CN112564156A - 一种受端换流站及其控制方法和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种受端换流站及其控制方法和控制系统，所述受端换流站控制方法包括在受端换流站的控制外环增加直流母线电压支撑控制模块，所述受端换流站的控制外环采用有功功率‑无功功率控制；获取直流母线电压与受端换流站的电流变换率；所述直流母线电压支撑控制模块根据获取的所述直流母线电压与所述受端换流站的电流变换率来调节所述受端换流站的控制外环的有功输入指令，以使所述直流母线电压维持稳定。利用本发明，能够在送端换流站低电压穿越造成直流电压跌落时，让受端换流站根据直流母线电压和受端换流站的电流变化情况，自动引入电压支撑控制环节来恢复直流母线电压至参考值，实现HVDC系统的稳定低电压穿越。

Description

一种受端换流站及其控制方法和控制系统

技术领域

本发明涉及电力系统输配电技术领域，特别涉及一种受端换流站及其控制方法和控制系 统。

背景技术

高压直流输电可实现跨区域长距离输电，在西电东送和海上风电并网等领域得到了广泛 的应用。由于直流输电系统控制复杂，重启耗时长，所以在交流电网电压跌落导致直流母线 电压波动时，希望换流站具备低电压穿越能力。

交流电网电压跌落导致直流母线电压波动问题，本质上是因为两端换流站直流系统功率 不平衡，为解决上述问题，目前主要有两种思路。一种是在原有系统上增加耗能装置，消耗 多余功率。另一种是通过增加控制电路或者改善控制策略，减少多余功率，从而实现低电压 穿越。

随着我国能源结构的不断调整，柔性直流输电(HVDC)作为一种新型电力传输方式，由 于线路损耗小、谐波水平低、可独立调节有功无功等特点，在中远距离传输，特别是在可再 生能源的长距离传输以及在电网互联中得到了广泛的应用。目前关于柔性直流输电系统低电 压穿越问题的研究，大多集中于受端换流站侧电网电压跌落，解决因受端功率输出受限造成 的直流电压上升问题，缺乏对送端换流站电网电压跌落时，送电端换流站无法向直流侧输送 足够的功率而使直流电压跌落问题的探究。

基于模块化多电平换流站(Moudular Multilevel Converter)的柔性直流输电系统在送电 端电网发生电压跌落时，由于送端换流站输送功率迅速降低，两端换流站因为功率不平衡导 致直流母线电压跌落，严重时会造成换流站故障闭锁，影响柔性直流输电系统的运行可靠性。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种受端换流站及其控制方法和 控制系统，用于解决基于模块化多电平换流站的柔性直流输电系统在送电端电网发生电压跌 落时，由于送端换流站输送功率迅速降低，两端换流站因为功率不平衡导致直流母线电压跌 落，严重时会造成换流站故障闭锁，影响柔性直流输电系统的运行可靠性的技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种受端换流站控制方法，

在受端换流站的控制外环增加直流母线电压支撑控制模块，且所述受端换流站的控制外 环采用有功功率-无功功率控制；

所述受端换流站控制方法包括：

获取直流母线电压与受端换流站的电流变换率；

所述直流母线电压支撑控制模块根据获取的所述直流母线电压与所述受端换流站的电流 变换率来调节所述受端换流站的控制外环的有功输入指令，以使所述直流母线电压维持稳定。

在一可选实施例中，通过设置于直流母线处的电压监控装置来获取所述直流母线电压； 通过设置于受端电网的电流监控装置来获取所述受端换流站的电流。

在一可选实施例中，所述直流母线电压支撑控制模块包括选择开关、有功指令调节模块 及切换信号获取模块，所述有功指令调节模块通过所述选择开关与所述受端换流站的控制外 环连接；

所述直流母线电压支撑控制模块根据获取的所述直流母线电压与所述受端换流站的电流 变换率来调节所述受端换流站的控制外环的有功输入指令，以使所述直流母线电压维持稳定 的步骤包括：

