功率传输网络制造技术

一种功率传输网络，包括：多个转换器（10、12、14），经由多个电气元件互连；至少一个功率流路由器（16），所述或每个功率流路由器（16）可操作地连接到多个电气元件中的至少一个，所述或每个功率流路由器（16）配置成可控制以选择性地控制在多个电气元件中的至少一个中的电流（I1、I2、I3、I12、I13、I23），以便在多个转换器（10、12、14）中的两个或更多个之间引导功率；以及控制器（38），配置成选择性地控制多个转换器（10、12、14）和所述或每个功率流路由器（16）以控制功率传输网络中的功率流；其中控制器（38）配置成：执行第一数学优化以确定其中一个或多个转换器的一个或多个最优操作设定点；在执行第一数学优化之后，执行第二数学优化以确定多个电气元件中的一个或多个最优电流（I1、I2、I3、I12、I13、I23）；以及按照所述或每个确定的最优操作设定点控制转换器中的一个或多个转换器，并且控制功率流路由器（16）或功率流路由器（16）中的至少一个功率流路由器以实现多个电气元件中的所述或每个确定的最优电流（I1、I2、I3、I12、I13、I23）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率传输网络本专利技术涉及一种功率传输网络，以及一种控制功率传输网络中的功率流的方法，优选地用于高压直流传输。功率传输网络的示例是需要HVDC转换器的多终端互连的DC功率网，借以能使用电连接在一起的两个或更多个HVDC转换器在DC侧交换功率。每个HVDC转换器充当源或汇（sink），以维持DC功率网的整体输入与输出功率平衡，同时根据需要交换功率。DC功率网依赖于DC功率传输线或电缆网络来实现HVDC转换器的多终端互连。根据本专利技术的第一方面，提供了一种功率传输网络，包括：多个转换器，经由多个电气元件互连；至少一个功率流路由器，所述或每个功率流路由器可操作地连接到所述多个电气元件中的至少一个，所述或每个功率流路由器配置成可控制以选择性地控制在所述多个电气元件中的至少一个中的电流，以便在所述多个转换器中的两个或更多个之间引导功率；以及控制器，配置成选择性地控制多个转换器和所述或每个功率流路由器以控制功率传输网络中的功率流；其中所述控制器配置成：执行第一数学优化以确定其中一个或多个转换器的一个或多个最优操作设定点；在执行所述第一数学优化之后，执行第二数学优化以确定所述多个电气元件中的一个或多个最优电流；以及按照所述或每个确定的最优操作设定点控制所述转换器中的所述一个或多个转换器，并且控制所述功率流路由器或所述功率流路由器中的至少一个功率流路由器以实现所述多个电气元件中的所述或每个确定的最优电流。执行第一数学优化的控制器的配置允许关于选取的标准或约束选择的转换器的控制的优化，以便实现最大化功率传输网络的操作效率同时在其额定内操作并满足规定的功率要求的目的。多个电气元件之间的互连允许所述或每个功率流路由器的配置不仅直接控制所述或每个连接的电气元件中的电流，而且还间接控制所述或每个其他电气元件中的电流。多个电气元件中的至少一个中的电流的控制可以选自包含但不限于如下项的组：·增加或减少多个电气元件中的至少一个中的电流；·将多个电气元件中的至少一个中的电流限制在预定义电流限制以下；·将多个电气元件中的至少一个中的电流减小到0或基本为0；·使多个电气元件中的两个或更多个电气元件中的电流平衡；·使多个电气元件中的至少一个中的电流反向。可以执行用于控制多个电气元件中的至少一个中的电流的对所述或每个功率流路由器的控制，以满足功率传输网络的操作要求，或者响应于功率传输网络的操作条件的改变，这可对应于正常操作条件、异常操作条件或正常操作条件下的动态改变。用于执行第二数学优化的控制器的配置不仅准许对功率传输网络中的电流的流动进行控制以满足其操作要求，而且还准许功率传输网络中的电流的流动的优化。更确切地说，执行上述第二数学优化，即从一组可用备选中选择最佳电流（关于选取的标准或约束），允许瞬时计算所述或每个最优电流以满足设计成最大化功率传输网络的操作效率同时在其额定内操作并满足规定的功率要求的若干标准或约束。