投运的向上、锦苏、哈郑和溪浙4个特高压直流工程，触发指令统一由极层控制层发出，实现硬同步。但在分层接入方式下，由于接人不同电网的换流器相对独立，需将极控制中的直流电流，直流电压及熄弧角控制下放到阀组层，才能满足控制系统的控制要求。
分层接人方式下换流器控制层接收来自极控层的参考值，完成对12脉冲换流器的独立控制。控制器主要包括直流电压闭环控制器、直流电流闭环控制器、熄弧角闭环控制器等。控制器产生的触发角并将其送到阀控接口单元。其中整流侧设置电压控制器与电流控制器，两套控制器共用一套PI调节器，并通过逻辑选择环节选择与其相适应的PI控制器参数。整流侧与逆变侧中不同逻辑的控制器间配合过程相似。逆变侧还需增设最小熄弧角控制器以限制熄弧角，并且除电流控制器的电流定值需要保证一定的阈度外，为保证控制逻辑切换过程中直流系统有稳定的运行点，还需配置电流偏差控制(CEC)。
该模块通常在电流偏差量大于2%时投入，偏差量达到6%时达到输出最大值。而对于整流侧的电压控制器也常设有阈度，使整流侧在常规运行状态下选择电流控制器。
熄弧角控制系统中配有起定熄弧角控制作用的最大触发角控制器(AMAx)。该控制器在常规的直流系统中常配置在极控制层，根据换流母线的电压与直流电流计算出换流器需要的触发角。直流分层接人后，由于受端分别接人不同电压等级的交流电网，熄弧角控制需要设置在换流器控制层中实现相对换流器的独立控制。换流器控制层中还包括电压调节器(VCAREGVoltage Regulator)与电流控制器(CCA)。两者的本质为比例积分控制器，
根据输入的偏差量进行调节。逆变侧的电压调节器主要用于降压运行方式，起到控制直流电压的作用。若
直流电压快速上升，也可以配合变压器分接头对直流电压加以限制。电流控制放大器是最基本的输出单元，其输出为换流器的触发角指令值。三类控制器以限幅的方式相互联系，完成不同控制器之间的相互配合。
定电压控制系统中的最小熄弧角控制。故障发生后，直流电压降低，电压控制为提升电压将增大触发角，但减小了换相面积对换相过程不利。因此该技术路线加装最小熄弧角控制器，并当熄弧角跌落到一定程度时切换为熄弧角控制。熄弧角控制为实测型闭环控制系统，熄弧角测量值来自VBE系统的EOC信号与锁相的电压过零信号的比较。系统发生换相失败后，熄弧角控制将接管逆变侧的控制，测量值变为零，快速将触发角移动到上限以提高换相裕度，帮助故障后快速恢复。
定电压控制中的电流误差控制。定电压控制技术中配有电流误差控制环节，故障后逆变侧当向电流控制变侧切换时，电流误差控制启动。作为逆变站电压控制器的一部分，电流误差控制环节为控制系统特性提供一段斜率较小的直线，并有助于控制系统从电压控制向电流控制切换。
定熄弧角控制中的最大触发角控制。最大触发角控制器起定熄弧角控制的作用。故障后，逆变侧从熄弧角控制向电流控制方向转换，切换过程当中AMAX中补偿环节启动，为逆变侧特性曲线呈现正向斜率，有助于控制系统向电流控制方式进行切换。
