專利名稱：電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，尤其涉用一種用于諸如互連系統(tǒng)的、由多個(gè)把交流電源變換成直流電源或者把直流電源變換成交流電源的電源變換器組成的、連接在多個(gè)交流電源系統(tǒng)與直流線路之間用于在交流電源系統(tǒng)與直流線路之間改變電源的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。


圖18是傳統(tǒng)的電壓源型自整流電源變換系統(tǒng)(下文稱為電源變換系統(tǒng))的主電路的一個(gè)例子的示意框圖。電源變換系統(tǒng)100由電源變換器10、直流電容器20、連接電抗器30和變換變壓器40組成，它連接在含有直流電源50的直流線路與含有交流系統(tǒng)電源60的交流系統(tǒng)之間。
如圖18所示的由電源變換器10、直流電容器20、連接電抗器30與變換變壓器40組成的、連接在直流線路與交流電源系統(tǒng)之間在它們之間改變電源的電源變換系統(tǒng)100的工作原理是眾所周知的。例如，在“半導(dǎo)體電源變換電路”第216至220頁(yè)中有所描述(日本電氣工程師協(xié)會(huì)半導(dǎo)體電源變換系統(tǒng)研究專門委員會(huì)編輯，1987年3月31日第一版發(fā)行)。
圖19示出了電源變換器10的主電路的一個(gè)例子。該電路由多個(gè)例如門斷路閘流管GU，GV，GW，GX，GY和GZ的橋接自斷路器件(此處為6個(gè))和與這些閘流管反向并聯(lián)的二極管DU，DV，DW，DX，DY和DZ組成，并且設(shè)置有直流端PT和NT以及交流端R，S和T。
圖20示出了電源變換系統(tǒng)100的傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的一個(gè)例子，與圖18和19中相同的部分賦予了相同的參考號(hào)，對(duì)它們的描述就省略了。變流器45檢測(cè)在變換變壓器40與交流系統(tǒng)電源60之間流動(dòng)的交流電流i。電壓變壓器46檢測(cè)施加在變換變壓器40與交流系統(tǒng)電源60之間的交流電壓v。
功率檢測(cè)器(PQ檢測(cè))70通過(guò)變流器45檢測(cè)到的交流電流i和電壓變壓器46檢測(cè)到的交流電壓v檢測(cè)有功功率Pd和無(wú)功功率Qd。電源控制系統(tǒng)80由有功功率基準(zhǔn)設(shè)定器71、無(wú)功功率基準(zhǔn)設(shè)定器72、有功功率控制器(APR)73、無(wú)功功率控制器(AQR)74、電壓相位檢測(cè)器(PLL)、恒電流控制電路(ACR)76和比較器77、78組成。
比較器77把有功功率基準(zhǔn)設(shè)定器71設(shè)定的有功功率基準(zhǔn)Pdp與功率檢測(cè)器70檢測(cè)到的有功功率檢測(cè)值Pd比較，得到它們之間的差值。有功功率控制器73從比較器77輸入有功功率基準(zhǔn)Pdp與有功功率檢測(cè)值Pd之間的差值，并輸出有功電流指令值Ipref，以使該差值最小。
比較器78把無(wú)功功率基準(zhǔn)設(shè)定器72設(shè)定的無(wú)功功率基準(zhǔn)Qdp與功率檢測(cè)器70檢測(cè)到的無(wú)功功率檢測(cè)值Qd比較，得到它們之間的差值。無(wú)功功率控制器74從比較器78輸入無(wú)功功率基準(zhǔn)Qdp與無(wú)功功率檢測(cè)值Qd之間的差值，并輸出電流指令值Iqref，以使該差值最上。
恒電流控制電路(ACR)76接收變流器45檢測(cè)到的交流電流i，電壓變壓器46檢測(cè)到的交流電壓v、電壓相位檢測(cè)器75檢測(cè)到的系統(tǒng)相位θ，它起到用電壓相位檢測(cè)器75檢測(cè)到的系統(tǒng)相位信號(hào)θ和系統(tǒng)電壓信號(hào)v使系統(tǒng)電流檢測(cè)值i與有功功率控制器73輸出的有功功率指令值Ipref和無(wú)功功率控制器74輸出的無(wú)功電流指令值Iqref一致的作用，并輸出輸出電壓指令值Vuc，Vvc和Vwc。
恒電流控制電路76的原理在日本專利公開(Kakai)No.Hei 1-77110中有揭示。在Shun-ichi Hirose等人著的(刊載于1988年12月8日PCIMProceeding上)名稱為“在公用線上的靜態(tài)感應(yīng)閘流管的數(shù)字瞬時(shí)電流控制的應(yīng)用”的文章中揭示了恒電流控制電路76的例子，在此不再詳細(xì)解釋。
門控制電路900根據(jù)恒電流控制電路76輸出的輸出電壓指令值Vuc、Vvc和Vwc決定電源變換器10的每個(gè)器件的開啟模式(通/斷定時(shí))。
圖21示出了電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的一個(gè)例子，其中，圖20中的直流電源50由幾乎與電壓源型自斷路型變換系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)相同的電壓源型自斷路電源變換系統(tǒng)100B構(gòu)成，對(duì)與圖20相同的部分賦予帶有A或B后綴的相同的參考號(hào)，對(duì)它們的解釋就省略了。
在電源變換系統(tǒng)100B中，比較器84得到直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定器79設(shè)定的直流電壓基準(zhǔn)Edp與直流電壓檢測(cè)器21檢測(cè)到的直流電壓檢測(cè)值Ed之間的差值。直流電壓控制器(AVR)81從比較器84輸入直流電壓基準(zhǔn)Edp與直流電壓檢測(cè)值Ed之間的差值，并輸出有功電流指令值Ipref，以使該差值最小。
當(dāng)電源變換系統(tǒng)100A和100B的構(gòu)成如上所述，它有可能根據(jù)要求通過(guò)在電源變換系統(tǒng)100B內(nèi)設(shè)定和控制直流電壓基準(zhǔn)Edp和直流電壓Ed以及在電源變換系統(tǒng)100A內(nèi)設(shè)定和控制有功功率基準(zhǔn)Pdp和有功功率Pd，在交流系統(tǒng)電源60A與交流系統(tǒng)電源60B之間交換電源。
在圖21所示的結(jié)構(gòu)中，如果控制直流電壓Ed的電源變換系統(tǒng)100出現(xiàn)故障而停止工作，或者如果交流系統(tǒng)電源60B產(chǎn)生如接地故障的問(wèn)題而使電源變換系統(tǒng)100B停止工作，則不再可能維持直流電壓Ed。如果停止工作的電壓變換器100B系做為整流器而工作的，則它不可能提供電力，并產(chǎn)生直流欠電壓。而且，如果電源變換系統(tǒng)100B作為逆變器而工作的，它不可能消耗電力，并產(chǎn)生直流過(guò)電壓。
