專利名稱：具有直流電壓中間電路和自換向變流器的高壓直流輸電設(shè)備的調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在能量傳輸和/或分配領(lǐng)域調(diào)節(jié)至少兩個變流器的方法，其 中，這些變流器作為整流器或逆變器可調(diào)并經(jīng)過直流電壓連接互相連接，其中對每個變流 器分別測量一個測量直流電壓(Udc_rl，…Udc_rr ；Udc_il,…Udc_ii)和一個測量直流電 流(Idc_rl，…Idc_rr ；Idc_il,…Idc_ii)，并且傳輸給用于調(diào)節(jié)各整流器的整流器調(diào)節(jié)裝 置或用于調(diào)節(jié)各對應(yīng)的逆變器的逆變器調(diào)節(jié)裝置，其中每個整流器調(diào)節(jié)裝置和每個逆變器 調(diào)節(jié)裝置(1 分別形成在預(yù)先給出的標稱電壓(Udco)和各個接收的測量直流電壓(Udc_ rl，…Udc_rr，Udc_il，…Udc_ii)之間的差值，以獲得差值直流電壓(du)，并且此外還形 成在標稱電流(Idco_rl，…，Idco_rr，Idco_il，…Idco_ii)和各個接收的測量直流電流 (Idc_rl,…，Idc_rr，Idc_il，…Idc_ii)之間的差值，以獲得差值直流電流(di)，其中測 量直流電流、測量直流電壓、標稱直流電流和標稱直流電壓標準化地呈現(xiàn)。
背景技術(shù)：
這樣的方法例如由WO 2007/033620A1已經(jīng)公知。那里描述了高壓直流傳輸系統(tǒng) 的調(diào)節(jié)方法，其中在交流電網(wǎng)之間的電功率通過直流電路傳輸。為功率傳輸采用的高壓直 流傳輸(HGtj)設(shè)備由整流器和逆變器組成，它們通過直流連接相連。為將變流器與各個 對應(yīng)的交流電網(wǎng)耦合設(shè)置了變壓器。在整流器或逆變器的調(diào)節(jié)中，在整流器上以及在逆變 器上分別采集各一個測量直流電壓Udc_r或Udc_i和各一個測量直流電流Idc_r或Idc_i， 并且傳輸?shù)礁鱾€調(diào)節(jié)裝置。從要傳輸?shù)念A(yù)先給出的功率，借助函數(shù)發(fā)生器確定標稱直流電 壓Udco以及標稱直流電流Idco。然后從標稱直流電壓Udco和測量直流電壓Udc_r、Udc_i 之間的差計算差值直流電壓du。相應(yīng)地，從標稱直流電流Idco和各個確定的測量直流電流 Idc_r*Idc_i的差計算差值直流電流di。在此，所有的值標準化地呈現(xiàn)，其中，例如關(guān)于 額定直流電壓和額定直流電流或者關(guān)于標稱直流電流和標稱直流電壓標準化。整流器調(diào)節(jié) 裝置此時以以下的方式調(diào)節(jié)整流器使得差值直流電壓du和差值直流電流di的和被最小 化。相反，逆變器調(diào)節(jié)裝置如下地調(diào)節(jié)逆變器使得在差值直流電流di和差值直流電壓du 之間的差被最小化。然而，公知的方法僅適合于所謂的外部轉(zhuǎn)換的(fremdgefilhrte)變流 器，在該變流器中例如采用不能借助觸發(fā)信號關(guān)斷的晶閘管。這樣的變流器允許直流電路 中僅一個方向上的電流。功率通量的反向只能通過在各個變流器上降落的電壓的極性轉(zhuǎn)換 來進行。此外，在這個在以下被稱為經(jīng)典的HGti中由于電流標稱值中需要避免間歇電流， 工作電流必須大于0. 05p. u.。這允許在標稱值上的所謂標準化。由于在功率電子領(lǐng)域中的不斷進步，變得可能的是，在能量傳輸領(lǐng)域并且特別是 在HGii中對于變流器還采用可關(guān)斷的功率半導體，例如IGBT或GT0。也稱為電壓源轉(zhuǎn)換 器(Voltage Source Converter，VSC)的這樣的變流器通過直流電壓中間電路與另一個VSC 相連。變流器的每個可關(guān)斷的功率半導體并聯(lián)了一個續(xù)流二極管。功率通量的反向不再通 過在各個VSC上降落的電壓的極性轉(zhuǎn)換、而是通過在各個VSC流過的電流的反向進行。此外在各個VSC上可以使用等于零的直流標稱值。因此，這種方法不可能應(yīng)用于控制HGtr設(shè) 備的vsc。從WO 2007/033619A1中公知一種用于具有多個變流器的直流傳輸?shù)恼{(diào)節(jié)方法， 其中同樣采用了上面提到的方法。此處、特別是在整流器上，也需要超過0.05p. u.的標稱 電流以避免間歇電流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種本文開頭提到種類的方法，利用該方法可 以對變流器進行調(diào)節(jié)，所述變流器具有可關(guān)斷的功率半導體并且通過直流電壓中間電路互 相連接，其中同時可以規(guī)定等于零的標稱電流。