用于控制串联补偿变换站的方法和装置制造方法及图纸

控制设备（ＣＥ２）根据可被影响的限制信号（ＡＭＡＸＬ）为包括在串联补偿变换站中的变换器产生控制角（α）的指令值（ＡＯＬ），控制角的计算值（ＡＭＡＲＥＧ）按照一种预定关系（Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）被连续地计算，这种关系至少近似地模拟一种这样的关系，按照所述的关系，在换向裕度（γｍ）等于预选值（γｐ）时，所述控制角是变换站中的电流（Ｉｄ２）和电压（Ｕｎ２）的函数（Ｆ０），并且根据计算值产生所述限制信号。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【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用于控制以逆变器操作的串联补偿变换站的方法，所述变换站被包括在用于高压直流传输的设备中，还涉及一种执行所述方法的装置。串联补偿变换站指的是这样一种变换站，在这一连接中，它的变换桥通过串联电容器，可能还有中间变压器和交流电网连接。在两个交流电压网络之间用来进行高压直流传输的设备包括两个变换站，每个变换站的交流侧和一个单独的交流电压网络相连，还包括公共的直流连接。直流连接可以架空线与/或电缆的形式，也可以在某部分中由地或水构成代替金属导体。在某些情况下，变换器彼此直接相邻的设置，称为背对背地安装，从而直流连接由短母线构成。每个变换站包括变换器，通常具有至少一个变换器变压器，用来把变换器连接于交流电压网络，以及并联滤波器，用来产生无功功率并滤除谐波。变换器一般为线路换向的电流源变换器，由此可以理解，变换器开关元件之间的电流换向借助于交流电压网络中出现的电压来实现，并且，从变换器的观点看来，直流连接以刚性电流源的形式出现。为了减少由变换器产生的谐波，尤其是五次谐波和7次谐波，每个变换器通常包括两个互相串联的6脉冲桥，其中每个通过变换站的变压器的单独的二次绕组连接于交流电压网络，变压器被这样连接，使其二次绕组之间具有30°的相位移。在正常操作期间，一个变换器，以后称作整流器，以整流方式操作，另一个变换器，以后称为逆变器，以逆变方式操作。用于各个变换器的控制设备产生相应于为变换器的开关元件施加触发脉冲的控制角α的控制信号。为了使变换器的无功消耗为最小，并减少变换站包括的元件的应力，最好以尽量小的控制角α控制整流器，并用能引起尽量小的熄灭角γ(换向裕度)的控制角控制逆变器，而不危及受控的操作。因此，设备的控制系统通常这样设计，即考虑到关于换向错误的安全裕度、交流电网的电压畸变、以及其它可能发生的偏离正常状态的操作，使逆变器被控制于对于设备操作条件下的最大的合适的直流电压。整流器以电流控制进行控制，其参考值取决于电流指令，它又根据功率指令以及直流电压以这样的方式形成，使得直流电流因而传输的有功功率维持在所需值上。为了保证开关元件在触发时刻具有足够的触发电压，即在阻断状态中的正向电压，整流器的控制设备还包括对控制角较低的限制，使得其最小值不低于预定的最低值。这限制通常通过用测量装置测量开关元件两端的电压来实现，从而使开关元件的触发脉冲只当检测的电压超过一预定值时才产生。通常，用于整流器和逆变器的控制设备设计成相同的，从而在整流器中，电流控制器被启动，并在逆变器控制设备中，启动以维持熄灭角为不小于预定的最低值为目标的控制。关于高压直流传输技术的一般的说明，请参考Erich UhlmannPower Transmission by Direct Current，Springer Verlag，Berlin Hcidel berg New York 1975，第125-136页。控制角α、熄灭角γ以及重迭角U之角，已知的关系为α+U+γ＝180°。这样，需要如此确定逆变器的控制角，使得熄灭角(换向裕度)维持在预定的最低值。美国专利US4210956描述了一种控制高压直流传输设备的方法。按照这种方法，对于设备中包括的每个变换器，变换器的控制角根据给定的电压电流值进行计算。这一计算借助于已知的电流、电压换向电抗以及控制角之间的关系，考虑达到一种状态，借以使设备整体上可以稳定地运行来进行。最小的允许控制角，即最小的触发电压，以及最小的允许熄灭角，在这些计算中作为限制值。不被串联补偿的逆变器及其控制方法似乎基本上与叫作多端系统的相同，其中有两个以上的逆变站和公共的直流连接相连。美国专利US 4264951描述了一种控制高压直流传输的设备，该设备包括，除了进行恒流控制、恒压控制和恒熄灭角的控制的装置之外还包括一种装置，它根据在变换器检测到的交流电压和交流电流的值，计算变换器控制角的限制值，在这一限制值下，变换器开关元件的阻尼电路中的损耗保持为某一值。来自所述装置的输出信号供给选择器装置，在选择器装置中，从所述控制装置中选择控制角信号，同时考虑不超过计算的限制值。美国专利说明书US 4563732中，尤其是附图说明图1和图2以及有关的说明中，描述了一种用于控制逆变器操作的一种装置。电流控制器包括比例放大积分器件。比例放大器件被供给直流连接中的电流的参考值，它被减去这一电流的检测值。积分器件也被供给直流连接中的电流的参考值，它被减去这一电流的检测值，此外，还减去电流裕度。从比例放大器件和积分器件中输出信号的和构成由控制系统输入给逆变器的控制脉冲装置的控制角指令。在稳定状态下，比例放大器件的输出信号等于或近于零，而积分器件的输入信号构成电流裕度。