用于黑启动的双极hvdc系统、控制器及方法
用于黑启动的双极hvdc系统、控制器及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高压直流（HVDC)输电系统领域，更特别地，涉及用于在黑启动阶段控 制HVDC系统的方法及控制器。
【背景技术】
[000引意外事件(通常认为是停电)会导致任何AC网络彻底中断。电压源型变流器（VSC)HVDC线路(例如2003年8月14日美国东北部停电期间的&OSSSoundVSCHVDC线路） 已显现出了其用作稳定点在周围重建AC网络的较强的能力。例如，参见"CROSSSOUND CABLEPRCUECTSECONDGE肥RATIONVSCTECHNOLOGYFORHVDC" (L.RONSTROMet al.,CIGRESession2004, B4-102)0
[0003] 电流源型变流器（CSC)潜在地也可W用于黑启动。例如参见"SUPPLYINGDEAD LOADWITHACONVENTIONALHVDCSYSTEM" (M.Mohaddeset.al.，ProceedingsofCIGRE ColloquiumonRoleofHVDC,FACTSandEmergingTechnologiesinEvolvingPowerS ystems,Sep. 2005,Bangalore,India)，该文提出了可W向无源负荷（deadload)提供电力 的CSCHVDC系统，其中没有发电机可用于诸如黑启动的异常运行状态。特别地，如图1所 示，其描述了包括整流站和逆变站的单级HVDC系统；在黑启动期间，逆变器W关于HVDC系 统中的变量(例如AC总线线路电压)的独立脉冲图运行；在黑启动期间，逆变器不与AC总线 线路电压同相；此外，从位于整流器所处的站外面的逆变器产生对于整流器控制器的AC总 线线路的AC电压幅值的控制信号反馈，也就是说，其在被DC电力传输线所彼此分离的两站 之间需要站间通信。
[0004] 然而，关于用于任何站间信号交换的通信，该系统可能很慢；而且，两个变流器 站之间的信号中继站发生停电也会影响通信。此外，对于无源网络的黑启动(包括孤立的 (islanded)波动发电)，VSC是经过验证的技术，并且，具有HVDC传输的无源AC网络的启动 到目前为止仅就VSC是切实可行的。然而，VSC的一般缺点是高的成本和损耗。基于CSC的 线路换向变流器（LCC)和电容换向变流器（CCC)通常相比于VSC技术具有更低的成本和损 耗。用于黑启动的现行CSC解决方案的主要缺点是高阀压（valvestress),尤其是在低功 率水平的情况下。
【发明内容】
[0005] 因此，本发明的目的是提供一种用于在黑启动阶段控制双极HVDC系统的整流器 设备的控制器，在黑启动阶段，所述双极HVDC系统的第一极将电力输送到外部交流网络的 交流电压总线，并且所述双极HVDC系统的第二极的整流器设备从所述外部交流网络的所 述交流电压总线获取电力并将其输送到所述第二极的直流电力传输线路，所述控制器包 括：接收模块和控制模块，所述接收模块适于在所述黑启动阶段接收所述外部交流网络的 所述交流电压总线上的交流电压的测量结果，所述控制模块适于基于所述交流电压的测量 结果控制所述第二极的所述整流器设备，W在所述黑启动阶段调节所述交流电压总线上的 所述交流电压。通过使用所述控制器，在黑启动阶段，可w将电压幅值控制和电压频率控制 应用到位于双极HVDC系统的相同站内的多个变流器，因此，对站间通信的依赖变得更少。
[0006] 根据本发明另一个方面，双极HVDC系统包括第一极、第二极W及控制器，所述第 一极适于在黑启动阶段将电力输送到外部交流网络的交流电压总线，所述第二极适于在所 述黑启动阶段从所述外部交流网络的所述交流电压总线获取电力并将其输送到所述第二 极的直流电力传输线路，所述控制器包括接收模块和控制模块，所述接收模块适于在所述 黑启动阶段接收所述外部交流网络的所述交流电压总线上的交流电压的测量结果，所述控 制模块适于基于所述交流电压的测量结果控制所述整流器设备，W在所述黑启动阶段调节 所述外部交流网络的所述交流电压总线上的所述交流电压。通过使用所述控制器，可W将 电压幅值控制和电压频率控制应用到位于相同站内的多个变流器，因此，对站间通信的依 赖变得更少。通过具有双极HVDC系统的该种拓扑结构，在黑启动阶段，可W将电压幅值控 制和电压频率控制应用到位于双极HVDC系统的相同站内的变流器，因此，对站间通信的依 赖变得更少。
[0007] 根据本发明的另一个方面，用于在黑启动阶段控制双极HVDC系统的方法包括：通 过第一极将电力输送到外部交流网络的交流电压总线；通过第二极从所述外部交流网络的 所述交流电压总线获取电力；接收所述外部交流网络的所述交流电压总线上的交流电压的 测量结果；并基于所述交流电压的测量结果控制所述第二极的整流器设备，W调节所述外 部交流网络的所述交流电压总线上的所述交流电压。通过使用用于双极HVDC系统的控制 方法，在黑启动阶段，可W将电压幅值控制和电压频率控制应用到位于双极HVDC系统的相 同站内的变流器，因此，对站间通信的依赖变得更少。
【附图说明】
[0008] 下文将参考附图所示的优选示例性实施例对本发明的主题进行更详细地说明，其 中：
[0009] 图1示出用于黑启动的传统单极HVDC系统；
[0010] 图2示出根据本发明实施例的在黑启动阶段的双极HVDC系统；
[0011] 图3示出根据本发明实施例的控制器的框图；
[0012] 图4示出根据本发明另一个实施例的控制器的框图；
[0013] 图5示出根据本发明另一个实施例的控制器的框图；
[0014] 图6示出根据本发明另一个实施例的控制器的框图；
[001引图7示出根据本发明实施例的另一个控制器的框图拟及
[0016] 图8是示出根据本发明实施例的用于在黑启动阶段控制双极HVDC系统的方法流 程图。
[0017] 附图中所使用的附图标记及其含义在附图标记列表中W总结的形式列出。一般而 言，附图中相同的部件使用同一附图标记。
【具体实施方式】
[001引图2示出了根据本发明实施例的在黑启动阶段的双极HVDC系统。如图2所示，双 极HVDC系统2包括第一极P1和第二极P2。第一极P1的第一端通过第一变压器T1连接到 第一交流网络20,第一极PI的第二端通过第二变压器T2连接到第二交流网络21。第二极P2的第一端通过第四变压器T4连接到第一交流网络20,第二极P2的第二端通过第H变压 器T3连接到第二交流网络21。第一交流网络20和第二交流网络21在双极HVDC2的外部。
[0019] 本领域技术人员应当理解，通过调整触发角（firingangle),变流器的操作模式 可W在逆变器和整流器之间进行切换，例如，可W控制用于双极HVDC系统2的第一极P1和 第二极P2的变流器，W在黑启动操作或正常操作的情况下进行操作。第一极P1具有第一 变流器S1P1 (在此为黑启动阶段的整流器变流器)，第一变流器S1P1在第一极P1的第一 端通过第一可选的换相电容器CA连接到第一变压器T1。第一变压器T1连接到第一交流 网络20的第一交流电压总线22。还存在第二变流器S2P1 (在此为黑启动阶段的逆变器变 流器)，第二变流器S2P1在第一极P1的第二端通过第二可选的换相电容器CB连接到第二 变压器T2。第二变压器T2进一步连接到第二交流网络21的第二交流电压总线23。该两 个变流器S1P1和S2P1继而通过第一直流电力传输线路24 (即HVDC传输线路）彼此连接。 第二极P2具有第H变流器S2P2 (在此为黑启动阶段的整流器变流器)，第H变流器S2P2在 第二极P2的第二端通过第H可选的换相电容器CC连接到第H变压器T3。第H变压器T3 连接到第二交流网络21的第二交流电压总线22。还存在第四变流器S1P2 (在此为黑启动 阶段的逆变器变流器)，第四变流器S1P2在第二极P2的第一端通过第四可选的换相电容器 CD连接到第四变压器T4。第四变压器T4进一步连接到第一交流网络20的第一交流电压 总线22。该两个变流器S1P1和S2P2继而通过第二直流电力传输线路25 (即HVDC传输线 路)彼此连接。在实体上，第一变流器S1P1和第四变流器S1P2位于第一站S1中巧日左侧所 示)，第二变流器S2P1和第H变流器S2P2位于第二站S2中巧日右侧所示)。在第一站中，第 一变流器S1P1和第四变流器S1P2级联线接，它们共同的中性点在此接地；在第二站中，第 二变流器S2P1和第H变流器S2P2级联线接，它们共同的中性点在此接地。关于根据本发 明的双极HVDC传输2,期望进行远距离传输。两个站之间的线路由第一直流电力传输线路 24和第二直流电力传输线路25构成，也就是说，第一站和第二站通过长直流电力传输线路 彼此分离。最后，图2中包含控制器，该控制器在实体上靠近第二站S2或位于第二站S2内 部。控制器26用于控制第H变流器S2P2。关于控制器26,图3示出根据本发明实施例的 控制器的框图，包括接收模块260和控制模块261。接收模块260用于接收第二交流电压总 线23上的交流电压的测量结果，控制模块261用于基于接收模块260接收到的交流电压的 测量结果控制第H变流器S2P2 (在此为整流器变流器)，W调节第二交流电压总线23上的 交流电压。