本發(fā)明通過如下解決上述技術(shù)問題每個變流器是具有可關(guān)斷的功率半導體的自 換向變流器(1)并且整流器調(diào)節(jié)裝置這樣調(diào)節(jié)各個對應(yīng)的變流器，使得差值直流電壓(du) 和在各個對應(yīng)的整流器上的標稱直流電流的絕對值(|ldc0_r|)的乘積，與差值直流電流 (di)的和被最小化(du* I Idco_r I +di — Min)，并且逆變器調(diào)節(jié)裝置這樣調(diào)節(jié)各個對應(yīng)的變 流器，使得在差值直流電壓(du)和差值直流電流(di)之間的和被最小化(du+di — Min)。本發(fā)明將經(jīng)典的HGii中公知的調(diào)節(jié)方法轉(zhuǎn)換到采用VSC和直流電壓中間電路的 HGii設(shè)備。由于直流電壓中間電路，在這些所謂的電壓源轉(zhuǎn)換器(VSC)中可以不再進行電 壓的極性轉(zhuǎn)換，通過這點在經(jīng)典的HGii中導致功率通量的反向。在這些變流器(VSC)中通 過電流通量的反向來進行功率通量的反向。在按照本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法中考慮這些物理的區(qū) 別。按照本發(fā)明的方法此外還允許規(guī)定值為零的標稱電流。在公知的用于經(jīng)典的HGtJ的 調(diào)節(jié)方法中，這是不可能的。由此，按照本發(fā)明的方法提供了對通過直流電壓連接相連的兩 個或多個vsc的簡單和靈活的調(diào)節(jié)。直流電壓連接具有如下極性，該極性在本發(fā)明的范圍內(nèi)在HGtj設(shè)備的運行期間 即使在功率通量反向時也不改變。在此，直流電壓連接例如是兩極的直流電壓連接，其在兩 個變流器之間延伸。按照該變形，待調(diào)節(jié)的HGii設(shè)備由整流器組成，該整流器通過電感、例 如變壓器，與提供能量的交流電網(wǎng)相連。通過兩極的直流電壓連接與所述整流器相連的逆 變器同樣通過電感、例如變壓器，與第二交流電網(wǎng)相連，該第二交流電網(wǎng)例如具有待供電的 負載。然而與此不同的是，還可以按照本發(fā)明方法調(diào)節(jié)多個變流器，其中整流器或者在這種 情況下VSC通過直流電壓連接以任意拓撲結(jié)構(gòu)互相連接。按照本發(fā)明的方法完全獨立于直 流電壓連接的拓撲結(jié)構(gòu)。合適地，每個整流器調(diào)節(jié)裝置的標稱直流電壓Udco和每個逆變器調(diào)節(jié)裝置的標 稱直流電壓Udco是相同的。由此在本發(fā)明的范圍內(nèi)，利用用于將各個標稱直流電壓通知其 它站的快速和可靠的電信通信，復(fù)雜地定義在每個變流器站的標稱直流電壓，變得多余了。合適地，變流器互相距離至少1千米。從該合適的擴展，排除了所有HGij設(shè)備的 所謂的背對背配置，在該配置中逆變器和變流器在空間上并排設(shè)置并且僅用于不同的交流 電網(wǎng)的可調(diào)節(jié)的耦合。由此，按照該優(yōu)選擴展的方法為其構(gòu)造的裝置用于遠距離傳輸電能。優(yōu)選地，將每個測量直流電壓Udc_rr或Udc_ii和標稱直流電壓Udco關(guān)于標稱直 流電壓Udco標準化。這使得特別是在小的待傳輸?shù)墓β实那闆r下得到穩(wěn)定的調(diào)節(jié)。然而 在本發(fā)明的該實施例的范圍內(nèi)，已經(jīng)由經(jīng)典的HGii公知的該標準化僅結(jié)合各個測量和標稱直流電壓進行。相反，對標稱直流電流不進行標準化，以便在本發(fā)明的該合適的擴展中使 得也可以使用等于零的標稱直流電流。優(yōu)選地設(shè)置兩個變流器，其中一個作為整流器另一個作為逆變器運行，其中在該 整流器和逆變器之間延伸一個直流電壓中間電路。按照該構(gòu)造，對于具有VSC和無分支的 直流電壓中間電路的HGij設(shè)備采用該方法。直流電壓中間電路例如構(gòu)造為單極的，其中將 地作為回線使用。與此不同的是，直流電壓連接是兩極的，其中直流電壓連接的正極和負極 以電纜導體的形式實現(xiàn)。按照與此不同的構(gòu)造，對于至少三個變流器采用按照本發(fā)明的方法，在這些變流 器之間延伸一個直流電網(wǎng)。該直流電網(wǎng)可以具有任意的拓撲結(jié)構(gòu)。按照與此相關(guān)的合適擴展，對于每個整流器調(diào)節(jié)裝置和對于每個逆變器調(diào)節(jié)裝置 分別確定一個對應(yīng)的整流器標稱直流功率(Ρ(1(30_ι·1···Ρ(1(30_π·)或逆變器標稱直流功率 Pdcojl-Pdcoji)，其中，所有整流器標稱直流功率與所有逆變器標稱直流功率的和等于 零。