此外，执行第一数学优化继之以执行第二数学优化的控制器的配置提供了实现转换器的最优操作而同时经由对所述或每个功率流路由器的最优控制最大化功率传输网络的操作效率的可靠手段。当确定多个电气元件中的一个或多个最优电流时，第二数学优化能够将一个或多个转换器的所述或每个确定的最优操作设定点的选择考虑进去。本专利技术的功率传输网络的配置是更加有利的，因为它具有适应关于功率传输网络的操作的附加标准或约束的灵活性，由此附加标准或约束可以是永久的或临时的。此外，本专利技术易于可扩展成适应具有不同数量的转换器、电气元件和功率流路由器以及转换器、电气元件和功率流路由器的不同布置的不同功率传输网络。这种功率传输网络可以是但不限于多终端DC功率传输网络、网状连接的DC功率网或辐射状连接的DC功率网。控制器可配置成通过修改其中一个或多个转换器的下降参数按照所述或每个确定的最优操作设定点来控制其中一个或多个转换器。第一数学优化可包含多输入多输出优化过程。这提供了用于确定转换器中的一个或多个转换器的一个或多个最优操作设定点的可靠手段。在本专利技术的实施例中，控制器可配置成通过创建表示所述多个电气元件中的电流条件的等效功率传输网络配置来执行第二数学优化。例如，等效功率传输网络配置可以是但不限于模型或方程组的形式。以上述方式创建等效功率传输网络配置对能控制所述或每个功率流路由器的方式施加了约束，并因此辅助执行第二数学优化以确定所述或每个最优电流。在此类实施例中，创建表示多个电气元件中的电流条件的等效功率传输网络配置可包含对所述多个电气元件中的转换器电流进行绘图。对多个电气元件中的转换器电流进行绘图有助于对功率传输网络的给定拓扑定制所述或每个功率流路由器的控制。可以响应于功率传输网络的操作条件的改变来执行用于确定多个电气元件中的一个或多个最优电流的第二数学优化。例如，控制器可配置成响应于其中两个或更多个转换器之间的功率或电流的需求的增加或减少而执行第二数学优化以确定多个电气元件中的一个或多个最优电流。多个电气元件中的电流的第二数学优化可以影响功率传输网络，达到致使经由第一数学优化的转换器的控制优化变成次优的程度。在本专利技术的又一些实施例中，控制器可配置成在执行第二数学优化之后重复第一数学优化。这提供了最小化多个电气元件中的电流的第二数学优化对转换器的控制的上述影响的可靠手段。在此类实施例中，控制器可配置成实现迭代算法以执行第一数学优化和第二数学优化。这提供了用于改进第一数学优化和第二数学优化的结果的可靠手段。所述控制器可配置成实现所述迭代算法以确定所述第一和第二数学优化的结果之间的均衡点，并在确定均衡点之后结束迭代算法。所述均衡点可对应于落入预定义容差带内的所述第一数学优化的结果的连续值之间的误差。在本专利技术的优选实施例中，控制器可配置成基于所述功率传输网络的一个或多个约束来执行所述数学优化中的至少一个。在此类实施例中，控制器可配置成基于所述转换器的一个或多个约束来执行所述第一数学优化。功率传输网络的所述或每个约束可选自包含但不限于如下项的组：·所述功率传输网络或所述功率传输网络的组件的实时操作参数；·所述功率传输网络或所述功率传输网络的组件的操作设定点；·所述功率传输网络或所述功率传输网络的组件的操作额定；·所述功率传输网络或所述功率传输网络的组件的物理性质；·所述功率传输网络或所述功率传输网络的组件的功能要求；·所述功率传输网络或所述功率传输网络的组件的性能要求。功率传输网络的所述或每个约束可选自包含但不限于如下项的组：·所述转换器的约束；·所述电气元件的约束；·所述功率流路由器的约束。转换器的所述或每个约束可选自包含但不限于如下项的组：·给定转换器的操作电流；·给定转换器的操作电压；·给定转换器的操作功率；·给定转换器的额定电流；·给定转换器的额定电压；·给定转换器的额定功率；·给定转换器的下降参数；·与给定转换器关联的AC系统频率；·给定转换器的额定功率质量。