双极功率传输网络中或与之相关的改进的制作方法

1.本发明涉及双极功率传输网络并且涉及操作此类网络的方法。


背景技术：

2.在高压直流(hvdc)功率传输网络中，ac功率通常被转换成dc功率以用于经由架空线路、海底线缆和/或地下线缆传输。这种转换消除了对补偿由功率传输介质(即，传输线路或线缆)施加的ac电容性负载效应的需要，并且降低了每公里的线路和/或线缆的成本，并且因此在需要在长距离上传送功率时变得有成本效益。
3.dc功率和ac功率之间的转换用于其中必需互连dc和ac网络的情况下。在任何这种功率传输网络中，在ac功率和dc功率之间的每个接口处要求转换器(即，功率转换器)，以实现从ac到dc或从dc到ac的所要求的转换。在更宽的hvdc功率传输和分配网络内最合适的功率传输网络的选择取决于应用和方案特征而不同。一种类型的此类网络是双极功率传输网络。


技术实现要素：

4.根据本发明的第一方面，提供有一种双极功率传输网络，所述双极功率传输网络包括：
5.第一上游功率转换器，所述第一上游功率转换器具有与在使用中延伸到第一下游功率转换器的第一传输导管连接的第一dc端子、与在使用中延伸到第一下游功率转换器和第二下游功率转换器的返回导管连接的第二dc端子、以及与第一ac电源电连接的至少一个第一ac端子，由此第一上游功率转换器配置成在第一ac电源和第一传输导管之间传递功率；
6.第二上游功率转换器，所述第二上游功率转换器具有与返回导管连接的第三dc端子、与在使用中延伸到第二下游功率转换器的第二传输导管连接的第四dc端子、以及与第二ac电源电连接的至少一个第二ac端子，由此第二上游功率转换器配置成在第二ac电源与第二传输导管之间传递功率；以及
7.控制器，所述控制器被编程以在防止电流在返回导管中流动的问题的情况下平衡在第一和第二传输导管中的每个中流动的电流，所述上游控制器被进一步编程以通过以下操作来优化由在故障时具有较高功率输出的所述传输导管向下游传递的有功功率：
8.设置dc电压参考，与在所述故障时具有较低功率输出的传输导管连接的上游功率转换器被要求以所述dc电压参考操作较低功率传输导管；以及
9.设置ac电压参考，与较低功率传输导管连接的所述上游功率转换器被要求在与较低功率传输导管连接的所述上游功率转换器的所述或每个对应ac端子处维持所述ac电压参考。
10.使控制器设置dc电压参考(较低功率上游功率转换器(即与在返回导管故障时具有低功率输出的传输导管连接的上游功率转换器)必须以所述dc电压参考操作较低功率传
输导管)是实现在第一和第二传输导管的每个中流动的电流在平衡的第一步，因为它可以用于平衡在传输导管中的每个中的功率与电压的比率。
11.附加地，设置ac电压参考(较低功率上游功率转换器被要求在其ac端子或其ac端子中的每个处维持所述ac电压参考)有利地允许设置较低功率dc电压参考(较低功率上游功率转换器必须以所述较低功率dc电压参考操作较低功率传输导管)以实现电流平衡，同时降低较低功率上游功率转换器变得过度调制的风险，如果较低功率传输导管的dc电压下降到低于较低功率上游功率转换器的所述或每个ac端子处的峰值ac电压，则否则可能发生所述过度调制。
12.控制器可以被编程以设置dc电压参考，所述dc电压参考是第一和第二传输导管之间的电流不平衡程度的函数。
13.使控制器在dc电压参考与第一和第二传输导管之间确立电流不平衡程度之间的关系帮助尽可能快地将在第一和第二传输导管中流动的电流驱动向平衡状况，并且由此进一步优化本发明的双极功率传输网络的操作。
14.优选地，控制器被编程以设置ac电压参考，所述ac电压参考是dc电压参考或第一和第二传输导管之间的电流不平衡程度中的一个的函数。
15.使控制器或直接地或间接地经由dc电压参考在ac电压参考与第一和第二传输导管之间的电流不平衡程度之间确立关系再次帮助将在第一和第二传输导管中流动的电流更快地驱动向平衡状况，并且由此进一步帮助优化传输网络的操作。
16.控制器可以被编程以通过附加地设置无功功率交换参考来优化由在问题时具有较高功率输出的传输导管向下游传递的有功功率，较低功率传输导管在使用中延伸到的下游功率转换器必须在使用中与较低功率传输导管交换所述无功功率交换参考。