如上所述，根據(jù)傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)，存在著一些缺點(diǎn)，當(dāng)把電源變換系統(tǒng)的直流側(cè)連接成在兩交流電源系統(tǒng)之間互換時(shí)，如果一個(gè)電源變換系統(tǒng)由于電源變換系統(tǒng)的故障或者由于電源系統(tǒng)的接地故障而停止工作，就會(huì)產(chǎn)生直流過(guò)電壓或者直流欠電壓，結(jié)果另一個(gè)正常的電源變換系統(tǒng)也停止工作。
尤其是，當(dāng)電源由連接有三個(gè)以上的電源變換系統(tǒng)的直流側(cè)的三個(gè)以上電源變換系統(tǒng)進(jìn)行互換時(shí)，存在這樣一個(gè)缺點(diǎn)，當(dāng)一個(gè)電源變換系統(tǒng)停止工作時(shí)，雖然有可能由兩個(gè)正常的電源變換系統(tǒng)互換電源，但因?yàn)橹绷鬟^(guò)電壓或者直流欠電壓，不可能在正常的電源變換系統(tǒng)也停止工作時(shí)互換電源。
在圖21所示實(shí)際使用的系統(tǒng)中，還考慮到電源變換系統(tǒng)100A控制直流電壓和電源變換系統(tǒng)100B控制有功功率的的情況，雖然在圖21中沒(méi)有圖示，但在電源變換系統(tǒng)100A中設(shè)置了直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定器79A、比較器84A和直流電壓控制器81A，在電源變換系統(tǒng)100B中設(shè)置了有功功率基準(zhǔn)設(shè)定器71B、比較器77B和有功功率控制器73B。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，它由多個(gè)連接在多個(gè)交流電源系統(tǒng)與直流線路之間以在交流電源系統(tǒng)與直流線之間改變電源的電源變換器組成，它能連續(xù)地使剩余正常的電源變換器工作，即使在由于系統(tǒng)事故或者電源變換器的故障而電源變換器中的一個(gè)停止工作。
本發(fā)明的這些和其它目的可以通過(guò)提供一個(gè)電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這變換系統(tǒng)由多個(gè)電源變換器組成，每個(gè)電源變換器由多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件組成，它把交流電轉(zhuǎn)換成直流電或者把直流電轉(zhuǎn)換成交流電，它分別連接在多個(gè)交流電源系統(tǒng)中的一個(gè)與直流線路之間，以在交流電源系統(tǒng)中的一個(gè)與直流線路之間分別地交換電源。控制系統(tǒng)由多個(gè)控制單元組成，每個(gè)控制單元分別用于一個(gè)電源變換器。每個(gè)控制單元包括檢測(cè)在交流電源系統(tǒng)與電源變換器之間流動(dòng)的交流電流的單元、檢測(cè)交流電源系統(tǒng)的交流電壓的單元、檢測(cè)電源變換器直流電壓的單元以及根據(jù)交流電流與交流電壓檢測(cè)電源變換器與交流電源系統(tǒng)之間交換的有功功率與無(wú)功功率的單元。每個(gè)控制單元進(jìn)一步包括產(chǎn)生有功功率電流指令使直流電壓隨著有功功率與直流線路與電源變換器之間流動(dòng)的直流電流之一的增加而下降的有功功率控制單元、設(shè)定以電源變換器與交流電源系統(tǒng)之間交換的無(wú)功功率基準(zhǔn)的單元、比較無(wú)功功率基準(zhǔn)與無(wú)功功率以獲得無(wú)功功率差值并產(chǎn)生無(wú)功電流指令以使無(wú)功功率差接近零的無(wú)功功率控制單元、產(chǎn)生多個(gè)輸出電壓指令以根據(jù)交流電流、交流電壓、有功電流指令和無(wú)功電流指令使交流電流與有功電流指令和無(wú)功電流指令一致的電流控制單元以及根據(jù)輸出電壓指令在電源變換器內(nèi)轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體開關(guān)器件的門控制單元。
在通過(guò)參考下面的詳細(xì)描述，同時(shí)結(jié)合附圖能更好地理解，能容易地獲得對(duì)本發(fā)明更全面的理解和其附帶的優(yōu)點(diǎn)。其中圖1是是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的主要部分的框圖；圖2是根據(jù)圖1所示的實(shí)施例的直流電壓和有功功率的特性曲線圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的方框圖；圖3A是根據(jù)圖3所示的第一實(shí)施例的直流電壓和有功功率的特性曲線圖；圖4是根據(jù)圖3所示的第一實(shí)施例的直流電壓和有功功率的特性曲線圖；圖5是圖3所示的正常的終端B工作的時(shí)序圖；圖6是應(yīng)用本發(fā)明的由三個(gè)電源變換器組成的電源變換系統(tǒng)的一個(gè)例子的示意性方框圖；圖7是圖6所示的應(yīng)用第一實(shí)施例的電源變換系統(tǒng)內(nèi)的直流電壓和有功功率特性曲線圖；圖8是圖6所示的應(yīng)用第一實(shí)施例的電源變換系統(tǒng)內(nèi)的直流電壓和有功功率特性曲線圖；圖9是圖6所示的應(yīng)用第一實(shí)施例的電源變換系統(tǒng)內(nèi)的直流電壓和有功功率特性曲線圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的主要部分的方框圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的主要部分的方框圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的主要部分的方框圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的主要部分的方框圖；圖14是根據(jù)圖13所示的第十五實(shí)施例的直流電壓和有功功率的特性曲線圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例改進(jìn)的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的主要部分的方框圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的另一個(gè)改進(jìn)的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的主要部分的方框圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的主要部分的方框圖；圖18是傳統(tǒng)的電壓源型自斷路電源變換系統(tǒng)的主電路的一個(gè)例子的示意性方框圖；圖19是電源變換器的主電路的一個(gè)例子的電路圖；圖20是傳統(tǒng)的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的一個(gè)例子的方框21是傳統(tǒng)的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的另一個(gè)例子的方框圖。
