用于調節(jié)連接到多源dc系統(tǒng)的dc源功率變換器的輸出電壓的控制布置和方法
【專利摘要】一種用于調節(jié)將ac系統(tǒng)(6)連接到HVDC系統(tǒng)的dc源功率變換器(16)的輸出電壓以使得從ac系統(tǒng)(6)能夠向HVDC系統(tǒng)供應dc電功率的變換器控制布置(18、48)包括動態(tài)下降控制器件(26)，動態(tài)下降控制器件(26)包括第一和第二下降控制器(30、32)，其中第二下降控制器(32)的下降率大于第一下降控制器(30)的下降率。變換器控制布置(18、48)包括電壓調節(jié)器(20)以用于通過將輸出電壓值(Vout)與目標電壓值(Vtgt)進行比較來調節(jié)dc源功率變換器(16)的輸出電壓，所述目標電壓值(Vtgt)通過將基準電壓值(Vref；V″ref)與動態(tài)下降控制器件(26)提供的下降電壓值(Vdr)組合得到。在dc源功率變換器(16)的輸出電流值(Iout)小于基準電流值(Iref)時，第一下降控制器(30)控制下降電壓值(Vdr)。在輸出電流值(Iout)大于基準電流值(Iref)時，第二下降控制器(32)控制下降電壓值(Vdr)。基準電流值(Iref)是dc源功率變換器(16)的期望輸出電流值(Iout)并且結合基準電壓值(Vref；V″ref)來定義目標操作點(36)。
【專利說明】用于調節(jié)連接到多源dc系統(tǒng)的dc源功率變換器的輸出電壓的控制布置和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明一般涉及用于調節(jié)將ac系統(tǒng)連接到多源dc系統(tǒng)的dc源功率變換器的輸出電壓的變換器控制布置和/或涉及用于調節(jié)將ac系統(tǒng)連接到多源dc系統(tǒng)的dc源功率變換器的輸出電壓的方法。本發(fā)明的實施例特別但非專有地適合于調節(jié)將諸如電力發(fā)電機的ac系統(tǒng)連接到諸如多個單獨ac電力發(fā)電機并行連接到的高壓直流(HVDC)輸電網的多源dc系統(tǒng)的dc源功率變換器的輸出電壓。每個ac電力發(fā)電機可與諸如風力渦輪機的可再生能渦輪機關聯(lián)以使得能夠將生成的電功率供應給HVDC輸電網并且經由其來傳輸。
【背景技術】
[0002]在許多國家中使用可再生能源來為電力網生成電正變得越來越普遍。通過使用渦輪機直接地或借助于齒輪箱來驅動交流(ac)電力發(fā)電機的轉子將諸如風力、波浪、潮汐能或水流流動的可再生能轉換成電能是可行的。在發(fā)電機的定子端子產生的ac頻率直接正比于轉子的旋轉速度。發(fā)電機端子的電壓也根據速度而變化并且依賴于發(fā)電機的特定類型以及依賴于通量級(flux level)。
[0003]在一些情形中，與更常規(guī)的ac輸電網相反，能有利的是通過高壓直流(HVDC)輸電網來傳輸可再生能渦輪機生成的電功率。采用發(fā)電機橋的形式并且操作為有源整流器的dc源功率變換器將可再生能渦輪機的ac電力發(fā)電機連接到HVDC輸電網?？稍偕軠u輪機和其關聯(lián)的ac電力發(fā)電機和dc源功率變換器因此一起操作為向HVDC輸電網供應dc電功率的單獨dc源。將理解的是，大量此類dc源通常并行連接到HVDC輸電網以向該網絡供應需要數量的dc電功率并且確保穩(wěn)定的網絡操作。
[0004]單獨的dc源能在電壓控制調節(jié)下操作來將電功率以目標或基準電壓值Vref供應給HVDC輸電網和/或在電流控制調節(jié)下將電功率以目標或基準電流值IMf供應給HVDC輸電網，其中電壓控制調節(jié)和電流控制調節(jié)的組合更有利。在故障條件期間，在HVDC輸電網中或在并行連接的dc源的一個或多個中，在單獨的dc源功率變換器中一個或多個dc源功率變換器的變換器端子的輸出電壓或由單獨的dc源功率變換器中一個或多個dc源功率變換器供應的輸出電流能增加到dc系統(tǒng)不能忍受的水平。這能引起由多個并行連接的dc源生成的電功率的沖突。
[0005]因此，對于dc源功率變換器，需要能防止例如由于并行連接到諸如HVDC輸電網的dc系統(tǒng)而引起的并行操作的多個dc源所生成的電功率的沖突的變換器控制布置和關聯(lián)的控制方法。更特別地，需要能夠提供dc源功率變換器的輸出電壓的可靠且有效的調節(jié)來將由在變換器端子的過量輸出電壓或過量輸出電流引起的尤其在故障條件期間的破壞減少到最小的變換器控制布置和關聯(lián)的控制方法。
[0006]US2008 / 122412A1參照圖4描述了特別為諸如微處理器的高性能集成電路而設計的電壓調節(jié)器，其具有帶有兩個不同負載線電阻(即，下降率)的負載線。電壓調節(jié)器控制處理器電壓使得當測量電流低于較低處理器電流電平(IccL0)時處理器的操作點在具有較低負載線電阻的輕負載線上，并且使得當測量電流大于較低處理器電流電平(IccL0)時處理器的操作點在具有較高負載線電阻的重負載線上。處理器的操作點并沒有通過電壓調節(jié)器來預定義，而是根據負載電平(即，測量電流)沿著圖4中所示的兩個固定負載線移動。

【發(fā)明內容】

[0007]根據本發(fā)明的第一方面，提供用于調節(jié)dc源功率變換器的輸出電壓的變換器控制布置，變換器控制布置包括:
[0008]動態(tài)下降控制器件，包括第一和第二下降控制器，每個下降控制器具有關聯(lián)的下降率，第二下降控制器的下降率大于第一下降控制器的下降率；
[0009]電壓調節(jié)器，用于通過將功率變換器的輸出電壓值(Vwt)與目標電壓值(Vtgt)進行比較來調節(jié)dc源功率變換器的輸出電壓，所述目標電壓值(Vtgt)通過將基準電壓值(Vref ；N" ref)與動態(tài)下降控制器件提供的下降電壓值(VJ組合來得到，其中:
[0010]第一下降控制器可操作成在dc源功率變換器的輸出電流值(1ut)小于基準電流值(IMf)時控制由動態(tài)下降控制器件提供的下降電壓值(VJ，以及第二下降控制器可操作成在dc源功率變換器的輸出電流值(Iwt)大于基準電流值(IMf)時控制由動態(tài)下降控制器件提供的下降電壓值(VJ。
[0011]本發(fā)明的實施例提供用于電功率生成的電布置，所述電布置包括并行連接到dc系統(tǒng)的至少兩個dc源并且每個dc源具有dc源功率變換器，dc源功率變換器中的至少一個包括根據本發(fā)明的第一方面的變換器控制布置。通常，dc源功率變換器中的每個包括根據本發(fā)明的第一方面的變換器控制布置。
[0012]根據本發(fā)明的第二方面，提供用于調節(jié)包括變換器控制布置的dc源功率變換器的輸出電壓的方法，所述變換器控制布置包括動態(tài)下降控制器件，所述動態(tài)下降控制器件包括第一和第二下降控制器并且每個下降控制器具有關聯(lián)的下降率，第二下降控制器的下降率大于第一下降控制器的下降率，所述方法包括:
[0013]將dc源功率變換器的輸出電壓值(Vwt)與目標電壓值(Vtgt)進行比較以使得能夠調節(jié)功率變換器的輸出電壓，所述目標電壓值(Vtgt)通過將基準電壓值U” ref)與動態(tài)下降控制器件提供的下降電壓值(VtJ進行組合來得到；以及
[0014]將dc源功率變換器的輸出電流值(1ut)與基準電流值(Iref)進行比較，其中:
[0015]在輸出電流值(Irat)小于基準電流值(IMf)時，動態(tài)下降控制器件提供的下降電壓值(VJ由第一下降控制器來控制，以及在輸出電流值(I?！勾笥诨鶞孰娏髦?Iref)時，動態(tài)下降控制器件提供的下降電壓值(AV)由第二下降控制器來控制。
[0016]基準電流值U是dc源功率變換器的期望輸出電流值(Itjut)并且結合基準電壓值(VMf;V〃 Mf)來定義目標操作點。
[0017]根據本發(fā)明的方面的變換器控制布置和方法使得能夠基于電壓控制調節(jié)和電流控制調節(jié)的組合來有效調節(jié)dc源功率變換器的輸出電壓，在故障條件期間更是如此，電流控制調節(jié)通過dc源功率變換器的輸出電流值(1ut)與基準電流值(IMf)的比較來實現。
[0018]僅在測量輸出電流值(Irat)不同于期望基準電流值(IMf)時，換言之僅在測量負載電流不同于目標負載電流時，動態(tài)下降控制器件才是操作的。因此，動態(tài)下降控制器件提供的下降特性僅在動態(tài)操作條件期間(即，在輸出電流值(Iwt)不同于基準電流值(Iref)時，并且因此在dc源功率變換器離開由基準電流值(IMf)和基準電壓值(yrei ;V" ref)確定的目標操作點操作時)而非在穩(wěn)態(tài)操作條件期間(即，在輸出電流值(I?！沟扔诨鶞孰娏髦?Iref)時，并且因此在dc源功率變換器在由基準電流值(Iref)和基準電壓值(Vref ;V" ref)確定的目標操作點操作時)才有效果。
[0019]在實踐中，dc系統(tǒng)中的負載條件持續(xù)變化，這意味著輸出電流值(Itjut)可不總等于預定義期望基準電流值(IMf)。本發(fā)明的實施例僅在輸出電流值(Itjut)不同于基準電流值(IMf)時基于測量輸出電流值(I?！古c基準電流值(IMf)之間的差，引入動態(tài)下降特性。在這些情形中，操作點沿著由第一或第二下降控制器提供的動態(tài)下降線遠離目標操作點移動。當操作在此類動態(tài)條件下時，變換器控制布置調節(jié)dc源功率變換器的輸出電壓以將操作點恢復到目標操作點。
[0020]特別地，在輸出電流值(Irat)小于期望基準電流值(IMf)時(這通常在dc源功率變換器的輸出電壓值(Vrat)大于基準電壓值時發(fā)生)，具有其較低的下降率的第一下降控制器操作以最小化在dc源功率變換器的變換器端子處的輸出電壓值(Vwt)的上升。第一下降控制器的較低下降率因此提供接近恒定的電壓控制特性。另一方面，在輸出電流值(Iwt)大于期望基準電流值(IMf)時(這通常在dc源功率變換器的輸出電壓值(V?！剐∮诨鶞孰妷褐禃r發(fā)生)，具有其較高的下降率的第二下降控制器操作以最小化輸出電流值(Iwt)的上升。第二下降控制器的較高下降率因此提供接近恒定的電流控制特性。
[0021]第一下降控制器提供的接近恒定的電壓控制特性和第二下降控制器提供的接近恒定的電流控制特性特別適合于HVDC系統(tǒng)控制。
[0022]dc源功率變換器通常將ac系統(tǒng)連接到dc系統(tǒng)以實現向dc系統(tǒng)供應dc電功率。ac系統(tǒng)和關聯(lián)的dc源功率變換器一起形成單獨的dc源。ac系統(tǒng)通常包括諸如與可再生能渦輪機關聯(lián)的ac電力發(fā)電機。在此類情形中，dc系統(tǒng)通常包括諸如HVDC電功率輸送網的HVDC系統(tǒng)。如以上指示的，多個單獨的dc源通常并行連接到諸如HVDC電功率輸送網的dc系統(tǒng)以形成根據本發(fā)明的第二方面的電布置。
[0023]電壓調節(jié)器可包括用于將dc源功率變換器的輸出電壓值(Vwt)與目標電壓值(Vtgt)進行比較的電壓比較器并且可包括電壓控制器以用于控制dc源功率變換器的操作以便調節(jié)輸出電壓值(U以實現期望輸出電壓值(Vwt)，即與目標電壓值(Vtgt) —致的值。電壓控制器通常輸出控制信號(CtrJkit)以控制dc源功率變換器的操作。
[0024]變換器控制布置可包括電壓加法器以用于將基準電壓值(yre1-XrJ與下降電壓值(VJ相加來從而得出目標電壓值(Vtgt)。在dc源功率變換器的輸出電流值(Iwt)等于期望基準電流值(Iref)時，基準電壓值(Vm O通常是對于目標電壓值(Vtgt)的期望的值并且因此是dc源功率變換器的輸出電壓值(Vwt)。如以上指示的，基準電流值(Iref)和基準電壓值(yre1-XrJ 一起定義dc源功率變換器的目標操作點。
[0025]第一和第二下降控制器可具有固定的下降率。如以上指示的，第二下降控制器的下降率大于第一下降控制器的下降率。通常，下降率選擇成提供用于變換器控制布置的有效操作的適當的靈敏度水平。
[0026]動態(tài)下降控制器件可包括電流比較器以用于將dc源功率變換器的輸出電流值(1ut)與基準電流值(Iref)進行比較以生成用于第一和第二下降控制器的電流誤差值信號(I err^ ?
[0027]在一些實施例中，變換器控制布置可包括加法器，所述加法器可操作成將基準電壓值(U與系統(tǒng)下降特性相加以提供用于與下降電壓值(VJ組合的修改的基準電壓值(V" %)。在此類實施例中，通過將修改的基準電壓值(V" μ)與動態(tài)下降控制器件提供的下降電壓值(VJ組合來得出目標電壓值(Vtgt)。
[0028]動態(tài)下降控制器件可包括第三下降控制器，所述第三下降控制器可操作成生成通常作為基準電流值(IMf)的函數的系統(tǒng)下降特性。第三下降控制器通常具有有助于系統(tǒng)下降特性的確定的固定下降率。
[0029]基于第三下降控制器生成的系統(tǒng)下降特性而得出的并且具有比dc系統(tǒng)電壓值(Vsys)更大的量值的修改的基準電壓值(V" ref)補償通常將dc源功率變換器連接到可以是HVDC輸電網的dc系統(tǒng)的輸電線內的電壓降。此類電壓降通常由于輸電線內的電阻而發(fā)
生。
[0030]dc源功率變換器的操作通常作為根據本發(fā)明的第二方面的控制方法的部分被調整，以便使得能夠調節(jié)輸出電壓值(U，即調節(jié)到與目標電壓值(Vtgt) —致的值。
[0031]控制方法可包括將dc源功率變換器的輸出電流值(Iwt)與基準電流值(IMf)進行比較以生成用于第一和第二下降控制器的電流誤差值信號(Ιε?)。
[0032]控制方法可包括將電流誤差值信號(Iera)乘以第一和第二下降控制器中每個下降控制器的第一和第二下降率以提供相應的第一和第二下降電壓信號。所述方法可包括檢測第一和第二下降電壓信號中哪一個具有最小值并且將下降電壓值(VJ設置成等于所述最小值。在輸出電流值(I。」小于基準電流值(Iref)時，第一下降電壓信號總具有最小值，使得動態(tài)下降控制器件提供的下降電壓值(VJ由第一下降控制器來控制。在輸出電流值(1ut)大于基準電流值(Im)時，第二下降電壓信號總具有最小值，使得動態(tài)下降控制器件提供的下降電壓值(AV)由第二下降控制器來控制。
[0033]控制方法的備選實施例可包括取決于電流誤差值信號(1_)是正還是負來將電流誤差值信號(Im)乘以第一和第二下降控制器中僅適當的一個下降控制器的下降率。特別地，在電流誤差值信號(Im)是正時(指示輸出電流值(Iwt)小于基準電流值(IMf))，電流誤差值信號(Im)可乘以第一下降控制器的下降率以確保動態(tài)下降控制器件提供的下降電壓值(VJ由第一下降控制器來控制。另一方面，在電流誤差值信號(Im)是負時(指示輸出電流值(Itjut)大于基準電流值(IMf))，電流誤差值信號(Im)可乘以第二下降控制器的較高下降率以確保動態(tài)下降控制器件提供的下降電壓值(VJ由第二下降控制器來控制。
[0034]將基準電壓值與下降電壓值(VJ組合的步驟通常包括對相應的電壓值求和。
[0035]在一些實施例中，控制方法可包括將基準電壓值(Vref)與系統(tǒng)下降特性組合以提供修改的基準電壓值(V" ref)以用于與下降電壓值(VJ組合以使得能夠得出目標電壓值(Vtgt)。將基準電壓值(U與系統(tǒng)下降特性組合的步驟可包括將基準電壓值(U與系統(tǒng)下降特性相加。系統(tǒng)下降特性通常是基準電流值(Im)和第三下降控制器確定的下降率兩者的函數。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1a是并行連接到dc系統(tǒng)并且包括dc源功率變換器的多個dc源中之一的示意性例示；
[0037]圖1b是并行連接到HVDC輸電網并且包括dc源功率變換器的多個ac電力發(fā)電機中之一的示意性例示；
[0038]圖2根據本發(fā)明的第一個實施例的適合于控制圖1a和圖1b的dc源功率變換器的變換器控制布置的示意性例示；
[0039]圖3是對于由圖2的變換器控制布置控制的dc源功率變換器的電壓對比電流的圖示；
[0040]圖4是根據本發(fā)明的第二個實施例的適合于控制圖1a和圖1b的dc源功率變換器的變換器控制布置的示意性例示；以及
[0041]圖5是對于由圖4的變換器控制布置控制的dc源功率變換器的電壓對比電流的圖示。
【具體實施方式】
[0042]現在將參考附圖并且僅以示例的方式來描述本發(fā)明的實施例。
[0043]圖1a示出包括連接到dc系統(tǒng)8的ac系統(tǒng)6的電布置。ac系統(tǒng)6通過調定(set-up)電壓互感器(transformer) 14和操作為有源整流器的dc源功率變換器16來連接到dc系統(tǒng)8。ac系統(tǒng)6、調定互感器14和dc源功率變換器16共同操作為向dc系統(tǒng)供應dc電功率的dc源。
[0044]現在參考圖lb，在電布置的一個實現中，ac系統(tǒng)包括由風力渦輪機12驅動的交流(ac)電力發(fā)電機10，而dc系統(tǒng)8包括高壓直流(HVDC)輸電網。在該特定電布置中，dc源因此由ac電力發(fā)電機10和其關聯(lián)的風力渦輪機12、調定互感器14和操作為發(fā)電機橋的dc源功率變換器16組成。將領會的是，典型的風力場包括大量此類dc源并且這些dc源通常并行連接到HVDC網。
[0045]如在本說明書中早先論述的，并行連接的dc源生成的電功率中的沖突例如在故障條件期間能發(fā)生。為了降低能由此類沖突引起的潛在破壞效果，本發(fā)明的實施例提供變換器控制布置18、48，所述變換器控制布置能用來調節(jié)諸如形成以上參考圖1a和圖1b描述的電布置的部分的dc源功率變換器16的dc源功率變換器的輸出電壓。當其中每個包括dc源功率變換器16的多個dc源并行連接時，可行的是僅dc源功率變換器16中之一可包括根據本發(fā)明的實施例的變換器控制布置18、48以調節(jié)其輸出電壓。然而，通常每個dc源的dc源功率變換器16包括根據本發(fā)明的實施例的變換器控制布置18、48以調節(jié)其輸出電壓。
[0046]根據本發(fā)明的一個實施例的變換器控制布置18的示意性例示在圖2中示出。變換器控制布置18包括電壓調節(jié)器20，電壓調節(jié)器20包括電壓比較器22和電壓控制器24。電壓比較器22從期望目標電壓值Vtgt中減去dc源功率變換器16的測量輸出電壓值Vwt。如果在這兩個電壓值之間存在以電壓誤差值信號Vot形式的任何偏差或誤差，則將該電壓誤差值信號Vot輸入到電壓控制器24。電壓控制器24然后輸出控制信號Ctr_out以主動地控制dc源功率變換器16的操作以便調節(jié)輸出電壓值Vwt使得其與目標電壓值Vtgt —致。
[0047]變換器控制布置18包括提供下降電壓值Vt的動態(tài)下降控制器件26以及電壓加法器28，電壓加法器28將下降電壓值Vto與基準電壓值Vref求和，基準電壓值Vref是在輸出電流值Iwt等于期望基準電流值Iref時來自dc源功率變換器16的期望輸出電壓值Vtjut。因此將領會的是，目標電壓值Vtgt通過在電壓加法器28處將基準電壓值VMf與由動態(tài)下降控制器件26提供的下降電壓值Vto —起相加來得到。
[0048]動態(tài)下降控制器件26包括第一和第二下降控制器30、32。每個下降控制器30、32具有固定的下降率并且第二下降控制器32的下降率大于第一下降控制器30的下降率。動態(tài)下降控制器件26包括電流比較器34，電流比較器34從表示dc源功率變換器16的期望輸出電流的期望基準電流值IMf中減去dc源功率變換器16的測量輸出電流值Iwt。由該相減產生的電流比較器34的輸出是電流誤差值信號1_。
[0049]根據本發(fā)明，在測量輸出電流值U小于期望基準電流值IMf時，換言之在電流誤差值信號是正時，下降電壓值Vt通過具有較低的下降率的第一下降控制器30來控制。另一方面，在測量輸出電流值Itjut大于期望基準電流值IMf時，換言之在電流誤差值信號是負時，下降電壓值Vt通過具有其較高的下降率的第二下降控制器32來控制?，F在將參考圖3來解釋由動態(tài)下降控制器件26提供的依賴于在電流比較器34中dc源功率變換器16的測量輸出電流值U與期望基準電流值IMf的比較的結果的“雙重控制”的重要性，圖3是由圖2中所示的變換器控制布置18控制的dc源功率變換器16的電壓對比電流的曲線圖。
[0050]在dc源功率變換器16正常操作并且沒有經歷故障條件時(即，穩(wěn)態(tài)操作)，將理解的是測量輸出電流值Itjut將通常等于基準電流值Iref。在這些情形中，由電流比較器34執(zhí)行的輸出電流值U與基準電流值IMf的比較將產生零誤差，換言之，電流誤差值信號
將是零。因此，由于將不存在到第一和第二下降控制器30、32的輸入，下降電壓值Vto也將是零，使得提供給電壓比較器22的目標電壓值Vtgt將等于基準電壓值VMf。假定電壓控制器24充分調節(jié)dc源功率變換器16的輸出電壓值Vrat使得其與目標電壓值Vtgt (并且因此基準電壓值U —致，則dc源功率變換器16將正常操作在圖3中所示的預定義目標操作點36。因此將理解的是，基準電流值I,ef與基準電壓值V,ef —起定義dc源功率變換器16的目標操作點36。
[0051]在dc源功率變換器16經歷動態(tài)操作時(這可由故障條件引起)，測量輸出電流值1ut通常將不等于基準電流值iMf。測量輸出電流值Itjut可例如依賴于故障條件的性質而大于或小于基準電流值IMf。在這些情形中，由電流比較器34執(zhí)行的輸出電流值Itjut與基準電流值IMf的比較將產生非零誤差使得將正的或負的電流誤差值信號供應給第一和第二下降控制器30、32。因此，在電壓加法器28處將基準電壓值V,ef與下降電壓值Vd,組合以提供用于dc源功率變換器16的期望目標電壓值Vtgt。
[0052]在變換器控制布置18的所示實施例中，將由電流比較器34確定的電流誤差值信號輸入到第一和第二下降控制器30、32中并且將乘以相應的下降率以提供第一和第二下降電壓信號。動態(tài)下降控制器件26包括控制塊38,控制塊38確定第一和第二下降電壓信號中哪一個具有最小值并且然后將下降電壓值Vto設置成等于具有最小值的下降電壓信號。
[0053]在dc源功率變換器16的測量輸出電流值U小于期望基準電流值I,ef時(這例如可指示dc源功率變換器16供應的電功率的部分正被拒絕)，根據電流比較器34確定的結果電流誤差值信號將是正的。在這些情形中，最小的下降電壓信號將總是由第一下降控制器30提供的第一下降電壓信號。這確保在輸出電流值Iwt小于基準電流值Iref時下降電壓值Vto由第一下降控制器30來控制。
[0054]在dc源功率變換器16的測量輸出電流值Iwt大于期望基準電流值時，根據電流比較器34確定的結果電流誤差值信號將是負的。在這些情形中，最小的下降電壓信號將總是由第二下降控制器32提供的第二下降電壓信號。這確保在輸出電流值Itjut大于基準電流值IMf時下降電壓值Vto由第二下降控制器32來控制。
[0055]在圖3中能清楚看到由在電壓加法器28處進行的基準電壓值VMf修改下降電壓值Vto所引起的目標電壓值Vtgt的影響。在輸出電流值Iwt小于基準電流值Iref時，目標電壓值在操作點36以上的具有其較低的下降率DDr_l的斜線(B卩，下降線)40上。在dc源功率變換器16的變換器端子的輸出電壓值Vwt的上升因此隨著輸出電流值U的減小而被限制在可接受的水平。相反地，在輸出電流值Itjut大于基準電流值IMf時，目標電壓值在操作點36以下的具有其較高的下降率DDr_2的斜線(B卩，下降線)42上。因此，在dc源功率變換器16的輸出電壓值Vtjut小于基準電壓值VMf的情形中，輸出電流值Iwt的上升被限制在可接受的水平。
[0056]第一和第二下降控制器30、32的下降率選擇成給動態(tài)下降控制器件26提供適當的靈敏度水平以用于控制變換器控制布置18并且因此dc源功率變換器16。將領會的是，第二下降控制器32的下降率特別需要充分高使得在輸出電壓值Vwt落入基準電壓值VMf以下的情形中將輸出電流值Itjut的上升最小化。因此能最小化穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)故障電流，使得其接近基準電流值IMf。
[0057]現在參考圖4，示出根據本發(fā)明的另一實施例的能用來調節(jié)諸如形成以上參考圖1a和圖1b描述的電布置的部分的dc源功率變換器16的dc源功率變換器的輸出電壓的變換器控制布置48的示意性例示。圖4的變換器控制布置48類似于圖2中所示的布置，并且對應的附圖標記和符號將因此標識對應的特征。
[0058]除了第一和第二下降控制器30、32之外，動態(tài)下降控制器件26還包括具有固定下降率的第三下降控制器44。第三下降控制器44生成作為基準電流值I,ef的函數的系統(tǒng)下降特性。更特別地，將基準電流值IMf乘以第三下降控制器44的固定下降率以提供系統(tǒng)下降特性。變換器控制布置48包括加法器46，在加法器46處將基準電壓值Vief修改并且更準確地說增加系統(tǒng)下降特性以提供修改的基準電壓值v'ef。將該修改的基準電壓值rref提供給電壓加法器28，使得在該實施例中基于修改的基準電壓值V"Mf與下降電壓值Vte (其當然可等于零，例如在非故障條件下，在測量輸出電流值Itjut等于基準電流值IMf時)的組合來得到目標電壓值Vtgt。
[0059]將領會的是，從第三下降控制器44生成的系統(tǒng)下降特性中得出的修改的基準電壓值V" M補償dc系統(tǒng)調節(jié)并且大于dc系統(tǒng)電壓值Vsys，如圖5中清楚所示的。修改的基準電壓值V〃,ef的比dc系統(tǒng)電壓值Vsys更大的量值有利地補償將dc源功率變換器16連接到HVDC輸電網的輸電線中的電壓降。dc系統(tǒng)電壓Vsys通過操作為有源逆變器(S卩，網橋(ne twork br idge))并且形成HVDC輸電網或其它dc系統(tǒng)8的部分的功率變換器來確定。第三下降控制器44的下降率通常對應于有源逆變器的下降率，如圖5中示出的。
[0060]在所有其它方面中，參考圖4和圖5描述并且示出的變換器控制布置48的操作與以上參考圖2和圖3描述并且示出的變換器控制布置18的操作相同。[0061]盡管在前面章節(jié)中已經描述了本發(fā)明的實施例，但是應該理解的是在不脫離隨附權利要求的范圍的情況下可對那些實施例做出各種修改。
【權利要求】
1.一種用于調節(jié)dc源功率變換器(16)的輸出電壓的變換器控制布置(18、48)，所述變換器控制布置包括: 動態(tài)下降控制器件(26)，包括第一和第二下降控制器(30、32)，所述第一和第二下降控制器各自具有關聯(lián)的下降率，所述第二下降控制器(32)的下降率大于所述第一下降控制器(30)的下降率； 電壓調節(jié)器(20)，用于基于功率變換器(16)的輸出電壓值(Vrat)與目標電壓值(Vtgt)的比較來調節(jié)所述dc源功率變換器(16)的輸出電壓，所述目標電壓值(Vtgt)通過將基準電壓值U ref)與所述動態(tài)下降控制器件(26)提供的下降電壓值(VJ組合來得到，其中: 所述第一下降控制器(30)可操作成在所述dc源功率變換器(16)的輸出電流值(1ut)小于基準電流值(Iref)時控制所述動態(tài)下降控制器件(26)提供的下降電壓值(VJ，并且所述第二下降控制器(32)可操作成在所述dc源功率變換器(16)的輸出電流值(I?！勾笥谒龌鶞孰娏髦?IMf)時控制所述動態(tài)下降控制器件(26)提供的下降電壓值(VtJ ； 其中，所述基準電流值(Iref)是所述dc源功率變換器(16)的期望輸出電流值(I?！共⑶医Y合所述基準電壓值(W ref)來定義目標操作點(36)。
2.如權利要求1所述的變換器控制布置，其中，所述電壓調節(jié)器(20)包括用于將所述輸出電壓值(V?！古c所述目標電壓值(Vtgt)進行比較的電壓比較器(22)以及用于控制所述dc源功率變換器(16)的操作以調節(jié)所述輸出電壓值(V。」的電壓控制器(24)。
3.如權利要求1或權利要求2所述的變換器控制布置，其中，所述第一和第二下降控制器(30、32)具有固定的下降率。
4.如前述權利要求中的任一項所述的變換器控制布置，其中，所述動態(tài)下降控制器件(26)包括電流比較器(34)，所述電流比較器(34)用于將所述dc源功率變換器(16)的所述輸出電流值(I?！古c所述基準電流值(Iref)進行比較以生成用于所述第一和第二下降控制器(30、32)的電流誤差值信號(Im)。
5.如前述權利要求中的任一項所述的變換器控制布置，其中，所述變換器控制布置包括加法器(46)，所述加法器(46)可操作成將所述基準電壓值(Vref)與系統(tǒng)下降特性相加以提供修改的基準電壓值(V" ref)用于與所述下降電壓值(VJ組合以使得能夠得出所述目標電壓值(Vtgt)。
6.如權利要求5所述的變換器控制布置，其中，所述動態(tài)下降控制器件(26)包括第三下降控制器(44)，所述第三下降控制器(44)可操作成生成作為所述基準電流值(Iref)的函數的所述系統(tǒng)下降特性。
7.如權利要求6所述的變換器控制布置，其中，所述第三下降控制器(44)具有固定的下降率。
8.一種用于調節(jié)dc源功率變換器(16)的輸出電壓的方法，所述dc源功率變換器(16)包括變換器控制布置(18、48)，所述變換器控制布置(18、48)包括動態(tài)下降控制器件(26)，所述動態(tài)下降控制器件(26)包括第一和第二下降控制器(30、32)，所述第一和第二下降控制器各自具有關聯(lián)的下降率，所述第二下降控制器(32)的下降率大于所述第一下降控制器(30)的下降率，所述方法包括: 將所述dc源功率變換器(16) 的輸出電壓值(Vrat)與目標電壓值(Vtgt)進行比較以使得能夠調節(jié)所述dc源功率變換器(16)的輸出電壓，所述目標電壓值(Vtgt)通過將基準電壓值(VMf ;V" ref)與所述動態(tài)下降控制器件(26)提供的下降電壓值(VJ組合來得到；以及 將所述dc源功率變換器(16)的輸出電流值(Iwt)與基準電流值(IMf)進行比較，其中: 在所述輸出電流值(I?！剐∮谒龌鶞孰娏髦?Iref)時，所述動態(tài)下降控制器件(26)提供的所述下降電壓值(VJ由所述第一下降控制器(30)來控制，并且在所述輸出電流值(1ut)大于所述基準電流值(IMf)時，所述動態(tài)下降控制器件(26)提供的所述下降電壓值(Vdr)由所述第二下降控制器(32)來控制； 其中，所述基準電流值(Iref)是所述dc源功率變換器(16)的期望輸出電流值(I。」并且結合所述基準電壓值(W ref)來定義目標操作點(36)。
9.如權利要求8所述的控制方法，其中，所述方法包括控制所述dc源功率變換器(16)的操作以將所述輸出電壓值(U調節(jié)到與所述目標電壓值(Vtgt) —致的值。
10.如權利要求8或權利要求9所述的控制方法，其中，將所述基準電壓值(Vref;V" ref)與所述下降電壓值(VJ組合的步驟包括對相應的電壓值求和。
11.如權利要求8-10中任一項所述的控制方法，其中，所述方法包括將所述dc源功率變換器(16)的所述輸出電流值(Iwt)與所述基準電流值(IMf)進行比較以生成用于所述第一和第二下降控制器 (30、32)的電流誤差值信號(1_)。
12.如權利要求8-11中任一項所述的控制方法，其中，所述方法包括將所述基準電壓值(U與系統(tǒng)下降特性組合以提供修改的基準電壓值(V" ref)用于與所述下降電壓值(Vdr)組合以使得能夠得出所述目標電壓值(Vtgt)。
13.如權利要求12所述的控制方法，其中，將所述基準電壓值(Vref)與所述系統(tǒng)下降特性組合的步驟包括將所述基準電壓值(U與所述系統(tǒng)下降特性相加。
14.如權利要求12或權利要求13所述的方法，其中，所述系統(tǒng)下降特性是所述基準電流值(IMf)和第三下降控制器(44)確定的下降率的函數。
15.如權利要求14所述的控制方法，其中，所述第一、第二和第三下降控制器(30、32、44)各自具有相應的固定下降率。
【文檔編號】H02M3/158GK103620933SQ201280008254
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年2月7日 優(yōu)先權日:2011年2月8日
【發(fā)明者】胡立華 申請人:通用電氣能源能量變換技術有限公司