在高压直流(HVDC)电力传输网络领域中，一种控制变换器的方法，所述变换器包括对应于变换器的相应相的至少一个变换器臂(12A、12B、12C)，所述或每个变换器臂(12A、12B、12C)在第一DC端子与第二DC端子(14、16)之间延伸，并且包括由AC端子(18A、18B、18C)分隔开的第一臂部和第二臂部(12A+、12A‑、12B+、12B‑、12C+、12C‑)，所述方法包括以下步骤：(a)为所述或每个变换器臂(12A、12B、12C)获得对应变换器臂(12A、12B、12C)需要跟踪的相应的AC相电流需求波形(IA、IB、IC)或所述或每个变换器臂(12A、12B、12C)还需要跟踪的DC电流需求(be)；(b)为每个臂部(12A+、12A‑、12B+、12B‑、12C+、12C‑)确定该臂部(12A+、12A‑、12B+、12B‑、12C+、12C‑)必须贡献以跟踪对应所需的AC相电流需求波形(IA、IB、IC)和所需的DC电流需求(be)的臂部电流(IA+、IA‑、IB+、IB‑、IC+、IC‑)；(c)为每个臂部(12A+、12A‑、12B+、12B‑、12C+、12C‑)提供臂部电压源(VA+、VA‑、VB+、VB‑、VC+、VC‑)以实现对应确定的臂部电流(IA+、IA‑、IB+、IB‑、IC+、IC‑)；以及(d)执行数学优化来确定一个或多个最优臂部电流(IA+、IA‑、IB+、IB‑、IC+)和/或提供最优臂部电压源(VA+、VA‑、VB+、VB‑、VC+、VC‑)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种控制变换器的方法以及这样的变换器。
技术介绍
在高压直流(HVDC)电力传输网络中，交流(AC)电力通常被变换为直流(DC)电力，用于经由架空线和/或海底电缆进行传输。这种变换免除了对由电力传输介质(即传输线或电缆)造成的AC电容性载荷效应进行补偿的需要，并且从而降低电线和/或电缆的每公里成本。当需要长距离传输电力时，从AC到DC的变换因而变得有成本效益。DC电力与AC电力之间的变换还用于需要互连DC和AC电网的电力传输网络。在任何这种电力传输网络中，在AC电力与DC电力之间的每个交界处需要变换器来产生所需的变换：AC到DC或者DC到AC。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种控制变换器的方法，所述变换器包括对应于所述变换器的相应相的至少一个变换器臂，所述或每个变换器臂在第一DC端子与第二DC端子之间延伸，并且包括由AC端子分隔开的第一臂部和第二臂部，所述方法包括以下步骤：(a)为所述或每个变换器臂获得对应变换器臂需要跟踪的相应的AC相电流需求波形以及所述或每个变换器臂还需要跟踪的DC电流需求；(b)为每个臂部确定该臂部必须贡献以跟踪对应所需的AC相电流需求波形和所需的DC电流需求的臂部电流；(c)为每个臂部提供臂部电压源以实现对应确定的臂部电流；以及(d)执行数学优化来确定一个或多个最优臂部电流和/或提供最优臂部电压源。执行上述数学优化步骤的一个或另一个，即从一组可能的替选值中选择最佳单独臂部电流和/或最佳单独臂部电压源(相对于选定的标准)，允许例如通过更高级别的控制器彼此独立地控制AC和DC电流需求。它还允许每个臂部的性能变化在变换器作为一个整体的操作中得到适应。例如，在臂部电流的情况下，控制变换器的常规方法考虑各个臂部使其具有彼此相等的性能特性，其结果是各个臂部始终被控制为每个提供相同、相等的电流贡献，而无论给定臂部的操作性能是否有任何变化。同时，相对于臂部电压源，本专利技术的方法允许例如如果给定的臂部遭受降低其电压供给性能的损坏，则该臂部提供减小的臂部电压源，而变换器继续运行。优选地，执行数学优化包括：创建表示通过所述变换器的电流流动和/或所述变换器中的电压条件的对应一个的等效变换器配置。以上述方式创建等效变换器配置强加该变换器可以被控制的方式的约束条件，并且因此有助于执行数学优化来确定所述或每个最优臂部电流和/或提供最优臂部电压源。