現(xiàn)在參見(jiàn)附圖，其中在幾個(gè)視圖中，相同的參考號(hào)表示相同或相應(yīng)的部件，下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的主要部分的方框圖。
在圖1中，在圖20所示的常規(guī)的控制方框圖中計(jì)算有功電流指令值Ipref的常規(guī)的有功功率控制器73用由放大器82、直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定器79、加法器85、計(jì)算器86和直流電壓控制器(DC-AVR)87組成的有功功率控制系統(tǒng)替代。
在圖1中，放大器82輸入比較器77獲得的有功功率基準(zhǔn)Pdp與有功功率檢測(cè)值Pd的差值，并把所要求的增益R加到該差值上，以輸出直流電壓基準(zhǔn)校正值Edpr。該放大器82的增益R可以隨意地設(shè)定。
加法器85把直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定器79的輸出，即直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定值Edp與直流電壓基準(zhǔn)校正值Edpr相加，獲得校正的直流電壓基準(zhǔn)。比較器獲得比較器85的相加的值(Edp與Edrp的相加值)與直流電壓檢測(cè)值Ed之間的差值。直流電壓控制器87把比較器86的輸出作為輸入信號(hào)輸入，并輸出有功電流指令值Ipref，以使比較器86的輸出最小。把有功電流指令值Ipref加到圖20中的恒電流控制電路76上。
圖2示出了裝備有圖1所示的有功功率控制系統(tǒng)的電源變換系統(tǒng)100的直流電壓Ed及有功功率Pd的特性曲線圖。在圖2中，定義有功功率檢測(cè)值Pd在整流器工作狀態(tài)時(shí)為正，在逆變器工作狀態(tài)時(shí)為負(fù)。
如從圖1和圖2中所見(jiàn)到的，如果有功功率檢測(cè)值Pd等于有功功率基準(zhǔn)設(shè)定值Pdp，則直流基準(zhǔn)校正值Edpr變?yōu)榱?，因此，如此控制直流電壓Ed，使它等于直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定器79設(shè)定的直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定值Edp。
如果有功功率檢測(cè)值Pd大于有功功率基準(zhǔn)設(shè)定值Pdp，則直流電壓基準(zhǔn)校正值Edpr變?yōu)樨?fù)值，因此，如此控制直流電壓Ed，使它變成小于直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定值Edp。
再者，如果有功功率檢測(cè)值Pd小于有功功率基準(zhǔn)設(shè)定值Pdp，則直流電壓基準(zhǔn)校正值Edpr變?yōu)檎?，因此，如此控制直流電壓Ed，使它變成大于直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定值Edp。直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定值Edp對(duì)有功功率檢測(cè)值Pd的改變率隨放大器82內(nèi)設(shè)定的增益R變化。
圖3是電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的系統(tǒng)方框圖，其中，如圖1所示的有功功率控制塊應(yīng)用于圖21所示的電源變換系統(tǒng)100A和100B的有功電流指令計(jì)算電路中。即，在圖3所示的電源變換系統(tǒng)中，在電源變換系統(tǒng)100A(下文稱為終端A)中，圖1所示的有功功率控制塊(參考號(hào)帶有后綴A)替代了包括圖21所示的有功功率控制器73的有功功率控制系統(tǒng)和直流電壓控制系統(tǒng)(未圖示)，而在電源變換系統(tǒng)100B(下文稱為終端B)中，圖1所示的有功功率控制塊(參考號(hào)帶有后綴B)替代了包括圖21所示的直流電壓控制器81的直流電壓控制系統(tǒng)的直流電壓控制系統(tǒng)和有功功率控制系統(tǒng)(未圖示)。
圖3A示出了圖3所示的每個(gè)電源變換系統(tǒng)100A和100B的直流電壓Ed和有功功率Pd的特性曲線圖。在圖3A中，PdpA示出了終端A的有功功率基準(zhǔn)設(shè)定值，用實(shí)線示出了終端A的特性曲線，PdpB示出了終端B的有功功率基準(zhǔn)設(shè)定值，用虛線示出了終端B的特性曲線。在系統(tǒng)由兩個(gè)電源變換系統(tǒng)100A和100B組成的情況下，有功功率基準(zhǔn)設(shè)定器71A和71B把有功功率基準(zhǔn)設(shè)定值PdpA和PdpB設(shè)置成PdpA＝-PdpB。在圖3A所示的特性曲線情況下，系統(tǒng)這樣運(yùn)作，即直流電壓為Edp，終端A的有功功率為PdpA(整流運(yùn)作)，終端B的有功功率為PdpB(逆變運(yùn)作)。
圖4示出了有功功率基準(zhǔn)設(shè)定值PdpA不等于有功功率基準(zhǔn)設(shè)定值-PdpB的情況，即有功功率基準(zhǔn)設(shè)定值PdpA或PdpB有一個(gè)是不正確的。圖4所示的是整流運(yùn)作的終端A的有功功率基準(zhǔn)設(shè)定值PdpA的絕對(duì)值大于逆變運(yùn)作的終端B的有功功率基準(zhǔn)設(shè)定值PdpB的絕對(duì)值的情況。在這種情況時(shí)，直流電壓Ed增加。當(dāng)直流電壓Ed增加時(shí)，終端A和B的直流電壓控制器87A和87B的輸出，即有功電流指令值IprefA和IprefB朝減小直流電壓Ed的方向，即負(fù)方向移動(dòng)。即有功功率檢測(cè)值PdA和PdB也朝負(fù)方向移動(dòng)，終端A和B的直流電壓基準(zhǔn)校正值EdprA和EdprB變成正值，控制直流電壓增加。最后，系統(tǒng)在有功功率檢測(cè)值PdA’和PdB’為PdA’＝-PdB’以及直流電壓Ep為Edp’的條件下工作。
