用于电力变换系统的控制系统技术方案

用于电力变换系统的控制系统，电力变换系统包括多个单元变换器及用于使变换器的ＡＣ输出串联连接的变压器。该控制系统包括：用于在变压器的原边绕组上检测ＡＣ系统电压的单元；用于基于ＡＣ系统电压产生在变压器原边绕组上由电力变换系统输出的电压的指令电压矢量的单元；及用于产生在变压器的原边绕组上由电力变换系统输出的电压的多个实际电压矢量的单元。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于电力变换系统的控制系统，更具体地，涉及用于例如在DC传输系统中的电力变换系统的控制系统，当该电力变换系统工作时通过变压器使多个单元变换器的AC输出相串联。附图说明图19是在其中可应用本专利技术的一个传统电力变换系统的主电路结构的方框图。在该图中，变压器1的原边绕组1P与AC电力系统相连接，2A-2D是与变压器1的原边绕组1P相耦合的变压器1的次边绕组，3A-3D是变换器，每个变换器由控制极可关断晶闸管(以下简称为GTO)组成的，及4是DC电源。此外5-10为变换器3A的GTO。图20是用以控制图19中所示的电力变换系统的传统控制系统的方框图。在图20中，标以和图19中所示相同标号的部分具有相同的功能，因此将省略对它们的解释。在图20中，11是电力电源系统，12是检测电源系统11线间电压的电压检测器，13是线间电压至相电压的变换电路，14是三相至二相的变换电路，对后者施加线间电压至相电压变换电路13的输出，及15是电流控制电路，用于控制变换器3A-3D的输出电流。16是一个加法器，用以将三相至二相变换电路14的输出与电流控制电路15的输出相加。17是二相至三相变换电路。18是相位角计算电路，用于将由加法器16输出的两相AC信号变换成相位角。19是三角波发生电路，用于产生相应于相位角0°到360°的三角波。20是交点检测电路，它接收二相至三相变换电路17的输出及三角波发生电路19的输出，用于通过检测三角波与由二相至三相变换电路输出的三相电压指令中的每个的交点来产生使变换器3A-3D的GTO开和关(ON/OFF)的信号。70是控制极脉冲发生电路，用于基于交点检测电路20的输出信号产生控制极脉冲使变换器3A-3D的GTO开/关(ON/OFF)。图21及22是当图19所示的电力变换系统受到图20所示的传统控制电路的控制时，对其工作进行说明的波形图。以下，将参照图19、20、21及22来解释其功能。图21中所示的VLUV，VLVW及VLWU是由电压检测器12在变压器1的原边绕组1P上分别检测的UV相、VW相及WU相的线间电压。线间电压至相电压的变换电路13执行下列公式的计算并将线间电压VLUV、VLVW及VLWU分别变换成U、V及W相电压VLU、VLV及LVW。在图21中，在每个波形中水平轴表示以秒为计量的时间。每个波形的垂直轴，除相位角信号TH的以外，表示以电力单位(PU)计量的电压。波形(TH)的垂直轴表示以弧度计量的角度。在图22中，在每个波形中水平轴表示时间，垂直轴表示电流或电压。在该图中，RIQ及RID分别是由电流控制电路15产生的有功电流指令及无功电流指令。IQ及ID是流过变压器1原边绕组1P的有功电流及无功电流。IU、IV及IW是流过变压器1原边绕组1P的U、V及W相电流。VLU＝(2×VLUV+VLVW)/3VLV＝(2×VLVW+VLWU)/3VLW＝(2×VLWU+VLUV)/3三相至二相的变换电路14将相电压VLU，VLV及VLW变换成一个正交AB座标系统中的两相信号VLA及VLB。这里假定轴A取U相的方向，及轴B超前轴A90°。VLA＝VLU-(VLV+VLW)/2VLB=(VLV-VLW)×3/2]]>三相至二相变换电路14的输出VLA及VLB及电流控制电路15的输出通过加法器16相加。为了使说明例于理解，以下假定电流控制电路15的输出为零。这就是，将要解释的情况是，变换器3A-3D产生的电压等于由电力电源系统11产生的电压，而输出电流为零。因此，加法器16的输出VA及VB等于三相至二相变换电路14的输出VLA及VLB。相位角计算电路18进行下列公式的计算及由输出信号VA及VB来计算相位角信号TH。当VA为正并大于VB的绝对值时TH＝tan-1(VB/VA)当VB为正并大于VA的绝对值时TH＝-tan-1(VA/VB)+90°当VA为负并小于-(VB的绝对值)时TH＝tan-1(VB/VA)+180°当VB为负并小于-(VA的绝对值)时TH＝-tan-1(VB/VA)+270°相位角信号TH的波形图表示在图21中，它以弧度为单位。