用于限制环流的装置、方法和计算机程序产品制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于在AC与DC之间转换的变流器中限制环流的装置、方法和计算机程序产品，其中变流器具有多个AC和DC端子并且包括多个变流器臂，其中第一变流器和第二变流器在第一DC端子与第一AC端子之间并联连接，每个变流器臂包括串联连接的变流器单元的组串。该装置包括控制部件(24)，该控制部件(24)获得第一变流器臂的电流(ipa1)和第二变流器臂的电流(ipa2)，形成两个变流器臂电流的平均(iparef)，基于该平均(iparef)形成第一电压控制信号和第二电压控制信号(rxa1，rxa2)，并且在由第一变流器臂和第二变流器臂所提供的电压的控制中使用第一电压控制信号和第二电压控制信号(rxa1，rxa2)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于限制环流的装置、方法和计算机程序产品
本专利技术总体涉及电压源变流器。更具体地，本专利技术涉及用于限制变流器的环流(circulatingcurrent)的装置、方法和计算机程序产品。
技术介绍
使用直流(DC)输电系统在各种情况下是有吸引力的，例如在长距离上传送电力时。在许多输电情况下，高压直流(HVDC)输电已经被证明是交流电(AC)传输的高效备选方案。若干HVDC传输线还可以互连以形成HVDC传输网络。这些电力系统通常配备有用于在AC与DC之间转换的变流器。此外，在这些系统中，功率水平不断提高。随着在HVDC系统上传输的功率水平的增加，已经出现对提高HVDC变流器的额定功率的需要。这可以通过增加变流器的电压或电流水平来实现。但是，该变流器中使用的半导体器件经常在其最大电压和电流极限下工作。提高变流器额定功率的另一种方法是并联连接更多的半导体、臂或变流器。将开关并联连接需要复杂的栅极驱动器，更加注重物理电路布局以同步这些开关的切换。因此，臂/变流器的并联通常是有吸引力的选择。在US2008/0252142中描述了带有并联变流器臂的变流器的使用。Pou,Josep；Ceballos,Salvador；Konstantinou,Georgios；Capella,GabrielJ.；Agelidis,VassiliosG.在“Controlstrategytobalanceoperationofparallelconnectedlegsofmodularmultilevelconverters”(2013年5月工业电子(ISIE),2013IEEE国际会议,28-31)，描述了用于控制所述带有并联变流器臂的变流器的一种控制方案。在理想状况下，负载电流应当在两个并联臂之间平均分配。然而，即使是两个臂的参数之间的小的不匹配，也会导致在变流器中环流的流动。该电流可以在变流器的交流侧上或直流侧上的两个并联臂之间流动。这引起不同相之间的负载电流分布中的不平衡，导致系统中的附加损耗或不稳定。这是变流器臂并联中的重要问题之一。因此，需要开发控制以限制在并联连接的变流器臂之间流动的环流。
技术实现思路
本专利技术解决了限制变流器的两个并联变流器臂之间的环流的问题。根据第一方面，该目的通过一种用于限制变流器中的环流的装置来实现，变流器在交流AC与直流DC之间进行转换，该变流器具有多个AC端子和DC端子并且包括：多个变流器臂，其中第一变流器臂和第二变流器臂在第一DC端子与第一AC端子之间并联连接，每个变流器臂包括串联连接的变流器单元的组串，该装置包括控制部件，其被配置成：获得第一变流器臂的电流和第二变流器臂的电流，形成两个变流器臂电流的平均，基于平均形成第一电压控制信号，基于平均形成第二电压控制信号，在由第一变流器臂提供的电压的控制中使用第一电压控制信号，在由第二变流器臂提供的电压的控制中使用第二电压控制信号。根据第二方面，该目的通过一种用于限制变流器中的环流的方法来实现，变流器在交流AC与直流DC之间进行转换，该变流器具有多个AC端子和DC端子并且包括多个变流器臂，其中第一变流器臂和第二变流器臂在第一DC端子与第一AC端子之间并联连接，每个变流器臂包括串联连接的变流器单元的组串，该方法在环流限制装置的控制部件中被执行并且包括：获得第一变流器臂的电流和第二变流器臂的电流，形成两个变流器臂电流的平均，基于平均形成第一电压控制信号，基于平均形成第二电压控制信号，在由第一变流器臂提供的电压的控制中使用第一电压控制信号，在由第二变流器臂提供的电压的控制中使用第二电压控制信号。