[0020] 现在对根据本发明实施 例的在黑启动阶段双极HVDC系统中所使用的典型控制原 理进行描述。如图2所示，第一极P1在箭头FD所示的正方向上进行操作，例如，第一极P1 从第一交流网络20获取电力并将电力输送到第二交流网络21的第二交流电压总线23。特 别地，几乎所有的交流谐波滤波器和可选的并联电容器（shuntcapacitor)首先连接在站 S2中。随后，用逐渐上升的（ramping)电流指令将第一极P1解锁（deblock),该电流指令 开始于最小电流并终止于第一变流器S1P1和第二变流器S2P1的无功功率消耗变得相对平 坦的区域。按照该种方式，直流电流W后的任何快速变化(有功功率）都不会引起无功功率 的任何大的变化。如果站间通信可用，则第二极P2将从启动序列解锁。若根据本发明实施 例站间通信不可用，则第一极P1中的交流总线电压响应和直流电流响应将用作第二极P2 中的解锁条件。第H变流器S2P2实施交流总线电压幅值控制。第二极P2在箭头RD所示 的反方向进行操作，例如，在黑启动阶段，第二极P2的第H变流器S2P2 (在此为整流器变流 器）从第二交流网络21的交流电压总线23获取电力，将电力输送至第二极P2的直流电力 传输线路，然后，电力被提供给第一交流网络20的第一交流电压总线22。特别地，由于第四 变流器S1P2连接到正常的第一交流网络20,所W直流电压在第二极P2中建立得相对快。 直流电流在第一极P1中也建立得相对快；由于第二站S2的交流电压幅值低，所W第二变流 器S2P1的直流反电压相对较低。第一极P1输送至第二交流网络21的总的电力大于第二 极P2所获取的电力。由于该个原因，交流电压将主要遵从第一变流器S1P1中逐渐上升的 电流指令平滑地建立。由于第四变流器S1P2提高了高的反直流电压，所W第H变流器S2P2 直逼最小的允许触发角指令。最终，第二站的交流电压幅值对于直流电流来说足够高，W连 续地在第二极P2中流动。一旦直流电流大于最小电流，控制器26就变成有源的并将交流 总线电压幅值控制到指定值(通常是1.化U)。在没有负载的情况下启动(几乎所有的交流谐 波滤波器和可选的并联电容器连接交流网络)时，功率因数最初完全是电容性的。在最初很 高的第二变流器S2P1的媳火角中也可W看出该一点。当直流电流在第二极P2中增加时， 无功功率消耗也增加，并且第二变流器S2P1的媳火角降到更低的水平。该继而提高了第一 极P1的直流电压，第一极P1随后将更多有功功率输送到第二交流网络21。正方向抑与 双极HVDC系统在正常操作下所使用的方向一致，反方向RD与双极HVDC系统在正常操作下 所使用的方向相反，该可W通过控制双极HVDC系统中所使用的各个变流器的操作模式(例 女口，通过调整变流器的触发角)实现。由于在黑启动阶段有功功率在双极HVDC系统中循环， 所W，第H变流器S2P2可W执行第二交流网络21的第二交流电压总线23上的交流电压的 幅值控制；特别地，控制器26的接收模块260在黑启动阶段可W接收第二交流网络21的第 二交流电压总线23上的交流电压的幅值的值，控制器26的控制模块261可W控制起到第 二极P2的整流器设备的作用的第H变流器S2P2,W在黑启动阶段调节外部第二交流网络 21的第二交流电压总线23上的交流电压的幅值。例如，如果测量的交流电压幅值高于指定 值，则PI控制器将减小阀触发角，从而增大直流电流。凭借更高的直流电流，从第二交流网 络21的第二交流电压总线23获取更多的电力，该减小了交流电压幅值。相应地，如果所测 量的交流电压幅值低于指定值，则PI控制器将增大阀触发角，从而减小直流电流。凭借更 低的直流电流，从第二交流网络21的第二交流电压总线23获取更少的电力，该增大了交流 电压幅值。
[0021] 图4示出根据本发明另一个实施例的控制器的框图。相比于图3,根据图4的控制 器26的控制模块261进一步包括子模块，该子模块用于在黑启动阶段控制起到逆变器设备 的作用的第二变流器S2P1，W在所述黑启动阶段调节外部第二交流网络21的第二交流电 压总线23上的交流电压的频率。
[0022] S2P1中首先接收参考频率Few。对该参考频率取反。取反后除W3,W得到正常 的6脉冲H相全波电桥的单个的触发脉冲持续时间。图4给出了两个6脉冲电桥的触发脉 冲的示例，假设在两个电桥之间有典型的30°变压器相移。按照该种方式布置的两个6脉 冲电桥通常被认为是12脉冲组。在第一电桥中将使用奇数（FP1、FP3、FP5等）触发脉冲。 相应地，在第二电桥中将使用偶数（FP2、FP4、FP6等）触发脉冲。例如，如果增大参考频率， 则每个触发脉冲的持续时间将更短，该会缩短交流周期持续时间，因此增加了交流系统频 率。相应地，如果减小参考频率，每个触发脉冲的持续时间将更长，该会延长交流周期持续 时间，因此降低了交流系统频率。
[0023] 在黑启动阶段，第二变流器S2P1可W从第一极P1的直流电力传输线路24获取直 流电力，并在所述黑启动阶段将获取的直流电力输送至外部第二交流网络21的第二交流 电压总线23。由于第二变流器S2P1和第H变流器S2P2与外部第二交流网络21的交流电 压总线23相对于第一极P和第二极P2的直流电力传输线路24、25位于同一侧，所W，可W 将用于控制第二变流器S2P1和第H变流器S2P2的控制器26布置在同一侧，例如在第二站 S2中。因此，相比于现有技术，关于对第二交流电压总线23上的交流电压的幅值和频率进 行控制的信号流可W被限制在相对于直流电力传输线路24、25的位置的同一侧，并且控制 器26、第二变流器S2P1和第H变流器S2P2可W被布置在第二站S2中。该摆脱了对站间 通信的需求，在实际生活的停电情况下该是极其渴望的。此外，当交流电压幅值远离其设定 值时，该还大大减少了响应时间。由于交流过电压会潜在地损坏连接到第二交流电压总线 23和/或外部第二交流网络21的任何装备，所W尤其不期望出现持续时间较长的交流过电 压。
[0024] 图5示出了根据本发明另一个实施例的控制器的框图。相比于图3,根据图5的 控制器26的接收模块260进一步包括用于在黑启动阶段接收第二极P2的直流电力传输线 路25上的直流电流的测量结果的子模块，控制器26的控制模块261进一步包括用于基于 直流电流测量结果来控制第二极P2的第H变流器S2P2 (在黑启动阶段起到整流器的作用） 的子模块，W在黑启动阶段将直流电流调节到最小值W上。例如，如果测量的直流电流幅值 低于最小参考值，则PI控制器将减小其阀触发角限制值，该会使交流电压幅值控制器失去 作用并增大直流电流。相应地，如果测量的直流电流幅值高于最小参考值，则PI控制器将 增大其阀触发角限制值，该会激活交流电压幅值控制器。该在第H变流器S2P2是基于半导 体晶间管（thyristor)的设备W安全地触发半导体晶间管的情况下是有益的。
[00巧]通常在黑启动阶段，第二交流网络21中的负载变化引起系统瞬变，负载变化得越 大，系统瞬变也越大。重要的是保持第二变流器S2P1中的媳火角足够高，使得电力可W被 连续地输送到最初无源的交流网络。更高的媳火角意味着将有更多的瞬变裕度，然而，其还 暗示了将有更高的阀损耗和阀压。本发明实施例的另一个目的是尽可能多地将阀压分布在 两个站中的四个变流器上，而非仅使所有的阀压都在第二变流器S2P1上。通过储备一些瞬 变裕度并且凭借快速的控制动作使用该些裕度可W实现该目的。为了不依靠通信并且还加 速控制动作，检测准则将基于自身站内的测量结果。使用直流电压、直流电流和交流电压响 应。
[0026]图6示出了根据本发明另一个实施例的控制器的框图。相比于图3,根据图6的控 制器26的控制模块261进一步包括子模块，响应于在黑启动阶段在外部第二交流网络21 的第二交流电压总线23上的交流电压的幅值突然发生更大的变化，该子模块用于通过瞬 变地将其触发角设定在最小值来控制第二极P2的第H变流器S2P2。使用多个准则来判断 第二交流电压总线23上发生了交流电压下降，例如，第一极P1具有相对大的直流电压跌落 和直流电流上升和/或第二极P2具有相对大的直流电压跌落和直流电流跌落。第二变流 器S2P1的安全换相是第H变流器S2P2的主要控制目标。因此，当第二交流电压总线23上 的交流电压下降时；触发角被迫减小到增加从第二交流网络21所获取的总的电力的最小 允许值，该使交流电压跌落得更加严重。然而，该动作大大降低了第H变流器S2P2的无功 功率消耗，因此，交流网络将变得更加电容性。一旦第一极P1中的直流电压恢复到相对高 的水平，允许触发角再次返回到正常的交流电压控制。交流电压增大时，高交流电压幅值被 用作准则。触发角被迫减小到增加从第二交流网络21所获取的总的电力的最小允许值，该 降低了第二交流电压总线23上的交流电压。当交流电压幅值减到正常水平时，允许触发角 再次返回到正常的交流电压控制。通过在更大负载变化时将触发角设置成S2P2中的最小 限度，会为S2P1中成功的换相建立更加瞬变的裕度。该意味着可W在S2P1的稳态操作中 使用更低的媳火角，该既减少了阀损耗又降低了阀压。
