用于控制例如在多终端功率传输系统中或在DC微电网中的多个转换器的操作的方法技术方案

公开用于控制功率传输系统的多个转换器的操作的方法和功率传输系统。对于转换器的每个，如果转换器的电压不在所选电压范围内，控制通过转换器的功率流,使得功率流对应于或更接近对应于转换器的功率流参考值或范围，或如果转换器的感测电压在所选电压范围内，控制通过转换器的功率流,使得功率流对应于转换器的电压，其等于转换器的电压参考值或其在转换器的电压参考范围内。例如，在转换器的电压在所选电压范围内的情况下，根据电压裕度控制法或与其类似地控制转换器的操作，并且在转换器的电压不在所选电压范围内的情况下，根据下垂控制法或与其类似地控制转换器的操作。

A method for controlling the operation of multiple converters, such as in a multi-terminal power transmission system or in a DC microgrid

A method and power transmission system for controlling operation of multiple converters of a power transmission system are disclosed. For each converter, if the voltage of the converter is not within the range of the selected voltage, the power flow through the converter is controlled so that the power flow corresponds to or is closer to the reference value or range of the power flow corresponding to the converter, or if the sensing voltage of the converter is within the range of the selected voltage, the power flow through the converter is controlled. The resulting power flow corresponds to the voltage of the converter, which is equal to or within the voltage reference range of the converter. For example, when the voltage of the converter is within the selected voltage range, the operation of the converter is controlled according to the voltage margin control method or similar to it, and when the voltage of the converter is not within the selected voltage range, the operation of the converter is controlled according to the droop control method or similar to it.

【技术实现步骤摘要】
用于控制例如在多终端功率传输系统中或在DC微电网中的多个转换器的操作的方法
本专利技术一般涉及功率传输系统领域。具体地，本专利技术涉及用于控制多个转换器的操作的方法，这些多个转换器经由其相应直流（DC）侧电连接到DC功率传输系统用于经由DC功率传输系统在转换器之间传输功率，其中每个转换器经由其交流（AC）侧进一步电连接到AC功率系统并且配置成将DC功率转换成AC功率，或反之亦然。DC功率传输系统可例如包括高压直流（HVDC）功率传输系统或由其构成。
技术介绍