所述切换信号获取模块根据获取的所述直流母线电压与所述受端换流站的电流变换率来 获取开关切换信号；

所述选择开关根据所述开关切换信号来控制所述有功指令调节模块的投入和切除，以实 现对所述受端换流站的控制外环的有功输入指令的调节。

在一可选实施例中，所述切换信号获取模块根据获取的所述直流母线电压与所述受端换 流站的电流变换率来获取开关切换信号的步骤包括：

利用滞环比较器进行直流母线电压判定，以获取滞环输出；

进行所述受端换流站的电流变换率的判定；

根据所述滞环输出和所述受端换流站的电流变换率的判定结果来获取所述开关切换信号。

在一可选实施例中，所述利用滞环比较器进行直流母线电压判定，以获取滞环输出的步 骤包括：

设置滞环阈值上限和滞环阈值下限；

当所述直流母线电压高于所述滞环阈值上限时，所述滞环输出S_H为1；

当所述直流母线电压低于所述滞环阈值下限时，所述滞环输出S_H为0；

当所述直流母线电压处于所述滞环阈值上限与所述滞环阈值下限之间时，所述滞环输出 S_H维持当前值。

在一可选实施例中，所述根据所述滞环输出和所述受端换流站的电流变换率的判定结果 来获取所述开关切换信号的步骤包括，根据下式来获取开关切换信号S：

其中，M为所述受端换流站的电流变换率预设值。

在一可选实施例中，所述控制方法还包括：

根据调节后的所述受端换流站的控制外环的有功输入指令获取旋转坐标系下的电流指令；

将获取的电流指令作为输入，经电流内环控制及调制模块控制形成调制波，以对所述受 端换流站进行控制。

在一可选实施例中，所述直流母线电压支撑控制模块通过下式来对所述受端换流站的控 制外环的有功输入指令进行调节：

其中，P*为功率环指令设定值，U_dc为直流母线电压，U_dc*为直流母线电压参考值，k_p5和k_i5分别为PI控制的比例系数和积分系数，P_ref为所述受端换流站的控制外环的有功输入指 令。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种受端换流站控制系统，所述控制系 统包括：

外环控制模块，所述外环控制模块采用有功功率-无功功率控制；

直流母线电压支撑控制模块，与所述外环控制模块的输入端连接，所述直流母线电压支 撑控制模块用于根据获取的直流母线电压与受端换流站的电流变换率来调节所述受端换流站 的控制外环的有功输入指令；

内环控制模块，与所述外环控制模块的输出端连接，所述内环控所述内环控制模块采用 电流环控制；

调制模块，与所述内环控制模块的输出端连接；

其中，调节后的所述受端换流站的控制外环的有功输入指令依次经过所述外环控制模块、 所述内环控制模块及形成调制波，所述调制模块通过该调制波来对所述受端换流站进行控制 以使所述直流母线电压维持稳定。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种采用上述的控制方法进行控制的受 端换流站。

利用本发明，能够在送端换流站低电压穿越造成直流电压跌落时，让受端换流站根据直 流母线电压和受端换流站的电流变化情况，自动引入电压支撑控制环节来恢复直流母线电压 至参考值，实现HVDC系统的稳定低电压穿越。

利用本发明，在送端电网电压故障恢复后，根据直流母线电压和受端换流站的电流变化 情况，自动切除电压支撑控制环节，实现功率和直流母线电压快速恢复至稳定运行水平。

利用本发明，无需额外增加硬件设备，不依赖通信，根据受端换流站采样信号控制直流电 压支撑环节的自动投入和切除。

附图说明

图1显示为本发明的柔性直流输电换流站的系统结构示意图。

图2显示为本发明的受端换流站控制方法的流程示意图。

图3显示为本发明的受端换流站的控制框图。

图4显示为本发明的滞环控制器的输出特性图。

图5a-c显示为本发明的加入直流母线电压支撑控制后送端电网电压跌落0.5p.u.时两端换 流站输出特性曲线。

图6a-c显示为本发明的加入直流母线电压支撑控制后送端电网电压跌落0.8p.u.时两端换 流站输出特性曲线。

图7显示为不加入直流母线电压支撑控制时的双端HVDC的控制方法在送端电网电压跌 落式两端换流站的输出特性曲线。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露 的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加 以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精 神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1-7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本 构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸 绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也 可能更为复杂。