現(xiàn)在，考慮在圖3所示的具有圖3A所示的特性曲線的電源變換系統(tǒng)內(nèi)由于故障等原因終端A停止運(yùn)行的情況。圖5示出了此時(shí)圖3所示的終端B的控制塊內(nèi)的信號(hào)。如果在整流運(yùn)作時(shí)終端A停止運(yùn)行，則直流電壓下降，直流電壓檢測(cè)值Ed也下降。然后，向直流電壓控制器87B的輸入變?yōu)檎?，已?jīng)為負(fù)值的有功電流指令值IprefB因?yàn)榻K端B逆變運(yùn)作而朝接近零的方向改變。然后，有功功率檢測(cè)值PdB也接近零。如果在有功功率基準(zhǔn)設(shè)定器71B設(shè)定的有功功率基準(zhǔn)PbpB為負(fù)值時(shí)，有功功率檢測(cè)值PdB趨向接近零的方向變化，則向放大器82B的輸出和直流電壓基準(zhǔn)校正值EpdrB變?yōu)樨?fù)值，因而，把直流電壓基準(zhǔn)Edp向降低的方向校正。最后，電源變換系統(tǒng)在有功功率Pd等于零以及直流電壓Ed為圖4所示的終端B的特性曲線圖中的EdpB0的點(diǎn)上工作。
下面考慮圖6所示的連接有超過(guò)3個(gè)電源變換器的直流側(cè)的電源變換系統(tǒng)。在該圖中，把帶有后綴A、B或C的相同參考號(hào)賦予已經(jīng)解釋過(guò)的元件，所以省略了對(duì)它們的解釋。而且，對(duì)于電源變換器10A、10B和10C中的每個(gè)變換器，圖3A所示的控制系統(tǒng)之一分別提供有后綴A，B和C中的一個(gè)。當(dāng)電源變換系統(tǒng)如圖6所示構(gòu)成時(shí)，有功功率可以在交流系統(tǒng)60A、60B和60C之間進(jìn)行互換。圖7示出了當(dāng)在圖6所示的3端系統(tǒng)的電源變換系統(tǒng)內(nèi)把圖1所示的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于有功功率控制系統(tǒng)時(shí)的直流電壓Ed和有功功率Pd。圖7示出了電源變換器10A(下文稱為終端A)處于整流運(yùn)作而電源變換器10B(下文稱為終端B)和電源變換器10C(下文稱為終端C)處于逆變運(yùn)作時(shí)的情況。分把終端A、B和C的有功功率基準(zhǔn)設(shè)定值值PdpA、PdpB和PdpC設(shè)定成它們的總和為零。所有終端A、B和C分別控制直流電壓Ed為Edp以及有功功率PdA、PdB和PdC為給予各終端A、B和C的有功功率基準(zhǔn)設(shè)定值PdpA、PdpB和PdpC的條件。
圖8示出了在圖6所示的電源變換系統(tǒng)以圖7所示的特性曲線進(jìn)行工作，并且終端B由于故障而不工作等情況下的直流電壓Ed和有功功率Pd的特性曲線。由于終端B在進(jìn)行逆變運(yùn)作時(shí)停止，所以直流電壓Ed增加。正常的終端A和C的直流電壓控制器87A和87C的輸出，即有功電流指令值prefA和IprefC向負(fù)方向變化。根據(jù)此，有功功率檢測(cè)值PdA和PdC向負(fù)方向變化，直流電壓基準(zhǔn)校正值EdprA和EdprC變?yōu)檎担刂浦绷麟妷篍d增加。最后，系統(tǒng)在有功功率檢測(cè)值PdA’和PdC’為PdA'＝-PdC’以及直流電壓Ed為Edp’的條件下工作。
圖8是用圖6所示的3終端系統(tǒng)來(lái)解釋的。然而，顯然，在由三個(gè)以上終端組成的電源變換系統(tǒng)中，每個(gè)終端的直流電壓基準(zhǔn)校正成剩下的正常終端的有功功率之和為零，以使運(yùn)作可以繼續(xù)進(jìn)行。而且，該電源變換系統(tǒng)是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的自斷路型。
然而，顯然，如果有功功率Pd和直流電壓Ed之間的關(guān)系與圖7和8的特性曲線所示的相同，則在外斷路電源變換系統(tǒng)中也可以獲得相同的效果。
圖9示出了當(dāng)在圖6所示的系統(tǒng)中，終端A的有功功率控制系統(tǒng)的放大器82A的增益做成終端B和C的放大器82B和82C的增益的1/3時(shí)的直流電壓Ed和有功功率Pd?，F(xiàn)在，考慮終端B以圖9所示的特性曲線工作時(shí)停止的情況。與圖8相同，系統(tǒng)工作在終端A和C有功功率檢測(cè)值PdA和PdC為PdA’＝-PdC’以及直流電壓Ed為Edp’的情況下。與圖8的不同點(diǎn)是在終端A的增益設(shè)置成終端C的1/3時(shí)，在終端B停止之前和之后終端A上的有功功率PdpA-pdA’的變化比終端C上的有功功率PdpC-dpC’的變化大。在電源變換系統(tǒng)的特性曲線中，放大器82設(shè)置的增益等效于直流電壓基準(zhǔn)Edp對(duì)有功功率Pd的變化率。因而，增益的設(shè)置值越小，改變直流電壓Ed所需要的有功功率Pd越大。在圖9所示的特性曲線圖中，由于終端A的放大器82A設(shè)置的增益較小，所以終端A的有功功率的變化變得較大。如圖9所示，有可能通過(guò)改變放大器82A、82B和82C的增益值來(lái)改變電源波動(dòng)期間的每個(gè)終端A、B或C的分配比。例如，在如圖9所示的特性曲線的情況下，最好把終端A連接到較強(qiáng)的系統(tǒng)，把終端C連接到較弱的系統(tǒng)。
如上所解釋的，在由多個(gè)帶有直流側(cè)的電源變換器組成的電源變換系統(tǒng)中，它連接成把交流電源變換成直流電源或者相反操作的、并在交流電源系統(tǒng)與直流電源線路之間交換，當(dāng)每個(gè)電源變換器計(jì)算電源變換器與交流電源系統(tǒng)交換的有功功率的基準(zhǔn)值與檢測(cè)值的差值，并以與計(jì)算值成比例地校正電源變換器的直流電壓基準(zhǔn)值時(shí)，有功功率與直流電壓的特性曲線發(fā)生傾斜。例如，如果確定在整流運(yùn)作時(shí)電源變換器的有功功率為正時(shí)，當(dāng)從有功功率基準(zhǔn)中減去有功功率檢測(cè)值計(jì)算得到差值時(shí)，通過(guò)增加一與該差值成比例的值來(lái)校正直流電壓基準(zhǔn)，并把電源變換器控制成使校正后的直流電壓基準(zhǔn)與直流電壓檢測(cè)值之間的差值接近零，獲得直流電壓隨有功功率增加而降低的特性曲線。如果每個(gè)電源變換器的特性曲線如上所述，在正常工作期間，電源變換系統(tǒng)工作在這樣一個(gè)點(diǎn)上，即所有電源變換器的有功功率之和為零，電源變換器的直流電壓彼此相等。甚至當(dāng)有意外發(fā)生而使一個(gè)電源變換器停止工作時(shí)，系統(tǒng)仍可以在這樣一個(gè)點(diǎn)上繼續(xù)工作，即剩余的電源變換器的有功功率之和為零，所有電源變換器的直流電壓彼此相等。