由于对功率供应或输送以及互连功率传输和配电系统的增加的需要，HVDC功率传输变得越来越重要。在HVDC功率系统中，通常包含有接口布置，该接口布置包含或构成HVDC转换器或转换器站，其是配置成将高压DC转换成AC或反之亦然的一类转换器或转换器站，所述接口布置配置成使AC功率系统与DC功率系统耦合，或反之亦然。HVDC转换器系统可包括多个元件，例如转换器本身（或串联或并联连接的多个转换器）、一个或多个变压器、电容器、滤波器和/或其他辅助元件。转换器可包括多个基于固态的器件，例如半导体器件。HVDC技术可分类为基于电流源转换器（CSC）的HVDC和基于电压源转换器（VSC）的HVDC。尽管基于CSC的HVDC转换器采用晶闸管作为开关或切换元件（和/或未自换向的其他开关或切换元件），基于VSC的HVDC转换器采用例如绝缘栅双极晶体管（IGBT）作为开关或切换元件（和/或自换向的其他开关或切换元件）。多个固态半导体器件（例如晶闸管或IGBT）可连接在一起（例如串联）来形成HVDC转换器的构建块或单元。转换器单元备选地可称为（HVDC）转换器阀。HVDC功率传输在过去一般仅涉及点对点功率传输，即在两个终端或两个转换器之间的功率传输。在多于两个终端或多于两个转换器之间的功率传输一般比两终端功率传输更复杂。例如，用于控制功率传输的操作的控制系统可变得更复杂，并且在转换器或转换器站之间的通信要求可变得更高。与仅仅在两个终端之间的功率传输相比，对于在多于两个终端之间的功率传输，用于控制功率传输的操作的控制系统可变得更复杂。对此的一个原因是对于在多于两个终端之间的功率传输可更难以控制例如在干扰（其可在功率传输系统中出现）期间功率传输系统内的功率流。例如，在HVDC功率传输系统内干扰（例如比如一个或多个转换器和/或使不同转换器互连的一个或多个传输线或电缆停用）的情况下，可必须控制功率传输系统的其他组件以用于确保整个功率传输系统以及功率传输系统内和/或从功率传输系统的配电的足够稳定性。DC功率传输系统或电网（其中在多于两个终端或多于两个转换器之间出现功率传输）在下面可称为多终端DC（MTDC）功率传输系统或电网。功率传输系统的示例（其中功率传输可在多于两个终端之间发生），即MTDC功率传输系统的示例，是HVDC电网。HVDC电网的出现很大程度上基于开发基于VSC的HVDC功率传输系统。通过使用HVDC电网，对于长距离功率传输的整体传输线损耗与AC功率传输相比可减少，可促进功率传输系统中远程定位的可再生能量生成厂（例如海上风力农场）的可靠和高效集成，可促进间歇性功率需求和功率供应的良好平衡，并且可实现连接HVDC电网的任何AC功率系统的相对高稳定性。就像对于其他类型的功率传输系统（其中功率传输可在多于两个终端之间发生）一样，HVDC电网可要求相对复杂的控制系统用于控制功率传输系统的操作，特别在一个或多个转换器和/或连接不同转换器的一个或多个传输线或电缆的任何停用或HVDC电网中可能出现的其他干扰期间。这种控制系统例如可实现用于基于本领域内已知的控制法（例如所谓的主从法、电压裕度法、下垂控制法（其包含不同类型的下垂控制，例如自适应下垂、死区下垂和非死区下垂）、比率控制法或所谓的优先级控制法）来控制HVDC电网中的转换器的操作的控制策略。然而，这类控制法可能遭受不利，例如比如转换器对可能出现的任何干扰的控制的相对差的动态响应、要求转换器或转换器站之间相对广泛的通信。而且,它们在HVDC电网中引入附加转换器或转换器站的情况下可能要求相对广泛的重新配置。此外，这类控制法可不能充分减少例如在出现故障后功率传输系统恢复过程期间电压中电压瞬态和偏差的出现。
技术实现思路
鉴于上文，本专利技术关注要提供用于控制多个转换器的操作的方法，这些多个转换器经由其相应DC侧电连接到DC功率传输系统用于经由该DC功率传输系统在转换器之间传输功率，其中每个转换器经由其AC侧进一步电连接到AC功率系统并且配置成将DC功率转换成AC功率，或反之亦然，所述方法可允许或促进提供转换器对可出现的任何干扰（例如在DC功率传输系统中）的相对良好动态响应。本专利技术进一步关注要提供这样的方法，其在引入要控制的附加转换器的情况下可不要求或只要求相对小程度的重新配置。本专利技术进一步关注要提供这样的方法，其可要求转换器之间的通信到达相对小的程度。本专利技术进一步关注要提供这样的方法，其可使例如在出现故障后功率传输系统恢复过程期间电压中电压瞬态和偏差的出现减少到相对大的程度。为了解决这些关注和其他关注中的至少一个，提供根据独立权利要求的方法和功率传输系统。优选实施例由从属权利要求限定。