根据第三方面，该目的通过一种用于限制变流器中的环流的计算机程序产品来实现，变流器在交流AC与直流DC之间进行转换，该变流器具有多个AC端子和DC端子并且包括多个变流器臂，其中第一变流器臂和第二变流器臂在第一DC端子与第一AC端子之间并联连接，每个变流器臂包括串联连接的变流器单元的组串，该计算机程序产品包括带有计算机程序代码的数据载体，该计算机程序代码被配置成引起环流限制装置的控制部件：获得第一变流器臂的电流和第二变流器臂的电流，形成两个变流器臂电流的平均，基于平均形成第一电压控制信号，基于平均形成第二电压控制信号，在由第一变流器臂提供的电压的控制中使用第一电压控制信号，在由第二变流器臂提供的电压的控制中使用第二电压控制信号。本专利技术具有一些优点。通过控制，实现了环流的快速限制。这减少了DC传输系统中的损耗并增加了DC传输系统的稳定性。由此也可以增加第一变流器的额定功率。在控制中两个臂电流的平均的使用例如迫使两个臂电流相等。该控制具有一些附加的优点。它可以仅用几个附加的部件或几个附加的计算机指令来实现。由此使得计算负担很低。该控制还直接基于没有任何估计的测量的电流。附图说明下面将参考附图来描述本专利技术，其中：图1示意性地示出了包括在第一变流器与第二变流器之间的两条DC极线的DC输电系统，每个变流器经由变压器连接到对应的AC系统，图2更详细地示意性地示出了图1中的第一变流器中的内容，其中该变流器包括控制部件，图3示意性地示出了由控制部件使用的用于限制环流的控制方案，图4示意性地示出了由控制部件执行的多个方法步骤的流程图；和图5示意性地示出了以包括用于实现控制部件的计算机程序代码的数据载体形式的计算机程序产品。具体实施方式下面将给出本专利技术的优选实施例的详细描述。图1示出了包括第一变流器12和第二变流器14的简化的直流(DC)输电系统10，其中两个变流器12和14通过两条DC极线P1和P2互连。第一变流器12在这里经由第一变压器16连接到第一交流(AC)输电系统20，并且第二变流器14可以经由第二变压器18连接到第二AC输电系统22。变流器12和14都是电压源变流器，更具体地是包括多个单元的多电平变流器，即采用用于形成多个电压电平的单元的电压源变流器。此外，在该示例中转换在DC与三相AC之间进行。因此，两个变流器都具有三个相脚，每相一个。在第二变流器14中，每个相脚被分成两个相臂，即上相臂和下相臂，并且在这两个相臂会合的连接点处设置一个AC端子。在图1中可以看出，第一变流器12不具有相同的结构。相反，对于每个相，在极与对应的AC端子之间有两个并联的变流器臂。因此，相脚的上半部分包括两个并联的变流器臂，并且相脚的下半部分同样包括两个并联的变流器臂。应当注意的是，第二变流器14也可以是像第一变流器12那样的并联臂变流器。图2更详细地示意性地示出了第一变流器12。变流器12具有第一直流端子DC1和第二直流端子DC2，其作为示例连接到两条极线P1和P2。然而应当认识到，作为备选，其中一个DC端子可以接地。可以看出，每个相脚具有提供AC端子的中点。因此，第一相脚具有提供用于第一相的第一AC端子ACA的中点，第二相脚具有提供用于第二相的第二AC端子ACB的中点，并且第三相脚具有提供用于第三相的第三AC端子ACC的中点。所有相脚还包括四个变流器臂，两个在第一DC端子DC1与AC端子之间并联连接，两个在第二DC端子DC2与AC端子之间并联连接。每个AC端子经由对应的变压器16A、16B和16C连接到第一AC网络。在下面的描述中，将仅参考在第一DC端子DC1与第一AC端子ACA之间连接的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于限制变流器(12)中的环流(ic)的装置，所述变流器在交流AC与直流DC之间执行转换，所述变流器(12)具有多个AC端子(ACA，ACB，ACC)和DC端子(DC1，DC2)并且包括：多个变流器臂，其中第一变流器臂(pa1)和第二变流器臂(pa2)在第一DC端子(DC1)与第一AC端子(ACA)之间并联连接，每个变流器臂包括串联连接的变流器单元的组串(cs1，cs2)，所述装置包括控制部件(24)，所述控制部件(24)被配置成：获得所述第一变流器臂(pa1)的电流(ipa1)和所述第二变流器臂(pa2)的电流(ipa2)，形成两个所述变流器臂电流的平均(iparef)，基于所述平均(iparef)形成第一电压控制信号(rxa1)，基于所述