图1示出了本发明的柔性直流输电(HVDC)换流站的基本拓扑结构，柔性直流输电直 流输电系统的硬件部分具体包括一个双端的MMC-HVDC系统，包括两个模块化多电平换流 器(Modular Multilevel Converter，MMC)MMC换流站，分别为送端换流站MMC1和受端换流 站MMC2，送端换流站MMC1和受端换流站MMC2分别与电网Grid1和Grid2相连。两换 流站之间由直流电缆连接，系统两侧功率可以双向传输。MMC1工作于整流状态，将交流电 网Grid1中电能传输至直流侧；MMC2工作于逆变状态，将直流电能传输至交流电网Grid2。

请参阅图3，本发明的受端环流站MMC2每一相有上下两个桥臂，每个桥臂有n个子模 块SM1～SMn；上下桥臂之间串联两个限流用电感，每个子模块由两个开关器件、2个反并联二极管和1个稳压电容组成；送端换流站MMC1与受端环流站MMC2结构相似，在此不 做赘述。需要说明的是，在其他实施例中，所述送端换流站MMC1和受端换流站MMC2也 可以采用其他结构，并不限于图3所示的结构。

在本发明中，送端换流站MMC1的外环例如可采用定直流电压控制法，使直流电压追踪 其参考值，用于稳定HVDC系统直流母线电压U_dc，而内环采用电流内环控制法；受端换流 站MMC2的控制框图如图3所示，采用双闭环矢量控制，外环采用恒功率控制(PQ控制)，通过在受端换流站MMC2控制外环(外环控制模块5)的功率参考值的给定环节增加直流母线电压支撑的控制环节(直流母线电压支撑控制模块3)，通过实时监测直流母线电压U_dc与受端换流站MMC2的电流变换率，直流母线电压支撑控制模块3切换受端换流站MMC2的 有功指令，实现两端换流站功率平衡，稳定直流电压，避免直流电压进一步跌落造成换流站 停机。具体地，根据PQ控制原理，利用PQ功率控制器得到旋转坐标系下的电流指令i_dref， i_qref，在经过内环控制模块5控制得到旋转坐标系下的电压指令u_dref，u_qref，此时受端电网通过PLL锁相环2得到旋转坐标系下坐标变化的相角θ，利用Park反变换模块6将旋转坐标系下的电压指令变换成三相坐标系下的电压指令(调制波)，所述调制模块1通过该调制波来对所 述受端换流站MMC2进行控制以使所述直流母线电压维持稳定，所述调制模块1例如可以是 载波移相模块(CPS-PWM模块)或最近电平逼近模块(NLM模块)，其中载波移相模块适合在换流站的桥臂子模块个数较少时(例如10个)时使用，而最近电平逼近模块(NLM模块) 适合在桥臂子模块个数较多时使用。在图3中，所述调制模块1例如可以是载波移相模块(CPS-PWM模块)。

图2示出了本发明的受端换流站MMC2控制方法的流程示意图。所述控制方法包括：步 骤S10、在受端换流站MMC2的控制外环增加直流母线电压支撑控制模块3，所述受端换流站MMC2的控制外环采用有功功率-无功功率控制；步骤S20、获取直流母线电压与受端换流站MMC2的电流变换率；步骤S30、所述直流母线电压支撑控制模块3根据获取的所述直流 母线电压与所述受端换流站MMC2的电流变换率来调节所述受端换流站MMC2的控制外环 的有功输入指令，以使所述直流母线电压维持稳定。

请参阅图2和图3，在步骤S10中，所述直流母线电压支撑控制模块3包括选择开关S、 有功指令调节模块32及切换信号获取模块31，所述有功指令调节模块32通过所述选择开关 W与所述受端换流站MMC2的控制外环连接，所述切换信号获取模块31根据获取的所述直 流母线电压与所述受端换流站MMC2的电流变换率来获取开关切换信号；所述选择开关根据 所述开关切换信号来控制所述有功指令调节模块32的投入和切除，以实现对所述受端换流站 MMC2的控制外环的有功输入指令的调节。

请参阅图2和图3，在步骤S20中，例如可通过设置于直流母线处的电压监控装置来获 取所述直流母线电压U_dc；通过设置于受端电网的电流监控装置(例如电流计)来获取所述受 端换流站MMC2的电流(图3中的i_a、i_b、i_c)。

请参阅图2和图3，在步骤S30中，S是受端换流站MMC2的功率指令选择开关，以直流母线电压和受端换流站MMC2的电流变换率作为送端换流站低电压跌落的依据，制定判断策略：具体如下：