电气元件的所述或每个约束可选自包含但不限于如下项的组：·给定电气元件的操作电流；·给定电气元件的操作电压；·给定电气元件的温度；·给定电气元件的载流容量；·给定电气元件的额定电流；·给定电气元件的额定电流的改变速率；·给定电气元件的热额定；·给定电气元件的额定电压；·给定电气元件的物理尺寸；·所述电气元件的两个或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率传输网络，包括：多个转换器（10、12、14），经由多个电气元件互连；至少一个功率流路由器（16），所述或每个功率流路由器（16）可操作地连接到所述多个电气元件中的至少一个，所述或每个功率流路由器（16）配置成可控制以选择性地控制在所述多个电气元件中的至少一个中的电流，以便在所述多个转换器（10、12、14）中的两个或更多个之间引导功率；以及控制器（38），配置成选择性地控制所述多个转换器（10、12、14）和所述或每个功率流路由器（16）以控制所述功率传输网络中的功率流；其中所述控制器配置成：执行第一数学优化以确定所述转换器(10、12、14)中的一个或多个转换器的一个或多个最优操作设定点；在执行所述第一数学优化之后，执行第二数学优化以确定所述多个电气元件中的一个或多个最优电流；以及按照所述或每个确定的最优操作设定点控制所述转换器(10、12、14)中的所述一个或多个转换器，并且控制所述功率流路由器（16）或所述功率流路由器（16）中的至少一个功率流路由器以实现所述多个电气元件中的所述或每个确定的最优电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.08 EP 16178684.31.一种功率传输网络，包括：多个转换器（10、12、14），经由多个电气元件互连；至少一个功率流路由器（16），所述或每个功率流路由器（16）可操作地连接到所述多个电气元件中的至少一个，所述或每个功率流路由器（16）配置成可控制以选择性地控制在所述多个电气元件中的至少一个中的电流，以便在所述多个转换器（10、12、14）中的两个或更多个之间引导功率；以及控制器（38），配置成选择性地控制所述多个转换器（10、12、14）和所述或每个功率流路由器（16）以控制所述功率传输网络中的功率流；其中所述控制器配置成：执行第一数学优化以确定所述转换器(10、12、14)中的一个或多个转换器的一个或多个最优操作设定点；在执行所述第一数学优化之后，执行第二数学优化以确定所述多个电气元件中的一个或多个最优电流；以及按照所述或每个确定的最优操作设定点控制所述转换器(10、12、14)中的所述一个或多个转换器，并且控制所述功率流路由器（16）或所述功率流路由器（16）中的至少一个功率流路由器以实现所述多个电气元件中的所述或每个确定的最优电流。2.根据权利要求1所述的功率传输网络，其中所述控制器（38）配置成通过修改所述转换器(10、12、14)中的所述一个或多个转换器的下降参数按照所述或每个确定的最优操作设定点来控制所述转换器(10、12、14)中的所述一个或多个转换器。3.根据权利要求1或权利要求2所述的功率传输网络，其中所述第一数学优化包含多输入多输出优化过程。4.根据上述权利要求中任一项所述的功率传输网络，其中所述控制器（38）配置成通过创建表示所述多个电气元件中的电流条件的等效功率传输网络配置来执行所述第二数学优化。5.根据权利要求4所述的功率传输网络，其中创建表示所述多个电气元件中的电流条件的等效功率传输网络配置包含对所述多个电气元件中的转换器电流进行绘图。6.根据上述权利要求中任一项所述的功率传输网络，其中所述控制器（38）配置成响应于所述转换器（10、12、14）中的两个或更多个转换器之间的功率或电流的需求的增加或减少而执行所述第二数学优化以确定所述多个电气元件中的一个或多个最优电流。7.根据上述权利要求中任一项所述的功率传输网络，其中所述控制器（38）配置成在执行所述第二数学优化之后重复所述第一数学优化。8.根据上述权利要求中任一项所述的功率传输网络，其中所述控制器（38）配置成实现迭代算法以执行所述第一数学优化和所述第二数学优化。9.