[0027] 如图2所示，双极HVDC系统2进一步包括另一个控制器27。图7示出根据本发明 实施例的另一个控制器的框图。在黑启动阶段，起到整流器设备的作用的第一变流器S1P1 将电力输送到第一极P1的直流电力传输线路24。另一个控制器27可W基于第一极P1和 第二极P2的直流电力传输线路24、25上降低/增加的瞬时直流电流和直流电压的测量结 果来控制第一极P1的第一变流器S1P 1，W在黑启动阶段将更多/更少的有功功率输送到 第一极P1的直流电力传输线路24。由于第一极P1中相对小的直流电压跌落W及第二极 P2中相对大的直流电压跌落，可W判断出交流电压的下降在第二站S2中发生。形成S1P2 中稳态直流电流与瞬时直流电流的差。对该电流的差施W增益。随后相应地增加S1P1中 的直流电流指令。当第一极P1的直流电压恢复到相对高的水平时，第一极P1中的电流指 令的增加停止。在交流电压下降之后，通过用第一极P1向第二交流网络21输送更多的电 力，第二极P2的操作点将不会发生太大变化。通过不使第二极P2的操作点发生太大变化， 第二交流网络21的总的交流网络功率因数将不会发生太大变化。该很重要，因为它意味着 第二变流器S2P1中仍然存在足够的媳火角，使得电流可W被连续输送至第二交流网络21。 当交流电压增加时，两个极中的直流电压将有相对大的增加。形成S1P2中预干扰直流电流 与瞬时直流电流的差。对该电流的差施W增益。随后相应地减少S1P1中的直流电流指令。 当第二极P2的直流电压降到完全正常的水平时，第一极P1中的电流指令的减少停止。在 交流电压增加之后，通过用第一极P1向第二交流网络21输送更少的电力，第二极P2的操 作点将不会发生太大变化。通过不使第二极P2的操作点发生太大变化，第二交流网络21 的总的交流网络功率因数将不会发生太大变化。该很重要，因为它意味着第二变流器S2P1 中仍然存在足够的媳火角，使得电流可W被连续输送至第二交流网络21。通过瞬变地调整 S1P1中的直流电流指令，可W为S2P1中成功的换相建立更加瞬变的裕度。该意味着可W在 S2P1的稳态操作中使用更低的媳火角，该既减少了阀损耗又降低了阀压。
[0028] 优选地，在起到逆变器设备的作用的第四变流器S1P2从第二极P2的直流电力传 输线路25获取电力并将电力输送到外部第一交流网络20的第一交流电压总线22的黑启 动阶段，另一个控制器27可W基于第一极P1和第二极P2的直流电力传输线路24、25上降 低/增加的瞬时直流电压的测量结果来控制第二极P2的第四变流器S1P2,W增加第二极 P2的直流电力传输线路25上的直流电压。用于第四变流器S1P2的检测准则与用于第一变 流器S1P1的检测准则相同。第四变流器S1P2的正常的稳态操作是直流电压控制而非典型 的最小媳火角控制。该储备了相对小的裕度，使得可W通过从直流电压控制变换到最小媳 火角控制来快速增大极直流电压。通过快速的直流电压增大，第H变流器S2P2需要W更小 的触发角进行操作W传输相同量的直流电流。更小的触发角意味着更少的HVDC变流器无 功功率消耗。通过减少第二站S2的无功功率消耗，交流网络功率因数迅速变成更加电容性 的，该为第二变流器S2P1中成功的换相建立了更多的裕度。通过瞬变地增大S1P2中的直 流电压，可W为S2P1中成功的换相建立更多瞬变的裕度。该意味着可W在S2P1的稳态操 作中使用更低的媳火角，该既减少了阀损耗又降低了阀压。
[0029] 图8是根据本发明实施例的在黑启动阶段控制双极HVDC系统的方法的流程图。 如上文所描述的，在步骤80中，通过第一极P1将电力输送到外部第二交流网络21的第二 交流电压总线23;特别地，首先将几乎所有的交流谐波滤波器和可选的并联电容器连接在 站S2中。随后，用逐渐上升的电流指令将第一极P1解锁，该电流指令开始于最小电流并终 止于第一变流器S1P1和第二变流器S2P1的无功功率消耗变得相对平坦的区域。按照该种 方式，直流电流W后的任何快速变化(有功功率）都不会引起无功功率的任何大的变化。如 果站间通信可用，则第二极P2将从启动序列解锁。若根据本发明实施例站间通信不可用， 则第一极P1中的交流总线电压响应和直流电流响应将用作第二极P2的解锁条件。随后在 步骤81中，通过第二极P2从外部第二交流网络21的第二交流电压总线23获取电力；特别 地，由于第四变流器S1P2连接到正常的第一交流网络20,所W直流电压在第二极P2中建 立得相对较快。直流电流在第一极P1中也建立得相对较快；由于第二站S2的交流电压低， 所W第二变流器S2P1的直流反电压相对较低。由第一极P1输送至第二交流网络21的总 的电力大于第二极P2所获取的电力。随后在步骤82中，接收外部第二交流网络21的第二 交流电压总线23上的交流电压的测量结果。最后在步骤83中，基于交流电压测量结果对 起到第二极P2的整流器设备的作用的第H变流器S2P2进行控制，W调节外部第二交流网 络21的第二交流电压总线23上的交流电压；特别地，在黑启动阶段对起到第二极P2的整 流器设备的作用的第H变流器S2P2进行控制，W调节外部第二交流网络21的第二交流电 压总线23上的交流电压的幅值；例如，如果测量的交流电压幅值高于指定值，则PI控制器 将减小阀触发角，从而增大直流电流。凭借更高的直流电流，从第二交流网络21的第二交 流电压总线23获取更多的电力，该减小了交流电压幅值。相应地，如果所测量的交流电压 幅值低于指定值，则PI控制器将增大阀触发角，从而减小直流电流。凭借更低的直流电流， 从第二交流网络21的第二交流电压总线23获取更少的电力，该增大了交流电压幅值。
[0030] 优选地，对起到第一极P1的逆变器设备的作用的第二变流器S2P1进行进一步控 巧||，W调节外部第二交流网络21的第二交流电压总线23上的交流电压的频率。S2P1中首 先接收参考频率Few。对该参考频率取反。取反后除W3,W得到正常的6脉冲H相全波电 桥的单个的触发脉冲持续时间。例如，如果增大参考频率，则每个触发脉冲的持续时间将更 短，该会缩短交流周期持续时间，因此增加了交流系统频率。相应地，如果减小参考频率，贝U 每个触发脉冲的持续时间将更长，该会延长交流周期持续时间，因此降低了交流系统频率。
[0031] 单个触发脉冲持续时间（W砂为单位）=
[0032] 优选地，进一步接收第二极P2的直流电力传输线路25上的直流电流的测量结果， 并基于直流电流测量结果控制起到第二极P2的整流器设备的作用的第H变流器S2P2,W 将直流电流调节到最小值W上。例如，如果测量的直流电流幅值低于最小参考值，则PI控 制器将减小其阀触发角限制值，该会使交流电压幅值控制器失去作用并增大直流电流。相 应地，如果测量的直流电流幅值高于最小参考值，则PI控制器将增大其阀触发角限制值， 该会激活交流电压幅值控制器。
[0033] 为了在黑启动阶段减小变流器的阀压，如上文所述，该方法优选地进一步包括：
[0034] 响应于在黑启动阶段在第二交流电压总线23上的交流电压的幅值突然发生更大 变化的事件，通过瞬变地将其触发角设定在最小值而对起到第二极P2的整流器设备的作 用的第H变流器S2P2进行控制；
[00巧]瞬时值被定义为实时值。
[0036] 稳态值被定义为，当系统在正常且未被干扰的方式下操作时对瞬时值的连续序列 应用相对高的时间常数(典型值100ms)的第一指令低通滤波。
[0037] 用于交流电压下降检测的典型条件：
[003引（瞬时的S2PlIde〉l. 05X稳态S2PlIde)W及[00測（瞬时的S2PlUde<0. 95X稳态S2PlUde)W及
[0040](瞬时的S2PlIde<〇. 95X稳态S2P2Ide)W及
[0041](瞬时的S2P2Udc<〇. 95X稳态S2P2Udc)
[0042] 用于返回到正常幅值控制的典型条件：
[0043](瞬时的S2PlUdc〉〇. 85X稳态S2PlUdc)
[0044] 用于交流电压增大检测的典型条件：
[0045](瞬时的交流电压总线23〉1. 1X指定值）
[0046] 用于继续进行正常幅值控制的典型条件：
[0047](瞬时的交流电压总线23<指定值）
[0048] 基于第一极P1和第二极P2的直流电力传输线路24、25上增大/减小的瞬时直流 电流和直流电压的测量结果对起到第一极P1的整流器设备的作用的第一变流器S1P1进行 控制，W将更多/更少的有功功率输送到第一极P1的直流电力传输线路24;
[0049] 用于交流电压下降检测的典型条件：
[0050](瞬时的SlPlUdc<〇. 99X稳态SlPlUdc)W及
[0051](瞬时的SlP2Udc<〇. 95X稳态SlP2Udc)
[0052] 用于交流电压增大检测的典型条件：
[005引（瞬时的SlPlUde〉l. 05X稳态SlPlUde)W及
[0054](瞬时的SlP2Ude〉l. 05X稳态SlP2Udc)
[00巧]当检测出交流电压下降时S1P1中的典型动作：
[0056] S1P1AI〇rd=((稳态SlP2Idc-瞬时的SlP2Idc) X2)
[0057] 当检测出交流电压增大时SlPl中的典型动作：
[0058] S1P1AI〇rd=((稳态SlP2Idc-瞬时的SlP2Idc)X0. 75)
[005引和/或
[0060] 基于第一极P1和第二极P2的直流电力传输线路24、25上的下降/增加的瞬时直 流电压的测量结果对起到第二极P2的逆变器设备的作用的第四变流器S1P2进行控制，W 增加第二极P2的直流电力传输线路25上的直流电压。
[0061](瞬时的SlPlU dc<〇. 99X稳态SlPlUdc)W及