各個標稱直流功率例如由中央的控制臺確定并且從那里被傳輸?shù)礁鱾€變流器調(diào)節(jié)裝 置。為了傳輸，不需要能導電的通信連接，如在經(jīng)典的HGtr情況下那樣。在本發(fā)明的范圍 內(nèi)，將各個標稱直流功率通過英特網(wǎng)或任意其它簡單和由此低成本的電信通信傳輸?shù)礁鱾€ 調(diào)節(jié)裝置，就足夠了。合適地，在每個變流器上從與其對應(yīng)的標稱直流功率和共同的標稱直流電壓確定 各個對應(yīng)于變流器的標稱直流電流。按照該優(yōu)選的擴展，簡單并清楚地構(gòu)造按照本發(fā)明的 方法。合適地，在整流器的或逆變器的共同的工作區(qū)域上，既根據(jù)各個對應(yīng)的整流器差 值直流電流(( _Γ1···( _π·)，也根據(jù)整流器差值直流電壓((1ιι_ι·1···(1ιι_π·)或根據(jù)各個對 應(yīng)的逆變器差值直流電流(( _Γ1···( _π·)也根據(jù)對應(yīng)的逆變器差值直流電壓(du_iL··· du_ii)，進行每個整流器的和每個逆變器的調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，在每個變流器上分別測量一個測量直流電壓(υ(1(3_ι·1···υ(1(3_η· ；Udc_ il-Udc_ii)和分別一個測量直流電流(Idc_rl-Idc_rr ；Idc_il…Idc_ii)并且傳輸?shù)秸?流器調(diào)節(jié)裝置或逆變器調(diào)節(jié)裝置。按照與此相關(guān)的合適擴展，這樣調(diào)節(jié)多個變流器，使得通過在直流電壓連接中設(shè) 置的隔離開關(guān)流過的直流電流變?yōu)榱恪０凑赵搩?yōu)選擴展，在直流電壓連接中可以采用簡單 的隔離開關(guān)，因為切換總是可以無電流地進行。通過開關(guān)對電流施加過零點，從而消除在切 換時產(chǎn)生的電弧的復(fù)雜的振蕩電路，在本發(fā)明的該優(yōu)選構(gòu)造中同樣變得多余。按照與此相關(guān)的修改，至少一個變流器將分別在其上采集的測量直流電流調(diào)節(jié)為 零，并且然后斷開至少一個在直流電壓連接中設(shè)置的隔離開關(guān)。借助等于零的標稱直流電 流的使用，進行零電流調(diào)節(jié)。按照該擴展的一種優(yōu)選構(gòu)造，將利用直流電壓連接相連的所有 的變流器調(diào)節(jié)為零。換言之，在每個調(diào)節(jié)裝置上，使用為零的標稱直流電流。按照與此相關(guān)的合適擴展，設(shè)置斷開時刻(Ausschaltzeitpimkt)并且傳輸?shù)礁?個涉及的調(diào)節(jié)單元，其中所述調(diào)節(jié)單元在到達斷開時刻的情況下將與其對應(yīng)的測量直流電 流調(diào)節(jié)為零。按照該合適擴展，所有的調(diào)節(jié)單元具有時間信號發(fā)生器，例如精確的鐘，其對 于所有的調(diào)節(jié)提供一個共同的或基本上共同的時間信號。將該時間信號與設(shè)置的和傳輸?shù)?輸出時刻比較。如果在輸出時刻與測量的時間之間的差低于一個預(yù)先設(shè)置的閾值，也就是在達到輸出時刻的情況下，為各個調(diào)節(jié)單元規(guī)定一個為零的標稱直流電流，使得測量直流 電流被調(diào)節(jié)為零。按照該構(gòu)造，確保了，例如由中央控制臺本身選擇的所有涉及的調(diào)節(jié)裝 置，或者所有調(diào)節(jié)裝置被同時地轉(zhuǎn)換到零電流調(diào)節(jié)。按照與此相關(guān)的合適擴展，通過每個涉及的變流器在零電流持續(xù)時間上將測量直 流電流調(diào)節(jié)到零，然后，即，在零電流持續(xù)時間過去之后，又重新開始通常的調(diào)節(jié)方法。在例 如位于幾個毫秒范圍內(nèi)的零電流持續(xù)時間內(nèi)，此時進行在直流電壓連接中的期望的隔離開 關(guān)的斷開。以這種方式，可以簡單地、有針對地從具有任意拓撲結(jié)構(gòu)的直流電網(wǎng)中斷開一個 區(qū)域或變流器，而不會同樣中斷通過沒有斷開的連接或變流器的功率傳輸。而是在本發(fā)明 的范圍內(nèi)可以，通過直流電壓電流的快速的向下調(diào)節(jié)(Herimterregeln)從直流電網(wǎng)中有 針對地斷開直流電壓連接的一個片段或變流器。然后又開始HGtj設(shè)備的通常調(diào)節(jié)。按照 本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法自動地并且無需直流電壓連接的新的拓撲結(jié)構(gòu)的知識，到達調(diào)節(jié)的為此 所需的工作點。在本發(fā)明的范圍內(nèi)無需復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳輸、計算等。