而且，甚至當(dāng)錯(cuò)誤地設(shè)置了有功功率基準(zhǔn)，并且系統(tǒng)的有功功率設(shè)定值不為零時(shí)，也可能穩(wěn)定的工作。再者，有可能通過(guò)改變每個(gè)電源變換器的直流電壓的校正系數(shù)來(lái)改變每個(gè)電源變換器的電源波動(dòng)分配比，從而根據(jù)連接這些電源變換器的交流電源系統(tǒng)的特性曲線來(lái)控制這些電源變換器。
參見(jiàn)圖10，圖10描述了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。在該實(shí)施例中，用圖10所示的控制系統(tǒng)替代了圖1所示的控制塊。在圖10中，控制塊由有功功率基準(zhǔn)設(shè)定器71、直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定器79、放大器82a、有功功率控制器73、比較器88、101和加法器89組成。該系統(tǒng)在電路結(jié)構(gòu)上與圖1所示的系統(tǒng)不同，但功能上是相同的。
比較器88計(jì)算直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定器79設(shè)定的直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定值Edp與直流電壓檢測(cè)值Ed之間的差值。放大器82a把比較器88的輸出(Edp與Ed之間的差值)除以增益R，并把結(jié)果輸出作為有功功率校正值Pdpr。加法器89把有功功率基準(zhǔn)設(shè)定器71的有功功率基準(zhǔn)Pdp與放大器82a的輸出Pdpr相加，獲得校正有功功率基準(zhǔn)。比較器計(jì)算加法器89的輸出Pdpr與有功功率檢測(cè)值Pd之間的差值，并輸出該差值作為有功功率控制器73的輸出。有功功率控制器73輸入輸入信號(hào)Is，并輸出有功電流指令值Ipref，以使輸出信號(hào)Is最小。
在圖10所示的電路中，輸入到有功功率控制器73的輸入信號(hào)Is如式(1)所示。
輸入信號(hào)Is＝(直流電壓基準(zhǔn)Edp-直流電壓檢測(cè)值Ed)/(增益R)+(有功功率基準(zhǔn)Pdp-有功功率檢測(cè)值Pd)…(1)把等式(1)的兩邊都乘以增益R，得到式(2)。
輸入信號(hào)Is×增益R＝(直流電壓基準(zhǔn)Edp-直流電壓檢測(cè)值Ed)+(有功功率基準(zhǔn)Pdp-有功功率檢測(cè)值Pd)×增益R…(2)式(2)的右邊與在圖1所示的控制方框圖中的直流電壓控制器87的輸入的式子相同。
因此，即使用與圖10所示相同的控制方框圖，也可以獲得與上述相同的作用與效果。即，例如，如果在每個(gè)電源變換器整流運(yùn)作時(shí)，確定有功功率為正，當(dāng)從直流電壓基準(zhǔn)中減去直流電壓檢測(cè)值來(lái)計(jì)算差值時(shí)，通過(guò)增加與計(jì)算得到的差值成比例的值來(lái)校正有功功率基準(zhǔn)，并控制校正的有功功率基準(zhǔn)與有功功率檢測(cè)值之間的差值使它接近零，以獲得直流電壓隨有功功率的增加而降低的特性曲線。如果所有的電源變換器都分別具有該特性曲線，則系統(tǒng)這樣工作，即所有電源變換器的有功功率之和為零，電源變換器的直流電壓在正常工作期間彼此相等。即使當(dāng)一個(gè)電源變換器由于故障而停止工作時(shí)，電源變換系統(tǒng)也能在這樣一個(gè)點(diǎn)上繼續(xù)工作，即剩余的電源變換器的有功功率之和為零，所有剩余的電壓變換器的直流電壓彼此相等。
參見(jiàn)圖11，圖11描述的根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。在該實(shí)施例中，用圖11所示的控制系統(tǒng)替代了圖1所示的控制塊。在圖11中，控制塊由直流電流基準(zhǔn)設(shè)定器83、放大器82、直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定器79、直流電壓控制器87、比較器91、93和加法器92構(gòu)成。
在圖3所示的電源變換系統(tǒng)中，由直流電流檢測(cè)器(未圖示)來(lái)檢測(cè)每個(gè)電源變換器10A和10B的直流側(cè)與直流線路之間流動(dòng)的直流電流。比較器91計(jì)算直流電流基準(zhǔn)設(shè)定器83的直流電流基準(zhǔn)設(shè)定值Idp與直流電流檢測(cè)值Id之間的差值。放大器82把比較器91的輸出乘以增益R，并把結(jié)果輸出用為直流電壓基準(zhǔn)校正值Edpr。加法器92把直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定器79的直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定值Edp與放大器82的輸出Edpr相加，獲得校正后的直流電壓基準(zhǔn)。比較器93計(jì)算加法器92的輸出與直流電壓檢測(cè)值Ed之間的差值。直流電壓控制器87把比較器93的輸出作為輸出信號(hào)Is輸入，并輸出有功電流指令值Ipref，以使輸出信號(hào)Is最小。
根據(jù)如上所述的第三實(shí)施例，可以獲得如下的作用和效果。即，例如，如果在整流運(yùn)作期間確定每個(gè)電源變換器的直流功率為正，當(dāng)從直流電流基準(zhǔn)中減去直流電流檢測(cè)值計(jì)算得到差值時(shí)，通過(guò)增加與計(jì)算得到的值成比例的值來(lái)校正直流電壓基準(zhǔn)，并如此控制校正的直流電壓基準(zhǔn)與直流電壓檢測(cè)值之間的差值，使它接近零，以獲得直流電壓隨直流電流的增加而降低的特性曲線。如果所有的電源變換器都具有上述的這種特性曲線，則在正常運(yùn)作期間，電源變換系統(tǒng)工作在這樣一個(gè)點(diǎn)上，即所有電源變換器的輸出直流電流之和為零，所有電源變換器的直流電壓為零，并且所有電壓變換器的直流電壓彼此相等。甚至當(dāng)一個(gè)電源變換器由于故障而停止工作時(shí)，電源變換系統(tǒng)用能繼續(xù)工作在這樣一個(gè)點(diǎn)上，余下的電源變換器的輸出直流電壓之和為零，電源變換器的直流電壓彼此相等。另外，本實(shí)施例還具有這樣一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即由于通過(guò)控制直流電流而不是控制有功功率(直流電壓乘以直流電流得到的值)，不會(huì)因直流電壓的波動(dòng)而產(chǎn)生直流電流的波動(dòng)，它能容易地保護(hù)電源變換系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備免于直流過(guò)電流的損壞。
