[發明專利]電流控制器

有效

• 申請號: 201380040411.7
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN104508934B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 羅伯特·懷特豪斯;卡爾·大衛·巴爾克
• 申請（專利權）人: 通用電氣技術有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J1/10
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 李靜,張浴月

技術領域

本發明涉及電流控制器以及電流控制電路。

背景技術

DC電網絡可以包括經由一個或多個載流導體連接至負載的電源(諸如電池)、或者使用載流導體網絡連接至多個負載的多個電源。

DC電網絡的一個示例是需要HVDC變換器的多端互連的DC電力網，從而可以使用電連接在一起的兩個或更多HVDC變換器在DC側交換電力。每個HVDC變換器作用為源或蓄能庫(sink)以維持DC電力網的整個輸入-輸出的電力平衡，同時交換所需的電力。DC電力網依賴于DC輸電線路或電纜的網絡以實現HVDC變換器的多端互連。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供一種電流控制器，包括：

多個端子，用于在使用中連接至多個DC輸電介質，使得每個DC輸電介質被連接至所述多個端子中的至少一個；以及

電流控制單元，互連所述多個端子，所述電流控制單元包括多個電流控制子單元，每個電流控制子單元在使用中被連接至相應的DC輸電介質，每個電流控制子單元包括至少一個開關元件，每個電流控制子單元的所述開關元件或每個開關元件被連接至相同的能量存儲裝置以選擇性地提供電壓源；以及

開關控制單元，用以控制所述電流控制單元的每個開關元件的切換，以在使用中將電壓降選擇性地注入每個DC輸電介質，以便同時調節每個DC輸電介質中的電流并且經由所述電流控制單元將能量從至少一個DC輸電介質轉移到至少一個其他的DC輸電介質。

DC輸電介質可以是能夠在兩個或更多電氣元件之間傳輸電功率的任意介質。這種介質可以是水下DC輸電電纜、架空DC輸電線路或電纜以及地下DC輸電電纜，但不限于此。這種電氣元件可以是DC電源、負載、DC電力網的DC端子、或DC電網絡，但不限于此。

在使用中，每個DC輸電介質可以經由單個端子或多個端子被連接至電流控制器。

在通過多個DC輸電介質傳輸電力的過程中，由于例如不同DC輸電介質之間導體阻抗的變化，一個DC輸電介質可以帶有比至少一個其他的DC輸電介質更高的電流。

電流控制單元中包括電壓源允許在每個DC輸電介質中注入電壓降。注入電壓降至DC輸電介質造成電壓降相反從而減小此DC輸電介質中電流的正阻抗效果、或者電壓降有助于增大此DC輸電介質中電流的負阻抗效果。

經由電流控制單元互連多個端子允許能量經由電流控制單元在多個DC輸電介質之間傳遞。由此，在如上所述調節多個DC輸電介質中電流的過程中，從正經歷電流減少的一個DC輸電介質中去除能量，并且經由電流控制單元將能量轉移至正經歷電流增大的另一個DC輸電介質。

電流控制單元中包括多個電流控制子單元允許獨立地控制每個電流控制子單元，以增大或減小相應DC輸電介質中的電流，這進而允許簡化電流控制器的控制程序。當連同大量DC輸電介質一起使用電流控制器時，這是特別有利的。

同時，使得所有的電流控制子單元共用相同的單個能量存儲裝置為所得到的電流控制器提供了相當大的成本、重量和空間節約。

取決于多個DC輸電介質的拓撲和/或電流調節要求，可以使用電流控制單元以將能量從單個DC輸電介質轉移至單個其他的DC輸電介質、從單個DC輸電介質轉移至多個其他的DC輸電介質、從多個DC輸電介質轉移至單個其他的DC輸電介質、或者從多個DC輸電介質轉移至多個其他的DC輸電介質。

電流控制單元可以是能夠在不同的DC輸電介質之間僅在一個方向上轉移能量的單向電流控制單元。可替代地，電流控制單元可以是能夠在不同的DC輸電介質之間在兩個方向上轉移能量的雙向電流控制單元。當對于一組電流控制條件需要在一個方向上轉移能量并且對于另一組電流控制條件需要在另一個方向上轉移能量時，雙向電流控制單元是有用的。

電流控制單元可以為恒定的操作，以對多個DC輸電介質中的電流實施連續調節，或者可以被間歇地操作以調節多個DC輸電介質中的電流。

因此，通過在每個DC輸電介質中注入電壓降，根據本發明的電流控制器允許動態地、選擇性地控制每個DC輸電介質中的電流。對每個DC輸電介質中電流的這種控制的優點在于可以將每個DC輸電介質中的電流控制在特定操作范圍內，以改善多個DC輸電介質的輸電性能。

可以利用通過在每個DC輸電介質中注入電壓降以修改多個DC輸電介質中電流的能力來調節電流，以便最小化散熱損耗并且減小每個DC輸電介質超過其額定熱量的風險。優選地，調節每個DC輸電介質中的電流包括平衡多個DC輸電介質中的電流。