本發(fā)明的其它合適的構(gòu)造和優(yōu)點是以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例的描述的內(nèi) 容，其中相同的附圖標記指相同作用的組件，其中，圖1示出了具有通過直流電網(wǎng)互相連接的多個電壓源轉(zhuǎn)換器的HGtT設(shè)備，圖2示出了按照本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法的一個實施例所使用的參數(shù)和調(diào)節(jié)量值，圖3示出了用于通過直流電網(wǎng)互相連接的多個VSC的按照本發(fā)明的方法的一種實 施例，圖4示出了按照本發(fā)明的方法的一種實施例，其中借助一個簡單的隔離開關(guān)從直 流電網(wǎng)中斷開直流電壓連接的確定的片段。
具體實施例方式圖1示意性示出了具有多個變流器1的HGtr設(shè)備，其分別通過變壓器2與交流 電網(wǎng)3相連。每個變流器1是一個所謂的電壓源轉(zhuǎn)換器(VSC)，具有可關(guān)斷的功率半導體， 如IGBT或GT0，其分別反并聯(lián)一個續(xù)流二極管。在此，每個變流器1與可以具有任意拓撲 結(jié)構(gòu)的直流電網(wǎng)4作為直流電壓連接相連。此外，每個VSC 1與一個平滑扼流圈5相關(guān)聯(lián)。 VSC 1、變壓器2、平滑扼流圈5是整流器站或逆變器站的部分，視各個VSC通過未圖形示出 的調(diào)節(jié)單元或調(diào)節(jié)裝置如何被控制而定。在圖1中具有作為整流器運行的VSC的那些整流 器站，用rl，r2，r3…rr表示，其中具有作為逆變器運行的VSC的逆變器站用il，i2, i3… 表示。在圖1中還可以看出，每個整流器站rr和每個逆變器站ii具有用于采集在該站 上降落的測量直流電壓Udc_rr以及在VSC 1上流過的直流電流Idc_rr或Idc_ii的傳感 器。如同樣從圖1中可以看出的，各個交流電網(wǎng)3也通過交流電壓連接6互相連接。交流 電流連接6不影響用于調(diào)節(jié)VSC的按照本發(fā)明的方法。在圖2示出的圖中，在橫坐標上標出了標準化的直流電流并且在縱坐標上示出了 標準化的直流電壓。在此假定，與圖1的圖相反，僅一個整流器通過直流電壓中間電路與一 個作為逆變器工作的VSC相連。在該圖中，整流器的參數(shù)和調(diào)節(jié)量值在該圖的左邊的象限中并且逆變器的相應(yīng)的量值在右邊的象限中示出。在整流器(其測量和標稱值用_r表示)方面，在測量點 標出測量直流電流和測量直流電壓。由此，測量直流電壓Udc_r大于標稱直流電壓Udco或 Udc0_r。如果形成差值直流電壓du_r并且關(guān)于標稱直流電壓Udco標準化，則得到
, ,Udc τdu_r=l--=— ο
— Udco_r為了將功率傳輸?shù)侥孀兤?，該值必須小于零。整流器的標稱直流電流Idco_r按照定義是負的，從而得到Idco_r = -Idco。然后 由di_r = -Idc0_r+Idc_i^#到從標稱和測量直流電流之間的差形成的差值直流電流di。不 進行關(guān)于標稱直流電流Idco_r的標準化，以便在該調(diào)節(jié)中允許為零的標稱直流電流。此時 這樣進行該調(diào)節(jié)，使得整流器調(diào)節(jié)偏差de_r = du_r* | Idco_r | +di_r被最小化，即為零。由 此得到，左邊示出的直線是用虛線表示的雙曲線的切線，其表示不變的標稱直流功率Pdco_ r = -Pdco0通過在調(diào)節(jié)偏差de_r的計算中將差值直流電壓du_r與標稱直流電流| Idco_ r I的絕對值相乘，提供了穩(wěn)定和快速采用的整流器調(diào)節(jié)特性，因為在小的標稱直流電流的 情況下電壓調(diào)節(jié)被抑制。只有在較高的標稱直流電流Idco_r的情況下才基本上相同地并 列出現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)和電流調(diào)節(jié)。在逆變器方面，在工作點X_i處標出了測量直流電流Idc_i和測量直流電壓Udc_ i。如在整流器方面那樣，計算差值直流電壓du_i和差值直流電流di_i，其中差值直流電 壓du_i又被關(guān)于標稱直流電壓Udco標準化。在期望的功率傳輸中，必須有，du_i大于零。 此處也不進行關(guān)于標稱直流電流的標準化，以形成差值直流電流di_i。