根据第一方面,提供有用于控制多个转换器的操作的方法，多个转换器经由其相应DC侧电连接到DC功率传输系统用于经由DC功率传输系统在转换器之间传输功率。每个转换器经由其AC侧进一步电连接到AC功率系统。每个转换器配置成将DC功率转换成AC功率，或反之亦然。配置转换器中的每个以便能够控制在转换器所电连接到的AC功率系统与DC功率传输系统之间通过转换器的功率流。对于转换器中的每个,方法包括：感测转换器的电压；以及如果转换器的电压不在所选电压范围内，控制在转换器所电连接到的AC功率系统与DC功率传输系统之间通过转换器的功率流使得该功率流对应于或更接近对应于转换器的功率流参考值或范围，这可能与下垂控制法类似；或如果转换器的感测电压在所选电压范围内，控制在转换器所电连接到的AC功率系统与DC功率传输系统之间通过转换器的功率流使得该功率流对应于转换器的电压，其等于转换器的电压参考值或其在转换器的电压参考范围内，这可能与电压裕度控制法类似。根据第一方面的对多个转换器的操作的控制因此基于对转换器中的每个在功率控制与电压控制之间的切换控制策略，这取决于转换器的感测电压。转换器的功率流参考值或范围可以是有源功率流参考值或范围。通过转换器的功率流可与转换器的电压（例如，转换器的DC电压）相关。对于转换器中的每个，如果转换器的电压不在所选电压范围内，控制通过转换器的（有源）功率流以便符合转换器的功率流参考值或范围，并且如果转换器的感测电压在所选电压范围内，控制通过转换器的功率流使得转换器的电压例如在转换器的电压参考范围内。根据第一方面的方法因此能够视为基于下垂控制和电压裕度控制的混合控制法。例如，如果转换器的电压不在所选电压范围内，转换器的操作模式可从电压控制模式改变成（有源）功率流控制模式，或反之亦然,如果转换器的电压在所选电压范围内的话。使用PSCAD®（也称为PSCAD®/EMTDC™，由加拿大马尼托巴省温尼伯市R3P1A3的马尼托巴HVDC研究中心211商业快车道(Commer本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制多个转换器的操作的方法（200），所述多个转换器经由其相应的直流DC侧电连接到DC功率传输系统用于经由所述DC功率传输系统在所述转换器之间传输功率，每个转换器经由其交流AC侧进一步电连接到AC功率系统，并且每个转换器配置成将DC功率转换成AC功率，或反之亦然，其中配置所述转换器中的每个以便能够控制在所述转换器所电连接到的所述AC功率系统与所述DC功率传输系统之间通过所述转换器的功率流，对于所述转换器中的每个,所述方法包括：感测所述转换器的电压（201）；以及如果所述转换器的所述电压不在所选电压范围内，控制在所述转换器所电连接到的所述AC功率系统与所述DC功率传输系统之间通过所述转换器的功率流,使得所述功率流对应于或更接近对应于所述转换器的功率流参考值或范围（203）；或如果所述转换器的感测电压在所选电压范围内，控制在所述转换器所电连接到的所述AC功率系统与所述DC功率传输系统之间通过所述转换器的功率流,使得所述功率流对应于所述转换器的电压，其等于所述转换器的电压参考值或其在所述转换器的电压参考范围内（204）。

【技术特征摘要】
1.一种用于控制多个转换器的操作的方法（200），所述多个转换器经由其相应的直流DC侧电连接到DC功率传输系统用于经由所述DC功率传输系统在所述转换器之间传输功率，每个转换器经由其交流AC侧进一步电连接到AC功率系统，并且每个转换器配置成将DC功率转换成AC功率，或反之亦然，其中配置所述转换器中的每个以便能够控制在所述转换器所电连接到的所述AC功率系统与所述DC功率传输系统之间通过所述转换器的功率流，对于所述转换器中的每个,所述方法包括：感测所述转换器的电压（201）；以及如果所述转换器的所述电压不在所选电压范围内，控制在所述转换器所电连接到的所述AC功率系统与所述DC功率传输系统之间通过所述转换器的功率流,使得所述功率流对应于或更接近对应于所述转换器的功率流参考值或范围（203）；或如果所述转换器的感测电压在所选电压范围内，控制在所述转换器所电连接到的所述AC功率系统与所述DC功率传输系统之间通过所述转换器的功率流,使得所述功率流对应于所述转换器的电压，其等于所述转换器的电压参考值或其在所述转换器的电压参考范围内（204）。2.如权利要求1所述的方法，其中重复执行对所述转换器的电压的感测。3.