首先，利用滞环比较器311进行直流母线电压判定，以获取滞环输出。考虑到即使系统 正常运行时，直流母线电压U_dc也会围绕稳定值10kV(此处只是为了示例，当然也可以是其 他合适的值)小幅度波动，其允许波动范围为0.1p.u.(指标幺值)，将电压判断环节增加滞环 比较器311，利用滞环比较器311进行直流母线电压判定，以获取滞环输出。具体地，设置滞 环阈值上限为10000(此处只是为了示例，当然也可以是其他合适的值)，滞环阈值下限为9000 (此处只是为了示例，当然也可以是其他合适的值)，滞环输出以S_H表示。当直流母线电压 高于滞环阈值上限时S_H＝1，当直流母线电压低于滞环阈值下限时S_H＝0，当直流母线电压在滞 环阈上下限之间时，S_H维持当前值，滞环比较器311的输出特性如图4所示。

图4所示的滞环特性可以用下式表示：

当直流母线电压稳定于10kV左右或者跌落后幅值仍然大于9kV时，滞环输出S_H为1； 当直流母线电压跌落至9kV时，滞环输出S_H为0。当直流母线电压回升至10kV，滞环输出S_H为1，在直流母线电压回升至10kV的过程中，滞环输出S_H为0。

接着，在故障穿越时受端换流站MMC2的电压支撑控制环节会控制直流母线电压，因 此仅仅依靠滞环，无法准确判断送端电网电压是否恢复正常。

送端电网电压是否恢复正常，还需要增加受端电流作为判断条件。在送端电网电压故障 消除时，受端换流站MMC2的电流会突然变化，变化率超过一预设值M(定义为电流变换 率预设值)，M可以根据实际情况进行设定，作为示例，M例如可以是0.5*10⁴A/s，因此可以用电流变化率用作判断送端电网电压故障消除与否的判断条件之一(也即进行受端换流站 MMC2的电流变换率的判定)。

最后，根据所述滞环输出和所述受端换流站MMC2的电流变换率的判定结果来获取所述 开关切换信号。具体地，将上述滞环电压比较器的输出值S_H与受端换流站MMC2的电流变 化率判断值相结合，作为电压支撑环节的开关切换信号，开关切换信号的表达式如下：

当开关切换信号S＝1时，功率环指令为设定值P*(系统正常运行下的有功指令)，受端 换流站MMC2工作于恒功率控制模式。当S＝0时，直流母线电压支撑控制环节(也即有功 指令调节模块32)接入，受端换流站MMC2工作于直流母线电压支撑控制模式，功率环指令为直流母线电压支撑控制环节(也即有功指令调节模块32)的输出。

直流母线电压支撑环节(也即有功指令调节模块32)中，直流母线电压参考值

与直 流母线电压的实际值U_dc的差值经过PI控制，形成直流母线电压的闭环控制，直流母线电 压环的输出为功率环的功率参考值P_ref，直流母线电压支撑环节的表达式如式(3)：

P_ref＝P^*-[k_p5(U_dc ^*-U_dc)+k_i5∫(U_dc ^*-U_dc)dt] (3)

其中，P*为功率环指令设定值，U_dc为直流母线电压，U_dc*为直流母线电压参考值，k_p5和k_i5分别为PI控制的比例系数和积分系数，P_ref为所述受端换流站的控制外环的有功输入指 令。由式(3)可知，直流母线电压U_dc低于其参考值

时，功率环的指令值减小，通过功率 环的调节，受端换流站MMC2有功功率降低。

母线电压的允许波动范围为0.1p.u.，文中参考电压

取9.5kV，可以支撑直流母线电压 恢复至9.5kV，支持系统稳定运行。

为验证本发明的控制方式的有效性，在MATLAB/Simulink仿真平台上搭建了MMC-HVDC仿真模型进行仿真分析，仿真系统参数见表1。

表1系统仿真参数

设定系统的额定容量为1MW，母线电压正常运行时为10kV。

图5a-c显示为本发明的加入直流母线电压支撑控制后送端电网电压跌落0.5p.u.时两端换 流站输出特性曲线。

请参阅图5a-c，0-0.5s时，系统正常运行，两端有功功率都为1MW，母线电压为10kV， 选择开关s＝1，受端换流站MMC2外环控制为恒功率控制。

0.5-1.2s中，送端电网电压跌落至0.5p.u，由于送电端电流内环对电流限幅200A，其有 功功率跌落至0.75MW，如图5a所示。

0.5-0.94s中，由于定有功功率控制的作用，受端功率在0.5-0.94s内稳定在1MW，如图 5b所示。由于两端功率不平衡，直流母线电压开始下降，在0.94s跌落到9kV，如图5c所示。

