用于控制串联补偿变换站的方法和装置制造方法及图纸

控制设备（ＣＥ１）根据可被影响的限制信号（ＡＭＩＮＬ）为包括在串联补偿变换站中的变换器产生控制角（α）的指令值（ＡＯＬ）。控制角的计算值（ＡＦＩＲＬ）按照一种预定的关系（Ｈ′１，Ｈ′２）被连续地计算，这种关系至少近似地模拟这样一种关系，按照这种关系，在变换器的触发电压（Ｕｆｉｒ）等于一预定值（Ｕｖｒｅｆ）时，所述控制角是变换站中电流（Ｉｄ１）和电压（Ｕｎ１）的函数，并且所述限制信号根据所述计算值形成。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于控制以整流器操作的串联补偿变换站的方法，所述变换站被包括在用于高压直流传输的设备中，还涉及一种执行所述方法的装置。串联补偿变换站指的是这样一种变换站，在这一连接中，它的变换桥通过串联电容器，可能还有中间变压器和交流电网连接。在两个交流电压网络之间用来进行高压直流传输的设备包括两个变换站，每个变换站的交流侧和一个单独的交流电压网络相连，还包括公共的直流连接。直流连接可以架空线与/或电缆的形式，也可以在某部分中由地或水构成代替金属导体。在某些情况下，变换器彼此直接相邻的设置，称为背对背地安装，从而直流连接由短母线构成。每个变换站包括变换器，通常具有至少一个变换器变压器，用来把变换器连接于交流电压网络，以及并联滤波器，用来产生无功功率并滤除谐波。变换器一般为线路换向的电流源变换器，由此可以理解，变换器开关元件之间的电流换向借助于交流电压网络中出现的电压来实现，并且，从变换器的观点看来，直流连接以刚性电流源的形式出现。为了减少由变换器产生的谐波，尤其是五次谐波和7次谐波，每个变换器通常包括两个互相串联的6脉冲桥，其中每个通过变换站的变压器的单独的二次绕组连接于交流电压网络，变压器被这样连接，使其二次绕组之间具有30°的相位移。在正常操作期间，一个变换器，以后称作整流器，以整流方式操作，另一个变换器，以后称为逆变器，以逆变方式操作。用于各个变换器的控制设备产生相应于为变换器的开关元件施加触发脉冲的控制角α的控制信号。为了使变换器的无功消耗为最小，并减少变换站包括的元件的应力，最好以尽量小的控制角α控制整流器，并用能引起尽量小的熄灭角γ(换向裕度)的控制角控制逆变器，而不危及受控的操作。因此，设备的控制系统通常这样设计，即考虑到关于换向错误的安全裕度、交流电网的电压畸变、以及其它可能发生的偏离正常状态的操作，使逆变器被控制于对于设备操作条件下的最大的合适的直流电压。整流器以电流控制进行控制，其参考值取决于电流指令，它又根据功率指令以及直流电压以这样的方式形成，使得直流电流因而传输的有功功率维持在所需值上。为了保证开关元件在触发时刻具有足够的触发电压，即在阻断状态中的正向电压，整流器的控制设备还包括对控制角较低的限制，使得其最小值不低于预定的最低值。这限制通常通过用测量装置测量开关元件两端的电压来实现，从而使开关元件的触发脉冲只当检测的电压超过一预定值时才产生。通常，用于整流器和逆变器的控制设备设计成相同的，从而在整流器中，电流控制器被启动，并在逆变器控制设备中，启动以维持熄灭角为不小于预定的最低值为目标的控制。关于高压直流传输技术的一般的说明，请参考Erich UhlmannPower Transmission by Direct Current，Springer Verlag，Berlin Hcidel berg New York 1975，第125-136页。控制角α、熄灭角γ以及重迭角U之角，已知的关系为α+U+γ＝180°。这样，需要如此确定逆变器的控制角，使得熄灭角(换向裕度)维持在预定的最低值。众所周知，在变换站中包括的串联补偿变换站中，通过串联电容器把变换桥和各自的交流电网电压相连。这具有若干优点。串联电容器被通过它的电流周期地充电，并由此产生的电容器上的电压提供加于换流器开关元件上的附加的换向电压。该换向电压对于交流电网电压具有相位移，由于控制和熄灭角仍然和交流电网的电压的相位有关，因而在整流器操作中的开关元件可以用小于零的控制角控制，在逆变操作中，用小于零的熄灭角控制(虽然相对于开关元件的换向电压的换向裕度大于零)。这便能减少换流器的无功消耗。这减少了在并联滤波器中所需要产生的无功功率，并且滤波器可根据滤除谐波的需要确定尺寸。电容器的充电电流，并因而其电压正比于直流连线中的直流电流，并通过适当大小的电容器，可以补偿重迭角对直流电流的幅值的依赖性。这意味着，在快速电流瞬变的情况下，串联补偿可以维持开关元件的换向裕度。通过合适地选择串联电容器，换向裕度对交流电网电压幅值的依赖性也以有利的方向被串联补偿所影响，使得上述的负的电流/电压特性在换流器控制中沿稳定方向受影响，也可以产生正的电流/电压特性。在John Reeve，John A.Baron.以及G.A.HanleyA TechnicalAssessment of Artificial Commutation of HVDC Converterswith Series Compensation(IEEE Trans.on Power Apparatusand Systems，Vol.PAS-87，Oct.1968，P1830-1840)中对换流站的操作方式进行了一般的说明，在换流变压器和6脉冲连接的换流器之间的交流连线中引入了串联电容器。因而，在许多情况下，需要上述的串联补偿变换站。然而，变换站的串联补偿意味着开关元件的换向电压依赖于各部串联电容器的取决于电流的电压的幅值和相位。因而，在串联补偿期间，开关元件的换向电压不能直接从交流电网的检测电压中得出，而这在非串联补偿的换流站中是可能的。并且，上述的熄灭角的控制原理以及整流器的触发电压依赖于此。在串联补偿变换器中提供所需的触发电压的最小控制角与串联电容器两端的换向电压的作用有关。电容器电压主要依赖于变换器中的电流，但也与交流电网的电压有关。按这种方式，对于串联补偿变换器，提供所需触发电压的最小控制角就和这些量有关。由于引入了串联补偿，使得触发电压的直接测量更加复杂，因此，在串联补偿变换站中，上述公知的用于控制整流器触发电压的条件的方法的应用将需要测量每个开关元件上的换向电压，这是相当复杂和昂贵的。把控制角的较低的值降低于如此选择的一个常量，使得在整流器的整个运行范围内，都能实现可靠的触发，这意味着串联补偿的优点未被充分利用。此外，必须总能保证开关元件在这样一个控制角下发生触发，这一控制角大于一个电角在此电角下作为电角函数的直流电压取其最大值。这是因为，当在这最大点之前触发开关元件时，直流电流将随控制角的减小而减小，这导致不稳定的电流控制。对于串联补偿换流站的主电路，可以以已知的方式建立电流/电压方程，其中具有控制角α(相对于交流电网的电压)、直流电流Id、理想的空载直流电压Udio以及换向裕度γm(在逆变器操作中)作为变量。如果在这些方程中，设定开关元件的换向裕度的一个恒定预选值γp，则控制角α可以用直流电流和空载直流电压作为变量进行计算。然而，在串联补偿换流站中，电流/电压方程变得比非串联补偿的相当的复杂。并不能象美国专利US 4563732中那样简单地计算，使得能从方程中显式地解出控制角。根据这些方程的控制角的计算必须用迭代法进行，这对计算速度与/或计算能力提出了很高的要求。美国专利US 4210956描述了一种控制高压直流传输设备的方法。按照这种方法，对于设备中包括的每个变换器，变换器的控制角根据给定的电压电流值进行计算。这一计算借助于已知的电流、电压换向电抗以及控制角之间的关系，考虑达到一种状态，借以使设备整体上可以稳定地运行来进行。最小的允许控制角，即最小的触发电压，以及最小的允许熄灭角，在这些计算中作为限制值。不被串联补偿的逆变器及其控制方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制包括在高压直流传输设备中的串联补偿变换站以整流方式运行的方法，所述变换站包括变换器（ＳＲ１），它被控制设备（ＣＥ１）控制，并被连接于三相交流电网（Ｎ１），所述控制设备为包括在变换器中的开关元件（Ｖ１－Ｖ６）产生控制角（α）的指令值（ＡＯＬ），所述指令值被限制于一个较低的值，其特征在于，控制角的第一计算值（ＡＦＩＲＬ）按照预定的一种关系（Ｈ′１，Ｈ′２）被连续地计算，这种关系至少近似地模拟一种这样的关系，按照这种关系，在开关元件的触发电压（Ｖｆｉｒ）等于预定值（Ｕｖｒｅｆ）时，控制角是变换站中电流（Ｉｄ１）和电压（Ｕｎ１）的函数（Ｇ′０），并且较低的限制值根据第一计算值产生。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】SE 1994-10-13 94034881.一种用于控制包括在高压直流传输设备中的串联补偿变换站以整流方式运行的方法，所述变换站包括变换器(SR1)，它被控制设备(CE1)控制，并被连接于三相交流电网(N1)，所述控制设备为包括在变换器中的开关元件(V1-V6)产生控制角(α)的指令值(AOL)，所述指令值被限制于一个较低的值，其特征在于，控制角的第一计算值(AFIRL)按照预定的一种关系(H′1，H′2)被连续地计算，这种关系至少近似地模拟一种这样的关系，按照这种关系，在开关元件的触发电压(Vfir)等于预定值(Uvref)时，控制角是变换站中电流(Id1)和电压(Un1)的函数(G′0)，并且较低的限制值根据第一计算值产生。2.如权利要求1的方法，其特征在于，控制角的第二计算值(AFIRMIN)按预定关系(H″0，H″1)被连续地计算，所述关系至少近似地模拟一种这样的关系，按照这种关系，当变换器的电压相对于控制角的变化率(dUd1/dα)等于零时，相应于变换器电压等于其最大值时的所述控制角是变换站的电流(Id1)和电压(Un1)的函数(G″0)，并且较低的限制值被限制在其根据第二计算值的较低的值上。3.如权利要求1的方法，其特征在于，所述较低的限制值被限制于其较低值，并且这一较低值为常数(AFIRMINI)。4.如权利要求1或2的方法，其特征在于控制角的第一限制值根据变换站的连续检测的电流(Id1)按照预定的关系(H′1)被连续地计算，按照这种关系，控制角是所述电流的线性函数。5.如权利要求4的方法，其特征在于控制角的第一限制值根据在变换站中连续检测的电压(Un1)，按照预定的关系(H′2)被计算，按照这种关系控制角是所述电流以及所述电流和所述电压乘积的函数。6.一种用于控制包括在高压直流传输设备中的串联补偿变换站的整流运行的装置，所述变换站包括变换器(SR1)，它被控制设备(CE1)控制，并被连于三相交流电网(N1)上，所述控制设备包括，控制角单元(CAC)，用于为包括在变换器中的开关元件产生控制角(α)的指令值(AOL)，所述指令值根据第一限制信号(AMINL)被限制于一较低的限制值，其特征在于，控制设备包括第...

【专利技术属性】
技术研发人员：PE比约隆德，T扬森，
申请(专利权)人：瑞典通用电器勃朗勃威力公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]