在本专利技术的优选实施例中，创建表示通过所述变换器的电流流动的等效变换器配置包括：映射通过所述变换器的可能的电流流动路径，并且创建表示所述变换器中的电压条件的等效变换器配置包括：为每个臂部映射所述臂部电压源和感性分量。为每个臂部映射通过变换器的可能的电流流动路径和/或映射臂部电压源和感性分量都有助于为给定变换器拓扑结构(即给定变换器结构)定制控制方法。可选的，所述变换器包括多个变换器臂，并且执行数学优化包括以下中的对应一个：施加电流权重到由多个臂部所提供的相对电流贡献和/或施加电压权重到由每个臂部电压源提供的相对电压贡献。施加这种权重允许每个臂部性能的变化在继续优化变换器作为一个整体操作的同时得以适应。所述方法的另一个优选实施例包括根据所述变换器的测量的操作参数来确定所述或每个权重。用以上述方式确定权重允许所述方法考虑到可能影响变换器的健康运行的环境因素，并改变被确定的最优臂部电流和/或所提供的最优臂部电压源，以便克服环境因素和减轻对变换器的操作的相关联的影响。这样的环境因素的例子包括一个臂部中的部件发热，或臂部受到部件损坏或故障使得其性能下降。优选地，当在特定操作条件下控制所述变换器时，施加权重包括施加不同的权重到至少一个臂部，使得所述或每个被施加不同的权重的臂部提供与其它臂部不同的贡献。这样的步骤允许所述方法区分一个臂部和另一个臂部，例如根据给定的臂部的性能如何来进行区分。在以下情况下这是有用的，即当期望降低由给定臂部贡献的电流水平(例如这是因为与该臂部相关联的冷却运行于较低容量)并且暂时提高由一个或多个其它臂部提供的电流水平以便允许变换器继续操作和提供高水平的电力变换时。这也可以用来例如在故障或其它损坏降低给定臂部的性能的情况下，减少给定臂部必须提供的臂部电压，使得变换器仍然能够继续操作并提供高水平的电力变换。在本专利技术的进一步优选实施例中，为每个臂部执行数学优化以提供最优臂部电压源包括：减少给定臂部的实际测量的臂部电流与为该所述给定臂部对应确定的臂部电流的任何偏差。减少给定臂部的实际测量的臂部电流与为该所述给定臂部对应确定的臂部电流的任何偏差有利地将反馈引入所述变换器的控制，这有助于确保所述变换器继续以优化方式运行。可选地，减少实际测量的臂部电流与对应确定的臂部电流的任何偏差的步骤包括：为对应臂部计算感性电压部。计算对应臂部的感性电压部减少所述变换器中未知电压条件的数量，并且因此有助于执行数学优化以提供最优臂部电压源。本专利技术的方法可以进一步包括：修改所计算的感性电压部以驱使所述实际测量的臂部电流跟随所述对应确定的臂部电流。这样的步骤提供使得实际测量的臂部电流有利地跟踪对应确定的臂部
电流的方便的手段，并且因此有助于维持变换器的最优性能。优选地，本专利技术的方法包括：执行数学优化来确定对应臂部必须贡献以跟踪对应所需的AC相电流需求波形和所需的DC电流需求的一个或多个最小单独臂部电流，和/或提供最小单独臂部电压源以实现对应确定的臂部电流。确定一个或多个最小单独臂部电流减小了每个臂部中的传导损耗和开关损耗，这是因为通常这些损耗是与电流的平方(即I2)成正比的。同时，为每个臂部确定最小单独臂部电压源有助于减少变换器引起的扰乱的程度并且因此进一步有助于维持其最优运行。在控制变换器的一个优选的方法中，包括：执行数学优化仅为确定一个或多个最优臂部电流，为每个臂部提供臂部电压源以实现对应确定的臂部电流可以包括：应用控制算法以通过每个对应确定的臂部电流直接建立最优臂部电压源。这种直接建立最优臂部电压源减少与控制变换器相关联的计算工作量和开销，并且也有助于在控制器不确定性和建模误差方面提高本专利技术的方法的稳健性。