[0062](瞬时的SlP2Udc<〇. 95X稳态SlP2Udc)
[0063] 当检测出交流电压下降时S1P2中的典型动作：
[0064] SlP2Udc增大=(标称SlP2UdcX0. 03)
[0065] 尽管已经根据一些优选的实施例对本发明进行了描述，但是，本领域技术人员应 当理解该些实施例绝对不应限制本发明的范围。在不背离本发明精神和理念的情况下，对 实施例做出的任何改变和修改都应在具有普通知识和技术的人员的理解范围内，从而落入 由所附权利要求所限定的本发明的范围内。
【主权项】
1. 用于在黑启动阶段控制双极HVDC系统的整流器设备的控制器，所述控制器包括： 接收模块，所述接收模块适于在黑启动阶段接收外部交流网络的交流电压总线上的交 流电压的测量结果，其中在所述黑启动阶段，所述双极HVDC系统的第一极将电力输送到所 述外部交流网络的所述交流电压总线，并且所述双极HVDC系统的第二极的所述整流器设 备从所述外部交流网络的所述交流电压总线获取电力并将其输送到所述第二极的直流电 力传输线路；以及 控制模块，所述控制模块适于基于所述交流电压的测量结果控制所述第二极的所述整 流器设备，以在所述黑启动阶段调节所述交流电压总线上的所述交流电压。2. 根据权利要求1所述的控制器，其中： 所述控制模块进一步适于控制所述第二极的所述整流器设备，以在所述黑启动阶段调 节所述外部交流网络的所述交流电压总线上的所述交流电压的幅值。3. 根据权利要求2所述的控制器，其中： 所述控制模块进一步适于控制所述第一极的逆变器设备，以在所述黑启动阶段调节所 述外部交流网络的所述交流电压总线上的所述交流电压的频率； 所述第一极的所述逆变器设备适于在所述黑启动阶段从所述第一极的直流电力传输 线路获取直流电力并将其输送到所述外部交流网络的交流电压总线； 所述第一极的所述逆变器设备和所述第二极的所述整流器设备位于相同的站内。4. 根据权利要求2或3所述的控制器，其中： 所述第二极的所述整流器设备是基于半导体晶闸管的设备； 所述接收模块进一步适于接收所述第二极的所述直流电力传输线路上的直流电流和 电压的测量结果； 所述控制模块进一步适于基于所述直流电流和电压的测量结果控制所述第二极的所 述整流器设备，以在所述黑启动阶段将所述直流电流调节到最小值以上。5. 根据权利要求1或2或3所述的控制器，其中： 所述整流器设备是基于半导体晶闸管的设备； 响应于在黑启动阶段在所述外部交流电压网络的所述交流电压总线上的所述交流电 压的测量结果下降的事件，所述控制模块进一步适于通过瞬变地将其触发角设定在最小值 来控制所述第二极的所述整流器设备。6. 根据权利要求1或2或3所述的控制器，其中： 所述整流器设备被配置为CCC或LCC。7. 根据权利要求3所述的控制器，其中： 所述逆变器设备被配置为CCC或LCC。8. 双极HVDC系统，包括： 第一极，所述第一极适于在黑启动阶段将电力输送到外部交流网络的交流电压总线； 第二极，所述第二极包括整流器设备，所述整流器设备适于在所述黑启动阶段从所述 外部交流网络的所述交流电压总线获取电力并将其输送到所述第二极的直流电力传输线 路； 控制器，所述控制器包括： 接收模块，所述接收模块适于在所述黑启动阶段接收所述外部交流网络的所述交流电 压总线上的交流电压的测量结果；以及 控制模块，所述控制模块适于基于所述交流电压的测量结果控制所述整流器设备，以 在所述黑启动阶段调节所述外部交流网络的所述交流电压总线上的所述交流电压。9. 根据权利要求8所述的双极HVDC系统，其中： 所述控制模块进一步适于控制所述第二极的所述整流器设备，以在所述黑启动阶段调 节所述外部交流网络的所述交流电压总线上的所述交流电压的幅值； 其中： 所述控制器位于容纳所述整流器设备的站内。10. 根据权利要求9所述的双极HVDC系统，其中： 所述控制模块进一步适于控制所述第一极的逆变器设备，以在所述黑启动阶段调节所 述外部交流网络的所述交流电压总线上的所述交流电压的频率； 所述逆变器设备适于在所述黑启动阶段从所述第一极的直流电力传输线路获取直流 电力并将其输送到所述外部交流网络的所述交流电压总线； 所述逆变器设备和所述整流器设备位于所述站内。11. 根据权利要求9或10所述的双极HVDC系统，其中： 所述第二极的所述整流器设备是基于半导体晶闸管的设备； 所述接收模块进一步适于在所述黑启动阶段接收所述第二极的所述直流电力传输线 路上的直流电流和电压的测量结果； 所述控制模块进一步适于基于所述直流电流和电压的测量结果控制所述第二极的所 述整流器设备，以在所述黑启动阶段将所述直流电流调节到最小值以上。12. 根据权利要求8或9或10所述的双极HVDC系统，其中： 所述第二极的所述整流器设备是基于半导体晶闸管的设备； 响应于在黑启动阶段在所述外部交流电压网络的所述交流电压总线上的交流电压的 幅值突然发生更大变化的事件，所述控制模块进一步适于通过瞬变地将其触发角设定在最 小值来控制所述第二极的所述整流器设备。13. 根据权利要求8或9或10所述的双极HVDC系统，其中： 所述第二极的所述整流器设备被配置为CCC或LCC。14. 根据权利要求10所述的双极HVDC系统，其中： 所述第一极的所述逆变器设备被配置为CCC或LCC。15. 根据权利要求12所述的双极HVDC系统，其中： 所述第一极进一步包括整流器设备，所述第一极的整流器设备在所述黑启动阶段将电 力输送到所述第一极的直流电力传输线路；并且 所述双极HVDC系统进一步包括： 另一个控制器，所述另一个控制器适于基于所述第一极和所述第二极的所述直流电力 传输线路上降低/增加的瞬时直流电流和直流电压的测量结果来控制所述第一极的所述 整流器设备，以在黑启动阶段将更多/更少的有功功率输送到所述第一极的所述直流电力 传输线路。16. 根据权利要求12所述的双极HVDC系统，其中： 所述第二极进一步包括逆变器设备，所述第二极的逆变器设备在所述黑启动阶段从所 述第二极的所述直流电力传输线路获取电力并将电力输送到另一个外部交流网络的交流 电压总线；并且 所述双极HVDC系统进一步包括： 另一个控制器，所述另一个控制器适于基于所述第一极和所述第二极的所述直流电 力传输线路上降低/增加的瞬时直流电压和直流电压的测量结果来控制所述第二极的所 述逆变器设备，以在所述黑启动阶段增加所述第二极的所述直流电力传输线路上的直流电 压。17. 用于在黑启动阶段控制双极HVDC系统的方法，包括： 通过第一极将电力输送到外部交流网络的交流电压总线； 通过第二极从所述外部交流网络的所述交流电压总线获取电力； 接收所述外部交流网络的所述交流电压总线上的交流电压的测量结果；并且 基于所述交流电压的测量结果控制所述第二极的整流器设备，以调节所述外部交流网 络的所述交流电压总线上的所述交流电压。18. 根据权利要求17所述的方法，进一步包括： 控制所述第二极的所述整流器设备，以调节所述外部交流网络的所述交流电压总线上 的所述交流电压的幅值。19. 根据权利要求18所述的方法，进一步包括： 控制所述第一极的逆变器设备，以调节所述外部交流网络的所述交流电压总线上的所 述交流电压的频率。20. 根据权利要求18或19所述的方法，进一步包括： 接收所述第二极的所述直流电力传输线路上的直流电流和电压的测量结果；并且 基于所述直流电流的测量结果控制所述第二极的所述整流器设备，以将所述直流电流 调节到最小值以上。21. 根据权利要求17或18或19所述的方法，进一步包括： 响应于在黑启动阶段在所述交流电压总线上交流电压的幅值突然发生更大变化的事 件，通过瞬变地将其触发角设定在最小值来控制第二极的所述整流器设备。22. 根据权利要求21所述的方法，进一步包括： 基于所述第一极和所述第二极的所述直流电力传输线路上降低/增加的瞬时直流电 流和直流电压的测量结果来控制所述第一极的所述整流器设备，以将更多/更少的有功功 率输送到所述第一极的所述直流电力传输线路。23. 根据权利要求21所述的方法，进一步包括： 基于所述第一极和所述第二极的所述直流电力传输线路上降低/增加的瞬时直流电 压和直流电压的测量结果来控制所述第二极的逆变器设备，以增加所述第二极的所述直流 电力传输线路上的直流电压。
【专利摘要】本发明提供了用于黑启动的双极HVDC系统、控制器及方法。控制器用于在黑启动阶段控制双极HVDC系统的整流器设备，双极HVDC系统的第一极将电力输送到外部交流网络的交流电压总线，双极HVDC系统的第二极的整流器设备从外部交流网络的交流电压总线获取电力并将其输送到第二极的直流电力传输线路，控制器包括：接收模块和控制模块，接收模块适于在黑启动阶段接收外部交流网络的交流电压总线上交流电压的测量结果，控制模块适于基于交流电压的测量结果控制第二极的整流器设备，以在黑启动阶段调节交流电压总线上的交流电压。通过使用控制器，在黑启动阶段，可以将电压幅值控制和电压频率控制应用到位于双极HVDC系统的相同站内的变流器，因此，对站间通信的依赖变得更少。
【IPC分类】H02J3/36
【公开号】CN104901327
【申请号】CN201410083102
【发明人】马茨·安德森