17.具有被编程以附加地设置无功功率交换参考(较低功率下游功率转换器，即，较低功率传输导管延伸到的下游功率转换器，必须与该所述较低功率传输导管交换所述无功功率交换参考)的控制器期望地进一步辅助较低dc电压参考的设置，较低功率上游功率转换器必须以所述较低dc电压参考操作较低功率传输导管以实现电流平衡，同时再次降低较低功率下游功率转换器变得过度调制的风险，如果较低功率传输导管的dc电压下降到低于较低功率下游功率转换器的峰值ac电压，则否则可能发生所述过度调制。
18.可选地，控制器被编程以设置无功功率交换参考，所述无功功率交换参考是dc电压参考或第一和第二传输导管之间的电流不平衡程度中的一个的函数。
19.使控制器或直接地或间接地经由dc电压参考在无功功率交换参考与第一和第二传输导管之间的电流不平衡程度之间确立关系，进一步帮助将在第一和第二传输导管中流动的电流快速驱动向平衡状况，并且由此更进一步优化控制器和关联的双极传输网络的操作。
20.在本发明的优选实施例中，控制器被编程以通过附加地设置ac频率参考来优化由在问题时具有较高功率输出的传输导管向下游传递的有功功率，与较高功率传输导管连接的上游功率转换器必须以所述ac频率参考操作以降低由与其连接的ac电源向较高功率传输导管提供的功率。
21.设置较高功率上游功率转换器(即与在返回导管问题时具有较高功率输出的传输导管连接的上游功率转换器)被要求在其ac端子或其ac端子中的每个处维持的ac频率参考
提供了一种降低由与所述较高功率上游功率转换器连接的ac电源(例如海上或陆上风电场)提供的功率的可靠方式，并且由此进一步辅助实现第一和第二传输导管中的电流平衡。
22.优选地，控制器被编程以设置ac频率参考，所述ac频率参考是dc电压参考或第一和第二传输导管之间的电流不平衡程度中的一个的函数。
23.使上游控制器或直接地或间接地经由dc电压参考在ac频率参考与第一和第二传输导管之间的电流不平衡程度之间确立关系，提供了帮助将在第一和第二传输导管中流动的电流驱动向平衡状况的进一步的选项(取决于第一ac电源的性质和可控性)。
24.在本发明的另一优选实施例中，当设置相应的dc电压参考、ac电压参考或无功功率交换参考中的一个或多个时，控制器被编程以考虑较低功率传输导管的调制指数。
25.所述较低功率传输导管的调制指数可以基于峰值ac电压(与所述较低功率传输导管连接的上游功率转换器能够提供所述峰值ac电压)与dc电压参考(所述较低功率上游功率转换器被要求以所述dc电压参考操作所述较低功率传输导管)的比率。
26.此类编程的步骤帮助确保对应的功率转换器不被要求在它们的正常操作参数之外操作，并且由此帮助避免功率转换器进入过度调制的操作区域。
27.可选地，当设置相应的dc电压参考、ac电压参考、无功功率交换参考或ac频率参考中的一个或多个时，控制器被附加地编程，以检查要设置的参考是否位于双极传输网络的预定操作参数内。
28.通过控制器的此类检查附加地帮助确保功率转换器的继续操作，并因此确保本发明的双极传输网络的持续可用性。
29.优选地，所述控制器被编程以通过以下操作中的一个来设置相应的dc电压参考、ac电压参考、无功功率交换参考或ac频率参考中的一个或多个：
30.执行所述相应参考的实时计算；
31.基于第一和第二传输导管之间的电流不平衡程度，在预定查找表中查找相应的参考；以及
32.通过将电流不平衡程度拟合到预定参考曲线来确定相应的参考。
33.执行实时计算提供了设置给定参考以最快速地实现电流平衡，而查找和曲线拟合方法中的每个提供了用于设置特定参考以实现电流平衡的备选选项，并且由此允许控制器的操作的灵活性。
34.根据本发明的第二方面，提供有一种操作双极功率传输网络的方法，所述双极功率传输网络包括，
35.第一上游功率转换器，所述第一上游功率转换器具有与在使用中延伸到第一下游功率转换器的第一传输导管连接的第一dc端子、与在使用中延伸到第一下游功率转换器和第二下游功率转换器的返回导管连接的第二dc端子、以及与第一ac电源电连接的至少一个第一ac端子，由此第一上游功率转换器配置成在第一ac电源和第一传输导管之间传递功率；以及