当t＝0.94s时，直流母线电压跌落至9kV，滞环比较器311输出为0，开关s＝0，母线电 压支撑控制环节加入，恒功率控制切换为直流母线电压支撑控制，受端电流失控反向突升至 限幅值200A，所以受端换流站MMC2瞬间功率升至P_mmc2＝1.5*5000V*200A＝1.5MW。 根据式(3)，经过直流母线电压支撑环节控制的调节，从图5c中可见，此时直流母线电压 从0.94s开始回升，受端功率经过0.1s便降至0.75MW两端换流站达到平衡，直流母线电压 稳定于设定值9.5kV。

1.2s时送端电网电压故障消除恢复至5kV，受端换流站MMC2电流瞬时变化率超过0.5*10⁴，电流变化率判断语句结果为1，选择开关s＝1，直流母线电压支撑控制切换为恒功率控制，从图5b可以看出，此时受端换流站MMC2有功功率迅速回升至1MW。

从图5c可见，此时直流母线电压上升，在1.3s达到10kV，经过轻微超调稳定于10kV。 1.2-1.3s时间段，由于送端电网电压恢复、电流限幅作用送端功率上升至1.5MW，快速提高 直流母线电压。至1.3s时电压恢复到额定值，送端功率降低并稳定于1MW，系统达到稳定 状态。

图6a-c显示为本发明的加入直流母线电压支撑控制后送端电网电压跌落0.8p.u.时两端换 流站输出特性曲线。

请参阅图6a-c，0.5s送端电网电压跌落为0.2p.u.时，送端换流站有功功率P_mmc1＝1.5* 1000V*200A＝0.3MW，如图6a所示。对比图5c和图6c，可以看出送端电网电压跌落得越多，直流母线电压下降得越快，而直流母线电压支撑控制都可以在0.1s内支撑直流母线电压恢复至参考电压9.5kV，体现了本发明提出的电压支撑控制的有效性和快速性。

图7示出了不加入直流母线电压支撑控制时的双端HVDC的控制方法在送端电网电压 跌落式两端换流站的输出特性曲线，其控制参数如表1所示，设定系统的额定容量为1MW， 母线电压正常运行时为10kV。

请参阅图7，0-0.5s电网正常运行，送端相电压为5kV。0.5-1.2s电网电压跌落至0.5p.u.， 1.2s后电网故障消除，电压恢复至5kV。

0-0.5s送端电网正常运行时，换流站的有功功率满足公式P_mmc1＝1.5U_dI_d＝1MW，其中 U_d为电网电压经过dq变换后两相旋转坐标系上的电压，电压值为5kV，I_d为电网电流经过dq 变换后两相旋转坐标系上的电流，电流值为133.3A。如图7a所示，0-0.5s中送端换流站有功 功率为1MW。同理，受端换流站MMC2有功功率也为1MW，如图7b所示。系统正常运行 时，两端换流站功率平衡，直流母线电压稳定于10kV，如图7c所示。

0.5-1.2s送端电网电压跌落至0.5p.u.，考虑到故障电流大幅升高会损毁系统中的功率器 件，造成换流站跳闸，因此在电流环中对电流进行限幅。一般来说系统故障电流最大允许范 围是额定电流的1.2-1.5倍，这里取故障电流为额定电流的1.5倍，为200A。因此，图7a中 0.5-1.2s故障期间送端换流站的有功功率为P_mmc1＝1.5*2500V*200A＝0.75MW。

因为受端换流站MMC2外环采用恒功率控制，图7b中受端有功功率在0.5s-1.14s内稳 定在1MW。由于1.14s起直流母线电压下降幅度较大，受端有功功率无法保持稳定，功率在 1.14s-1.2s中振荡下降。

由于两端换流站有功功率不平衡，母线电压跌落。图7c中，0.5s-1.2s直流母线电压下降， 1.2s时直流母线电压跌落至8400V，已经超出电压正常波动范围0.1p.u，严重影响系统的正常 运行。

