[發明專利]針對功率轉換器的無源性的電流控制

在審

• 申請號: 201880097176.X
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN112689950A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 柯新花;B·布克曼
• 申請（專利權）人: ABB電網瑞士股份公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02P21/22;H02M1/00;H02M7/483
• 代理公司: 北京市漢坤律師事務所 11602
• 代理人: 魏小薇;吳麗麗

本公開涉及由功率電子轉換器的控制系統執行的方法。該方法包括提供電網側電流控制器，用于控制從轉換器到電網的功率輸出。控制器的第一部分(A)運行具有第一控制周期時間的第一反饋控制算法，并且至少包括使用比例增益(K_p)的比例控制。控制器的第三部分(C)運行第三反饋控制算法，第三反饋控制算法具有第一控制周期時間，并且在已經應用SOA限制(21)之后作用于來自第一控制算法的輸出(Yctri,out)，并且包括抵消第一反饋控制算法的比例控制。控制器的第二部分(B)運行第二反饋控制算法，第二反饋控制算法具有小于第一控制周期時間的第二控制周期時間，并且以與第一控制算法相同的極性作用于來自第三控制算法的輸出(UCOnv,ref)，并且包括使用比例增益(K_P)的比例控制。

技術領域

本公開涉及用于控制從功率電子轉換器到電網的功率輸出的電流控制器。

背景技術

功率電子轉換器針對不同的應用存在許多不同的類型和拓撲結構。通常，它們連接到一個或多個直流(DC)或交流(AC)電網，并且包括包含半導體開關的多個閥。轉換器類型的示例包括中性點箝位(NPC)三電平轉換器和模塊化多電平轉換器(MMC)，它們在各種拓撲結構中用于相應的應用，諸如軌道匝間系桿(rail intertie)、靜態補償器(STATCOM)和抽水蓄能或風力轉換器。

具有有源行為的并網功率電子轉換器不受電網運營商的歡迎，這是因為在這種情況下，如果在其中該轉換器有源的頻率范圍內在電網中出現振蕩/諧振，則該轉換器將表現為遞送能量以支持振蕩/諧振的源，而不是通過消耗能量來使振蕩衰減。因此，期望功率電子轉換器在相關頻率范圍內是無源的(passive)。

在各種應用中，在具有各種拓撲結構的功率電子轉換器中已經觀察到有源行為。這通常發生在300至1000Hz之間的頻率范圍內，特別是由于功率電子轉換器控制，該控制具有時間離散電流控制器。有源行為與時間離散控制所引入的延遲有關。例如，在NPC三電平轉換器和MMC中，在各種應用諸如軌道匝間系桿、STATCOM和抽水蓄能或風力轉換器中已經觀察到了有源行為。在一個示例中，在軌道匝間系桿應用中，在350至850Hz之間的頻率范圍內，在50Hz公共電網側上觀察到了功率電子轉換器的活動行為。

發明內容

本發明的目的是在功率電子轉換器的電網側上提供減少的有源行為，即在振蕩/諧振的情況下，轉換器應當至少在相關頻率范圍內已經減少向電網注入有功功率或不向電網注入有功功率，以避免激發諧振。

根據本發明的一個方面，提供了一種由功率電子轉換器的控制系統執行的方法。轉換器包括閥裝置并且連接到電網。該方法包括提供電網側電流控制器，用于控制從轉換器到電網的功率輸出。該方法還包括：作為控制器的第一部分(或在控制器的第一部分中)，使用基于預定電流參考與轉換器中的電流的第一反饋電流測量結果之間的差的輸入，運行第一反饋控制算法。第一反饋控制算法具有第一控制周期時間，并且至少包括使用比例增益的比例控制。該方法還包括：作為控制器的第三部分(或在控制器的第三部分中)，使用基于第一反饋電流測量結果的輸入，運行第三反饋控制算法。第三反饋控制算法具有第一控制周期時間，并且在SOA限制已經被應用于所述第一控制算法的輸出之后作用于來自第一控制算法的輸出，并且包括抵消使用比例增益的第一反饋控制算法的比例控制。該方法還包括：作為控制器的第二部分(或在控制器的第二部分中)，使用基于電流的第二反饋電流測量結果的輸入，運行第二反饋控制算法。第二反饋控制算法具有第二控制周期時間，并且以與第一控制算法相同的極性作用于來自第三控制算法的輸出，并且包括使用比例增益的比例控制。第二控制周期時間小于第一控制周期時間。

根據本發明的另一方面，提供了一種包括計算機可執行組件的計算機程序產品，該計算機可執行組件用于當計算機可執行組件在控制系統中包括的處理電路上運行時，使控制系統執行本公開的方法的實施例。