在圖11中，用直流電流替代圖1中的有功功率來(lái)校正直流電壓基準(zhǔn)。如果直流電流的波動(dòng)較小，直流電流成為幾乎與有功功率成比例的值，可以在連接有電源變換器的交流電源系統(tǒng)之間互換電源。與第一實(shí)施例相似，即使有一個(gè)以上的電源變換器停止工作，顯然余下的正常電源變換器仍能繼續(xù)工作。
參見(jiàn)圖12，圖12描述了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。在該實(shí)施例中，用圖11所示的控制塊替代圖12所示的控制塊。
如圖12所示，在該實(shí)施例中，用有功功率控制器94代替圖11所示的直流電流基準(zhǔn)Idp。根據(jù)本發(fā)明的控制塊由有功功率基準(zhǔn)設(shè)定器71、有功功率控制器94、直流基準(zhǔn)電壓設(shè)定器79、放大器82、直流電壓控制器87、比較器77、95、97和加法器96組成。
比較器77計(jì)算有功功率基準(zhǔn)設(shè)定器71的有功功率基準(zhǔn)設(shè)定值Pdp與有功功率檢測(cè)值Pd之間的差值。有功功率控制器94的作用是使Pdp和Pd之間的差值(比較器77的輸出)變小。比較器95得到有功功率控制器94的輸出與直流電流檢測(cè)值Id之間的差值。放大器82輸出比較器95的輸出乘以增益的值，作為直流電壓基準(zhǔn)校正值Edpr。加法器把放大器82的輸出Edpr與直流電壓基準(zhǔn)Edp相加，并把它作為校正的直流電壓基準(zhǔn)輸出。比較器97得到加法器96的校正的直流電壓基準(zhǔn)與直流電壓檢測(cè)值Ed之間的差值。直流電壓控制器87輸出有功電流指令值Ipref，使比較器97的輸出(校正的直流電壓基準(zhǔn)與直流電壓檢測(cè)值Ed之間的差值)接近零。
根據(jù)上述的第四實(shí)施例，可以獲得如下的作用和效果。即例如，在整流器運(yùn)作期間確定所有電源變換器的直流功率為正，當(dāng)這樣控制系統(tǒng)，從有功功率控制器的輸出中減去直流電流檢測(cè)值計(jì)算得到差值時(shí)，通過(guò)增加與計(jì)算得到的值成比例的值來(lái)校正直流電壓基準(zhǔn)，并如此控制校正的直流電壓基準(zhǔn)與直流電壓檢測(cè)值之間的差值，使它接近零，以獲得直流電壓隨直流電流的增加而降低的特性曲線。如果所有的電源變換器都具有這種特性曲線，則在正常運(yùn)作期間，電源變換系統(tǒng)工作在這樣一個(gè)點(diǎn)上，即所有電源變換器的輸出直流電流之和為零，并且所有電壓變換器的直流電壓彼此相等。甚至當(dāng)一個(gè)電源變換器停止工作時(shí)，電源變換系統(tǒng)仍能繼續(xù)工作在這樣一個(gè)點(diǎn)上，即余下的電源變換器的輸出直流電壓之和為零，電源變換器的直流電壓彼此相等。而且，這樣進(jìn)行設(shè)計(jì)，獲得有功功率控制器的輸出與直流電流之間的差值。因此，有功功率中出現(xiàn)偏差，有功功率控制器的輸出也變化，等效于直流電流基準(zhǔn)的值也變化，并對(duì)它如此進(jìn)行校正，即使當(dāng)直流電壓等波動(dòng)時(shí)，有功功率也不變化，可以把有功功率維持在一恒定的水平上。
參見(jiàn)圖13，圖13描述的根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。在該實(shí)施例中，用圖13所示的控制塊替代了圖1所示的控制塊。
如圖13所示，它與圖1所示的實(shí)施例的不同點(diǎn)是僅用有功功率基準(zhǔn)Pdp來(lái)校正直流電壓Edp，而不用有功功率基準(zhǔn)Pdp與有功功率檢測(cè)值Pd之間的差值。根據(jù)本實(shí)施例的控制塊由有功功率基準(zhǔn)設(shè)定器71、放大器82、直流基準(zhǔn)電壓設(shè)定器79、直流電壓控制器87、加法器96和比較器97組成。
有功功率基準(zhǔn)設(shè)定器71輸出有功功率基準(zhǔn)設(shè)定值Pdp，放大器82用增益R放大該輸出，并把它用為直流電壓基準(zhǔn)校正值Edpr輸出。加法器96把直流基準(zhǔn)電壓設(shè)定器79的直流基準(zhǔn)電壓設(shè)定值E如與放大器82的輸出Edpr相加，并將其作為校正后的直流電壓基準(zhǔn)輸出。比較器97得到校正后的直流電壓基準(zhǔn)(加法器96的輸出)與直流電壓檢測(cè)值Ed的差值，并把結(jié)果作為輸入信號(hào)Is輸出到直流電壓控制器87。直流電壓控制器87輸出有功電流指令值Ipref，使為校正后的直流電壓基準(zhǔn)與直流電壓檢測(cè)值Ed之間的差值的輸出信號(hào)Is接近零。此外，輸至直流電壓控制器87的輸入信號(hào)Is用式(3)表示，如下所述。
輸入信號(hào)Is＝(有功功率基準(zhǔn)值Pdp×增益R+直流電壓基準(zhǔn)值Edp)-直流電壓檢測(cè)值Ed…(3)根據(jù)上述的第五實(shí)施例，可以得到如下的作用和效果。即例如，如果在整流器運(yùn)作期間確定電源變換器的直流功率為正，當(dāng)增加與有功功率基準(zhǔn)成比例的值來(lái)校正直流電壓基準(zhǔn)，并且如此控制校正后的直流電壓基準(zhǔn)與直流電壓檢測(cè)值之間的差值使它接近零時(shí)，可以獲得直流電壓隨直流電流的增加而降低的特性曲線。如果所有的電源變換器都具有這種特性曲線，并且適當(dāng)?shù)卦O(shè)置直流電壓基準(zhǔn)，則在正常運(yùn)作期間，電源變換系統(tǒng)工作在這樣一個(gè)點(diǎn)上，即所有電源變換器的輸出直流電流之和為零，并且所有電壓變換器的直流電壓彼此相等。甚至當(dāng)一個(gè)電源變換器由于故障而停止工作時(shí)，電源變換系統(tǒng)用能繼續(xù)工作在這樣一個(gè)點(diǎn)上，余下的電源變換器的輸出直流電壓之和為零，余下的電源變換器的直流電壓彼此相等。在該系統(tǒng)中，由于僅通過(guò)有功功率基準(zhǔn)值來(lái)校正直流電壓基準(zhǔn)，所以用有功功率檢測(cè)值校正直流電壓基準(zhǔn)的控制系統(tǒng)與直流電壓控制系統(tǒng)之間不再有影響，因此，可以用簡(jiǎn)單的電路來(lái)控制電源變換系統(tǒng)。
圖14示出了在由兩個(gè)具有如圖13所示的結(jié)構(gòu)連接它們的直流側(cè)的電源變換器10A、10B組成的電源變換系統(tǒng)中的有功功率Pd與直流電壓Ed的特性曲線圖。
如圖14所示，當(dāng)進(jìn)行整流器運(yùn)作的電源變換器10A的直流電壓基準(zhǔn)EdpA設(shè)置得較高時(shí)，進(jìn)行逆變器運(yùn)作的電源變換器10B的直流電壓基準(zhǔn)設(shè)置得較低，并且放大器82A和82B的增益設(shè)置在適當(dāng)?shù)闹瞪?，兩個(gè)電源變換器之間交換的有功功率得到了控制。