积分器件包括可控的限制输入，借助于此，其输出信号可被限制，并且由逆变器指令的控制角α的值由所述限制信号这样确定。限制输入被供给一限制信号，它由计算电路形成，并相当于逆变器的控制信号，并根据变换站的主电路的一些关系进行计算，即控制角等于零时的变换器的理想直流电压、相应于电流控制器的参考值的直流电流，交流电压网络的阻抗、预定的熄灭角(换向裕度)和相应的控制角之间的关系。上述的限制信号可以由缓慢作用的控制电路校正，它具有熄灭角的检测值的负反馈，其中检测值和熄灭角的参考值进行比较。除去上述控制系统之外，还由一熄灭角控制电路产生控制脉冲，其根据的事实是，对于开关元件中包括的半导体元件，通常为可控硅元件，需要一个最小的电压——时间面积，以便在换向失败之后恢复其阻断状态。根据换向电压的检测值，同时假设其曲线为某一形状，直到换向电压过零时，连续计算电压时间面积，并对于换向时间间隔的长度进行校正，换向间隔与直流电流有关。当校正的电压时间面积等于所需的最小电压时间面积时，开始产生开关元件的触发脉冲。触发脉冲和电流控制器以及熄灭角控制电路有关，把触发脉冲送到OR电路，使得第一个到达OR电路的触发脉冲启动开关元件的触发。已经证明，按照常规设计的逆变器的控制系统，对于稳态运行中的干扰是敏感的。因为逆变器的控制产生发生在逆变器中的电流/电压特性，逆变器的交流电压网络的小的电压减小可以导致电流的雪崩式的增长。为了获得电流的稳定控制，整流器必须通过其电流控制，呈现出正的电流/电压特性，从而补偿逆变器控制系统中的负特性。当以长电缆形式进行直流连接时，所发生的直流连接中的大的对地电容意味着整流器的电流控制和逆变器的控制系统的电流控制在某种程度上互相断开了。例如在短路故障或多相或单相接地故障的情况下，出现的快速电压减小可以导致逆变器的电压中断。为了使逆变器通过其控制角控制来消除这种情况，在常规情况下，在稳态运行期间，非串联补偿的变换站的控制系统必须以大于相应于关于换向故障的一般安全性的换向裕度运行。然而，在另一方面，这需要在稳定运行期间增加无功功率消耗，结果带来用于补偿的高的费用，及大的设备体积。众所周知，在变换站中包括的串联补偿变换站中，通过串联电容器把变换桥和各自的交流电网电压相连。这具有若干优点。串联电容器被通过它的电流周期地充电，并由此产生的电容器上的电压提供加于换流器开关元件上的附加的换向电压。该换向电压对于交流电网电压具有相位移，由于控制和熄灭角仍然和交流电网的电压的相位有关，因而在整流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来控制包括在用于高压直流传输的设备中的串联补偿变换站的逆变器运行的方法，所述变换站包括变换器（ＳＲ２），它被控制设备（ＣＥ２）控制，并被连接于三相交流电网（Ｎ２）上，控制设备根据能够被影响的限制值（ＡＭＡＸＬ）产生包括在变换器中的开关元件（Ｖ１－Ｖ６）的控制角（α）的指令值（ＡＯＬ），其特征在于，变换器控制角（α）的计算值（ＡＭＡＲＧ）按照预定的关系（Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）被连续地计算，它至少近似地模拟一种关系，按照这种关系，当开关元件的换向裕度（γｍ）等于预选值（γｐ）时，控制角是变换站中的电流（Ｉｄ２）和电压（Ｕｎ２）的函数（Ｆ０），并且根据所述控制角的计算值产生限制信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】SE 1994-10-13 94034881.一种用来控制包括在用于高压直流传输的设备中的串联补偿变换站的逆变器运行的方法，所述变换站包括变换器(SR2)，它被控制设备(CE2)控制，并被连接于三相交流电网(N2)上，控制设备根据能够被影响的限制值(AMAXL)产生包括在变换器中的开关元件(V1-V6)的控制角(α)的指令值(AOL)，其特征在于，变换器控制角(α)的计算值(AMARG)按照预定的关系(M0，M1，M2，M3)被连续地计算，它至少近似地模拟一种关系，按照这种关系，当开关元件的换向裕度(γm)等于预选值(γp)时，控制角是变换站中的电流(Id2)和电压(Un2)的函数(F0)，并且根据所述控制角的计算值产生限制信号。2.如权利要求1的方法，其特征在于，控制角的计算值按照一种预定的关系(M1)进行计算，按照这种关系，控制角为一恒值(A1)。3.按照权利要求1的方法，其特征在于，控制角的计算值根据在变换站连续检测的电流(Id2)按照预定的一种关系(M2)进行计算，按照这种关系，控制角是所述电流的线性函数。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，控制角的计算值还根据在变换站连续检测的电压(Un2)，按照一种关系(M3)进行计算，按照这种关系，控制角是所述电流(Id2)和所述电压之间的商的线性函数。5.如权利要求1-4任何之一的方法，其特征在于，控制角的计算值被这样限制，使其不超最大值(AMAX)，并且不小于最小值(AMIN)。6.一种用来控制包括在用于高压直流传输的设备中的串联补偿变换站的逆变运行的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：PE比约隆德，T扬森，
申请(专利权)人：瑞典通用电器勃朗勃威力公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]