【申请人】Abb技术有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月7日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高压直流（HVDC)输电系统领域，更特别地，涉及用于在黑启动阶段控 制HVDC系统的方法及控制器。
【背景技术】
[000引意外事件(通常认为是停电)会导致任何AC网络彻底中断。电压源型变流器（VSC)HVDC线路(例如2003年8月14日美国东北部停电期间的&OSSSoundVSCHVDC线路） 已显现出了其用作稳定点在周围重建AC网络的较强的能力。例如，参见"CROSSSOUND CABLEPRCUECTSECONDGE肥RATIONVSCTECHNOLOGYFORHVDC" (L.RONSTROMet al.,CIGRESession2004, B4-102)0
[0003] 电流源型变流器（CSC)潜在地也可W用于黑启动。例如参见"SUPPLYINGDEAD LOADWITHACONVENTIONALHVDCSYSTEM" (M.Mohaddeset.al.，ProceedingsofCIGRE ColloquiumonRoleofHVDC,FACTSandEmergingTechnologiesinEvolvingPowerS ystems,Sep. 2005,Bangalore,India)，该文提出了可W向无源负荷（deadload)提供电力 的CSCHVDC系统，其中没有发电机可用于诸如黑启动的异常运行状态。特别地，如图1所 示，其描述了包括整流站和逆变站的单级HVDC系统；在黑启动期间，逆变器W关于HVDC系 统中的变量(例如AC总线线路电压)的独立脉冲图运行；在黑启动期间，逆变器不与AC总线 线路电压同相；此外，从位于整流器所处的站外面的逆变器产生对于整流器控制器的AC总 线线路的AC电压幅值的控制信号反馈，也就是说，其在被DC电力传输线所彼此分离的两站 之间需要站间通信。
[0004] 然而，关于用于任何站间信号交换的通信，该系统可能很慢；而且，两个变流器 站之间的信号中继站发生停电也会影响通信。此外，对于无源网络的黑启动(包括孤立的 (islanded)波动发电)，VSC是经过验证的技术，并且，具有HVDC传输的无源AC网络的启动 到目前为止仅就VSC是切实可行的。然而，VSC的一般缺点是高的成本和损耗。基于CSC的 线路换向变流器（LCC)和电容换向变流器（CCC)通常相比于VSC技术具有更低的成本和损 耗。用于黑启动的现行CSC解决方案的主要缺点是高阀压（valvestress),尤其是在低功 率水平的情况下。
【发明内容】
[0005] 因此，本发明的目的是提供一种用于在黑启动阶段控制双极HVDC系统的整流器 设备的控制器，在黑启动阶段，所述双极HVDC系统的第一极将电力输送到外部交流网络的 交流电压总线，并且所述双极HVDC系统的第二极的整流器设备从所述外部交流网络的所 述交流电压总线获取电力并将其输送到所述第二极的直流电力传输线路，所述控制器包 括：接收模块和控制模块，所述接收模块适于在所述黑启动阶段接收所述外部交流网络的 所述交流电压总线上的交流电压的测量结果，所述控制模块适于基于所述交流电压的测量 结果控制所述第二极的所述整流器设备，W在所述黑启动阶段调节所述交流电压总线上的 所述交流电压。通过使用所述控制器，在黑启动阶段，可w将电压幅值控制和电压频率控制 应用到位于双极HVDC系统的相同站内的多个变流器，因此，对站间通信的依赖变得更少。
[0006] 根据本发明另一个方面，双极HVDC系统包括第一极、第二极W及控制器，所述第 一极适于在黑启动阶段将电力输送到外部交流网络的交流电压总线，所述第二极适于在所 述黑启动阶段从所述外部交流网络的所述交流电压总线获取电力并将其输送到所述第二 极的直流电力传输线路，所述控制器包括接收模块和控制模块，所述接收模块适于在所述 黑启动阶段接收所述外部交流网络的所述交流电压总线上的交流电压的测量结果，所述控 制模块适于基于所述交流电压的测量结果控制所述整流器设备，W在所述黑启动阶段调节 所述外部交流网络的所述交流电压总线上的所述交流电压。通过使用所述控制器，可W将 电压幅值控制和电压频率控制应用到位于相同站内的多个变流器，因此，对站间通信的依 赖变得更少。通过具有双极HVDC系统的该种拓扑结构，在黑启动阶段，可W将电压幅值控 制和电压频率控制应用到位于双极HVDC系统的相同站内的变流器，因此，对站间通信的依 赖变得更少。
[0007] 根据本发明的另一个方面，用于在黑启动阶段控制双极HVDC系统的方法包括：通 过第一极将电力输送到外部交流网络的交流电压总线；通过第二极从所述外部交流网络的 所述交流电压总线获取电力；接收所述外部交流网络的所述交流电压总线上的交流电压的 测量结果；并基于所述交流电压的测量结果控制所述第二极的整流器设备，W调节所述外 部交流网络的所述交流电压总线上的所述交流电压。通过使用用于双极HVDC系统的控制 方法，在黑启动阶段，可W将电压幅值控制和电压频率控制应用到位于双极HVDC系统的相 同站内的变流器，因此，对站间通信的依赖变得更少。
【附图说明】
[0008] 下文将参考附图所示的优选示例性实施例对本发明的主题进行更详细地说明，其 中：
[0009] 图1示出用于黑启动的传统单极HVDC系统；
[0010] 图2示出根据本发明实施例的在黑启动阶段的双极HVDC系统；
[0011] 图3示出根据本发明实施例的控制器的框图；
[0012] 图4示出根据本发明另一个实施例的控制器的框图；
[0013] 图5示出根据本发明另一个实施例的控制器的框图；
[0014] 图6示出根据本发明另一个实施例的控制器的框图；
[001引图7示出根据本发明实施例的另一个控制器的框图拟及
[0016] 图8是示出根据本发明实施例的用于在黑启动阶段控制双极HVDC系统的方法流 程图。
[0017] 附图中所使用的附图标记及其含义在附图标记列表中W总结的形式列出。一般而 言，附图中相同的部件使用同一附图标记。
【具体实施方式】
[001引图2示出了根据本发明实施例的在黑启动阶段的双极HVDC系统。如图2所示，双 极HVDC系统2包括第一极P1和第二极P2。第一极P1的第一端通过第一变压器T1连接到 第一交流网络20,第一极PI的第二端通过第二变压器T2连接到第二交流网络21。第二极P2的第一端通过第四变压器T4连接到第一交流网络20,第二极P2的第二端通过第H变压 器T3连接到第二交流网络21。第一交流网络20和第二交流网络21在双极HVDC2的外部。
[0019] 本领域技术人员应当理解，通过调整触发角（firingangle),变流器的操作模式 可W在逆变器和整流器之间进行切换，例如，可W控制用于双极HVDC系统2的第一极P1和 第二极P2的变流器，W在黑启动操作或正常操作的情况下进行操作。第一极P1具有第一 变流器S1P1 (在此为黑启动阶段的整流器变流器)，第一变流器S1P1在第一极P1的第一 端通过第一可选的换相电容器CA连接到第一变压器T1。第一变压器T1连接到第一交流 网络20的第一交流电压总线22。还存在第二变流器S2P1 (在此为黑启动阶段的逆变器变 流器)，第二变流器S2P1在第一极P1的第二端通过第二可选的换相电容器CB连接到第二 变压器T2。第二变压器T2进一步连接到第二交流网络21的第二交流电压总线23。该两 个变流器S1P1和S2P1继而通过第一直流电力传输线路24 (即HVDC传输线路）彼此连接。 第二极P2具有第H变流器S2P2 (在此为黑启动阶段的整流器变流器)，第H变流器S2P2在 第二极P2的第二端通过第H可选的换相电容器CC连接到第H变压器T3。第H变压器T3 连接到第二交流网络21的第二交流电压总线22。还存在第四变流器S1P2 (在此为黑启动 阶段的逆变器变流器)，第四变流器S1P2在第二极P2的第一端通过第四可选的换相电容器 CD连接到第四变压器T4。第四变压器T4进一步连接到第一交流网络20的第一交流电压 总线22。该两个变流器S1P1和S2P2继而通过第二直流电力传输线路25 (即HVDC传输线 路)彼此连接。在实体上，第一变流器S1P1和第四变流器S1P2位于第一站S1中巧日左侧所 示)，第二变流器S2P1和第H变流器S2P2位于第二站S2中巧日右侧所示)。在第一站中，第 一变流器S1P1和第四变流器S1P2级联线接，它们共同的中性点在此接地；在第二站中，第 二变流器S2P1和第H变流器S2P2级联线接，它们共同的中性点在此接地。关于根据本发 明的双极HVDC传输2,期望进行远距离传输。两个站之间的线路由第一直流电力传输线路 24和第二直流电力传输线路25构成，也就是说，第一站和第二站通过长直流电力传输线路 彼此分离。最后，图2中包含控制器，该控制器在实体上靠近第二站S2或位于第二站S2内 部。控制器26用于控制第H变流器S2P2。关于控制器26,图3示出根据本发明实施例的 控制器的框图，包括接收模块260和控制模块261。接收模块260用于接收第二交流电压总 线23上的交流电压的测量结果，控制模块261用于基于接收模块260接收到的交流电压的 测量结果控制第H变流器S2P2 (在此为整流器变流器)，W调节第二交流电压总线23上的 交流电压。