36.第二上游功率转换器，所述第二上游功率转换器具有与返回导管连接的第三dc端子、与在使用中延伸到第二下游功率转换器的第二传输导管连接的第四dc端子、以及与第二ac电源电连接的至少一个第二ac端子，由此第二上游功率转换器配置成在第二ac电源和第二传输导管之间传递功率，
37.操作双极功率传输网络的所述方法包括以下的步骤：
38.(a)在防止电流在所述返回导管中流动的问题的情况下平衡在第一和第二传输导管中的每个中流动的电流；以及
39.(b)通过以下操作来优化由在所述问题时具有较高功率输出的传输导管向下游传递的有功功率：
40.设置dc电压参考，与在所述问题时具有较低功率输出的传输导管连接的上游功率转换器被要求以所述dc电压参考操作所述较低功率传输导管；以及
41.设置ac电压参考，与较低功率传输导管连接的所述上游功率转换器被要求在与较低功率传输导管连接的所述上游功率转换器的所述或每个对应ac端子处维持所述ac电压参考。
42.本发明的方法共享与本发明的双极传输网络的对应特征关联的益处。
43.将领会，除非另有规定，否则在本专利说明书中使用术语“第一”和“第二”等仅仅意在帮助在类似的特征(例如，第一和第二传输导管，以及第一和第二上游和下游功率转换器)之间区分，而意图指示一个特征优于另一个特征的相对重要性。
44.在本技术的范围内，明确地意图的是，在前述段落和权利要求和/或以下的描述和附图中阐述的各个方面、实施例、示例和备选，以及特别是其单独特征，可以独立地或以任何组合来采用。也就是说，所有实施例和任何实施例的所有特征可以以任何方式和/或组合来组合，除非此类特征不相容。申请人保留相应地改变任何最初提交的权利要求或提交任何新权利要求的权利，包括修改任何最初提交的权利要求以取决于和/或并入任何其它权利要求的任何特征(尽管没有以该方式原始地要求保护)的权利。
45.本发明提供一种技术方案如下。
46.技术方案1.一种双极功率传输网络(10)，包括：
47.第一上游功率转换器(12)，所述第一上游功率转换器具有与在使用中延伸到第一下游功率转换器(18)的第一传输导管(16)连接的第一dc端子(14)、与在使用中延伸到所述第一下游功率转换器(18)和第二下游功率转换器(24)的返回导管(22)连接的第二dc端子(20)、以及与第一ac电源(28)电连接的至少一个第一ac端子(26)，由此所述第一上游功率转换器(12)配置成在所述第一ac电源(28)和所述第一传输导管(16)之间传递功率；
48.第二上游功率转换器(32)，所述第二上游功率转换器具有与所述返回导管(22)连接的第三dc端子(34)、与在使用中延伸到所述第二下游功率转换器(24)的第二传输导管(38)连接的第四dc端子(36)、以及与第二ac电源(42)电连接的至少一个第二ac端子(40)，由此所述第二上游功率转换器(32)配置成在所述第二ac电源(42)与所述第二传输导管(38)之间传递功率；以及
49.控制器(52)，所述控制器被编程以在防止电流(idcn)在所述返回导管(22)中流动的问题的情况下平衡在所述第一和第二传输导管(16，38)中的每个中流动的所述电流(idc1，idc2)，所述控制器(52)被进一步编程以通过以下操作来优化由在所述问题时具有较高功率输出的所述传输导管(16，38)向下游传递的有功功率：
50.设置dc电压参考(vdc1，vdc2)，与在所述问题时具有较低功率输出的所述传输导管(16，38)连接的所述上游功率转换器(12，32)被要求以所述dc电压参考操作所述较低功率传输导管(16，38)；以及
51.设置ac电压参考(vc1_a，vc2_a)，与所述较低功率传输导管(16，38)连接的所述上游功率转换器(12，32)被要求在与所述较低功率传输导管(16，38)连接的所述上游功率转换器(12，32)的所述或每个对应ac端子(26，40)处维持所述ac电压参考。
52.技术方案2.根据技术方案1所述的双极传输网络(10)，其中，所述控制器(52)被编程以设置dc电压参考(vdc1，vdc2)，所述dc电压参考(vdc1，vdc2)是所述第一和第二传输导管(16，38)之间的电流不平衡程度的函数。