根据本专利技术的第二个方面，提供了一种变换器，包括对应于所述变换器的相应相的至少一个变换器臂，所述或每个变换器臂在第一DC端子与第二DC端子之间延伸，并且包括由AC端子分隔开的第一臂部和第二臂部，所述变换器还包括控制器，所述控制器被配置为：(a)为所述或每个变换器臂获得对应变换器臂需要跟踪的相应的AC相电流需求波形以及所述或每个变换器臂还需要跟踪的DC电流需求；(b)为每个臂部确定该臂部必须贡献以跟踪对应所需的AC相电流需求波形和所需的DC电流需求的臂部电流；(c)为每个臂部提供臂部电压源以实现对应确定的臂部电流；以及(d)执行数学优化来确定一个或多个最优臂部电流和/或提供最优臂部电压源。本专利技术的变换器也具有根据本专利技术的用于控制变换器的方法的对应特征相关联的优点。附图说明现在将参照以下附图，通过非限制示例的方式来简要描述本专利技术的优选实施例，在附图中：图1(a)示出说明根据控制变换器的本专利技术的第一种方法中主要步骤的流程图；图1(b)示出说明根据控制变换器的本专利技术的第二种方法中主要步骤的流程图；图2示出等效变换器配置的示意图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种控制变换器的方法，所述变换器包括对应于所述变换器的相应相的至少一个变换器臂，所述或每个变换器臂在第一DC端子与第二DC端子之间延伸，并且包括由AC端子分隔开的第一臂部和第二臂部，所述方法包括以下步骤：(a)为所述或每个变换器臂获得对应变换器臂需要跟踪的相应的AC相电流需求波形以及所述或每个变换器臂还需要跟踪的DC电流需求；(b)为每个臂部确定该臂部必须贡献以跟踪对应所需的AC相电流需求波形和所需的DC电流需求的臂部电流；(c)为每个臂部提供臂部电压源以实现对应确定的臂部电流；以及(d)执行数学优化来确定一个或多个最优臂部电流和/或提供最优臂部电压源。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.12 EP 13275311.21.一种控制变换器的方法，所述变换器包括对应于所述变换器的相应相的至少一个变换器臂，所述或每个变换器臂在第一DC端子与第二DC端子之间延伸，并且包括由AC端子分隔开的第一臂部和第二臂部，所述方法包括以下步骤：(a)为所述或每个变换器臂获得对应变换器臂需要跟踪的相应的AC相电流需求波形以及所述或每个变换器臂还需要跟踪的DC电流需求；(b)为每个臂部确定该臂部必须贡献以跟踪对应所需的AC相电流需求波形和所需的DC电流需求的臂部电流；(c)为每个臂部提供臂部电压源以实现对应确定的臂部电流；以及(d)执行数学优化来确定一个或多个最优臂部电流和/或提供最优臂部电压源。2.根据权利要求1所述的控制变换器的方法，其中执行数学优化包括：创建表示通过所述变换器的电流流动和/或所述变换器中的电压条件的对应一个的等效变换器配置。3.根据权利要求2所述的控制变换器的方法，其中创建表示通过所述变换器的电流流动的等效变换器配置包括：映射通过所述变换器的可能的电流流动路径，并且其中，创建表示所述变换器中的电压条件的等效变换器配置包括：为每个臂部映射所述臂部电压源和感性分量。4.根据任一项前述权利要求所述的控制变换器的方法，其中所述变换器包括多个变换器臂，并且其中执行数学优化包括以下中的对应一个：施加电流权重到由多个臂部所提供的相对电流贡献和/或施加电压权重到由每个臂部电压源提供的相对电压贡献。5.根据权利要求4所述的控制变换器的方法，其中根据所述变换器的测量的操作参数来确定所述或每个权重。6.根据权利要求4或权利要求5所述的控制变换器的方法，其中当在特定操作条件下控制所述变换器时，施加权重包括施加不同的权重到至少一个臂部，使得所述或...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·费克里亚所，M·M·克劳德梅兰，T·C·格林，K·戴克，F·J·莫雷诺穆诺兹，O·F·贾西姆，M·巴扎尔甘，
申请(专利权)人：通用电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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