[0020] 现在对根据本发明实施 例的在黑启动阶段双极HVDC系统中所使用的典型控制原 理进行描述。如图2所示，第一极P1在箭头FD所示的正方向上进行操作，例如，第一极P1 从第一交流网络20获取电力并将电力输送到第二交流网络21的第二交流电压总线23。特 别地，几乎所有的交流谐波滤波器和可选的并联电容器（shuntcapacitor)首先连接在站 S2中。随后，用逐渐上升的（ramping)电流指令将第一极P1解锁（deblock),该电流指令 开始于最小电流并终止于第一变流器S1P1和第二变流器S2P1的无功功率消耗变得相对平 坦的区域。按照该种方式，直流电流W后的任何快速变化(有功功率）都不会引起无功功率 的任何大的变化。如果站间通信可用，则第二极P2将从启动序列解锁。若根据本发明实施 例站间通信不可用，则第一极P1中的交流总线电压响应和直流电流响应将用作第二极P2 中的解锁条件。第H变流器S2P2实施交流总线电压幅值控制。第二极P2在箭头RD所示 的反方向进行操作，例如，在黑启动阶段，第二极P2的第H变流器S2P2 (在此为整流器变流 器）从第二交流网络21的交流电压总线23获取电力，将电力输送至第二极P2的直流电力 传输线路，然后，电力被提供给第一交流网络20的第一交流电压总线22。特别地，由于第四 变流器S1P2连接到正常的第一交流网络20,所W直流电压在第二极P2中建立得相对快。 直流电流在第一极P1中也建立得相对快；由于第二站S2的交流电压幅值低，所W第二变流 器S2P1的直流反电压相对较低。第一极P1输送至第二交流网络21的总的电力大于第二 极P2所获取的电力。由于该个原因，交流电压将主要遵从第一变流器S1P1中逐渐上升的 电流指令平滑地建立。由于第四变流器S1P2提高了高的反直流电压，所W第H变流器S2P2 直逼最小的允许触发角指令。最终，第二站的交流电压幅值对于直流电流来说足够高，W连 续地在第二极P2中流动。一旦直流电流大于最小电流，控制器26就变成有源的并将交流 总线电压幅值控制到指定值(通常是1.化U)。在没有负载的情况下启动(几乎所有的交流谐 波滤波器和可选的并联电容器连接交流网络)时，功率因数最初完全是电容性的。在最初很 高的第二变流器S2P1的媳火角中也可W看出该一点。当直流电流在第二极P2中增加时， 无功功率消耗也增加，并且第二变流器S2P1的媳火角降到更低的水平。该继而提高了第一 极P1的直流电压，第一极P1随后将更多有功功率输送到第二交流网络21。正方向抑与 双极HVDC系统在正常操作下所使用的方向一致，反方向RD与双极HVDC系统在正常操作下 所使用的方向相反，该可W通过控制双极HVDC系统中所使用的各个变流器的操作模式(例 女口，通过调整变流器的触发角)实现。由于在黑启动阶段有功功率在双极HVDC系统中循环， 所W，第H变流器S2P2可W执行第二交流网络21的第二交流电压总线23上的交流电压的 幅值控制；特别地，控制器26的接收模块260在黑启动阶段可W接收第二交流网络21的第 二交流电压总线23上的交流电压的幅值的值，控制器26的控制模块261可W控制起到第 二极P2的整流器设备的作用的第H变流器S2P2,W在黑启动阶段调节外部第二交流网络 21的第二交流电压总线23上的交流电压的幅值。例如，如果测量的交流电压幅值高于指定 值，则PI控制器将减小阀触发角，从而增大直流电流。凭借更高的直流电流，从第二交流网 络21的第二交流电压总线23获取更多的电力，该减小了交流电压幅值。相应地，如果所测 量的交流电压幅值低于指定值，则PI控制器将增大阀触发角，从而减小直流电流。凭借更 低的直流电流，从第二交流网络21的第二交流电压总线23获取更少的电力，该增大了交流 电压幅值。
[0021] 图4示出根据本发明另一个实施例的控制器的框图。相比于图3,根据图4的控制 器26的控制模块261进一步包括子模块，该子模块用于在黑启动阶段控制起到逆变器设备 的作用的第二变流器S2P1，W在所述黑启动阶段调节外部第二交流网络21的第二交流电 压总线23上的交流电压的频率。
[0022] S2P1中首先接收参考频率Few。对该参考频率取反。取反后除W3,W得到正常 的6脉冲H相全波电桥的单个的触发脉冲持续时间。图4给出了两个6脉冲电桥的触发脉 冲的示例，假设在两个电桥之间有典型的30°变压器相移。按照该种方式布置的两个6脉 冲电桥通常被认为是12脉冲组。在第一电桥中将使用奇数（FP1、FP3、FP5等）触发脉冲。 相应地，在第二电桥中将使用偶数（FP2、FP4、FP6等）触发脉冲。例如，如果增大参考频率， 则每个触发脉冲的持续时间将更短，该会缩短交流周期持续时间，因此增加了交流系统频 率。相应地，如果减小参考频率，每个触发脉冲的持续时间将更长，该会延长交流周期持续 时间，因此降低了交流系统频率。
[0023] 在黑启动阶段，第二变流器S2P1可W从第一极P1的直流电力传输线路24获取直 流电力，并在所述黑启动阶段将获取的直流电力输送至外部第二交流网络21的第二交流 电压总线23。由于第二变流器S2P1和第H变流器S2P2与外部第二交流网络21的交流电 压总线23相对于第一极P和第二极P2的直流电力传输线路24、25位于同一侧，所W，可W 将用于控制第二变流器S2P1和第H变流器S2P2的控制器26布置在同一侧，例如在第二站 S2中。因此，相比于现有技术，关于对第二交流电压总线23上的交流电压的幅值和频率进 行控制的信号流可W被限制在相对于直流电力传输线路24、25的位置的同一侧，并且控制 器26、第二变流器S2P1和第H变流器S2P2可W被布置在第二站S2中。该摆脱了对站间 通信的需求，在实际生活的停电情况下该是极其渴望的。此外，当交流电压幅值远离其设定 值时，该还大大减少了响应时间。由于交流过电压会潜在地损坏连接到第二交流电压总线 23和/或外部第二交流网络21的任何装备，所W尤其不期望出现持续时间较长的交流过电 压。
[0024] 图5示出了根据本发明另一个实施例的控制器的框图。相比于图3,根据图5的 控制器26的接收模块260进一步包括用于在黑启动阶段接收第二极P2的直流电力传输线 路25上的直流电流的测量结果的子模块，控制器26的控制模块261进一步包括用于基于 直流电流测量结果来控制第二极P2的第H变流器S2P2 (在黑启动阶段起到整流器的作用） 的子模块，W在黑启动阶段将直流电流调节到最小值W上。例如，如果测量的直流电流幅值 低于最小参考值，则PI控制器将减小其阀触发角限制值，该会使交流电压幅值控制器失去 作用并增大直流电流。相应地，如果测量的直流电流幅值高于最小参考值，则PI控制器将 增大其阀触发角限制值，该会激活交流电压幅值控制器。该在第H变流器S2P2是基于半导 体晶间管（thyristor)的设备W安全地触发半导体晶间管的情况下是有益的。
[00巧]通常在黑启动阶段，第二交流网络21中的负载变化引起系统瞬变，负载变化得越 大，系统瞬变也越大。重要的是保持第二变流器S2P1中的媳火角足够高，使得电力可W被 连续地输送到最初无源的交流网络。更高的媳火角意味着将有更多的瞬变裕度，然而，其还 暗示了将有更高的阀损耗和阀压。本发明实施例的另一个目的是尽可能多地将阀压分布在 两个站中的四个变流器上，而非仅使所有的阀压都在第二变流器S2P1上。通过储备一些瞬 变裕度并且凭借快速的控制动作使用该些裕度可W实现该目的。为了不依靠通信并且还加 速控制动作，检测准则将基于自身站内的测量结果。使用直流电压、直流电流和交流电压响 应。
[0026]图6示出了根据本发明另一个实施例的控制器的框图。相比于图3,根据图6的控 制器26的控制模块261进一步包括子模块，响应于在黑启动阶段在外部第二交流网络21 的第二交流电压总线23上的交流电压的幅值突然发生更大的变化，该子模块用于通过瞬 变地将其触发角设定在最小值来控制第二极P2的第H变流器S2P2。使用多个准则来判断 第二交流电压总线23上发生了交流电压下降，例如，第一极P1具有相对大的直流电压跌落 和直流电流上升和/或第二极P2具有相对大的直流电压跌落和直流电流跌落。第二变流 器S2P1的安全换相是第H变流器S2P2的主要控制目标。因此，当第二交流电压总线23上 的交流电压下降时；触发角被迫减小到增加从第二交流网络21所获取的总的电力的最小 允许值，该使交流电压跌落得更加严重。然而，该动作大大降低了第H变流器S2P2的无功 功率消耗，因此，交流网络将变得更加电容性。一旦第一极P1中的直流电压恢复到相对高 的水平，允许触发角再次返回到正常的交流电压控制。交流电压增大时，高交流电压幅值被 用作准则。触发角被迫减小到增加从第二交流网络21所获取的总的电力的最小允许值，该 降低了第二交流电压总线23上的交流电压。当交流电压幅值减到正常水平时，允许触发角 再次返回到正常的交流电压控制。通过在更大负载变化时将触发角设置成S2P2中的最小 限度，会为S2P1中成功的换相建立更加瞬变的裕度。该意味着可W在S2P1的稳态操作中 使用更低的媳火角，该既减少了阀损耗又降低了阀压。
