[发明专利]使用同步机仿真对电压源换流器的控制

说明书

技术领域

本发明总体上涉及电压源换流器。本发明尤其针对用于控制连接到电网的电压源换流器的方法、装置和计算机程序产品。

背景技术

连接到平均公用电网的电压源换流器(VSC)的数量正在稳定增加。应用包括高压直流(HVDC)输送、静止同步补偿器(STATCOM)、背对背电动机驱动器、分布式发电和风力涡轮发电机。

在一些情形中，特别是当额定功率容量高时，即，在MVA范围中，会期望电压源换流器有助于电网的电压控制。因此电压源换流器应该控制其连接到的总线处的电网电压量值。对STATCOM的基本目的以及VSC-HVDC端子特别如此。

电网连接电压源换流器的标准控制得自逆变器馈电交流驱动器的控制。使用锁相环(PLL)把电压源换流器同步到电网电压，这等同于交流驱动器中转子-位置测量或估算。PLL的输出角度是换流器电流的电流控制环路在其中工作的、同步旋转dq坐标系的参考角度。此环路通常具有高带宽：100弧度/秒或以上。电流控制的输出是脉宽调制器(PWM)的参考电压向量。与电流控制环级联，添加外围环路，在较低带宽工作，主要用于直流链路电压控制、有源功率控制和电网电压量值控制。

采用此类型控制系统的电压源换流器必须总是具有要进行同步的相当强的电网电压，即，电网必须相当稳定。另外，在电压源换流器要控制电网频率的状况中无法使用该系统。这例如是在无源电网供电、通过VSC-HVDC输送连接到主干电网的风场中以及采用VSC-HVDC输送在电力中断之后重启电网的一部分(称为“黑启动”)时的情况。

WO 2008/000626中给出了结合用于“黑启动”中的电压源换流器的PLL使用的一个示例。

因此需要改进连接到公用电网的电压源换流器的控制。

与此相关，US 2006/0268257描述了逆变器的控制，该逆变器的频率是使用同步机的整体机械动态(mass mechanical dynamics)到逆变器模型上的映射而被控制的。然而，逆变器并不有助于电网的电压控制。

因此需要与连接到公用电网的电压源换流器的控制相关的改进，其中，电压源换流器能够有助于此电网的控制。

发明内容

本发明总体上针对提供对连接到电网的电压源换流器的改进控制。

根据本发明的原理，使用隐式同步机的电动态的仿真来控制连接到电网的电压源换流器。

本发明的一个目的是提供用于控制连接到电网的电压源换流器的改进方法。

根据本发明的第一方面，此目的是通过用于控制连接到电网的电压源换流器的方法解决的，该方法包括以下步骤：

-检测电网与电压源换流器之间的接口的至少一个电属性，以及

-通过以下方式来控制电压源换流器：使用通过隐式同步机的电模型到电压源换流器的电模型上的映射获得的控制信号以及在映射的模型中应用所检测到的在电网与电压源换流器之间的接口的电属性，其中，隐式同步机的电模型反映该同步机的电动态。

本发明的另一目的是提供用于控制连接到电网的电压源换流器的装置，其中，改进了电压源换流器的控制。

根据本发明的第二方面，此目的是通过用于控制连接到电网的电压源换流器的装置解决的，该装置包括：

-第一输入，用于接收所检测到的在电网与电压源换流器之间的接口的至少一个电属性，以及

-控制实体，被布置成通过以下方式来控制电压源换流器：通过使用隐式同步机的电模型到电压源换流器的电模型上的映射获得的控制信号以及在映射的模型中应用所检测到的在电网与电压源换流器之间的接口的电属性，其中，隐式同步机的电模型反映该同步机的电动态。

本发明的另一目的是在数据载体上提供计算机程序产品，用于控制连接到电网的电压源换流器，其改进了电压源换流器的控制。

根据本发明的第三方面，此目的是通过在数据载体上提供的计算机程序产品解决的，数据载体用于控制连接到电网的电压源换流器并包括计算机程序代码以使得控制装置在把所述代码加载到控制装置中时执行：

-接收所检测到的在电网与电压源换流器之间的接口的至少一个电属性，以及

-通过以下方式来控制电压源换流器：通过使用隐式同步机的电模型到电压源换流器的电模型上的映射获得的控制信号以及在映射的模型中应用所检测到的在电网与电压源换流器之间的接口的电属性，其中，隐式同步机的电模型反映该同步机的电动态。