根据权利要求8所述的功率传输网络，其中所述控制器（38）配置成实现所述迭代算法以确定所述第一和第二数学优化的结果之间的均衡点，并在确定所述均衡点之后结束所述迭代算法。10.根据权利要求9所述的功率传输网络，其中所述均衡点对应于落入预定义容差带内的所述第一数学优化的结果的连续值之间的误差。11.根据上述权利要求中任一项所述的功率传输网络，其中所述控制器（38）配置成基于所述功率传输网络的一个或多个约束来执行所述数学优化中的至少一个。12.根据权利要求11所述的功率传输网络，其中所述控制器（38）配置成基于所述转换器（10、12、14）的一个或多个约束来执行所述第一数学优化。13.根据权利要求11或权利要求12所述的功率传输网络，其中所述功率传输网络的所述或每个约束选自包含如下项的组：·所述功率传输网络或所述功率传输网络的组件的实时操作参数；·所述功率传输网络或所述功率传输网络的组件的操作设定点；·所述功率传输网络或所述功率传输网络的组件的操作额定；·所述功率传输网络或所述功率传输网络的组件的物理性质；·所述功率传输网络或所述功率传输网络的组件的功能要求；·所述功率传输网络或所述功率传输网络的组件的性能要求。14.根据权利要求11至13中任一项所述的功率传输网络，其中所述功率传输网络的所述或每个约束选自包含如下项的组：·所述转换器(10、12、14)的约束；·所述电气元件的约束；·所述功率流路由器（16）的约束。15.根据权利要求12或权利要求14所述的功率传输网络，其中所述转换器的所述或每个约束选自包含如下项的组：·给定转换器（10、12、14）的操作电流；·给定转换器（10、12、14）的操作电压；·给定转换器（10、12、14）的操作功率；·给定转换器（10、12、14）的额定电流；·给定转换器（10、12、14）的额定电压；·给定转换器（10、12、14）的额定功率；·给定转换器（10、12、14）的下降参数；·与给定转换器（10、12、14）关联的AC系统频率；·给定转换器（10、12、14）的额定功率质量。16.根据权利要求14所述的功率传输网络，其中所述电气元件的所述或每个约束选自包含如下项的组：·给定电气元件的操作电流；·给定电气元件的操作电压；·给定电气元件的温度；·给定电气元件的载流容量；·给定电气元件的额定电流；·给定电气元件的额定电流的改变速率；·给定电气元件的热额定；·给定电气元件的额定电压；·给定电气元件的物理尺寸；·所述电气元件的两个或更多个电气元件之间的电流负载的预定义分布；·所述电气元件的两个或更多个电气元件之间的电流负载的平衡；·给定电气元件的额定功率质量；·给定电气元件的传输损耗。17.根据权利要求14所述的功率传输网络，其中所述功率流路由器的所述或每个约束选自包含如下项的组：·给定功率流路由器（16）的额定电流；·给定功率流路由器（16）的额定电压；·由给定电气元件中的给定功率流路由器（16）可控制的电流的改变。18.根据权利要求11至17中任一项所述的功率传输网络，其中所述控制器配置成通过对多个约束中的每个约束施加相应加权基于所述功率传输网络的所述多个约束来执行所述数学优化中的至少一个。19.根据权利要求18所述的功率传输网络，其中所述功率传输网络的所述多个约束包含所述多个电气元件的相应传输损耗，并且对所述多个约束中的每个施加相应加权包含通过所述多个电气元件的所述相应电阻组件对所述多个电气元件的所述相应传输损耗进行加权。20.根据上述权利要求中任一项所述的功率传输网络，其中所述功率流路由器（16）或所述功率流路由器（16）中的至少一个功率流路由器配置成可控制以选择性地修改所述多个电气元件中的至少一个的阻抗，以便控制所述多个电气元件中的至少一个中的电流。21.根据上述权利要求中任一项所述的功率传输网络，其中所述功率流路由器（16）或所述功率流路由器（16）中的至少一个包含至少一个电压源...

【专利技术属性】
技术研发人员：P布里夫，CD巴克，R金，FJ莫雷诺穆尼奥斯，
申请(专利权)人：通用电器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH