專利名稱：用于控制串聯(lián)補(bǔ)償變換站的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制以整流器操作的串聯(lián)補(bǔ)償變換站的方法，所述變換站被包括在用于高壓直流傳輸?shù)脑O(shè)備中，還涉及一種執(zhí)行所述方法的裝置。
串聯(lián)補(bǔ)償變換站指的是這樣一種變換站，在這一連接中，它的變換橋通過串聯(lián)電容器，可能還有中間變壓器和交流電網(wǎng)連接。
在兩個交流電壓網(wǎng)絡(luò)之間用來進(jìn)行高壓直流傳輸?shù)脑O(shè)備包括兩個變換站，每個變換站的交流側(cè)和一個單獨(dú)的交流電壓網(wǎng)絡(luò)相連，還包括公共的直流連接。直流連接可以架空線與/或電纜的形式，也可以在某部分中由地或水構(gòu)成代替金屬導(dǎo)體。在某些情況下，變換器彼此直接相鄰的設(shè)置，稱為背對背地安裝，從而直流連接由短母線構(gòu)成。每個變換站包括變換器，通常具有至少一個變換器變壓器，用來把變換器連接于交流電壓網(wǎng)絡(luò)，以及并聯(lián)濾波器，用來產(chǎn)生無功功率并濾除諧波。變換器一般為線路換向的電流源變換器，由此可以理解，變換器開關(guān)元件之間的電流換向借助于交流電壓網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的電壓來實(shí)現(xiàn)，并且，從變換器的觀點(diǎn)看來，直流連接以剛性電流源的形式出現(xiàn)。為了減少由變換器產(chǎn)生的諧波，尤其是五次諧波和7次諧波，每個變換器通常包括兩個互相串聯(lián)的6脈沖橋，其中每個通過變換站的變壓器的單獨(dú)的二次繞組連接于交流電壓網(wǎng)絡(luò)，變壓器被這樣連接，使其二次繞組之間具有30°的相位移。
在正常操作期間，一個變換器，以后稱作整流器，以整流方式操作，另一個變換器，以后稱為逆變器，以逆變方式操作。用于各個變換器的控制設(shè)備產(chǎn)生相應(yīng)于為變換器的開關(guān)元件施加觸發(fā)脈沖的控制角α的控制信號。為了使變換器的無功消耗為最小，并減少變換站包括的元件的應(yīng)力，最好以盡量小的控制角α控制整流器，并用能引起盡量小的熄滅角γ(換向裕度)的控制角控制逆變器，而不危及受控的操作。因此，設(shè)備的控制系統(tǒng)通常這樣設(shè)計，即考慮到關(guān)于換向錯誤的安全裕度、交流電網(wǎng)的電壓畸變、以及其它可能發(fā)生的偏離正常狀態(tài)的操作，使逆變器被控制于對于設(shè)備操作條件下的最大的合適的直流電壓。整流器以電流控制進(jìn)行控制，其參考值取決于電流指令，它又根據(jù)功率指令以及直流電壓以這樣的方式形成，使得直流電流因而傳輸?shù)挠泄β示S持在所需值上。
為了保證開關(guān)元件在觸發(fā)時刻具有足夠的觸發(fā)電壓，即在阻斷狀態(tài)中的正向電壓，整流器的控制設(shè)備還包括對控制角較低的限制，使得其最小值不低于預(yù)定的最低值。這限制通常通過用測量裝置測量開關(guān)元件兩端的電壓來實(shí)現(xiàn)，從而使開關(guān)元件的觸發(fā)脈沖只當(dāng)檢測的電壓超過一預(yù)定值時才產(chǎn)生。
通常，用于整流器和逆變器的控制設(shè)備設(shè)計成相同的，從而在整流器中，電流控制器被啟動，并在逆變器控制設(shè)備中，啟動以維持熄滅角為不小于預(yù)定的最低值為目標(biāo)的控制。
關(guān)于高壓直流傳輸技術(shù)的一般的說明，請參考Erich UhlmannPower Transmission by Direct Current，Springer Verlag，Berlin Hcidel berg New York 1975，第125-136頁。
控制角α、熄滅角γ以及重迭角U之角，已知的關(guān)系為α+U+γ＝180°。這樣，需要如此確定逆變器的控制角，使得熄滅角(換向裕度)維持在預(yù)定的最低值。
眾所周知，在變換站中包括的串聯(lián)補(bǔ)償變換站中，通過串聯(lián)電容器把變換橋和各自的交流電網(wǎng)電壓相連。這具有若干優(yōu)點(diǎn)。串聯(lián)電容器被通過它的電流周期地充電，并由此產(chǎn)生的電容器上的電壓提供加于換流器開關(guān)元件上的附加的換向電壓。該換向電壓對于交流電網(wǎng)電壓具有相位移，由于控制和熄滅角仍然和交流電網(wǎng)的電壓的相位有關(guān)，因而在整流器操作中的開關(guān)元件可以用小于零的控制角控制，在逆變操作中，用小于零的熄滅角控制(雖然相對于開關(guān)元件的換向電壓的換向裕度大于零)。這便能減少換流器的無功消耗。這減少了在并聯(lián)濾波器中所需要產(chǎn)生的無功功率，并且濾波器可根據(jù)濾除諧波的需要確定尺寸。電容器的充電電流，并因而其電壓正比于直流連線中的直流電流，并通過適當(dāng)大小的電容器，可以補(bǔ)償重迭角對直流電流的幅值的依賴性。這意味著，在快速電流瞬變的情況下，串聯(lián)補(bǔ)償可以維持開關(guān)元件的換向裕度。通過合適地選擇串聯(lián)電容器，換向裕度對交流電網(wǎng)電壓幅值的依賴性也以有利的方向被串聯(lián)補(bǔ)償所影響，使得上述的負(fù)的電流/電壓特性在換流器控制中沿穩(wěn)定方向受影響，也可以產(chǎn)生正的電流/電壓特性。
在John Reeve，John A.Baron.以及G.A.HanleyA TechnicalAssessment of Artificial Commutation of HVDC Converterswith Series Compensation(IEEE Trans.on Power Apparatusand Systems，Vol.PAS-87，Oct.1968，P1830-1840)中對換流站的操作方式進(jìn)行了一般的說明，在換流變壓器和6脈沖連接的換流器之間的交流連線中引入了串聯(lián)電容器。
因而，在許多情況下，需要上述的串聯(lián)補(bǔ)償變換站。
然而，變換站的串聯(lián)補(bǔ)償意味著開關(guān)元件的換向電壓依賴于各部串聯(lián)電容器的取決于電流的電壓的幅值和相位。因而，在串聯(lián)補(bǔ)償期間，開關(guān)元件的換向電壓不能直接從交流電網(wǎng)的檢測電壓中得出，而這在非串聯(lián)補(bǔ)償?shù)膿Q流站中是可能的。并且，上述的熄滅角的控制原理以及整流器的觸發(fā)電壓依賴于此。
在串聯(lián)補(bǔ)償變換器中提供所需的觸發(fā)電壓的最小控制角與串聯(lián)電容器兩端的換向電壓的作用有關(guān)。電容器電壓主要依賴于變換器中的電流，但也與交流電網(wǎng)的電壓有關(guān)。按這種方式，對于串聯(lián)補(bǔ)償變換器，提供所需觸發(fā)電壓的最小控制角就和這些量有關(guān)。
由于引入了串聯(lián)補(bǔ)償，使得觸發(fā)電壓的直接測量更加復(fù)雜，因此，在串聯(lián)補(bǔ)償變換站中，上述公知的用于控制整流器觸發(fā)電壓的條件的方法的應(yīng)用將需要測量每個開關(guān)元件上的換向電壓，這是相當(dāng)復(fù)雜和昂貴的。
把控制角的較低的值降低于如此選擇的一個常量，使得在整流器的整個運(yùn)行范圍內(nèi)，都能實(shí)現(xiàn)可靠的觸發(fā)，這意味著串聯(lián)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)未被充分利用。
此外，必須總能保證開關(guān)元件在這樣一個控制角下發(fā)生觸發(fā)，這一控制角大于一個電角在此電角下作為電角函數(shù)的直流電壓取其最大值。這是因為，當(dāng)在這最大點(diǎn)之前觸發(fā)開關(guān)元件時，直流電流將隨控制角的減小而減小，這導(dǎo)致不穩(wěn)定的電流控制。
對于串聯(lián)補(bǔ)償換流站的主電路，可以以已知的方式建立電流/電壓方程，其中具有控制角α(相對于交流電網(wǎng)的電壓)、直流電流Id、理想的空載直流電壓Udio以及換向裕度γm(在逆變器操作中)作為變量。如果在這些方程中，設(shè)定開關(guān)元件的換向裕度的一個恒定預(yù)選值γp，則控制角α可以用直流電流和空載直流電壓作為變量進(jìn)行計算。
然而，在串聯(lián)補(bǔ)償換流站中，電流/電壓方程變得比非串聯(lián)補(bǔ)償?shù)南喈?dāng)?shù)膹?fù)雜。并不能象美國專利US 4563732中那樣簡單地計算，使得能從方程中顯式地解出控制角。根據(jù)這些方程的控制角的計算必須用迭代法進(jìn)行，這對計算速度與/或計算能力提出了很高的要求。
美國專利US 4210956描述了一種控制高壓直流傳輸設(shè)備的方法。按照這種方法，對于設(shè)備中包括的每個變換器，變換器的控制角根據(jù)給定的電壓電流值進(jìn)行計算。這一計算借助于已知的電流、電壓換向電抗以及控制角之間的關(guān)系，考慮達(dá)到一種狀態(tài)，借以使設(shè)備整體上可以穩(wěn)定地運(yùn)行來進(jìn)行。最小的允許控制角，即最小的觸發(fā)電壓，以及最小的允許熄滅角，在這些計算中作為限制值。不被串聯(lián)補(bǔ)償?shù)哪孀兤骷捌淇刂品椒ㄋ坪趸旧吓c叫作多端系統(tǒng)的相同，其中有兩個以上的逆變站和公共的直流連接相連。
美國專利US 4264951描述了一種控制高壓直流傳輸?shù)脑O(shè)備，該設(shè)備包括，除了進(jìn)行恒流控制、恒壓控制和恒熄滅角的控制的裝置之外，還包括一種裝置，它根據(jù)在變換器檢測到的交流電壓和交流電流的值，計算變換器。控制角的限制值，在這一限制值下，變換器開關(guān)元件的阻尼電路中的損耗保持為某一值。來自所述裝置的輸出信號供給選擇器裝置，在選擇器裝置中，從所述控制裝置中選擇控制角信號，同時考慮不超過計算的限制值。
本發(fā)明的目的在于提供一種在引言中所述的方法，它使得逆變器的控制從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)看來是簡單的且滿意的，而不用檢測開關(guān)元件兩端的換向電壓，并提供一種執(zhí)行該方法的裝置。
用這種方式，可以利用串聯(lián)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)，而不用進(jìn)行復(fù)雜且費(fèi)錢的換流器橋每個元件熄滅角的單個測試。
從所附的權(quán)利要求中可更清楚地看出本發(fā)明的方法和裝置的特征。
從以下的說明和權(quán)利要求中會清楚地看出本發(fā)明的改進(jìn)。
現(xiàn)在參照附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1是具有串聯(lián)補(bǔ)償?shù)淖儞Q站的高壓直流傳輸設(shè)備的示意圖；圖2是通過串聯(lián)補(bǔ)償電容器連接到交流電網(wǎng)的變換器橋；圖3是本發(fā)明的一個實(shí)施例中如圖1所示的變換站的控制設(shè)備的方塊圖；圖4是按照圖3的控制設(shè)備的電流控制器的實(shí)施例的方框圖；以及圖5是本發(fā)明一個實(shí)施例中如圖3所示的控制設(shè)備的最小控制角的限制的方塊圖。
下面說明所述的方法和裝置，附圖可看作是裝置的信號流程圖和方塊圖，因此，“計算值”和“信號”是同一個意思。
下面假定在換向開始時控制角為α，換向結(jié)束時熄滅角為γ，它們以常規(guī)方式和交流電網(wǎng)電壓相聯(lián)系。關(guān)于變換橋中開關(guān)元件上的換向電壓的熄滅角由換向裕度γm表示。對于非串聯(lián)補(bǔ)償?shù)淖儞Q站，熄滅角γ等于換向裕度γm，而對于串聯(lián)補(bǔ)償變換站，熄滅角γ一般偏離換向裕度γm，并且也可取小于零的值。
圖1表示在兩個三相交流電網(wǎng)N1和N2之間的高壓直流傳輸設(shè)備，只是一個略圖。
變換器SR1通過串聯(lián)電容SC1和變壓器T1將其交流電壓端連于電網(wǎng)N1，變換器SR2通過串聯(lián)電容SC2和變壓器T2連于電網(wǎng)N2。每個變壓器分別具有抽頭變換器TC1、TC2，圖中用箭頭表示。直流連線L1、L2把變換器SR1的直流電壓端連接到變換器SR2上的相應(yīng)的直流電壓端。直流連線的阻抗為21、22。此外，用來產(chǎn)生無功功率并濾波的并聯(lián)濾波器(圖中未示出)連接于各自的交流電網(wǎng)。
為了說明本實(shí)施例，假定變換器SR1作為整流器運(yùn)行，而變換器SR2作為逆變器運(yùn)行。但兩個變換器可以以公知的方式作為整流器和逆變器。
變換器可用公知方式設(shè)計成兩個串聯(lián)的6脈沖橋的形式，以形成12個脈沖連接，因而每個變壓器包括兩個互差30°相位移的副繞組，例如一個副繞組為Y連接，另一個為△連接。圖2所示為6脈沖橋，包括6個相同的開關(guān)元件，圖中和可控硅表示，通過串聯(lián)電容器SC1R，SC1S，SC1T連接其交流側(cè)到三相電網(wǎng)上，電網(wǎng)包括三個電壓發(fā)生器GR，GS，GT，分別和三個電抗器LR，LS，LT串聯(lián)，這一網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成上述的變壓器、并聯(lián)濾波器和交流電網(wǎng)的等效電路。
例如，在從開關(guān)元件V1到V3的換向期間，換向電壓UKV＝US-UCS-UR+UCR。
6脈沖橋兩端的直流電壓用Udb表示，在變換器包括兩個串聯(lián)的6脈沖橋時，變換器的直流電壓等于兩倍的Udb，用Ud表示。
每個變換器分別具有一個控制設(shè)備CE1.CE2(圖1)。每個控制設(shè)備包括控制角單元CAC，用來產(chǎn)生控制角α指令值，該控制角裝置下面還要詳述，以公知方式設(shè)計的CFC單元，用來根據(jù)控制角0的指令值決定各個開關(guān)元件的觸發(fā)時刻，以及CPG，用來分別產(chǎn)生包括在變換器中的開關(guān)元件的觸發(fā)時刻的控制脈沖CP1和CP2?？刂平菃卧狢AC具有來自功率控制單元POC的有功功率的參考值，該參考值以公知方式形成?？刂平菃卧部梢越邮諄碜愿呒壙刂葡到y(tǒng)的參考值，圖中未示出，例如用于控制和交流電網(wǎng)之間無功功率的交換。
整流器的直流電壓Ud1和逆變器的直流電壓Ud2分別用電壓測量裝置UM1、UM2測量，它們分別輸出測量值UD1、UD2。通過直流連線的電流Id分別由電流測量裝置IM1、IM2測量，分別輸出測量值ID1、ID2。交流電網(wǎng)的電壓Un1、Un2分別由電壓測量裝置UMN1、UMN2測量，分別輸出測量值UN1、UN2。
變換器的每個控制設(shè)備被供給上述的設(shè)備參數(shù)運(yùn)行測量值，即整流器的控制設(shè)備被供給交流電網(wǎng)電壓，整流器的直流電壓、直流連線中的直流電流的測量值，逆變器的控制設(shè)備被供給有關(guān)逆變器的相應(yīng)的測量值。此外，每個控制設(shè)備還被供給有關(guān)代表抽頭變換器的位置、功率方向信號RECT/INV的信息的輸入信號，后一信號分別代表整流運(yùn)行和逆變運(yùn)行，這根據(jù)設(shè)備操作員設(shè)定的功率方向確定(方式未在圖中示出，但是都為公知的)。
根據(jù)測量值和送到控制設(shè)備的輸入信號，整流器和逆變器的控制設(shè)備分別產(chǎn)生控制脈沖CP1和CP2，用于換流器的開關(guān)元件并將其供給各個開關(guān)元件。
兩件控制設(shè)備彼此之間的通信以公知的方式通過通信鏈路TL雙向傳輸換流器的運(yùn)行參數(shù)的信息。
各個控制設(shè)備也可以包括抽頭變換控制單元，在圖中沒有示出，但按公知方式設(shè)計，用來為抽頭變換器產(chǎn)生INCREASE/DECREASE脈沖，該脈沖被送到抽頭變換操作設(shè)備。
圖3所示為圖1的本發(fā)明的一個實(shí)施例中的變換站控制設(shè)備的一部分，控制設(shè)備一般對整流器和逆變器設(shè)計成相同的，因此在圖3和圖4中，標(biāo)號1和2分別代表有關(guān)整流器的量，而逆變器沒有示出。
功率控制單元POC包括計算器件IOCAL，用來計算電流指令I(lǐng)O，它是在直流連線中傳輸?shù)挠泄β实墓β手噶頟O和在整流器中直流電壓Ud1的商。電流指令被送到限制器件1，根據(jù)直流電壓Ud1的測量值UD1限制電流指令，并被送到上述的限制器件。然后，從限制器件1的輸出信號IOL被送到包括在控制角單元CAC中的電流控制器CC，作為這一控制器的參考值。
電流控制器的輸出信號AO在限制器件2中借助于限制信號AMINL和AMAXL分別被限制于其最小值和最大值，這兩個限制信號都能起作用。從限制器件2輸出的輸出信號AOL，它是控制角α的指令值，被送到單元CFC，用來確定各開關(guān)元件的觸發(fā)時刻。
圖4所示為和US4563732中所述的電流控制器相似的一類電流控制器的實(shí)施例。第1加法器3形成直流電流Id的參考值IOL和這一電流的測量值ID之間的差作為輸出信號。該差值被送入增益為GP的比例放大器件4和加法器5。加法器5也被輸入整流和逆變器之間的預(yù)定的電流裕度IOM，并從而產(chǎn)生電流裕度和來自第一加法器3的輸出信號之間的差作為輸出信號。來自加法器5的輸出信號被送到積分時間常數(shù)為1/GI的積分器件6。該積分器件包括限制器件7，它根據(jù)限制信號AMAXL和AMINL把來自積分器件的輸出信號限制于它的最大值和最小值。來自比例放大器件4的積分器件7的輸出信號，經(jīng)過限制器件7的限制，被送到第三加法器8、它產(chǎn)生電流控制器的輸出信號AO作為輸出信號，該信號是來自積分器件的輸出信號和來自比例放大器件的輸出信號之間的差。
整流的和逆變器的電流指令和電流裕度通過通信鏈路TL同步。
電流裕度IOM對整流器通常等于零，對于逆變器，它被設(shè)定為和零的差值，其符號這樣確定，使得逆變器的控制設(shè)備盡量減少被整流器控制的直流電流。
圖5表示在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中如何形成限制信號AMINL。選擇器13在信號RECT/INV的控制下，根據(jù)這一信號選擇限制信號AMINL作為關(guān)于整流運(yùn)行的限制信號AMINL′和關(guān)于逆變運(yùn)行的限制信號AMINL′中的一個。限制信號AMINL被送入限制器件7，它被包含在電流控制器的積分器件中，并送給控制角單元CAC的限制器件2。
在逆變器運(yùn)行時，限制信號AMINL″設(shè)定為常數(shù)，一般為95°。
在整流操作中，限制信號AMINL的目的在于保證開關(guān)元件的觸發(fā)發(fā)生在這樣一個控制角下，該控制角大于這樣一個電角，在此電角下，作為電角的函數(shù)的直流電壓取最大值，并確保在開關(guān)元件具有所需的觸發(fā)電壓Ufir之前不被指令觸發(fā)。第一計算器件AFCAL按照預(yù)定的最小觸發(fā)電壓Uvref產(chǎn)生輸出信號AFIRL作為控制角的第一計算值，其中所選的最小觸發(fā)電壓Uvref取決于某一關(guān)系H′，對此在一些實(shí)施例中將詳加說明。第二計算單元AMCAL形成第二限制信號AFIRMIN作為控制角的計算值，它相應(yīng)于整流器按照某一關(guān)系H″的最大直流電壓Udmax，關(guān)于這種關(guān)系在下面實(shí)施例中將詳細(xì)說明。輸出信號AFIRL被送到限制器件12，它根據(jù)限制信號AFIRMIR把信號限制在較低的限制值。從限制器件12輸出的信號組成上述的限制信號AMINL′。
對于串聯(lián)補(bǔ)償變換站以整流運(yùn)行時的主電路，可以以公知的方式建立電流/電壓方程，其中用控制角α(相對于電網(wǎng)電壓)、直流電流Id1、理想空載直流電壓Vdio1、以及開關(guān)元件的觸發(fā)電壓Ufir作為變量。如果在這些方程中，開關(guān)元件的觸發(fā)電壓假定為一預(yù)選的常數(shù)Uvref，則可以用理想空載直流電壓和直流電流作變量用迭代法計算控制角α。在公式中，可以這樣表示，使控制角α在開關(guān)元件的觸發(fā)電壓等于預(yù)選值Uvref時，是直流電流Id1和理想空載直流電壓的函數(shù)G′0，α＝G′1(Id1，Udio1，Uvref)。
用類似的方式，在主電路的電流/電壓方程中，可以假定變換器的直流電壓值等于其最在值Udmax，相應(yīng)于上述最大電壓的控制角αudmax可被計算。在公式中可以這樣表示，即控制角在整流器的電壓等于Udmax時，為直流電流Id1和理想空載直流電壓Udio1的函數(shù)。因為在這一電壓下，整流器的電壓相對于控制角的變換率dUd1/dα等于零，對于這種情況，控制角可以表示為直流電流Id1、理想空載直流電壓Udio1和導(dǎo)數(shù)dUd1/dα的函數(shù)，αUdmax＝G″0(Id1，Ud1，Udio1，dUd1/dα＝0)。
計算單元AFCAL被供給直流電流Id1的連續(xù)測量值ID1和理想空載直流電壓值UDI01，它根據(jù)連續(xù)檢測的交流電網(wǎng)N1的電壓值形成。通過在計算單元中包括適用于按某一關(guān)系H′0連續(xù)計算控制角的計算器件，按照所述關(guān)系H′0，控制角是上述函數(shù)G′0，并通過限制整流器的各個開關(guān)元件的控制角為等于上述計算值的一個較低的限值值，整流器橋的開關(guān)元件將這樣操作，即對于不同的直流電流和理想空載直流電壓，觸發(fā)電壓等于或大于預(yù)定值Uvref，而不用知道各個開關(guān)元件上的換向電壓。
計算單元AMCAL也被供給測量值ID1和電壓值UDI01，并通過采用這一計算單元根據(jù)關(guān)系H″0計算控制角，按這種關(guān)系，控制角是上述函數(shù)G″0，并通過對限制器件12施相應(yīng)于這一值的信號，可使整流器橋的開關(guān)元件的控制角的最小值大于或等于這樣一個控制角，在此控制角下，整流的電壓取其最大值。
函數(shù)G′0和G″0比較復(fù)雜，對有代表性的設(shè)備的研究表明，對于在大于電壓取其最大值時的控制角下觸發(fā)，以及對于串聯(lián)補(bǔ)償變換站中觸發(fā)電壓的滿意的裕度可以分別在大的電流電壓范圍內(nèi)達(dá)到，甚至當(dāng)來自各個計算單元AFCAL和AMCAL的輸出信號作為按照某一關(guān)系作為計算的表示被形成時，所述關(guān)系分別近似地模擬上述關(guān)系G′0和G″0。用這種方式，可以采取關(guān)于控制角依賴于直流電流和理想空載直流電壓的函數(shù)，這意味著包括在計算單元中的計算器件可設(shè)計得比較簡單并更快地執(zhí)行計算。
在給定串聯(lián)電容的條件下，關(guān)系G″0可以以好的精度用一恒定的預(yù)選值來近似，即計算單元AMCAL用于按照函數(shù)H″1＝常數(shù)＝AF1RMIN1來形成限制信號AFIRMIN。
已經(jīng)證明，根據(jù)電流形成限制信號是有利的。即采用計算單元AFCAL按照線性函數(shù)α＝H′1(Id1)＝C1-D1*Id1，其中Id1是用標(biāo)么值表示的直流電流。某一設(shè)備的研究表明，其中C1選為5.7，D1為17.1，AF1RMIN1＝-8°，當(dāng)直流電流從0.3增加到0.8而理想空載直流電壓為1，以額定空載直流電壓為基準(zhǔn)取標(biāo)么值時，開關(guān)元件的觸發(fā)電壓只增加0.06。然而，當(dāng)較低直流電流與較低理想空載直流電壓相結(jié)合，以及較高直流電流和較高理想空載直流電壓相結(jié)合時，則分別引起解發(fā)電壓的減小。
通過根據(jù)電流電壓形成整流器的限制信號AM1NL，觸發(fā)電壓對變換站的電流電壓的依賴性可以改善。結(jié)果是，當(dāng)在理想空載直流電壓為1，直流電流從零增加到1.05時，只引起觸發(fā)電壓從其最低值增加大約0.06。在理想合載直流電壓為1.3，觸發(fā)電壓在相同的變化范圍時，直流電流只增加到大約1.25。
在這種情況下，采用計算單元AFCAL按照函數(shù)α＝H′2(Id1，Udio1)計算控制角，其中Udio1是以標(biāo)么值表示的理想空載直流電壓。函數(shù)H′2包括電流線性相關(guān)項以及電流電壓的乘積項，H′2＝6-19*Id1+16*(Id1-0.3)*(Udio1-0.9)。
限制值A(chǔ)FIRMIN1被選為-10°。
當(dāng)計算單元AFCAL被用于按照上述任一函數(shù)H′1和H′2的計算控制角時，它被連續(xù)地提供直流電流Id1的測量值ID1以及理想空載直流電壓Udio1的測量值UDI01，并根據(jù)這些測量值和觸發(fā)電壓的預(yù)定值Uvref計算控制角的值。當(dāng)計算單元被用于控制上述函數(shù)H′1計算控制角時，當(dāng)然只對其提供測量值ID1就足夠了。當(dāng)計算單元AMCAL被用于形成限制信號AFIRMIN，從而使其被設(shè)定為一恒值A(chǔ)FIRMIN1時，它獨(dú)立于變換站中的檢測參數(shù)操作。
電壓值UDI01以公知的方式形成，作為整流器11的輸出信號，對對考慮電流互感器的變比之后的交流電網(wǎng)的電壓Un的測量值進(jìn)行整流。
限制器件、計算單元和函數(shù)形成器件，以方塊圖表示，它們可以被設(shè)計成包括模擬與/或數(shù)字裝置的模塊，也可以被設(shè)計成由模擬與/或數(shù)字技術(shù)進(jìn)行計算的硬件電路，或作為計算機(jī)程序被執(zhí)行。
雖然圖1-2所示為與變換器橋連接的串聯(lián)電容器，本發(fā)明也包括這些情況，其中變換橋和變壓器相連，而串聯(lián)電容連接在變壓器和電網(wǎng)之間。
雖然使用直流電流和理想空載直流電壓作為函數(shù)G′0和G″0的變量，但也可使用在各變換站中的相應(yīng)的交流量作為變量，因為交流和直流之間，交流電網(wǎng)和理想空載直流電壓之間在考慮變壓器變比和抽頭位置之后存在著已知的關(guān)系。在這些情況下計算單元當(dāng)然被提供這些交流量的檢測值。
權(quán)利要求
1.一種用于控制包括在高壓直流傳輸設(shè)備中的串聯(lián)補(bǔ)償變換站以整流方式運(yùn)行的方法，所述變換站包括變換器(SR1)，它被控制設(shè)備(CE1)控制，并被連接于三相交流電網(wǎng)(N1)，所述控制設(shè)備為包括在變換器中的開關(guān)元件(V1-V6)產(chǎn)生控制角(α)的指令值(AOL)，所述指令值被限制于一個較低的值，其特征在于，控制角的第一計算值(AFIRL)按照預(yù)定的一種關(guān)系(H′1，H′2)被連續(xù)地計算，這種關(guān)系至少近似地模擬一種這樣的關(guān)系，按照這種關(guān)系，在開關(guān)元件的觸發(fā)電壓(Vfir)等于預(yù)定值(Uvref)時，控制角是變換站中電流(Id1)和電壓(Un1)的函數(shù)(G′0)，并且較低的限制值根據(jù)第一計算值產(chǎn)生。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，控制角的第二計算值(AFIRMIN)按預(yù)定關(guān)系(H″0，H″1)被連續(xù)地計算，所述關(guān)系至少近似地模擬一種這樣的關(guān)系，按照這種關(guān)系，當(dāng)變換器的電壓相對于控制角的變化率(dUd1/dα)等于零時，相應(yīng)于變換器電壓等于其最大值時的所述控制角是變換站的電流(Id1)和電壓(Un1)的函數(shù)(G″0)，并且較低的限制值被限制在其根據(jù)第二計算值的較低的值上。
3.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述較低的限制值被限制于其較低值，并且這一較低值為常數(shù)(AFIRMINI)。
4.如權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于控制角的第一限制值根據(jù)變換站的連續(xù)檢測的電流(Id1)按照預(yù)定的關(guān)系(H′1)被連續(xù)地計算，按照這種關(guān)系，控制角是所述電流的線性函數(shù)。
5.如權(quán)利要求4的方法，其特征在于控制角的第一限制值根據(jù)在變換站中連續(xù)檢測的電壓(Un1)，按照預(yù)定的關(guān)系(H′2)被計算，按照這種關(guān)系控制角是所述電流以及所述電流和所述電壓乘積的函數(shù)。
6.一種用于控制包括在高壓直流傳輸設(shè)備中的串聯(lián)補(bǔ)償變換站的整流運(yùn)行的裝置，所述變換站包括變換器(SR1)，它被控制設(shè)備(CE1)控制，并被連于三相交流電網(wǎng)(N1)上，所述控制設(shè)備包括，控制角單元(CAC)，用于為包括在變換器中的開關(guān)元件產(chǎn)生控制角(α)的指令值(AOL)，所述指令值根據(jù)第一限制信號(AMINL)被限制于一較低的限制值，其特征在于，控制設(shè)備包括第一計算單元(AFCAL)，它被供給在變換器中連續(xù)檢測的電流(Id1)的測量值(ID1)和根據(jù)變換站中連續(xù)檢測的電壓(Un1)形成的電壓測量值(UN1)，并根據(jù)所述電流和所述電壓的測量值，按照預(yù)定的關(guān)系(H′1，H′2)計算控制角的第一計算值(AFIRL)，所述關(guān)系至少近似模擬一種這樣的關(guān)系，按照這種關(guān)系，在開關(guān)元件的觸發(fā)電壓(Ufir)等于預(yù)選值(Uvref)時，控制角所述檢測電流(Id1)和所述檢測電壓(Un1)的函數(shù)(G′0)，并且第一計算單元根據(jù)第一計算值形成第一限制信號。
7.如權(quán)利要求6的配置，其特征在于，控制設(shè)備還包括限制器件(12)和第二計算單元(AMCAL)，其中第一計算值被送到限制器件，用來根據(jù)第二限制信號(AFIRMIN)限制其較低的值，第二限制信號(AFIRMIN)是可以被影響的，并且第二計算單元(AMCAL)被提供給變換器的電流(Id1)的連續(xù)測量的測量值(ID1)以及根據(jù)變換站中連續(xù)測量的電壓(Un1)的測量值(UN1)形成的電壓值(UDI01)，根據(jù)所述電流電壓的測量值，按照預(yù)定的關(guān)系(H″0，H″1)計算第二計算值(ARIRMIN)，這種關(guān)系至少近似模擬一種這樣的關(guān)系，按照這種關(guān)系，當(dāng)變換器的電壓對控制角的導(dǎo)數(shù)(dUd1/dα)等于零時，相應(yīng)于變換器電壓等于其最大值(Udmax)的所述控制角是所述檢測電流(Id1)和所述檢測電壓(Un1)的函數(shù)，并且第二計算單元根據(jù)第二計算值形成第二限制信號。
8.按照權(quán)利要求6的裝置，其特征在于，控制設(shè)備還包括限制器件(12)，其中第一計算值被送到所述限制器件，用來根據(jù)第二限制信號(AFIRMIN)限制其較低值，并且這一較低的限制信號具有恒定值(AFIRMIN1)。
9.如權(quán)利要求6-7任何之一的裝置，其特征在于，變換器連續(xù)測量的電流(Id1)的測量值(ID1)被提供給第一計算單元，它根據(jù)一種預(yù)定的關(guān)系(H′1)計算控制角，按照這種關(guān)系，控制角是所述測量值的線性函數(shù)。
10.如權(quán)利要求9的裝置，其特征在于，根據(jù)變換器中連續(xù)測量的電壓(Un1)的測量值(UN1)而形成的電壓值(UDI01)被送到第一計算單元，它按照預(yù)定的關(guān)系(H′2)計算控制角，按照這種關(guān)系，控制角是所述電流和所述電流和所述電壓的積的函數(shù)。
全文摘要
控制設(shè)備(CE1)根據(jù)可被影響的限制信號(AMINL)為包括在串聯(lián)補(bǔ)償變換站中的變換器產(chǎn)生控制角(α)的指令值(AOL)?？刂平堑挠嬎阒?AFIRL)按照一種預(yù)定的關(guān)系(H′1，H′2)被連續(xù)地計算，這種關(guān)系至少近似地模擬這樣一種關(guān)系，按照這種關(guān)系，在變換器的觸發(fā)電壓(Ufir)等于一預(yù)定值(Uvref)時，所述控制角是變換站中電流(Id1)和電壓(Un1)的函數(shù)，并且所述限制信號根據(jù)所述計算值形成。
文檔編號H02M7/757GK1136228SQ9511914
公開日1996年11月20日 申請日期1995年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月13日
發(fā)明者P·-E·比約隆德, T·揚(yáng)森 申請人:瑞典通用電器勃朗勃威力公司