二相至三相变换电路17将加法器16产生的两相信号VA及VB转换成如下列公式所示的三相信号VUR，VVR及VWRVUR＝2/3×VAVVR=-1/3×VA+1/3×VB]]>VWR=-1/3×VA-1/3×VB]]>这里，信号VUR，VVR及VWR分别用作变换器3A-3D的公用U相、V相及W相电压指令。三角波发生电路19计算以下的公式并将相位角TH变换为三角波信号TRIUA，它是用于控制变换器3A的U相GTO的三角波信号。THO＝(TH-90°)×9当THO大于360°×n(n是0或大于0的整数)及小于360°×n+180°时TRIUA＝-1+(THO-n×360°)/90°当THO大于360°×n(n是0或大于0的整数)+180°及小于360°×n+360°时TRIUA＝3-THO/90°三角波信号TRIUA的波形表示在图21中。与此同时，三角波发生电路19通过以下公式的类似计算产生三角波形号TRIUB，TRIUC及TRIUD；THO＝(TH-90°)×9-15°(对于变换器3B)THO＝(TH-90°)×9-30°(对于变换器3C)THO＝(TH-90°)×9-45°(对于变换器3D)虽然没有示出，TRIUB，TRIUC及TRIUD是分别控制变换器3B，3C及3D的U相GTO的三角波信号。与此同时，三角波信号发生电路19通过以下公式的类似计算产生三角波信号TRIVA，TRIVB，TRIVC及TRIVDTHO＝(TH-90°-120°)×9 (对于变换器3A)THO＝(TH-90°-120°)×9-15°(对于变换器3B)THO＝(TH-90°-120°)×9-30°(对于变换器3C)THO＝(TH-90°-120°)×9-45°(对于变换器3D)虽然没有示出，TRIVA，TRIVB，TRIVC及TRIVD是用于分别控制变换器3A，3B，3C及3D的V相GTO的三角波信号。与此同时，三角波发生电路19通过以下公式的类似计算产生三角波信号TRIWA，TRIWB，TRIWC及TRIWDTHO＝(TH-90°-120°)×9 (对于变换器3A)THO＝(TH-90°-240°)×9-15°(对于变换器3B)THO＝(TH-90°-240°)×9-30°(对于变换器3C)THO＝(TH-90°-240°)×9-45°(对于变换器3D)虽然没有示出，TRIWA，TRIWB，TRIWC及TRIWD是用于分别控制变换器3A，3B，3C及3D的W相GTO的三角波信号。在图21中，VUR是由二相至三相的变换电路17产生的U相电压指令。通过交点检测电路20将U相电压指令VUR与三角波信号TRIUA相比较，并当VUR大于TRIUA时，GTO5被导通(ON)，而当VUR小于TRIUA时，GTO8被导通。类似地，通过将V相电压指令VVR与三角波信号TRIVA相比较；决定GTO6及GTO9的开/关(ON/OFF)，及通过将W相电压指令VWR本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于电力变换系统的控制系统，该电力变换系统包括多个单元变换器及用于使所述单元变换器的ＡＣ输出串联连接的变压器，每个所述单元变换器由多个桥式连接的自关断器件组成以便将ＤＣ电力变换成ＡＣ电力，所述单元变换器的每个ＡＣ侧各连接在所述变压器的一个次边绕组上，所述单元变换器的ＤＣ侧彼此并联，所述变压器的原边绕组用于和ＡＣ电力系统相连接，所述控制系统包括：用于在所述变压器的所述原边绕组上检测ＡＣ系统电压的装置；用于基于所述ＡＣ系统电压产生在所述变压器的原边绕组上由所述电力变换系统 输出的电压的指令电压矢量的装置；用于产生在所述变压器的原边绕组上由所述电力变换系统输出的电压的多个实际电压矢量的装置；用于选择一个与所述指令电压矢量最接近的所述实际电压矢量作为选择的实际电压矢量的装置；用于基于所述选择的实际电压 计算多个电压矢量的装置，每个所述电压矢量各被分配给一所述单元变换器，并分别由一个所述单元变换器输出，并用于产生多个所述自关断器件用的ＯＮ／ＯＦＦ指令，每个指令各由一个所述电压矢量确定；及用于基于所述ＯＮ－ＯＦＦ指令产生用于所述单元变换器 中的所述自关断器件的控制极脉冲的装置；由此控制所述电力变换系统，以便在所述变压器的原边绕组上产生出与所述指令电压矢量最接近的所述选择的实际电压矢量。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山本肇，
申请(专利权)人：东芝株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]