1.2s后电网故障消除。受端换流站MMC2有功功率震荡幅度减小，迅速稳定于1MW，如图7b所示。

1.2s-1.567s中直流母线电压逐渐上升但没有达到10kV(图7c所示)，送端故障电流仍然 较大，被限幅至200A，而送端电网电压已经恢复至5kV，此时送端换流站的有功功率为P_mmc1＝1.5*5000V*200A＝1.5MW，如图(a)中1.2s-1.567s所示。

从图7c可见，t＝1.567s时直流母线电压恢复至10kV，经过轻微超调稳定于10kV。送端 功率降低并稳定于1MW。

对比加入直流母线电压支撑控制后功率及电压波形的比较，以及送端电网电压跌落至 0.5p.u.和0.2p.u.时换流站输出特性波形的比较，可以看出本发明所提的电压支撑控制策略可 以在送端换流站电网电压跌落造成直流母线电压降低时，迅速切换控制算法恢复直流母线电 压至参考值，实现HVDC系统的稳定低电压穿越。同时，在送端电网电压故障恢复后，根据 直流母线电压和受端换流站MMC2电流变化情况，自动切除电压支撑控制环节，实现功率和 直流母线电压快速恢复至稳定运行水平。

请参阅图3，本发明还提供一种受端换流站MMC2控制系统，所述控制系统包括外环控 制模块5，所述外环控制模块5采用有功功率-无功功率控制；直流母线电压支撑控制模块3， 与所述外环控制模块5的输入端连接，所述直流母线电压支撑控制模块3用于根据获取的直 流母线电压与受端换流站MMC2的电流变换率来调节所述受端换流站MMC2的控制外环的 有功输入指令；内环控制模块5，与所述外环控制模块5的输出端通过Park反变换模块6连 接，所述内环控所述内环控制模块5采用电流环控制；调制模块1，与所述内环控制模块5的 输出端连接；其中，调节后的所述受端换流站MMC2的控制外环的有功输入指令依次经过所 述外环控制模块4、所述内环控制模块5及形成调制波，所述调制模块1通过该调制波来对 所述受端换流站MMC2进行控制以使所述直流母线电压维持稳定。并且为了进行坐标变换， 所述受端换流站MMC2控制系统还包括锁相环2，所述锁相环2与所述Park反变换模块6连 接。需要说明的是，上述各模块的功能详见上文中的相关部分描述，在此不做赘述。

需要说明的是，应理解上述的PLL锁相环2、直流母线电压支撑控制模块3、外环控制 模块4、内环控制模块5、Park反变换模块6及调制模块1例如是一种按照逻辑功能划分的模 块，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可 以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模 块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。此外这些模块全部或 部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信 号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的 硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个 或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处 理器(Digital Singnal Processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码 的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简 称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统 (system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

综上所述，本发明对双端MMC-HVDC系统的送端换流站低电压穿越的问题，提出了在 受端换流站MMC2的功率环控制环节加上直流母线电压支撑控制，通过降低功率环的输入参 考值，降低受端换流站MMC2有功功率使两端功率平衡，来稳定直流母线电压。仿真结果表 明所提控制策略可以在送端换流站故障穿越时，能有效地稳定直流母线电压在设定值，在送 端故障恢复后，能够迅速调整控制算法，让直流母线电压恢复到额定值，解决了送电端换流 站低电压穿越时直流母线电压跌落的问题。

在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实 施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下 或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其 他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面 变模糊。

在整篇说明书中提到“一个实施例(one embodiment)”、“实施例(anembodiment)”或“具体实 施例(a specific embodiment)”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的 至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在 一个实施例中(in one embodiment)”、“在实施例中(in an embodiment)”或“在具体实施例中(in a specific embodiment)”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本发明的任何具体实施例 的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本 文所述和所示的发明实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本发明精 神和范围的一部分。

还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚 至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。

另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。 此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合 能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。

如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“一个(a)”、“一个(an)” 和“该(the)”包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另 外指明，“在…中(in)”的意思包括“在…中(in)”和“在…上(on)”。

本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或 将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体 实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在 本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明 进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。

本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各 种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发 明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、 配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知 结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。

因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替 换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前 提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修 改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利 要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是 本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范 围将只由所附的权利要求书进行确定。

Claims (10)