53.技术方案3.根据技术方案1或技术方案2所述的双极传输网络(10)，其中，所述控制器(52)被编程以设置ac电压参考(vc1_a，vc2_a)，所述ac电压参考(vc1_a，vc2_a)是所述dc电压参考(vdc1，vdc2)或所述第一和所述第二传输导管(16，38)之间的电流不平衡程度中的一个的函数。
54.技术方案4.根据任何前述技术方案所述的双极传输网络(10)，其中，所述控制器(52)被编程以通过附加地设置无功功率交换参考(qb1，qb2)来优化由在所述问题时具有较高功率输出的所述传输导管(16，38)向下游传递的所述有功功率，所述较低功率传输导管(16，38)在使用中所延伸到的所述下游功率转换器(18，24)必须在使用中与所述较低功率传输导管(16，38)交换所述无功功率交换参考。
55.技术方案5.根据技术方案4所述的双极传输网络(10)，其中，所述控制器(52)被编程以设置无功功率交换参考(qb1，qb2)，所述无功功率交换参考(qb1，qb2)是所述dc电压参考(vdc1，vdc2)或所述第一和第二传输导管(16，38)之间的所述电流不平衡程度中的一个的函数。
56.技术方案6.根据任何前述技术方案所述的双极传输网络(10)，其中，所述控制器(52)被编程以通过附加地设置ac频率参考(fa1，fa2)来优化由在所述问题时具有较高功率输出的所述传输导管(16，38)向下游传递的所述有功功率，与所述较高功率传输导管(16，38)连接的所述上游功率转换器(12，32)必须以所述ac频率参考操作以降低由与其连接的所述ac电源(28，42)向所述较高功率传输导管(16，38)提供的所述功率。
57.技术方案7.根据技术方案6所述的双极传输网络(10)，其中，所述控制器(52)被编程以设置ac频率参考(fa1，fa2)，所述ac频率参考(fa1，fa2)是所述dc电压参考(vdc1，vdc2)或所述第一和第二传输导管(16，38)之间的所述电流不平衡程度中的一个或两个的函数。
58.技术方案8.根据任何前述技术方案所述的双极传输网络(10)，其中，当设置相应的dc电压参考(vdc1，vdc2)、ac电压参考(vc1_a，vc2_a)或无功功率交换参考(qb1，qb2)中的一个或多个时，所述控制器(52)被编程以考虑所述较低功率传输导管(16，38)的调制指数(mi_a，mi_b)。
59.技术方案9.根据技术方案7所述的双极传输网络(10)，其中，所述较低功率传输导管(16，38)的所述调制指数(mi_a，mi_b)基于与所述较低功率传输导管(16，38)连接的所述上游功率转换器(12，32)能够提供的峰值ac电压(vc1_a，vc2_a)与所述dc电压参考(vdc1，vdc2)的比率，所述较低功率上游功率转换器(12，32)被要求以所述dc电压参考操作所述较低功率传输导管(16，38)。
60.技术方案10.根据任何前述技术方案所述的双极传输网络(10)，其中，当设置相应的dc电压参考(vdc1，vdc2)、ac电压参考(vc1_a，vc2_a)、无功功率交换参考(qb1，qb2)或ac
频率参考(fa1，fa2)中的一个或多个时，所述控制器(52)被编程以检查要设置的所述参考(vdc1，vdc2，vc1_a，vc2_a，qb1，qb2，fa1，fa2)是否位于所述双极传输网络(10)的预定操作参数内。
61.技术方案11.根据任何前述技术方案所述的双极传输网络(10)，其中，所述控制器(52)被编程以通过以下操作中的一个来设置相应的dc电压参考(vdc1，vdc2)、ac电压参考(vc1_a，vc2_a)、无功功率交换参考(qb1，qb2)或ac频率参考(fa1，fa2)中的一个或多个：
62.执行所述相应参考(vdc1，vdc2，vc1_a，vc2_a，qb1，qb2，fa1，fa2)的实时计算；
63.基于所述第一和第二传输导管(16，38)之间的所述电流不平衡程度，在预定查找表中查找相应的参考(vdc1，vdc2，vc1_a，vc2_a，qb1，qb2，fa1，fa2)；以及
64.通过将所述电流不平衡程度拟合到预定参考曲线来确定相应的参考(vdc1，vdc2，vc1_a，vc2_a，qb1，qb2，fa1，fa2)。
65.技术方案12.一种操作双极功率传输网络(10)的方法，所述双极功率传输网络包括，
66.第一上游功率转换器(12)，所述第一上游功率转换器具有与在使用中延伸到第一下游功率转换器(18)的第一传输导管(16)连接的第一dc端子(14)、与在使用中延伸到所述第一下游功率转换器(18)和第二下游功率转换器(24)的返回导管(22)连接的第二dc端子(20)、以及与第一ac电源(28)电连接的至少一个第一ac端子(26)，由此所述第一上游功率转换器(12)配置成在所述第一ac电源(28)和所述第一传输导管(16)之间传递功率；以及
67.第二上游功率转换器(32)，所述第二上游功率转换器具有与所述返回导管(22)连接的第三dc端子(34)、与在使用中延伸到所述第二下游功率转换器(24)的第二传输导管(38)连接的第四dc端子(36)、以及与第二ac电源(42)电连接的至少一个第二ac端子(40)，由此所述第二上游功率转换器(32)配置成在所述第二ac电源(42)和所述第二传输导管(38)之间传递功率，
68.操作所述双极功率传输网络(10)的所述方法包括以下的步骤：
69.(a)在防止电流(idcn)在所述返回导管(22)中流动的问题的情况下平衡在所述第一和第二传输导管(16，38)中的每个中流动的所述电流(idc1，idc2)；以及
70.(b)通过以下操作来优化由在所述问题时具有较高功率输出的所述传输导管(16，38)向下游传递的有功功率：
71.设置dc电压参考(vdc1，vdc2)，与在所述问题时具有较低功率输出的所述传输导管(16，38)连接的所述上游功率转换器(12，32)被要求以所述dc电压参考操作所述较低功率传输导管(16，38)；以及
72.设置ac电压参考(vc1_a，vc2_a)，与所述较低功率传输导管(16，38)连接的所述上游功率转换器(12，32)被要求在与所述较低功率传输导管(16，38)连接的所述上游功率转换器(12，32)的所述或每个对应ac端子(26，40)处维持所述ac电压参考。
附图说明
73.现在，接下来通过非限制示例，参考图1，对本发明的优选实施例进行简要描述，，图1示出了根据本发明第一实施例的双极传输网络的示意图。
74.如图1中示出的，根据本发明第一实施例的双极功率传输网络一般通过附图标记
10指定。
75.双极传输网络10包括第一上游功率转换器12，所述第一上游功率转换器具有与在使用中延伸到第一下游功率转换器18的第一传输导管16连接的第一dc端子14。第一上游功率转换器12还具有与在使用中也延伸到第一下游功率转换器18以及延伸到第二下游功率转换器24的返回导管22连接的第二dc端子20。附加地，第一上游功率转换器12包括与第一ac电源电连接的三个第一ac端子26(为了清楚性仅示出其的一个)，所述第一ac电源在示出的实施例中是第一风电场30，尽管这不需要必需是所述情况。在本发明的其它实施例中，取决于第一ac电源的相数第一上游功率转换器12还可以包括少于或多于三个第一ac端子。
76.前面提到的配置容许第一上游功率转换器12在第一ac电源28(即第一风电场30)与第一传输导管16之间传递功率。
77.本发明的双极传输网络10还包括第二上游功率转换器32。
78.第二上游功率转换器32具有与返回导管22连接的第三dc端子34，连同与在使用中延伸到第二下游功率转换器24的第二传输管38连接的第四dc端子36。第二上游功率转换器32还具有与以第二风电场44形式的第二ac电源42电连接的三个第二ac端子40，尽管其它形式的第二ac电源也是可能的。
79.此类配置类似地容许第二上游功率转换器32在第二ac电源42(即第二风电场44)和第二传输导管38之间传递功率。
80.在示出的实施例中，本发明的双极功率传输方案10仅包括第一和第二上游功率转换器12、32，但是本发明的其它实施例还可以包括第一和第二下游功率转换器18、24。当单个实体拥有和/或管理所有功率转换器和关联的ac电源和(一个或多个)下游网络时，还包括第一和第二下游功率转换器18、24的本发明的此类其它实施例是可适用的。