在該實(shí)施例中，由于不用有功功率檢測(cè)值作校正，所以有這樣一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，控制系統(tǒng)變得簡(jiǎn)單，沒(méi)有必要檢查直流電壓控制系統(tǒng)與用有功功率檢測(cè)值校正直流電壓基準(zhǔn)的控制系統(tǒng)之間的影響。
圖15示出了對(duì)圖13所示的本發(fā)明的第五實(shí)施例的改進(jìn)。該改進(jìn)與圖13的不同的點(diǎn)僅在于，用直流電流基準(zhǔn)設(shè)定器83的直流電流基準(zhǔn)設(shè)定值Idp代替有功功率基準(zhǔn)設(shè)定器71的有功功率設(shè)定值Pdp來(lái)校正直流電壓基準(zhǔn)Edp。具體地說(shuō)，把直流電流基準(zhǔn)設(shè)定值Idp在放大器82中乘以增益R，獲得直流電壓基準(zhǔn)校正值Edpr，把它加到加法器96上來(lái)校正直流電壓基準(zhǔn)值Edp。
通常，有功功率為把直流電壓乘以直流電流得到的值。如果直流電壓波動(dòng)較小，直流電流變成幾乎與有功功率成比例的值，能獲得與圖13與同的作用和效果。
圖16是圖13所示的本發(fā)明的第五實(shí)施例的另一個(gè)改進(jìn)。在圖16中，下面描述的式(4)表示了向直流電壓控制器87的輸出信號(hào)Is。
輸入信號(hào)Is＝(直流電壓基準(zhǔn)Edp-直流電壓檢測(cè)值Ed)+有功功率基準(zhǔn)Pdp×增益R…(4)該式(4)與向圖13所示的控制方框圖內(nèi)的直流電壓控制器87的輸出信號(hào)Is相同。因此，當(dāng)作這種如圖16所示的控制方框圖時(shí)，可以獲得相同的作用和效果。
參見(jiàn)圖17，圖17描述了根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。在該實(shí)施例中，用圖17所示的控制塊替代了圖13所示的控制塊。
如圖17所示，在該實(shí)施例中，把用有功功率控制器94來(lái)校正直流電壓基準(zhǔn)Edp加入到圖13所示的控制塊中。明確地說(shuō)，本實(shí)施例與圖13所示的實(shí)施例的不同之處僅在于，比較器104獲得有功功率基設(shè)定器71設(shè)定的有功功率基準(zhǔn)Pdp與有功功率檢測(cè)值Pd之間的差值，有功功率控制器94起使Pdp與Pd之間的差值(比較器104的輸出)變小的作用，加法器105把直流基準(zhǔn)電壓設(shè)定器79設(shè)定的直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定值Edp與有功功率控制器94的輸出相加，并把該相加得到的值輸出到圖13所示的加法器96中。
根據(jù)本實(shí)施例，可以獲得下面的作用和效果。即，在圖13所示的實(shí)施例中，為了控制每個(gè)電源變換器的有功功率，必須把進(jìn)行整流器運(yùn)作的電源變換器的直流電壓基準(zhǔn)設(shè)置得較高，把進(jìn)行逆變器運(yùn)作的電源變換器的直流電壓基準(zhǔn)設(shè)置得較低，把放大器82的增益設(shè)置成適當(dāng)?shù)闹?。然而，在圖16所示的實(shí)施例中，即使當(dāng)電源變換器的直流電壓基準(zhǔn)為較小值時(shí)，仍可以用每個(gè)有功功率控制器94的輸出來(lái)校正每個(gè)電源變換器的直流電壓基準(zhǔn)。因而，不必考慮直流線路的阻值產(chǎn)生的壓降而改變每個(gè)整流器運(yùn)作的電源變換器及逆變器運(yùn)作的電源變換器的直流電壓基準(zhǔn)設(shè)定值。
根據(jù)該實(shí)施例的改進(jìn)，可以省略對(duì)放大器82的校正。這是因?yàn)橛锌赡苡糜泄β士刂破?4來(lái)修正放大器的校正值。
在上面除了直流線路的壓降之外，解釋了第一到第六實(shí)施例。然而顯然，如果所有電源變換器都被控制成所有電源變換器的有功功率之和(包括直流線電阻對(duì)有功功率的損耗)為零也能獲得相同的效果。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可能提供一種電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，它由多個(gè)連接在多個(gè)交流系統(tǒng)與直流線路之間的用于在交線電源系統(tǒng)與直流線路之間交換電源的電源變換器組成，即使在這些電源變換器中的一個(gè)變換器因系統(tǒng)意外或者電源變換器故障而停止工作時(shí)，它也能使余下的正常電源變換器繼續(xù)工作。
顯然，根據(jù)上述的講授本發(fā)明可能有多種改進(jìn)和變化。因此應(yīng)當(dāng)理解，除了此處具體的描述之外，在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種由多個(gè)電源變換器組成的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，每個(gè)電源變換器由多個(gè)半導(dǎo)體器件組成，把交流電變換成直流電或者把直流電變換成交流電，它們分別連接在多個(gè)交流電源系統(tǒng)之一與直流線路之間，以在所述交流電源系統(tǒng)之一與所述直流線路之間交換電源，所述控制系統(tǒng)由多個(gè)控制裝置組成，各控制裝置分別提供給所述電源變換器之一，其特征在于，所述每個(gè)控制裝置包含檢測(cè)所述交流電源系統(tǒng)與所述電源變換器之間流動(dòng)的交流電流的裝置；檢測(cè)所述交流電源系統(tǒng)的交流電壓的裝置；檢測(cè)所述電源變換器的直流電壓的裝置；根據(jù)所述交流電流與所述交流電壓檢測(cè)所述電源變換器與所述交流電源系統(tǒng)之間交換的有功功率與無(wú)功功率的裝置；有功功率控制裝置，產(chǎn)生有功電流指令，使所述直流電壓隨所述有功功率和在所述直流線和所述電源變換器之間流動(dòng)的直流電流之一的增加而降低；設(shè)定無(wú)功功率基準(zhǔn)的裝置，在所述電源變換器與所述交流電源系統(tǒng)之間進(jìn)行交換；無(wú)功功率控制裝置，比較所述無(wú)功差值，產(chǎn)生無(wú)功電流指令，使所述無(wú)功功率差值接近零；電流控制裝置，用于產(chǎn)生多條輸出電壓指令，以根據(jù)所述交流電流、所述交流電壓、所述有功電流指令和所述無(wú)功電流指令使所述交流電流與所述有功電流指令和無(wú)功電流指令一致；和門控制裝置，用于根據(jù)所述輸出電壓指令轉(zhuǎn)換所述電源變換器內(nèi)的所述半導(dǎo)體開關(guān)器件。