[0027] 如图2所示，双极HVDC系统2进一步包括另一个控制器27。图7示出根据本发明 实施例的另一个控制器的框图。在黑启动阶段，起到整流器设备的作用的第一变流器S1P1 将电力输送到第一极P1的直流电力传输线路24。另一个控制器27可W基于第一极P1和 第二极P2的直流电力传输线路24、25上降低/增加的瞬时直流电流和直流电压的测量结 果来控制第一极P1的第一变流器S1P 1，W在黑启动阶段将更多/更少的有功功率输送到 第一极P1的直流电力传输线路24。由于第一极P1中相对小的直流电压跌落W及第二极 P2中相对大的直流电压跌落，可W判断出交流电压的下降在第二站S2中发生。形成S1P2 中稳态直流电流与瞬时直流电流的差。对该电流的差施W增益。随后相应地增加S1P1中 的直流电流指令。当第一极P1的直流电压恢复到相对高的水平时，第一极P1中的电流指 令的增加停止。在交流电压下降之后，通过用第一极P1向第二交流网络21输送更多的电 力，第二极P2的操作点将不会发生太大变化。通过不使第二极P2的操作点发生太大变化， 第二交流网络21的总的交流网络功率因数将不会发生太大变化。该很重要，因为它意味着 第二变流器S2P1中仍然存在足够的媳火角，使得电流可W被连续输送至第二交流网络21。 当交流电压增加时，两个极中的直流电压将有相对大的增加。形成S1P2中预干扰直流电流 与瞬时直流电流的差。对该电流的差施W增益。随后相应地减少S1P1中的直流电流指令。 当第二极P2的直流电压降到完全正常的水平时，第一极P1中的电流指令的减少停止。在 交流电压增加之后，通过用第一极P1向第二交流网络21输送更少的电力，第二极P2的操 作点将不会发生太大变化。通过不使第二极P2的操作点发生太大变化，第二交流网络21 的总的交流网络功率因数将不会发生太大变化。该很重要，因为它意味着第二变流器S2P1 中仍然存在足够的媳火角，使得电流可W被连续输送至第二交流网络21。通过瞬变地调整 S1P1中的直流电流指令，可W为S2P1中成功的换相建立更加瞬变的裕度。该意味着可W在 S2P1的稳态操作中使用更低的媳火角，该既减少了阀损耗又降低了阀压。
[0028] 优选地，在起到逆变器设备的作用的第四变流器S1P2从第二极P2的直流电力传 输线路25获取电力并将电力输送到外部第一交流网络20的第一交流电压总线22的黑启 动阶段，另一个控制器27可W基于第一极P1和第二极P2的直流电力传输线路24、25上降 低/增加的瞬时直流电压的测量结果来控制第二极P2的第四变流器S1P2,W增加第二极 P2的直流电力传输线路25上的直流电压。用于第四变流器S1P2的检测准则与用于第一变 流器S1P1的检测准则相同。第四变流器S1P2的正常的稳态操作是直流电压控制而非典型 的最小媳火角控制。该储备了相对小的裕度，使得可W通过从直流电压控制变换到最小媳 火角控制来快速增大极直流电压。通过快速的直流电压增大，第H变流器S2P2需要W更小 的触发角进行操作W传输相同量的直流电流。更小的触发角意味着更少的HVDC变流器无 功功率消耗。通过减少第二站S2的无功功率消耗，交流网络功率因数迅速变成更加电容性 的，该为第二变流器S2P1中成功的换相建立了更多的裕度。通过瞬变地增大S1P2中的直 流电压，可W为S2P1中成功的换相建立更多瞬变的裕度。该意味着可W在S2P1的稳态操 作中使用更低的媳火角，该既减少了阀损耗又降低了阀压。
[0029] 图8是根据本发明实施例的在黑启动阶段控制双极HVDC系统的方法的流程图。 如上文所描述的，在步骤80中，通过第一极P1将电力输送到外部第二交流网络21的第二 交流电压总线23;特别地，首先将几乎所有的交流谐波滤波器和可选的并联电容器连接在 站S2中。随后，用逐渐上升的电流指令将第一极P1解锁，该电流指令开始于最小电流并终 止于第一变流器S1P1和第二变流器S2P1的无功功率消耗变得相对平坦的区域。按照该种 方式，直流电流W后的任何快速变化(有功功率）都不会引起无功功率的任何大的变化。如 果站间通信可用，则第二极P2将从启动序列解锁。若根据本发明实施例站间通信不可用， 则第一极P1中的交流总线电压响应和直流电流响应将用作第二极P2的解锁条件。随后在 步骤81中，通过第二极P2从外部第二交流网络21的第二交流电压总线23获取电力；特别 地，由于第四变流器S1P2连接到正常的第一交流网络20,所W直流电压在第二极P2中建 立得相对较快。直流电流在第一极P1中也建立得相对较快；由于第二站S2的交流电压低， 所W第二变流器S2P1的直流反电压相对较低。由第一极P1输送至第二交流网络21的总 的电力大于第二极P2所获取的电力。随后在步骤82中，接收外部第二交流网络21的第二 交流电压总线23上的交流电压的测量结果。最后在步骤83中，基于交流电压测量结果对 起到第二极P2的整流器设备的作用的第H变流器S2P2进行控制，W调节外部第二交流网 络21的第二交流电压总线23上的交流电压；特别地，在黑启动阶段对起到第二极P2的整 流器设备的作用的第H变流器S2P2进行控制，W调节外部第二交流网络21的第二交流电 压总线23上的交流电压的幅值；例如，如果测量的交流电压幅值高于指定值，则PI控制器 将减小阀触发角，从而增大直流电流。凭借更高的直流电流，从第二交流网络21的第二交 流电压总线23获取更多的电力，该减小了交流电压幅值。相应地，如果所测量的交流电压 幅值低于指定值，则PI控制器将增大阀触发角，从而减小直流电流。凭借更低的直流电流， 从第二交流网络21的第二交流电压总线23获取更少的电力，该增大了交流电压幅值。
[0030] 优选地，对起到第一极P1的逆变器设备的作用的第二变流器S2P1进行进一步控 巧||，W调节外部第二交流网络21的第二交流电压总线23上的交流电压的频率。S2P1中首 先接收参考频率Few。对该参考频率取反。取反后除W3,W得到正常的6脉冲H相全波电 桥的单个的触发脉冲持续时间。例如，如果增大参考频率，则每个触发脉冲的持续时间将更 短，该会缩短交流周期持续时间，因此增加了交流系统频率。相应地，如果减小参考频率，贝U 每个触发脉冲的持续时间将更长，该会延长交流周期持续时间，因此降低了交流系统频率。
[0031] 单个触发脉冲持续时间（W砂为单位）=
[0032] 优选地，进一步接收第二极P2的直流电力传输线路25上的直流电流的测量结果， 并基于直流电流测量结果控制起到第二极P2的整流器设备的作用的第H变流器S2P2,W 将直流电流调节到最小值W上。例如，如果测量的直流电流幅值低于最小参考值，则PI控 制器将减小其阀触发角限制值，该会使交流电压幅值控制器失去作用并增大直流电流。相 应地，如果测量的直流电流幅值高于最小参考值，则PI控制器将增大其阀触发角限制值， 该会激活交流电压幅值控制器。
[0033] 为了在黑启动阶段减小变流器的阀压，如上文所述，该方法优选地进一步包括：
[0034] 响应于在黑启动阶段在第二交流电压总线23上的交流电压的幅值突然发生更大 变化的事件，通过瞬变地将其触发角设定在最小值而对起到第二极P2的整流器设备的作 用的第H变流器S2P2进行控制；
[00巧]瞬时值被定义为实时值。
[0036] 稳态值被定义为，当系统在正常且未被干扰的方式下操作时对瞬时值的连续序列 应用相对高的时间常数(典型值100ms)的第一指令低通滤波。
[0037] 用于交流电压下降检测的典型条件：
[003引（瞬时的S2PlIde〉l. 05X稳态S2PlIde)W及[00測（瞬时的S2PlUde<0. 95X稳态S2PlUde)W及
[0040](瞬时的S2PlIde<〇. 95X稳态S2P2Ide)W及
[0041](瞬时的S2P2Udc<〇. 95X稳态S2P2Udc)
[0042] 用于返回到正常幅值控制的典型条件：
[0043](瞬时的S2PlUdc〉〇. 85X稳态S2PlUdc)
[0044] 用于交流电压增大检测的典型条件：
[0045](瞬时的交流电压总线23〉1. 1X指定值）
[0046] 用于继续进行正常幅值控制的典型条件：
[0047](瞬时的交流电压总线23<指定值）
[0048] 基于第一极P1和第二极P2的直流电力传输线路24、25上增大/减小的瞬时直流 电流和直流电压的测量结果对起到第一极P1的整流器设备的作用的第一变流器S1P1进行 控制，W将更多/更少的有功功率输送到第一极P1的直流电力传输线路24;
[0049] 用于交流电压下降检测的典型条件：
[0050](瞬时的SlPlUdc<〇. 99X稳态SlPlUdc)W及
[0051](瞬时的SlP2Udc<〇. 95X稳态SlP2Udc)
[0052] 用于交流电压增大检测的典型条件：
[005引（瞬时的SlPlUde〉l. 05X稳态SlPlUde)W及
[0054](瞬时的SlP2Ude〉l. 05X稳态SlP2Udc)
[00巧]当检测出交流电压下降时S1P1中的典型动作：
[0056] S1P1AI〇rd=((稳态SlP2Idc-瞬时的SlP2Idc) X2)
[0057] 当检测出交流电压增大时SlPl中的典型动作：
[0058] S1P1AI〇rd=((稳态SlP2Idc-瞬时的SlP2Idc)X0. 75)
[005引和/或
[0060] 基于第一极P1和第二极P2的直流电力传输线路24、25上的下降/增加的瞬时直 流电压的测量结果对起到第二极P2的逆变器设备的作用的第四变流器S1P2进行控制，W 增加第二极P2的直流电力传输线路25上的直流电压。
[0061](瞬时的SlPlU dc<〇. 99X稳态SlPlUdc)W及
[0062](瞬时的SlP2Udc<〇. 95X稳态SlP2Udc)
