[发明专利]用于控制网格网络中电流的分布的功率通量控制设备

说明书

本发明涉及一种旨在用于网格网络中的功率通量控制设备，所述设备包括：‑连接在其第一端子(B1)与其第三端子(B3)之间的第一电压源；‑连接在其第二端子(B2)与其第三端子(B3)之间的第二电压源；‑交替地连接到所述第一电压源和所述第二电压源的且配置为确保所述第一电压源与所述第二电压源之间的能量转移的电流源；‑设置为允许所述电流源交替地与所述第一电压源并联或与所述第二电压源并联连接的开关装置。

技术领域

本发明涉及一种旨在用于网格网络中的功率通量控制设备。本发明的设备尤其可用于高压直流电网格网络中。

背景技术

网络是旨在将设备(或终端)彼此连接以使得它们交换能量的架空线路或缆线(以下称为“连接线”)的集合。在直流电网络中，提供或消耗能量的设备一般是称为“转换站”的电力电子转换器。

如果网络是网格的，电流对于从一个转换站到另一个具有数条可行路径。连接线中的电流根据连接线的特征(对于直流电网络，该特征是连接线的阻抗)分布。

图1示出设有单个网格的网格网络。该网络由此包括各自处于确定电压的三个节点和三条连接线：将第一节点连接到第二节点的第一连接线、将第一节点连接到第三节点的第二连接线、和将第二节点连接到第三节点的第三连接线。

例如，在图1所示的网络上，三个电压V_a、V_b、V_c表示由转换站施加的电压。三个阻抗R1、R2、R3表示连接线的阻抗。

每个转换站能够向网络注入或从网络提取功率。在该配置中，每条连接线中的电流(I₁、I₂、I₃)不受转换站控制。实际上，每个转换站在其所连接的节点处将确定的电压施加给网络。尽管每个转换站中的电流小于其最大电流，但仍可能会达到一种操作点，在该操作点，一条连接线被大于其最大电流的电流穿过而网络中其它连接线(可用于转移能量)处于欠载。

在如图1所示的架构中，在转换站B和C给网络提供能量且转换站A接收能量的情况下，电流对于从站B到站A具有两条可行路径：

-电流可直接经过第一连接线11，或者

-电流可经过两条连接线13和12。

其路径将尤其根据连接线的阻抗和由网络的转换站施加的电压的数值确定。

已经在现有技术中提出用于确保网格网络的连接线中的更佳分布的解决方案。

在专利申请WO2012/037957A1中说明的解决方案在于插入电力电子转换器以改变连接线的端部处的电压。

其它解决方案在于插入与连接线串联的电压源，如图2中示意性所示。对该电压的调节允许改变网络中电流的分布。为此，在专利申请WO2010/115452A1、WO2013/013858A1中已经说明了不同的架构。

在申请EP3007301A1和EP3007300A1中还说明了添加与两条交替的连接线串联连接的电压源的转换器。然而，该类型的结构具有以下限制：电流(在这些文献中的I_IN1和I_IN2)必须具有相同的正负号(I_C交替地等于I_IN1和-I_IN2)，该结构在多于两条的连接线连接到第三连接线(I_OUT)并在操作情况下产生更多的谐波的情况下是不可延展的。

在图3中示意性地示出的且在专利申请WO2013/178807A1中描述的另一解决方案在于插入各自与单独的连接线串联的两个电压源V_X1、V_X2，和与转换站串联的电压源V_X0。在该图中，双箭头指示源之间的能量交换能力。

该类型解决方案具有三个自由度，而系统仅需满足两个限制条件：