1.一种受端换流站控制方法，其特征在于，

在受端换流站的控制外环增加直流母线电压支撑控制模块，且所述受端换流站的控制外环采用有功功率-无功功率控制；

所述受端换流站控制方法包括：

获取直流母线电压与受端换流站的电流变换率；

所述直流母线电压支撑控制模块根据获取的所述直流母线电压与所述受端换流站的电流变换率来调节所述受端换流站的控制外环的有功输入指令，以使所述直流母线电压维持稳定。

2.根据权利要求1所述的受端换流站控制方法，其特征在于，通过设置于直流母线处的电压监控装置来获取所述直流母线电压；通过设置于受端电网的电流监控装置来获取所述受端换流站的电流。

3.根据权利要求1所述的受端换流站控制方法，其特征在于，所述直流母线电压支撑控制模块包括选择开关、有功指令调节模块及切换信号获取模块，所述有功指令调节模块通过所述选择开关与所述受端换流站的控制外环连接；

所述直流母线电压支撑控制模块根据获取的所述直流母线电压与所述受端换流站的电流变换率来调节所述受端换流站的控制外环的有功输入指令，以使所述直流母线电压维持稳定的步骤包括：

所述切换信号获取模块根据获取的所述直流母线电压与所述受端换流站的电流变换率来获取开关切换信号；

所述选择开关根据所述开关切换信号来控制所述有功指令调节模块的投入和切除，以实现对所述受端换流站的控制外环的有功输入指令的调节。

4.根据权利要求3所述的受端换流站控制方法，其特征在于，所述切换信号获取模块根据获取的所述直流母线电压与所述受端换流站的电流变换率来获取开关切换信号的步骤包括：

利用滞环比较器进行直流母线电压判定，以获取滞环输出；

进行所述受端换流站的电流变换率的判定；

根据所述滞环输出和所述受端换流站的电流变换率的判定结果来获取所述开关切换信号。

5.根据权利要求4所述的受端换流站控制方法，其特征在于，所述利用滞环比较器进行直流母线电压判定，以获取滞环输出的步骤包括：

设置滞环阈值上限和滞环阈值下限；

当所述直流母线电压高于所述滞环阈值上限时，所述滞环输出S_H为1；

当所述直流母线电压低于所述滞环阈值下限时，所述滞环输出S_H为0；

当所述直流母线电压处于所述滞环阈值上限与所述滞环阈值下限之间时，所述滞环输出S_H维持当前值。

6.根据权利要求5所述的受端换流站控制方法，其特征在于，所述根据所述滞环输出和所述受端换流站的电流变换率的判定结果来获取所述开关切换信号的步骤包括，根据下式来获取开关切换信号S：

其中，M为所述受端换流站的电流变换率预设值。

7.根据权利要求1所述的受端换流站控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

根据调节后的所述受端换流站的控制外环的有功输入指令获取旋转坐标系下的电流指令；

将获取的电流指令作为输入，经电流内环控制及调制模块控制形成调制波，以对所述受端换流站进行控制。

8.根据权利要求1所述的受端换流站控制方法，其特征在于，所述直流母线电压支撑控制模块通过下式来对所述受端换流站的控制外环的有功输入指令进行调节：

P_ref＝P^*-[k_p5(U_dc ^*-U_dc)+k_i5∫(U_dc ^*-U_dc)dt]

其中，P*为功率环指令设定值，U_dc为直流母线电压，U_dc*为直流母线电压参考值，k_p5和k_i5分别为PI控制的比例系数和积分系数，P_ref为所述受端换流站的控制外环的有功输入指令。

9.一种受端换流站控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

外环控制模块，所述外环控制模块采用有功功率-无功功率控制；

直流母线电压支撑控制模块，与所述外环控制模块的输入端连接，所述直流母线电压支撑控制模块用于根据获取的直流母线电压与受端换流站的电流变换率来调节所述受端换流站的控制外环的有功输入指令；

内环控制模块，与所述外环控制模块的输出端连接，所述内环控所述内环控制模块采用电流环控制；

调制模块，与所述内环控制模块的输出端连接；

其中，调节后的所述受端换流站的控制外环的有功输入指令依次经过所述外环控制模块、所述内环控制模块及形成调制波，所述调制模块通过该调制波来对所述受端换流站进行控制以使所述直流母线电压维持稳定。

10.一种采用权利要求1-8中任意一项所述的控制方法进行控制的受端换流站。

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