2.如權(quán)利要求1所述的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其特征在于，在每個(gè)所述控制裝置中，所述有功功率控制裝置包括設(shè)定在所述電源變換器與所述交流電源系統(tǒng)之間進(jìn)行交換的有功功率基準(zhǔn)的裝置；比較所述有功功率基準(zhǔn)與所述有功功率以獲得有功功率差值的裝置；設(shè)定所述電源變換器的直流電壓基準(zhǔn)的裝置；用與所述有功功率差值成比例的值校正所述直流電壓基準(zhǔn)以獲得校正的直流電壓基準(zhǔn)的裝置；和比較所述校正的直流電壓基準(zhǔn)與所述直流電壓，以獲得直流電壓差值，并產(chǎn)生所述有功電流指令以使所述直流電壓差值接近零的裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其特征在于，在每個(gè)所述控制裝置中，所述有功功率控制裝置包括設(shè)定所述電源變換器的直流電壓基準(zhǔn)的裝置；比較所述直流電壓基準(zhǔn)與所述直流電壓以獲得直流電壓差值的裝置；設(shè)定在所述電源變換器與所述交流電源系統(tǒng)之間進(jìn)行交換的有功功率基準(zhǔn)的裝置；用與所述直流電壓差值成比例的值校正所述有功功率基準(zhǔn)，以獲得校正的有功功率基準(zhǔn)的裝置；和比較所述校正的有功功率基準(zhǔn)與所述有功功率以獲得有功功率差值，并產(chǎn)生所述有功電流指令以使所述有功電源差值接近零的裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述控制裝置包括檢測(cè)在所述直流線路與所述電源變換器之間流動(dòng)的直流電流的裝置；和在每個(gè)所述控制裝置中，所述有功功率控制裝置包括，設(shè)定在所述直流線路與所述電源變換器之間流動(dòng)的直流電流基準(zhǔn)的裝置，比較所述直流電流基準(zhǔn)和所述直流電流以獲得直流電流差值的裝置，設(shè)定所述電源變換器的直流電壓基準(zhǔn)的裝置，用與所述直流電流差值成比例的值校正所述直流電壓基準(zhǔn)以獲得校正的直流電壓基準(zhǔn)的裝置，和比較所述校正的直流電壓基準(zhǔn)和所述直流電壓以獲得直流電壓差值，并產(chǎn)生所述有功電流指令使所述直流電壓差值接近零的裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述控制裝置包括檢測(cè)在所述直流線路與所述電源變換器之間流動(dòng)的所述直流電流的裝置；和在每個(gè)所述控制裝置中，所述有功功率控制裝置包括，設(shè)定在所述電源變換器和所述交流電源系統(tǒng)之間交換的有功功率基準(zhǔn)的裝置，比較所述有功功率基準(zhǔn)和所述有功功率以獲得有功功率差值，并產(chǎn)生直流電流基準(zhǔn)值以使所述有功功率差值最小的裝置，比較所述直流電流基準(zhǔn)值和所述直流電流以獲得直流電流差值的裝置，設(shè)定所述電源變換器的直流電壓基準(zhǔn)的裝置，用與所述直流電流差值成比例的值校正所述直流電壓基準(zhǔn)以獲得校正的直流電壓基準(zhǔn)的裝置，和比較所述校正的直流電壓基準(zhǔn)和所述直流電壓以獲得直流電壓差值，并產(chǎn)生所述有功電流指令以使所述直流電壓差接近零的裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其特征在于，在每個(gè)所述控制裝置中，所述有功功率控制裝置包括設(shè)定在所述電源變換器和所述交流電源系統(tǒng)之間交換的有功功率基準(zhǔn)的裝置；設(shè)定所述電源變換器的直流電壓基準(zhǔn)的裝置；用與所述有功功率基準(zhǔn)成比例的值校正所述直流電壓基準(zhǔn)以獲得校正的直流電壓基準(zhǔn)的裝置；和比較所述校正的直流電壓基準(zhǔn)和所述直流電壓以獲得直流電壓差值，并產(chǎn)生所述有功電流指令以使所述直流電壓差值接近零的裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其特征在于，在每個(gè)所述控制裝置中，所述有功功率控制裝置包括設(shè)定在所述電源變換器和所述交流電源系統(tǒng)之間交換的有功功率基準(zhǔn)的裝置；比較所述有功功率基準(zhǔn)與所述有功功率以獲得有功功率差值，并產(chǎn)生直流電壓基準(zhǔn)校正值以使所述有功功率差值接近零的裝置；設(shè)定所述電源變換器的直流電壓基準(zhǔn)的裝置；用一與所述有功功率基準(zhǔn)成比例的值以及用一與所述直流電壓基準(zhǔn)校正值成比例的值校正所述直流電壓基準(zhǔn)，以獲得校正的直流電壓基準(zhǔn)的裝置；和比較所述校正的直流電壓基準(zhǔn)和所述直流電壓以獲得直流電壓差值，并產(chǎn)生所述有功電流指令以使所述直流電壓差值接近零的裝置。
8.如權(quán)利要求1所述的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電源變換器包括電壓源型自斷路電源變換器；所述電源變換器內(nèi)的所述半導(dǎo)體開關(guān)器件包括門斷路閘流管。
全文摘要
一種由多個(gè)電源變換器組成的電源變換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，各電源變換器分別連接在多個(gè)交流電源系統(tǒng)之一與直流線路之間，以在它們之間交換電源?？刂葡到y(tǒng)由多個(gè)控制單元組成，每個(gè)控制系統(tǒng)包括檢測(cè)在交流電源系統(tǒng)與電源變換器之間流動(dòng)的交流電流、交流電源系統(tǒng)的交流電壓和電源變換器的直流電壓的單元，以及檢測(cè)在電源變換器與交流電源系統(tǒng)之間交換的有功功率和無(wú)功功率的單元，每個(gè)控制單元還包括產(chǎn)生有功電流指令以使直流電壓隨有功功率和直流電壓之一的增加而降低的有功功率控制單元、設(shè)定無(wú)功功率基準(zhǔn)的單元、比較無(wú)功功率基準(zhǔn)與無(wú)功功率以獲得無(wú)功功率差值，并產(chǎn)生無(wú)功電流指令以使無(wú)功功率差值接近零的無(wú)功功率控制單元、產(chǎn)生多個(gè)輸出電壓指令以使交流電流與有功和無(wú)功電流指令一致的電流控制單元，以及根據(jù)輸出電壓指令轉(zhuǎn)換電源變換器內(nèi)的半導(dǎo)體開關(guān)器件的門控制單元。
文檔編號(hào)H02M7/12GK1150717SQ9611137
公開日1997年5月28日 申請(qǐng)日期1996年9月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月5日
發(fā)明者井野口晴久, 川上紀(jì)子, 鈴木宏和, 鈴木健一, 坂本幸治 申請(qǐng)人:東芝株式會(huì)社