有關將電力從dc電力線分接到ac電力線的布置、方法和計算機程序產品的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明一般涉及電壓源轉換器。更具體地來說,本發明涉及用于將電力從DC電力 線分接(tapping)到AC電力線的布置以及用于控制用于AC與DC之間轉換的此類布置的 電力輸送模塊的方法和計算機程序產品。
【背景技術】
[0002] 直流電(DC)電力傳輸系統被感興趣用于在多種場合中,例如在長距離上輸送電力 中。高壓直流(HVDC)輸電已被證明在許多輸電場合中是交流電(AC)傳輸的高效替代方式。 可以進一步將若干HVDC傳輸線互連來形成HVDC傳輸網。
[0003] 據眾所周知的,所說的分接轉換器將電力從DC電力線分接到具有串聯在DC電力 線與地線或負DC母線之間的三個相的三相交流電(AC)電力線。然后經由至少一個變壓器 將每個相典型地連接到對應AC導體,所述至少一個變壓器可以是三相變壓器。
[0004] 關注所在的還有在一些情況中,將DR電容器與變壓器的次級繞組串聯。這具有阻 止DC電壓的優點。
[0005] 包括此類DC電容器的用于分接電力的布置從例如,US 2013/00704 95已知。
[0006] 關注所在還有提供考慮到如下目標的其中一個或多個目標的分接轉換器: 1) 在所有串聯的相的轉換器輸出電壓中配送適合的AC和DC電壓 2) 將單元電容器電壓維持/設置在特定范圍中,并且允許升壓模式工作,其中所有單 元電壓之和大于DC電勢。
[0007] 3)可能需要平衡引入的電容器(DC阻止電容器)兩端的電壓。
[0008] 4)使用無源濾波器來緩解低階AC側和DC側轉換器產生的諧波的備選方法。
【發明內容】
[0009] 本發明解決上文提到的目標的其中一個或多個目標。
[0010] 這些目標的其中一個或多個目標是根據本發明的第一方面,通過在交流電AC與 直流電DC之間轉換的布置來實現的,所述布置包括: 串聯在兩個DC電勢之間的多個電力輸送模塊,其中一個DC電勢是DC電力線的電壓以 及每個電力輸送模塊包括包含轉換器單元串的第一分支,所述第一分支與包含電容器和變 壓器的次級繞組的第二分支并聯,所述變壓器的初級繞組連接到AC網絡的對應AC相, 所述布置還包括至少一個控制單元,所述至少一個控制單元包括 加法單元,所述加法單元配置成 獲取AC基準電壓和DC相關控制貢獻,所述DC相關控制貢獻是基于取決于電力輸送模 塊的數量以及兩個DC電勢之差的DC電壓項,以及 將DC相關控制貢獻加上AC基準電壓以形成第一控制表達式,以及 除法單元,所述除法單元配置成 獲取第一控制表達式, 獲取在第二控制表達式中使用的單元基準電壓,以及 將第一控制表達式除以第二控制表達式,以便獲取基準電壓信號以便在控制對應的電 力輸送模塊串的單元中使用。
[0011] 這些目標的其中一個或多個目標根據本發明的第二方面,通過一種用于控制在交 流電AC與直流電DC之間轉換的電力輸送模塊的方法來實現,所述電力輸送模塊是串聯在 兩個DC電勢之間的一組電力輸送模塊中的電力輸送模塊,其中一個DC電勢是DC電力線的 電壓以及每個電力輸送模塊包括包含轉換器單元串的第一分支,所述第一分支與包含電容 器和變壓器的次級繞組的第二分支并聯,所述變壓器的初級繞組連接到AC網絡的對應AC 相,所述方法包括: 獲取AC基準電壓, 獲取DC相關控制貢獻,所述DC相關控制貢獻是基于取決于電力輸送模塊的數量以及 兩個DC電勢之差的DC電壓項, 將所述DC相關控制貢獻加上所述AC基準電壓以形成第一控制表達式, 獲取在第二控制表達式中使用的單元基準電壓和, 將第一控制表達式除以第二控制表達式,以便獲取基準電壓信號,以及 使用所述基準電壓信號來控制所述電力輸送模塊串的單元。
[0012] 這些目標的其中一個或多個目標根據本發明的第三方面,通過一種用于控制用于 在交流電AC與直流電DC之間轉換的電力輸送模塊的計算機程序產品來實現,所述電力輸 送模塊是串聯在兩個DC電勢之間的一組電力輸送模塊中的電力輸送模塊,其中一個DC電 勢是DC電力線的電壓以及每個電力輸送模塊包括包含轉換器單元串的第一分支,所述第 一分支與包含電容器和變壓器的次級繞組的第二分支并聯,所述變壓器的初級繞組連接到 AC網絡的對應AC相,所述計算機程序產品包括含有配置成促使控制單元執行如下步驟的 計算機程序代碼的數據載體: 獲取AC基準電壓, 獲取DC相關控制貢獻,所述DC相關控制貢獻是基于取決于電力輸送模塊的數量以及 兩個DC電勢之差的DC電壓項, 將所述DC相關控制貢獻加上所述AC基準電壓以形成第一控制表達式, 獲取在第二控制表達式中使用的對于每個電力輸送模塊的單元電容器基準電壓之和, 將第一控制表達式除以第二控制表達式,以便獲取基準電壓信號,以及 使用所述基準電壓信號來控制所述轉換器串的單元。
[0013] 本發明具有多個優點,下面給出其中一些: 1) 可以將單元電壓設置/維持在特定范圍內以便減少由于紋波電壓導致的轉換器的 額定電壓 2) 升壓模式工作也是可能的,其中單元電壓之和高于電壓差,并由此也高于DC電力線 上的電壓。這使得轉換器電流減小以及特定負載的對應損耗減小。
[0014] 3)引入的電容器的電壓平衡確保了穩定且平衡的三相工作。
【附圖說明】
[0015] 下文中將參考附圖來描述本發明,其中 圖1以示意圖形式示出DC電力傳輸系統,其包括位于逆變器與整流器之間的DC電力 線以及用于將電力從DC電力線分接到AC電力線的布置; 圖2以示意圖形式更詳細地示出圖1中的布置; 圖3以示意圖形式示出圖2中的布置中任何一個電力轉化模塊的用于提供控制信號的 控制單元的第一控制部分; 圖4以示意圖形式示出圖3中的第一控制部分中執行的多個方法步驟的流程圖; 圖5以示意圖形式示出備選第一控制部分; 圖6不出第二控制部分; 圖7不出第一備選布置; 圖8示出第二備選布置; 圖9不出第三備選布置; 圖10示出第四備選布置;以及 圖11以示意圖形式示出采用包含用于實現控制單元的計算機程序代碼的數據載體形 式的計算機程序產品。
【具體實施方式】
[0016] 下文中,將詳細地描述本發明的優選實施例。
[0017] 圖1示出簡化的直流電(DC)電力傳輸系統10的單線圖,DC電力傳輸系統10包 括第一轉換器14、第二轉換器16和DC電力線12。第一轉換器14在此處可以經由變壓器 13連接到第一 AC電力線11,電力線11可以是其中發電的第一交流電(AC)電力系統的一 部分,以及第二轉換器16可以經由變壓器17連接到第二AC電力線15,電力線15可以是消 費電力的第二AC電力系統的一部分。
[0018] DC電力線12在此處可以是用于輸送電力且覆蓋長距離的電力線。一個范例距離 是500 km的距離。此處應該認識到作為備選,DC電力系統10可以包括若干更多的電力線 和轉換器。該系統因此也可以是所說的DC電網。此處,該DC電力系統是單極系統。但是, 應該認識到,在本發明的一些變體中,它代之為雙極系統,其中存在正和負DC母線。
[0019] 至此DC電力線12,連接有用于將DC電力線12分接到另外的AC電力線22的布 置。此處,該布置包括轉換單元18,轉換單元18經由變壓器20連接到另外的AC電力線22, 變壓器20可以實現為三相變壓器以及另外的AC電力線22是三相電力線且因此包括三相 導體。此處,該另外的電力線可以是另外的AC電力系統的一部分。轉換器18和變壓器在 此處構成根據本發明的用于在DC電力線與AC電力線之間傳輸電力的布置。
[0020] 跨DC電力線12傳輸的電力作為示例可以在320 kV的范例電壓電平下,為12000 MW的范圍內,而另外的AC電力線22提供或使用的電力可以在例如320 kV的范例電壓電 平下,為200麗或更低的范圍內。
[0021] 另外的AC電力系統作為示例可以是通過第一 DC電力線12傳遞的城市系統。
[0022] 因為此另外的AC系統的電力低于DC系統10的電力,所以使AC系統的相串聯到 DC電力線12是可能的。
[0023] 圖2中以示意圖形式示出可以如何實現這一點。
[0024] 因為本實施例中的DC電力系統是單極系統,所以布置23包括連接在DC電力線12 和地線之間的多個或一組電力輸送模塊24A、24B和24C。此數量可以是至少兩個。
[0025] 此處,每個相有一個模塊。因此有三個模塊。這些模塊進一步串聯在DC電力線 12與地線之間。在雙極系統中,這些模塊將串聯在DC電力線與負DC母線之間。因此可以 見到,該組電力輸送模塊串聯在兩個DC電勢之間,其中一個DC電勢是DC電力線12的電壓 Ud,以及另一個DC電勢是地線或負DC母線的電勢。
[0026] 在圖2中,還有第一斷路器BR1,DC斷路器,其一端連接到DC電力線12以及另一 端連接到第一電抗器Ld,第一電抗器Ld連接到模塊24A中的第一個。第一電抗器Ld和第一 斷路器BR1都是可選的。
[0027] 每個模塊此處包括第一分支和第二分支,該第一分支包含串聯的轉換器單元串, 以及該第二分支包含DC電容器和相變壓器的次級繞組,其中第二分支與第一分支并聯。該 相變壓器可以是圖1的三相變壓器。每個模塊還包含該相變壓器的初級繞組,該初級繞組 連接到AC電力線的對應相導體。
[0028] 第一模塊24A的第一分支由此包括串聯的轉換器單元串CA1、CA2,以及第二分支 包含與第一相變壓器20