由此也可以規(guī)定等 于零的標稱直流電流Idco」。對于期望的功率傳輸，差值直流電流di_i小于零。從差值直 流電壓du_i和差值直流電流di_i的和形成調(diào)節(jié)偏差de_i。此時該調(diào)節(jié)試圖要將調(diào)節(jié)偏差 de_i最小化為零。在圖2所示的圖中以這種方式得到一條直線，其在點W_i處與不變的直 流功率Pdco_i的雙曲線相交。直線de_i使人聯(lián)想到歐姆電阻的特性，從而逆變器調(diào)節(jié)也 可為電阻調(diào)節(jié)。圖3示意性示出了對于按照圖1的HGtT設(shè)備的按照本發(fā)明的方法的一種實施例， 其中，對于整流器站r_l的整流器調(diào)節(jié)裝置7_rl以及對于逆變器站il的逆變器調(diào)節(jié)裝置 8_il，采用按照圖2的參數(shù)和量值。未圖形示出的整流器調(diào)節(jié)裝置7_rr以及未示出的逆變 器調(diào)節(jié)裝置8_ii是相同構(gòu)造的。從圖3可以看出，整流器調(diào)節(jié)裝置7_rl和由此每個整流器調(diào)節(jié)裝置接收分配給它 的標稱直流功率Pdc0_r 1。對于逆變器調(diào)節(jié)裝置8」1相應(yīng)地適用，其中，各個對應(yīng)的標稱直 流功率從中央的控制臺通過未示出的通信連接，例如簡單的無線電連接，被傳輸?shù)礁鱾€站。 在此，所有標稱直流功率的和等于零Σ Pdco_rr+ Σ Pdco_ii = O。如在經(jīng)典的HGt)中那 樣的復(fù)雜、快速和可靠的傳輸，在本發(fā)明的范圍內(nèi)變得多余。接收的標稱直流功率Pdco_rl和Pdco_il分別被傳輸?shù)揭粋€除法器9，在后者 的第二輸入端上施加了對于所有站都相同的標稱直流電壓Udco。標稱直流功率例如同 樣從中央站被傳輸。除法器9從各個標稱直流功率Pdco和標稱直流電壓Udco中形成一 個商以獲得標稱直流電流Idco_rl或Idco_il，其中，各個標稱直流電流被傳輸?shù)较拗破?(Begrenzer) 10，其將標稱直流電流Idco_rl或Idco_il限制到最小標稱直流電流Lnin_rl，
和最大標稱直流電流Imax_rl，Imax_il。然后標稱直流電流Idco_rl或Idco_il被傳輸?shù)郊臃ㄆ?1，該加法器分別從標稱直流電流Idc0_rl或Idco_il和測量直流電流Idc_ rl或Idc_il形成差。這樣獲得的差值直流電流di_rl然后被傳輸?shù)搅硪粋€加法器11。從 測量電壓和標稱電壓中導出在該所說的加法器11的第二輸入端上的值。為此，在除法器12 中分別確定測量直流電壓Udc_rl或Udc_il和標稱直流電壓Udco的商。然后，從1中減去 以這種方式標準化的測量直流電壓Udc_rl或Udc_il，以獲得各個差值直流電壓du_rl或 du_il。在逆變器調(diào)節(jié)裝置8_il中將這樣獲得的差值直流電壓du_il如上所述傳輸?shù)郊臃?器11的第二輸入端，其通過其輸入端的相加計算逆變器調(diào)節(jié)偏差de_i，該逆變器調(diào)節(jié)偏差 然后被傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)裝置13。與逆變器調(diào)節(jié)裝置8_i 1不同，在整流器調(diào)節(jié)裝置7_i 1中，將差值直流電壓du_i 1 與標稱直流電流的絕對值I Idco_rl I相乘。為了從Idco_rl形成絕對值| Idco_rl |，設(shè)置絕 對值形成器23，其中借助乘法器M形成乘積I Idco_rl|*du_rl0在整流器調(diào)節(jié)裝置7_il的 情況下借助加法器11將差值直流電流di_rl加到du_rl和| Idc0_rl |的乘積以獲得整流 器的調(diào)節(jié)偏差de_r。整流器的調(diào)節(jié)偏差de_rl然后被傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)器13并且最后被傳輸?shù)?模塊管理系統(tǒng)(Modul-Management-System) 14，其在此進行各個VSC的功率半導體的控制。圖3示出的VSC是所謂的多級VSC (Multilevel VSC)，其如所有的VSC那樣由整流 管(Mromventil)的橋接電路組成。然而在多級VSC中每個整流管由兩極的子模塊的串聯(lián) 電路形成，這些子模塊分別具有一個儲能器和與儲能器并聯(lián)的功率半導體電路，從而在儲 能器上降落的電壓或零電壓取決于功率半導體的控制而降落到各個子模塊上。在整流管上 總共降落的電壓由子模塊的輸出電壓相加而形成并且由此可以被按照級別地改變。