平均(iparef)形成第二电压控制信号(rxa2)，在由所述第一变流器臂(pa1)提供的电压的控制中使用所述第一电压控制信号(rxa1)，和在由所述第二变流器臂(pa2)提供的电压的控制中使用所述第二电压控制信号(rxa2)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于限制变流器(12)中的环流(ic)的装置，所述变流器在交流AC与直流DC之间执行转换，所述变流器(12)具有多个AC端子(ACA，ACB，ACC)和DC端子(DC1，DC2)并且包括：多个变流器臂，其中第一变流器臂(pa1)和第二变流器臂(pa2)在第一DC端子(DC1)与第一AC端子(ACA)之间并联连接，每个变流器臂包括串联连接的变流器单元的组串(cs1，cs2)，所述装置包括控制部件(24)，所述控制部件(24)被配置成：获得所述第一变流器臂(pa1)的电流(ipa1)和所述第二变流器臂(pa2)的电流(ipa2)，形成两个所述变流器臂电流的平均(iparef)，基于所述平均(iparef)形成第一电压控制信号(rxa1)，基于所述平均(iparef)形成第二电压控制信号(rxa2)，在由所述第一变流器臂(pa1)提供的电压的控制中使用所述第一电压控制信号(rxa1)，和在由所述第二变流器臂(pa2)提供的电压的控制中使用所述第二电压控制信号(rxa2)。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制部件(24)被配置成：形成所述第一变流器臂电流与所述平均(iparef)之间的第一误差信号(ipa1e)，并在所述第一电压控制信号(rxa1)的形成中使用所述第一误差信号，并且形成所述第二变流器臂电流与所述平均(iparef)之间的第二误差信号(ipa2e)，并在所述第二电压控制信号(rxa2)的形成中使用所述第二误差信号。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述控制部件(24)被配置成：执行所述第一误差信号(ipa1e)的比例控制，以便获得所述第一电压控制信号(rxa1)，并且执行所述第二误差信号(ipa2e)的比例控制，以便获得所述第二电压控制信号(rxa2)。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述控制部件(24)还被配置成：将所述第一电压控制信号(rxa1)加到调制参考(rpa)，以便获得第一变流器臂控制信号(rpa1)，并将所述第二电压控制信号(rxa2)加到调制参考(rpa)，以便获得第二变流器臂控制信号(rpa2)，并且当在由所述第一变流器臂(pa1)提供的电压的控制中使用所述第一电压控制信号(rxa1)时，所述控制部件(24)被配置成使用所述第一变流器臂控制信号(rpa1)来控制所述第一变流器臂，且当在由所述第二变流器臂(pa2)提供的电压的控制中使用所述第二电压控制信号(rxa2)时，所述控制部件(24)被配置成使用所述第二变流器臂控制信号(rpa2)来控制所述第二变流器臂。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述控制部件(24)还被配置成在使用所述变流器臂电流之前将其进行滤波。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，还包括在所述第一变流器臂(pa1)与所述第二变流器臂(pa2)之间的至少一个电感器(L1，L2)。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括所述变流器(12)。8.一种用于限制变流器(12)中的环流的方法，所述变流器在交流AC与直流(DC之间进行转换，所述变流器(12)具有多个AC端子(ACA，ACB，ACC)和DC端子(DC1，DC2)并且包括多个变流器臂，其中第一变流器臂(pa1)和第二变流器臂(pa2)在第一DC端子(DC1)与第一AC端子(ACA)之间并联连接，每个变流器臂包括串联连接的变流器单元的组串(cs1，cs2)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·R·卡路里，GK·卡萨尔，Y·江赫夫纳，J·赫夫纳，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH