專利名稱：用于高壓直流輸電設(shè)備中的變流器站的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種用于高壓直流輸電設(shè)備中的變流器站的控制裝置。
背景技術(shù)：
在高壓直流輸電中必要的是，在高壓直流輸電設(shè)備的運行狀態(tài)變化時，確 定地控制根據(jù)電流方向作為整流器或者作為逆變器工作的變流器站。在具有晶 閘管的變流器站的目前通常的結(jié)構(gòu)方式中，這通常通過將控制變流器站的觸發(fā) 角調(diào)節(jié)器設(shè)置為預(yù)先計算的值來進行，這些預(yù)先計算的值是相應(yīng)于新的運行狀 態(tài)所確定的。在同時將觸發(fā)脈沖開通到變流器站上之后，同時開通觸發(fā)角調(diào)節(jié) 器，其中接著通過調(diào)節(jié)電路將觸發(fā)角從預(yù)先計算的值出發(fā)調(diào)節(jié)到額定值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提出一種用于高壓直流輸電設(shè)備中的變流器 站的控制裝置，利用該裝置可以在相對短的時間內(nèi)從起始的運行狀態(tài)出發(fā)到達 新的穩(wěn)定運行狀態(tài)。
按照本發(fā)明，高壓直流輸電設(shè)備中的變流器站的控制裝置的上述技術(shù)問 題，是通過用于控制作為整流器工作的變流器站的整流器控制單元以及通過用 于控制作為逆變器工作的另一個變流器站的逆變器控制單元解決的，它們分別 具有用于設(shè)置和調(diào)節(jié)對于整流器以及逆變器的觸發(fā)角的觸發(fā)角調(diào)節(jié)器，其中， 在整流器控制單元和逆變器控制單元之間設(shè)置延遲元件，利用該延遲元件在開 通了整流器控制單元的、用于調(diào)節(jié)整流器的觸發(fā)角的觸發(fā)角調(diào)節(jié)器之后的一個 預(yù)定的延遲時間，可以開通逆變器控制單元的、用于調(diào)節(jié)逆變器的觸發(fā)角的觸 發(fā)角調(diào)節(jié)器。
通過按照本發(fā)明將用于逆變器的觸發(fā)角調(diào)節(jié)器在時間上比用于整流器的 觸發(fā)角調(diào)節(jié)器延遲地開通，首先可以將對于整流器的觸發(fā)角從一個從由新的運 行狀態(tài)預(yù)先計算的值出發(fā)調(diào)節(jié)到一個過渡值，該過渡值已經(jīng)相對接近后面的、準穩(wěn)定值，其中，該調(diào)節(jié)過程不受在逆變器控制單元上的過程影響地進行。只 有當在延遲時間之后，接通用于從一個對于逆變器的觸發(fā)角起始預(yù)先計算的值 出發(fā)來控制逆變器的逆變器控制單元時，在逆變器上的相應(yīng)的調(diào)節(jié)過程才影響 整流器控制單元，然而由于那里已經(jīng)基本上結(jié)束的調(diào)節(jié)過程這避免了持續(xù)更長 的均衡過程?？偟膩碚f形成相對短的持續(xù)時間，用來將高壓直流輸電設(shè)備從起 始的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另 一個運行狀態(tài)。
本發(fā)明的其它合適的實施方式是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。


以下參考附圖結(jié)合實施例進一步解釋本發(fā)明。其中
圖1示意性示出了具有用于變流器站的控制裝置的高壓直流輸電設(shè)備，以
及
圖2示意性示出了用于控制整流器控制單元以及逆變器控制單元的各種組 件的信號。
具體實施例方式
圖1示意性示出了高壓直流輸電設(shè)備1。在該實施例中高壓直流輸電設(shè)備 1具有分別通過相對粗的線表示的第一直流電流導(dǎo)線2和第二直流電流導(dǎo)線3， 在后者中象征性地示出了耗電器4，用來代表不可避免地會出現(xiàn)的各種損耗。
直流電流導(dǎo)線2、 3分別連接基于晶闬管的作為第一變流器站的整流器5 以及基于晶閘管的作為第二變流器站的變流器6。整流器5將高壓直流輸電設(shè) 備1在饋電側(cè)通過用粗線表示的第一交流電壓導(dǎo)線裝置7耦合到第一交流電網(wǎng) 8,而逆變器6將高壓直流輸電設(shè)備1在輸出耦合側(cè)通過用粗線表示的第二交流 電壓導(dǎo)線裝置9耦合到第二交流電網(wǎng)10,使得用于傳輸能量(此處從第一交流 電網(wǎng)8傳輸?shù)降诙涣麟娋W(wǎng)10)的交流電網(wǎng)8、 IO互相連接。
此外，從圖l還可以看出，高壓直流輸電設(shè)備1具有中央單元11，以及具 有作為變流器控制單元的與整流器5相連的整流器控制單元12和與逆變器6 相連的逆變器控制單元13，其中，在圖1中用于傳輸控制信號的導(dǎo)線為了清楚 起見相對直流電流導(dǎo)線2、 3以及交流電壓導(dǎo)線裝置7、 9來說明顯更細地表示。
利用整流器控制單元12可以通過開通模塊14、觸發(fā)角發(fā)生器 (Ztindwinkelgeber) 15以及通過觸發(fā)角調(diào)節(jié)器16如以下詳細解釋地那樣控制整流器5。
相應(yīng)地，用于控制逆變器6的逆變器控制單元13同樣被構(gòu)造為具有開通 模塊17、觸發(fā)角發(fā)生器18以及觸發(fā)角調(diào)節(jié)器19。
利用開通模塊14、 17，可以激活用于整流器5以及逆變器6的觸發(fā)脈沖。 觸發(fā)角發(fā)生器15、 18根據(jù)起始的運行狀態(tài)以及待取得的新的運行狀態(tài)，將相關(guān) 的預(yù)先計算的觸發(fā)角饋入整流器5以及逆變器6。
運行狀態(tài)的典型變換，例如是^v斷開狀態(tài)到具有最小功率的狀態(tài)的過渡， 從初始的額定功率到新的額定功率的跳變，或者具有相反的能量流方向的能量 方向改變和由此變流器站的功能的改變。
此外，高壓直流輸電設(shè)備1具有延遲元件20,該延遲元件在該實施例中合 適地可以通過中央單元11控制并且與整流器控制單元12以及逆變器控制單元 13相連。利用延遲元件20可以在開通了整流器控制單元12的、用于調(diào)節(jié)對于 整流器5的觸發(fā)角的觸發(fā)角調(diào)節(jié)器16之后，經(jīng)過一個預(yù)定的延遲時間再開通逆 變器控制單元13的、用于調(diào)節(jié)用于逆變器6的觸發(fā)角的觸發(fā)角調(diào)節(jié)器19。
在穩(wěn)定的運行狀態(tài)中，通過中央單元11存在一個在整流器5和逆變器6 之間的連接，例如用來計算在直流電流導(dǎo)線2 、 3中依賴于溫度波動的歐姆電阻， 該電阻對于預(yù)先計算觸發(fā)角調(diào)節(jié)器16、 19的新的穩(wěn)定的觸發(fā)角來說是必要的。
圖2作為運行狀態(tài)的改變的例子，以在圖1中解釋的高壓直流輸電設(shè)備1 的主要組件的信號變化的直觀圖形表示的形式，示出了從斷開狀態(tài)到具有預(yù)先 規(guī)定的額定功率、例如最小功率的運行狀態(tài)的過渡。在作為橫坐標的時間軸21 上以特征性的時刻t,、 t2、 t3、 t4標出了時間t。在作為縱坐標的與時間軸21垂 直的信號軸22上以任意單元標出了信號值S。
在圖2中最下面的信號變化表示了來自整流器控制單元12的開通模塊14 的觸發(fā)脈沖開通信號23。直到時刻t,觸發(fā)脈沖開通信號23都是被阻止的，從 而整流器控制單元12不輸出觸發(fā)脈沖到整流器5。在時刻t,,觸發(fā)脈沖開通信 號23從低電平轉(zhuǎn)變到高電平，然后持續(xù)該高電平，在該高電平條件下整流器控 制單元12輸出觸發(fā)脈沖到整流器5。
在圖2中直接位于觸發(fā)脈沖開通信號23上面的信號變化表示了來自整流 器控制單元12的觸發(fā)角發(fā)生器15的觸發(fā)角信號24。直到時刻t,，觸發(fā)角信號 24都是相應(yīng)于90度觸發(fā)角的值，而從時刻t,開始到一后面的時刻變化到用于 整流器5的觸發(fā)角的預(yù)先計算的值。在圖2中直接位于觸發(fā)角信號24上面的信號變化表示了觸發(fā)角調(diào)節(jié)器開 通信號25，利用后者在整流器電路的特征參數(shù)進入調(diào)節(jié)器限制之后的時刻t2, 開通整流器控制單元12的、用于調(diào)節(jié)觸發(fā)角信號24的觸發(fā)角調(diào)節(jié)器16，這在 按照圖2的表示中通過觸發(fā)角調(diào)節(jié)器開通信號25從中電平到高電平的變換來表 示。由此，從觸發(fā)角調(diào)節(jié)器開通信號25的電平改變開始，除了由于調(diào)節(jié)過程導(dǎo) 致的觸發(fā)角信號24中微小的波動，整流器5處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)中。
在圖2中以一定距離位于觸發(fā)角調(diào)節(jié)器開通信號25之上的信號變化表示 了來自逆變器控制單元13的開通模塊17的觸發(fā)脈沖開通信號26。用于逆變器 6的觸發(fā)脈沖開通信號26相應(yīng)于用于整流器5的觸發(fā)脈沖開通信號23在時刻 t,從中電平變換到高電平。
在圖2中直接位于用于逆變器6的觸發(fā)脈沖開通信號26之上的信號變化 表示了來自逆變器控制單元13的觸發(fā)角發(fā)生器18的觸發(fā)角信號27。在時刻t,, 觸發(fā)角信號27乂人起始電平轉(zhuǎn)變到一個與用于逆變器6的初始控制的、預(yù)先計算 的值相應(yīng)的電平，該電平在考慮在新的運行狀態(tài)中的高壓直流輸電設(shè)備1的運 行特征的條件下被預(yù)先計算。
在圖2中直接在用于逆變器6的觸發(fā)角信號27之上的信號變化表示了用 于開通逆變器控制單元13的觸發(fā)角調(diào)節(jié)器19的觸發(fā)角調(diào)節(jié)器開通信號28，為 了開通逆變器控制單元13的觸發(fā)角調(diào)節(jié)器19，該觸發(fā)角調(diào)節(jié)器開通信號28在 時刻t3從低電平變化到高電平，從而從時刻13開始，逆變器控制單元13的觸發(fā) 角調(diào)節(jié)器19調(diào)節(jié)對于逆變器6的觸發(fā)角。延遲時間At^3-t2通過延遲元件20確 定。
在一個確定的、在時刻13之后的時刻t4，高壓直流輸電設(shè)備1處于新的并 且也是穩(wěn)定的運行狀態(tài)。
典型地，從時刻t,到時刻U的持續(xù)時間大約為250毫秒，而按照通常的技 術(shù)，運行狀態(tài)的變換大約持續(xù)1秒。
可以理解的是，按照本發(fā)明的方案，即，相對于用于作為整流器5工作的 變流器站的觸發(fā)角調(diào)節(jié)器開通信號25,為了開通而如下足夠延遲地接通用于作 為逆變器6工作的變流器站的觸發(fā)角調(diào)節(jié)器開通信號28:使得用于整流器5的 觸發(fā)角信號24只導(dǎo)致在預(yù)定的調(diào)節(jié)器下限和預(yù)定的調(diào)節(jié)器上限之內(nèi)的相對小 地波動的觸發(fā)角，相應(yīng)地在其它運行變換中例如能量方向變換時可以被合適地 采用。
權(quán)利要求
1.一種用于高壓直流輸電設(shè)備(1)中的變流器站(5，6)的控制裝置，其具有用于控制作為整流器(5)工作的變流器站的整流器控制單元(12)和用于控制作為逆變器(6)工作的另一個變流器站的逆變器控制單元(13)，它們分別具有用于設(shè)置和調(diào)節(jié)對于所述整流器(5)以及所述逆變器(6)的觸發(fā)角的觸發(fā)角調(diào)節(jié)器(16，19)，其中，在所述整流器控制單元(12)和逆變器控制單元(13)之間設(shè)置了延遲元件(20)，利用該延遲元件在開通了所述整流器控制單元(12)的、用于調(diào)節(jié)所述整流器(5)的觸發(fā)角的觸發(fā)角調(diào)節(jié)器(16)之后的一個預(yù)定的延遲時間，能夠開通所述逆變器控制單元(13)的、用于調(diào)節(jié)所述逆變器(6)的觸發(fā)角的觸發(fā)角調(diào)節(jié)器(19)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述變流器站(5， 6) 通過中央單元(11 )互相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于，為了改變所述延遲時間， 所述延遲元件(20)能夠通過所述中央單元(11)來控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于高壓直流輸電設(shè)備(1)中的變流器站(5，6)的控制裝置，其具有用于控制作為整流器(5)以及作為逆變器(6)工作的變流器站的整流器控制單元(12)和逆變器控制單元(13)。利用整流器控制單元(12)以及逆變器控制單元(13)可以設(shè)置和調(diào)節(jié)對于整流器(5)以及逆變器(6)的觸發(fā)角。在整流器控制單元(12)和逆變器控制單元(13)之間設(shè)置一個延遲元件(20)，利用該延遲元件可以將用于調(diào)節(jié)對于逆變器(6)的觸發(fā)角的開始時刻相對用于調(diào)節(jié)對于整流器(5)的觸發(fā)角的開始時刻延遲一個預(yù)定的延遲時間(Δt)。因此，由于觸發(fā)角調(diào)節(jié)的小的相互影響而形成從初始的運行狀態(tài)到新的穩(wěn)定的運行狀態(tài)的相對快的過渡。
文檔編號H02M7/757GK101636898SQ200780052241
公開日2010年1月27日 申請日期2007年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日
發(fā)明者于爾根·里蒂格 申請人:西門子公司