[發明專利]用于控制鏈式變換器的方法

有效

• 申請號: 201380077988.5
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN105393421B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: J-P·哈斯勒
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本公開涉及一種用于控制鏈式功率變換器的方法和設備。

背景技術

功率變換器可以用于平衡和控制三相交流(AC)網絡的相位。

一個兩級或者三級的變換器包括用于在所有三個相之間交換能量的共用直流(DC)電容器。JP 2000083387公開了一種形式為三相逆變器的兩級或者三級變換器的控制方法，其中通過交替地重復開關控制(兩臂導通開關)產生三相AC，其中某一相的上臂是導通的，另一相的下臂是導通的，并且在三相電壓型逆變器的每一相中的剩余的相的上臂和下臂均是關斷的。這導致了電壓的均勻應用并保持三角形環路中的虛擬中性點的電壓為零電位。

使用鏈式變換器，每一相包括其自身的DC電容器，并且各相之間的能量傳輸必須通過額外的電流或者電壓完成。鏈式變換器不像傳統的二級或三級變換器一樣具有自由地產生負序電流的靈活性。三相鏈式變換器具有三個相腿，其中每個相腿具有若干個串聯連接的單元變換器。串聯連接的單元變換器的相腿可以以三角形或者Y(星形)配置連接。

對于Y連接的變換器，當網絡系統電壓包括負序分量時，即當饋流網絡經歷了非對稱的故障狀態時，產生純凈的正序電流是可能的。這通過控制變換器中性點為對應于網絡的負序電壓的值實現。

對于三角形連接的變換器，這是不可能的，因為在三角形配置中不存在真的中心點。相反，在三角形連接內部的循環電流(即，零序電流)用于平衡鏈式變換器的相腿之間的功率。當在平衡的電壓狀態期間變換器應當產生負序電流時，或者當系統電壓是不平衡的且電流應當由變換器產生時，還可以使用零序電流。

WO 2010/145706公開了一種用于與三相電氣功率網絡交換功率的裝置，包括具有三個相腿(A-C)的電壓源變換器(VSC)，每個相腿與開關單元串聯連接。三個相腿通過形成三角形連接互聯。該裝置還包括被配置為計算零序電流的幅值和相位位置的控制單元，當零序電流在三個相腿的三角形連接的電路中循環時，相對于另外兩個相腿的三個相腿(A-C)的每一個的總直流電壓恢復的平衡將會不平衡并且控制三個相腿的開關單元的半導體設備將這種零序電流加到變換器的每個相腿的電流上。

發明內容

注入三角形連接的零序幅值將取決于功率變換器的輸出電流和在其端子處的AC電壓的狀態。零序電流的一個潛在缺點是相腿電流將變得不對稱，并且可能需要根據具有最高電流幅值的相腿限制變換器電流輸出。進一步地，對于某些AC電壓狀態，通常當網絡經歷了靠近變換器的故障時，零序幅值可能趨向于無窮大，而限制功率變換器的電流輸出趨向為零。

另一種平衡變換器的相腿功率的方法是產生負序電流。負序電流的一個缺點是其將被注入網絡。其幅值和相位將類似于通過變換器產生的正序電流。例如，如果變換器應當在故障狀態期間產生容性電流以支持系統電壓，則負序電流的作用是將增大網絡的不平衡電壓。另一個缺點是相腿電流將變得不平衡，并且可能根據具有最高幅值的相腿限制最大電流輸出。

本發明的一個目的是采用用于平衡三角形配置中的功率變換器的零序和負序電流來緩和這些問題。

根據本發明的一個方面，提供了一種用于控制鏈式功率變換器的方法，該變換器包括三個相腿，每個相腿包括多個串聯連接的變換器單元，每個單元包括DC電容器，相腿以三角形配置連接。該方法包括：檢測在變換器的端子處的不對稱電壓狀態；基于檢測到的不對稱電壓狀態，確定注入變換器的復合電流的零序和負序分量的比率；根據確定的比率，計算包含零序分量和負序分量的復合電流；以及將復合電流注入變換器，以鑒于檢測到的不對稱電壓狀態控制變換器。

根據本發明的另一個方面，提供了一種計算機程序產品，包括當計算機可執行組件在包含在控制裝置內的處理器電路上運行時，用于使控制裝置執行本發明的方法實施例的計算機可執行組件。

根據本發明的另一個方面，提供了一種用于控制鏈式功率變換器的控制裝置，該變換器包括三個相腿，每個相腿包括多個串聯連接的變換器單元，每個單元包括DC電容器，相腿以三角形配置連接。控制裝置包括處理器電路，以及存儲指令的存儲單元，當指令由處理器電路執行時，使該裝置：檢測在變換器的端子處的不對稱電壓狀態；基于檢測到的不對稱電壓狀態，確定注入變換器的復合電流的零序和負序分量的比率；根據確定的比率，計算包含零序分量和負序分量的復合電流；以及將復合電流注入變換器，以鑒于檢測到的不對稱電壓狀態控制變換器。