[0063] 当检测出交流电压下降时S1P2中的典型动作：
[0064] SlP2Udc增大=(标称SlP2UdcX0. 03)
[0065] 尽管已经根据一些优选的实施例对本发明进行了描述，但是，本领域技术人员应 当理解该些实施例绝对不应限制本发明的范围。在不背离本发明精神和理念的情况下，对 实施例做出的任何改变和修改都应在具有普通知识和技术的人员的理解范围内，从而落入 由所附权利要求所限定的本发明的范围内。
【主权项】
1. 用于在黑启动阶段控制双极HVDC系统的整流器设备的控制器，所述控制器包括： 接收模块，所述接收模块适于在黑启动阶段接收外部交流网络的交流电压总线上的交 流电压的测量结果，其中在所述黑启动阶段，所述双极HVDC系统的第一极将电力输送到所 述外部交流网络的所述交流电压总线，并且所述双极HVDC系统的第二极的所述整流器设 备从所述外部交流网络的所述交流电压总线获取电力并将其输送到所述第二极的直流电 力传输线路；以及 控制模块，所述控制模块适于基于所述交流电压的测量结果控制所述第二极的所述整 流器设备，以在所述黑启动阶段调节所述交流电压总线上的所述交流电压。2. 根据权利要求1所述的控制器，其中： 所述控制模块进一步适于控制所述第二极的所述整流器设备，以在所述黑启动阶段调 节所述外部交流网络的所述交流电压总线上的所述交流电压的幅值。3. 根据权利要求2所述的控制器，其中： 所述控制模块进一步适于控制所述第一极的逆变器设备，以在所述黑启动阶段调节所 述外部交流网络的所述交流电压总线上的所述交流电压的频率； 所述第一极的所述逆变器设备适于在所述黑启动阶段从所述第一极的直流电力传输 线路获取直流电力并将其输送到所述外部交流网络的交流电压总线； 所述第一极的所述逆变器设备和所述第二极的所述整流器设备位于相同的站内。4. 根据权利要求2或3所述的控制器，其中： 所述第二极的所述整流器设备是基于半导体晶闸管的设备； 所述接收模块进一步适于接收所述第二极的所述直流电力传输线路上的直流电流和 电压的测量结果； 所述控制模块进一步适于基于所述直流电流和电压的测量结果控制所述第二极的所 述整流器设备，以在所述黑启动阶段将所述直流电流调节到最小值以上。5. 根据权利要求1或2或3所述的控制器，其中： 所述整流器设备是基于半导体晶闸管的设备； 响应于在黑启动阶段在所述外部交流电压网络的所述交流电压总线上的所述交流电 压的测量结果下降的事件，所述控制模块进一步适于通过瞬变地将其触发角设定在最小值 来控制所述第二极的所述整流器设备。6. 根据权利要求1或2或3所述的控制器，其中： 所述整流器设备被配置为CCC或LCC。7. 根据权利要求3所述的控制器，其中： 所述逆变器设备被配置为CCC或LCC。8. 双极HVDC系统，包括： 第一极，所述第一极适于在黑启动阶段将电力输送到外部交流网络的交流电压总线； 第二极，所述第二极包括整流器设备，所述整流器设备适于在所述黑启动阶段从所述 外部交流网络的所述交流电压总线获取电力并将其输送到所述第二极的直流电力传输线 路； 控制器，所述控制器包括： 接收模块，所述接收模块适于在所述黑启动阶段接收所述外部交流网络的所述交流电 压总线上的交流电压的测量结果；以及 控制模块，所述控制模块适于基于所述交流电压的测量结果控制所述整流器设备，以 在所述黑启动阶段调节所述外部交流网络的所述交流电压总线上的所述交流电压。9. 根据权利要求8所述的双极HVDC系统，其中： 所述控制模块进一步适于控制所述第二极的所述整流器设备，以在所述黑启动阶段调 节所述外部交流网络的所述交流电压总线上的所述交流电压的幅值； 其中： 所述控制器位于容纳所述整流器设备的站内。10. 根据权利要求9所述的双极HVDC系统，其中： 所述控制模块进一步适于控制所述第一极的逆变器设备，以在所述黑启动阶段调节所 述外部交流网络的所述交流电压总线上的所述交流电压的频率； 所述逆变器设备适于在所述黑启动阶段从所述第一极的直流电力传输线路获取直流 电力并将其输送到所述外部交流网络的所述交流电压总线； 所述逆变器设备和所述整流器设备位于所述站内。11. 根据权利要求9或10所述的双极HVDC系统，其中： 所述第二极的所述整流器设备是基于半导体晶闸管的设备； 所述接收模块进一步适于在所述黑启动阶段接收所述第二极的所述直流电力传输线 路上的直流电流和电压的测量结果； 所述控制模块进一步适于基于所述直流电流和电压的测量结果控制所述第二极的所 述整流器设备，以在所述黑启动阶段将所述直流电流调节到最小值以上。12. 根据权利要求8或9或10所述的双极HVDC系统，其中： 所述第二极的所述整流器设备是基于半导体晶闸管的设备； 响应于在黑启动阶段在所述外部交流电压网络的所述交流电压总线上的交流电压的 幅值突然发生更大变化的事件，所述控制模块进一步适于通过瞬变地将其触发角设定在最 小值来控制所述第二极的所述整流器设备。13. 根据权利要求8或9或10所述的双极HVDC系统，其中： 所述第二极的所述整流器设备被配置为CCC或LCC。14. 根据权利要求10所述的双极HVDC系统，其中： 所述第一极的所述逆变器设备被配置为CCC或LCC。15. 根据权利要求12所述的双极HVDC系统，其中： 所述第一极进一步包括整流器设备，所述第一极的整流器设备在所述黑启动阶段将电 力输送到所述第一极的直流电力传输线路；并且 所述双极HVDC系统进一步包括： 另一个控制器，所述另一个控制器适于基于所述第一极和所述第二极的所述直流电力 传输线路上降低/增加的瞬时直流电流和直流电压的测量结果来控制所述第一极的所述 整流器设备，以在黑启动阶段将更多/更少的有功功率输送到所述第一极的所述直流电力 传输线路。16. 根据权利要求12所述的双极HVDC系统，其中： 所述第二极进一步包括逆变器设备，所述第二极的逆变器设备在所述黑启动阶段从所 述第二极的所述直流电力传输线路获取电力并将电力输送到另一个外部交流网络的交流 电压总线；并且 所述双极HVDC系统进一步包括： 另一个控制器，所述另一个控制器适于基于所述第一极和所述第二极的所述直流电 力传输线路上降低/增加的瞬时直流电压和直流电压的测量结果来控制所述第二极的所 述逆变器设备，以在所述黑启动阶段增加所述第二极的所述直流电力传输线路上的直流电 压。17. 用于在黑启动阶段控制双极HVDC系统的方法，包括： 通过第一极将电力输送到外部交流网络的交流电压总线； 通过第二极从所述外部交流网络的所述交流电压总线获取电力； 接收所述外部交流网络的所述交流电压总线上的交流电压的测量结果；并且 基于所述交流电压的测量结果控制所述第二极的整流器设备，以调节所述外部交流网 络的所述交流电压总线上的所述交流电压。18. 根据权利要求17所述的方法，进一步包括： 控制所述第二极的所述整流器设备，以调节所述外部交流网络的所述交流电压总线上 的所述交流电压的幅值。19. 根据权利要求18所述的方法，进一步包括： 控制所述第一极的逆变器设备，以调节所述外部交流网络的所述交流电压总线上的所 述交流电压的频率。20. 根据权利要求18或19所述的方法，进一步包括： 接收所述第二极的所述直流电力传输线路上的直流电流和电压的测量结果；并且 基于所述直流电流的测量结果控制所述第二极的所述整流器设备，以将所述直流电流 调节到最小值以上。21. 根据权利要求17或18或19所述的方法，进一步包括： 响应于在黑启动阶段在所述交流电压总线上交流电压的幅值突然发生更大变化的事 件，通过瞬变地将其触发角设定在最小值来控制第二极的所述整流器设备。22. 根据权利要求21所述的方法，进一步包括： 基于所述第一极和所述第二极的所述直流电力传输线路上降低/增加的瞬时直流电 流和直流电压的测量结果来控制所述第一极的所述整流器设备，以将更多/更少的有功功 率输送到所述第一极的所述直流电力传输线路。23. 根据权利要求21所述的方法，进一步包括： 基于所述第一极和所述第二极的所述直流电力传输线路上降低/增加的瞬时直流电 压和直流电压的测量结果来控制所述第二极的逆变器设备，以增加所述第二极的所述直流 电力传输线路上的直流电压。
【专利摘要】本发明提供了用于黑启动的双极HVDC系统、控制器及方法。控制器用于在黑启动阶段控制双极HVDC系统的整流器设备，双极HVDC系统的第一极将电力输送到外部交流网络的交流电压总线，双极HVDC系统的第二极的整流器设备从外部交流网络的交流电压总线获取电力并将其输送到第二极的直流电力传输线路，控制器包括：接收模块和控制模块，接收模块适于在黑启动阶段接收外部交流网络的交流电压总线上交流电压的测量结果，控制模块适于基于交流电压的测量结果控制第二极的整流器设备，以在黑启动阶段调节交流电压总线上的交流电压。通过使用控制器，在黑启动阶段，可以将电压幅值控制和电压频率控制应用到位于双极HVDC系统的相同站内的变流器，因此，对站间通信的依赖变得更少。
【IPC分类】H02J3/36
【公开号】CN104901327
【申请号】CN201410083102
【发明人】马茨·安德森
【申请人】Abb技术有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月7日
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