為了控制子模塊的功率半導體，調(diào)節(jié)器13的輸出端與所謂的模塊管理系統(tǒng)的輸 入端相連，對該模塊管理系統(tǒng)的詳細的構(gòu)造這里在本發(fā)明的范圍內(nèi)將不討論，因為這對本 發(fā)明來說是不重要的。模塊管理系統(tǒng)相應(yīng)于調(diào)節(jié)器13的輸出端控制子模塊的功率半導體。 然而在本發(fā)明的范圍內(nèi)還可以，在調(diào)節(jié)器13后不是連接模塊管理系統(tǒng)而是連接脈寬調(diào)制 器，其構(gòu)造為用于控制兩級的或三級的電壓源轉(zhuǎn)換器。圖4同樣示出了HGti設(shè)備以解釋按照本發(fā)明的方法的實施例。同樣在此又是多 個整流器站rl，r2，…rr和多個逆變器站il，i2…ii通過任意拓撲結(jié)構(gòu)的直流電網(wǎng)4互 相連接。在按照圖3和1的圖的擴展中，每個整流器站rr和每個逆變器站ii除了包括整 流器調(diào)節(jié)裝置7_rr或逆變器調(diào)節(jié)裝置8_ii之外還包括保護單元15，其與各個整流器調(diào)節(jié) 裝置7_rr或逆變器調(diào)節(jié)裝置8_ii相連。此外，各個整流器調(diào)節(jié)裝置7_rr或逆變器調(diào)節(jié)裝 置8_ii分別與斷路器17的保護設(shè)備16相連，其中斷路器17被設(shè)置在交流電網(wǎng)3以及變 壓器2之間。在故障情況下，例如在高的短路電流情況下，可以借助交流電壓側(cè)的多極的開 關(guān)17，其例如是用于斷開高的短路電流的斷路器，將各個VSC從各個交流電網(wǎng)3退耦。在 此，該保護觸發(fā)通過保護單元15進行，其促使各個調(diào)節(jié)單元7以將觸發(fā)命令輸出到保護設(shè) 備16。觸發(fā)命令的結(jié)果是，保護設(shè)備16斷開斷路器17。為了也能夠在直流電壓連接4內(nèi)部斷開或隔離直流電壓片段18，在直流電壓連接 中設(shè)置了直流電壓開關(guān)19。直流電壓保護單元20用于觸發(fā)直流電壓開關(guān)19，該直流電壓 保護單元20與直流電壓電流傳感器21的輸出端相連，該直流電壓電流傳感器提供直流電 流值Idc_bl或Idc_b2，該直流電流值相應(yīng)于通過各個開關(guān)19流過的直流電流。直流電壓 保護單元20又與直流電壓開關(guān)19的保護設(shè)備16相連。
在圖4中通過畫出的箭頭22表示接地電流，從而在直流電壓片段18中流過高的 短路電流。如果傳輸?shù)礁鱾€直流電壓保護單元20的直流電流值Idc_bl或Idc_b2超過事 先確定的閾值或者其它標準，則各個直流電壓保護單元20確定一個處于不久之后的斷開 時刻taus并且將該斷開時刻taus傳輸?shù)礁鱾€整流器調(diào)節(jié)裝置7_rl，7_r2，7_rr以及逆變器調(diào) 節(jié)裝置8_il，8_i2，8_ii。這些調(diào)節(jié)裝置與定時器相連，從而所有調(diào)節(jié)器可以大約同時地確 定斷開時刻的到達。此后，保護單元15這樣控制各個調(diào)節(jié)單元，使得其在零電流持續(xù)時間 上將各個標稱直流電流 Idco_rl, Idco_r2, Idco_rr 以及 Idco_il，Idco_i2 和 Idco_ii 分 別置為零，使得各個測量直流電流被調(diào)節(jié)到零。由此，通過直流電流開關(guān)19流過的直流電 流Idc_bl或IdCj32等于零。此后可以無電流地斷開開關(guān)19。由直流電壓保護單元20同 樣通過時間比較來識別斷開時刻的到達。在保持一個小于零電流持續(xù)時間的安全時間間隔 之后，進行直流電壓開關(guān)19的無電流的斷開并且由此進行直流電壓片段18的斷開。在零 電流持續(xù)時間過去之后，重新開始正常的調(diào)節(jié)方法。在本發(fā)明的范圍內(nèi)不必將直流電壓連 接4的改變的拓撲結(jié)構(gòu)告知各個調(diào)節(jié)裝置。該調(diào)節(jié)自動地變換到穩(wěn)定的調(diào)節(jié)點而無其它附 加的效應(yīng)。以這種方式可以實現(xiàn)在直流電網(wǎng)4內(nèi)部的低開銷的切換。按照現(xiàn)有技術(shù)在直流 電壓開關(guān)中采用的并聯(lián)諧振電路，在本發(fā)明的范圍內(nèi)變得多余。
權(quán)利要求
1.一種用于在能量傳輸和/或分配領(lǐng)域調(diào)節(jié)至少兩個變流器(1)的方法，其中，這些變 流器作為整流器或逆變器可調(diào)并經(jīng)過直流電壓連接(4)相連，其中-對每個變流器(1)分別測量一個測量直流電壓(Udc_rl，…Udc_rr ；Udc_il,…Udc_ ii)和一個測量直流電流(Idc_rl,…Idc_rr ；Idc_il,…Idc_ii)，并且傳輸給用于調(diào)節(jié)各 整流器的整流器調(diào)節(jié)裝置(7_rr)或用于調(diào)節(jié)各對應(yīng)的逆變器的逆變器調(diào)節(jié)裝置(8_ii)，-其中，每個整流器調(diào)節(jié)裝置(7_rr)和每個逆變器調(diào)節(jié)裝置(8_ii)分別形成在預(yù)先給 出的標稱電壓(Udco)和各個接收的測量直流電壓(Udc_rl，…Udc_rr，Udc_il，…Udc_ii) 之間的差值，以獲得差值直流電壓(du)，并且此外還形成在標稱電流(Idc0_rl，…，Idco_ rr, Idco_il,…Idco_ii)和各個接收的測量直流電流(Idc_rl，…，Idc_rr，Idc_il，… Idc_ii)之間的差值，以獲得差值直流電流(di)，其中，測量直流電流、測量直流電壓、標稱 直流電流和標稱直流電壓標準化地呈現(xiàn)，其特征在于，-每個變流器是具有可關(guān)斷的功率半導體的自換向變流器(1)，并且-所述整流器調(diào)節(jié)裝置(7_rr)這樣調(diào)節(jié)各個對應(yīng)的變流器(1)，使得差值直流電壓 (du)和在各個對應(yīng)的整流器上的標稱直流電流的絕對值(|ldc0_r|)的乘積與差值直流電 流(di)的和被最小化(du* I Idco_r | +di — Min)，并且-所述逆變器調(diào)節(jié)裝置(8_ii)這樣調(diào)節(jié)各個對應(yīng)的變流器(1)，使得在差值直流電壓 (du)和差值直流電流(di)之間的和被最小化(du+di — Min)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每個整流器調(diào)節(jié)裝置的標稱直流電壓 (Udco)和每個逆變器調(diào)節(jié)裝置的標稱直流電壓(Udco)是相同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述變流器(1)互相相距至少1千米。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將每個測量直流電壓(Udc_ rr)和標稱直流電壓(Udco)關(guān)于標稱直流電壓(Udco)標準化。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，設(shè)置兩個變流器(1)，其中一 個作為整流器另一個作為逆變器運行，其中，在整流器和逆變器之間延伸一個直流電壓中 間電路⑷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，設(shè)置至少三個變流器(1)，在 這三個變流器之間延伸一個直流電網(wǎng)G)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，對于每個整流器調(diào)節(jié)裝置(7_rr)和對于 每個逆變器調(diào)節(jié)裝置(8_ii)分別確定一個對應(yīng)的整流器標稱直流功率(Ρ(1(30_ι·1···Ρ(1(30_ rr)或逆變器標稱直流功率Ρ(1(30」1···Ρ(1(30_ )，其中，所有整流器標稱直流功率與所有逆 變器標稱直流功率的和(Σ Pco_rr+ Σ Pdco_ii)等于零。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在每個變流器(1)上從與其對應(yīng)的標稱直 流功率(Pdco_rr ；Pdco_ii)和共同的標稱直流電壓(Udco)中確定各個對應(yīng)于該變流器的 標稱直流電流(Idco_rr ；Idco_ii)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在整流器的或逆變器的共同 的工作區(qū)域上，既根據(jù)各個對應(yīng)的整流器差值直流電流(di_rl··· di_rr)，也根據(jù)整流器差 值直流電壓((1ιι_ι·1···(1ιι_η·)以及根據(jù)各個對應(yīng)的逆變器差值直流電流(( _ι·1···( _η·)也根據(jù)對應(yīng)的逆變器差值直流電壓((1 !_ Ρ··(1ιι_ )，進行每個整流器的和每個逆變器的調(diào)節(jié)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在每個變流器(1)上分別測 量一個測量直流電壓(Udc_rl...Udc_rr ；Udc_il-Udc_ii)和分別一個測量直流電流(Idc_ ΓΡ··Ι(1(3_π· ；Ι(1(3_ Ρ··Ι(1(3_ )，并且傳輸?shù)秸髌髡{(diào)節(jié)裝置(7_rr)或逆變器調(diào)節(jié)裝置(8_ii) ο
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，這樣調(diào)節(jié)多個變流器(1)，使得通過在 直流電壓連接中設(shè)置的隔離開關(guān)流過的直流電流(Idc_bl ；Idc_b2)等于零。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，至少一個變流器(1)將分別在其 上采集的測量直流電流(Idc_rr ；Idc_ii)調(diào)節(jié)為零，并且然后斷開至少一個在直流電壓連 接(4)中設(shè)置的隔離開關(guān)(19)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，設(shè)置斷開時刻(taus)并且傳輸?shù)礁鱾€涉 及的調(diào)節(jié)單元，其中，所述調(diào)節(jié)單元在到達斷開時刻(taus)的情況下將與其對應(yīng)的測量直流 電流(Idc_rr ；Idc_ii)調(diào)節(jié)為零。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一項所述的方法，其特征在于，通過每個涉及的變流器 (1)在零電流持續(xù)時間上將測量直流電流(Idc_rr ;Idc_ii)調(diào)節(jié)到零，然后又重新開始通 常的調(diào)節(jié)方法。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任一項所述的方法，其特征在于，通過斷開所述隔離開關(guān) (19)將變流器(1)之一從直流電壓連接中斷開。
16.根據(jù)權(quán)利要求11-15中任一項所述的方法，其特征在于，通過切換所述隔離開關(guān) (19)，將所述直流電壓連接的一個片段(18)選擇性地從直流電壓連接(4)中斷開。
全文摘要
為了提供一種用于在能量傳輸和/或分配領(lǐng)域調(diào)節(jié)至少兩個變流器(1)的方法，其中，這些變流器作為整流器或逆變器可調(diào)并經(jīng)過直流電壓連接(4)相連，在該方法中，對每個變流器(1)分別測量一個測量直流電壓(Udc_r1，…Udc_rr；Udc_i1，…Udc_ii)和一個測量直流電流(Idc_r1，…Idc_rr；Idc_i1，…Idc_ii)，并且傳輸給用于調(diào)節(jié)各整流器的整流器調(diào)節(jié)裝置(7_rr)或用于調(diào)節(jié)各對應(yīng)的逆變器的逆變器調(diào)節(jié)裝置(8_ii)，其中每個整流器調(diào)節(jié)裝置(7_rr)和每個逆變器調(diào)節(jié)裝置(8_ii)分別形成在預(yù)先給出的標稱電壓(Udco)和各個接收的測量直流電壓(Udc_r1，…Udc_rr，Udc_i1，…Udc_ii)之間的差值，以獲得差值直流電壓(du)，并且此外還形成在標稱電流(Idco_r1，…，Idco_rr，Idco_i1，…Idco_ii)和各個接收的測量直流電流(Idc_r1，…，Idc_rr，Idc_i1，…Idc_ii)之間的差值，以獲得差值直流電流(di)，其中測量直流電流、測量直流電壓、標稱直流電流和標稱直流電壓標準化地呈現(xiàn)，利用該方法可以對具有可關(guān)斷功率半導體并且通過直流電壓中間電路互相連接的變流器進行調(diào)節(jié)，其中同時可以規(guī)定等于零的標稱電流，本發(fā)明提出，每個變流器是具有可關(guān)斷的功率半導體的自換向變流器(1)并且所述整流器調(diào)節(jié)裝置(7_rr)這樣調(diào)節(jié)各個對應(yīng)的變流器(1)，使得差值直流電壓(du)和在各個對應(yīng)的整流器上的標稱直流電流的絕對值(|Idco_r|)的乘積與差值直流電流(di)的和被最小化(du*|Idco_r|+di→Min)，并且所述逆變器調(diào)節(jié)裝置(8_ii)這樣調(diào)節(jié)各個對應(yīng)的變流器(1)，使得在差值直流電壓(du)和差值直流電流(di)之間的和被最小化(du+di→Min)。
文檔編號H02J3/36GK102067406SQ200880129904
公開日2011年5月18日 申請日期2008年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月17日
發(fā)明者喬格·蘭, 喬格·多恩, 于爾根·里蒂格, 克勞斯·烏爾夫琳格, 卡斯滕·維特斯托克, 夸克-布·圖, 奧利弗·溫賈科布, 弗蘭茲·卡勒錫克-梅爾, 托拜厄斯·伯恩哈德, 約翰-威廉·斯特勞斯, 英戈·尤勒, 邁克·多瑪?？?申請人:西門子公司