[发明专利]调节连接到多源直流系统的直流源功率转换器的输出电流的控制装置和方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及用于调节连接到多源直流系统的直流源功率转换器的输出电流的转换器控制装置和/或用于调节连接到多源直流系统的直流源功率转换器的输出电流的方法。特别是本发明的实施例，但不完全是，适合于调节直流源功率转换器的输出电流，该直流源功率转换器将例如交流发电机的交流系统连接到多源直流系统，例如高压直流(HVDC)输电网络，多个单独的交流发电机并联连接到所述高压直流(HVDC)输电网络。每个交流发电机可与可再生能涡轮(如风力涡轮)关联，以使生成的电力供给到HVDC输电网络，且通过该HVDC输电网络传送。

背景技术

利用可再生能源产生用于电力网络的电在许多国家正变得越来越普遍。通过使用涡轮直接或通过变速箱来驱动交流(ac)发电机的转子将例如风、浪、潮汐能或水流的可再生能转化为电能，这是可能的。在发电机定子端产生的交流频率直接与转子旋转速度成比例。发电机端子处的电压还作为速度的函数而变化，并且这取决于特定类型的发电机、磁通水平。

在某些情况下，可再生能涡轮产生的电力通过高压直流(HVDC)输电网络而不是更传统的交流输电网络来传输，这是有利的。以发电机桥的形式和作为有源整流器操作的直流源功率转换器将可再生能涡轮的交流发电机连接到HVDC输电网络。可再生能涡轮和其关联的交流发电机和直流源功率转换器从而作为单独的直流源共同操作，将直流电力供给到HVDC输电网络。将会理解的是，大量这样的直流源通常是并联连接到HVDC输电网络，以提供所需量的直流电力到该网络，并且确保稳定的网络操作。

单独的直流源可以通过更有利的电压控制调节和电流控制调节的组合操作在电压控制调节下，以提供在目标或参考电压值V_ref处的电力到HVDC输电网络，和/或操作在电流控制调节下，以提供在目标或参考电流值I_ref处的电力到HVDC输电网络。当直流源功率转换器用来将可再生能涡轮的交流发电机连接到HVDC输电网络时，采用电流控制调节的单独使用，因为其实现简单且内在稳定。

在故障条件下，无论是在HVDC输电网络或在一个或多个并联连接的直流源中，一个或多个单独的直流源功率转换器的转换器端子处的输出电压，或一个或多个单独的直流源功率转换器提供的输出电流，可以增加到直流系统不能容忍的水平。例如，当直流源在电流控制调节下操作时，直流源的参考电压值V_ref由HVDC输电网络确定，更具体地说，由与HVDC输电网络连接的与直流源并联的其他设备确定。但是，如果在故障状况下的直流源变为与HVDC输电网络断开，直流源将失去其参考电压值V_ref，但将继续在相同的参考电流值I_ref供电。这可能会导致在直流源功率转换器的转换器终端处的危险的高输出电压。

因此，需要一种用于直流源功率转换器的转换器控制装置和关联的控制技术，其能够提供对直流源功率转换器的输出电流的可靠和有效的调节，以最小化在转换器端子处的过度输出电压或特别是在故障状况期间的过度输出电流导致的损坏。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种转换器控制装置，用于调节直流源功率转换器的输出电流，该转换器控制装置包括：-

用于基于直流源功率转换器的输出电流值(I_out)和目标电流值(I_tgt)之间的比较而调节直流源功率转换器的输出电流的电流调节器，其中：

当直流源功率转换器的输出电压值(V_out)是在最小和最大电压值(V_min，V_max)限定的正常操作电压范围内时，转换器控制装置可操作以控制目标电流值(I_tgt)，使得它等于一个参考电流值(I_ref)，以及；

当该输出电压值(V_out)在正常操作电压范围之外时，该转换器控制装置可操作以调制参考电流值(I_ref)来提供小于参考电流值(I_ref)的目标电流值(I_tgt)。

本发明的实施例提供一种用于发电的电装置，其包括并联连接到直流系统的至少两个直流源，且每一个具有直流源功率转换器，以及包括根据本发明第一方面的转换器控制装置的直流源功率转换器中的至少一个。通常情况下，每一个直流源功率转换器包括：根据本发明第一方面的转换器控制装置。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于调节直流源功率转换器的输出电流的方法，所述方法包括：-