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中控制在所述转换器所电连接到的所述AC功率系统与所述DC功率传输系统之间通过所述转换器的功率流使得所述功率流对应于或更接近对应于所述转换器的功率流参考值或范围包括：感测所述转换器的至少一个附加电压值以便获得在所选时段期间在不同时刻所述转换器的多个电压值；以及基于在所述所选时段期间在不同时刻感测的所述转换器的至少两个电压值之间的差异与至少一个功率控制参数调整所述转换器的所述功率流参考值。4.如权利要求3所述的方法，其中所述至少一个功率控制参数设置成预定义值。5.如权利要求4所述的方法，其中所述预定义值是恒定值。6.如权利要求4或5所述的方法，其中所述预定义值是下垂控制法、自适应下垂控制法、死区下垂控制法或非死区下垂控制法中包括的参数的值。7.如权利要求3所述的方法，对于所述转换器中的每个,所述方法进一步包括：在所选时段期间在不同时刻感测所述转换器的多个电压值；基于所述转换器的所述多个电压值确定所述转换器的电压变化率；其中所述至少一个功率控制参数设置成基于所述转换器的所述电压变化率的函数所确定的至少一个值。8.如权利要求7所述的方法，其中仅在所述转换器的所述电压变化率的幅度高于预定义阈值时将所述至少一个功率控制参数设置成基于所述转换器的所述电压变化率的函数所确定的至少一个值，并且否则将所述至少一个功率控制参数设置成预定义值。9.如权利要求7所述的方法，其中在所选时段期间在不同时刻对所述转换器的多个电压值的感测被重复执行，以便获得所述转换器的多组电压值，所述转换器的每组电压值包括在多个不同时段的相应的时段期间在不同时刻所述转换器的多个电压值；以及其中基于所述转换器的所述多个电压值对所述转换器的电压变化率的确定对所述转换器的每组电压值执行以便获得所述转换器的电压变化率的多个值，所述转换器的电压变化率的所述多个值中的每个对应于所述转换器的多组电压值中的相应一组；其中控制在所述转换器所电连接到的所述AC功率系统与所述DC功率传输系统之间通过所述转换器的功率流使得所述功率流对应于或更接近对应于所述转换器的功率流参考值或范围对于所述转换器的电压值的多个集中的每个包括：基于所述转换器的所述多个电压值中的至少两个之间的差异与至少一个功率控制参数调整所述转换器的所述功率流参考值；其中如果对应于所述集的所述转换器的所述电压变化率的幅度高于预定义阈值，所述至少一个功率控制参数设置成基于对应于所述集的所述转换器的所述电压变化率的函数所确定的至少一个值；以及其中如果对应于所述集的所述转换器的所述电压变化率的所述幅度等于或低于所述预定义阈值，所述至少一个功率控制参数设置成预定义值。10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述转换器的所述电压包括所述转换器的DC电压。11.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述转换器的所述功率流参考值或范围是所述转换器的有源功率流参考值或范围，并且其中对所述转换器所电连接到的所述AC功率系统与所述DC功率传输系统之间通过所述转换器的功率流的控制包括对所述转换器所电连接到的所述AC功率系统与所述DC功率传输系统之间通过所述转换器的有源功率流的控制,使得所述有源功率流对应于或更接近对应于所述转换器的所述有源功率流参考值或范围。12.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述多个转换器中的至少一个转换器包括并联电连接的多个转换器模块，每个转换器模块配置成将DC功率转换成AC功率，或反之亦然，并且配置每个转换器模块以便能够控制通过所述转换器模块的功率流，其中控制在所述至少一个转换器所电连接到的所述AC功率系统与所述DC功率传输系统之间通过所述至少一个转换器的功率流使得所述功率流对应于或更接近对应于所述至少一个转换器的功率流参考值或范围包括：控制通过所述多个转换器模块中的每个的功率流使得通过所述至少一个转换器的所述功率流在所述多个转换器模块之上分布，使得所述多个转换器模块中的每个输送通过所述至少一个转换器的所述功率流的一部分。13.如权利要求12所...

【专利技术属性】
技术研发人员：V卡楠，K布哈格亚斯里，
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