81.回到示出的实施例，第一和第二传输导管16、38，即第一和第二“极”(因此网络构成“双极”网络)和返回导管22容许在第一上游和下游功率转换器12、18之间以及在第二上游和下游功率转换器32、24之间传递功率，并且更特别地在示出的实施例中，容许第一和第二上游功率转换器12、32向第一和第二下游功率转换器18、24传送功率。
82.在示出的实施例中，第一和第二上游功率转换器12、32中的每个位于海上，并且因此第一和第二传输导管16、38中的每个是或包括海底线缆48，尽管在本发明的其它实施例中，一个或其它传输导管可以是或包括架空线、地下线缆或此类线缆和线的混合。
83.同时，尽管可以使用某种其它形式的电导体以及接地回路本身，但是返回导管22是或者包括专用金属回路50，所述专用金属回路通常采用与第一和第二传输导管16、38相同的形式，即，进一步的海底线缆48。
84.除了前述内容以外，本发明的双极传输网络10还包括控制器52，所述控制器(未示出)被布置与上游功率转换器12、32中的每个操作通信，并且在使用中还与下游功率转换器18、24操作通信。在示出的实施例中，控制器52位于第一和第二上游功率转换器12、32附近的上游，尽管在其它实施例中这不需要是所述情况。
85.控制器52被编程以在防止电流i
dcn
在返回导管22中流动的问题(例如与专用金属回路50相关的丢失或故障或者由于它被修复或以其它方式经历某种形式的维护的返回导管22不可用性，所述情形中的任何一个会最终导致电流ig流过接地，这是非常不期望的)的情况下平衡在第一和第二传输导管16、38的每个中流动的电流i
dc1
、i
dc2
。
86.附加地，控制器52进一步被编程以优化由在问题时具有较高的功率输出的传输导管16、38向下游传递的有功功率。
87.更特别地，在与返回导管22关联的问题的情况下，控制器52被编程以测量在返回导管22中流动的电流i
dcn
和流向接地的电流ig中的一个或两个，并且如果它们中的任一个超过预定误差阈值，则确立在第一和第二传输导管16、38中流动的电流i
dc1
、i
dc2
是不平衡的。
88.此后，控制器52被编程以确定传输导管16、38中的哪个具有较高的功率输出。控制器52可以进行此操作的一种方式是通过检查在返回导管22中流动的电流i
dcn
是正还是负。返回导管22中的正电流流动指示第一传输导管16具有较高的功率输出，而负电流流动指示第二传输导管38具有较高的功率输出。
89.通过示例，以下描述基于在返回导管22故障时具有较高功率输出的第二传输导管38，但是在第一传输导管16在故障时具有较高功率输出的情形下，执行的关联步骤和动作等同地，但是应用于相对的传输导管。
90.相应地，通过此类示例，控制器52被编程以通过首先设置dc电压参考v
dc1
来优化由第二传输导管38(即较高功率传输导管)向下游传递的有功功率，与在问题时具有较低功率输出的传输导管连接的上游功率转换器(即与第一传输导管16连接的第一上游功率转换器12)被要求以所述dc电压参考来操作所述较低功率传输导管，即以所述dc电压参考来操作第一传输导管16。
91.更特别地，控制器52设置dc电压参考v
dc1
，第一上游功率转换器12必须以所述dc电压参考操作第一传输导管16，所述dc电压参考是第一和第二传输导管16、38之间的电流不平衡程度的函数。控制器52可以进行此操作的一种方式是通过根据下式设置dc电压参考v
dc1
：
[0092][0093]
其中，
[0094]
p
dc1
是由第一传输导管16传递的有功功率；
[0095]
p
dc2
是由第二传输导管38传递的有功功率；以及
[0096]vdc2
是电压(第二传输导管38以所述电压进行操作)(其被假设是可以由第二传输导管38处置的最大电压)。
[0097]
当通过考虑在返回导管22中流动的电流i
dcn
和流动到接地的电流ig中的一个或两个来设置dc电压参考v
dc1
时，控制器52还可以对第一和第二传输导管16、38之间的电流不平衡程度进行考虑。
[0098]
然后，控制器52被编程以通过附加地设置ac电压参考v
a-1
来继续优化由第二传输导管38向下游传递的有功功率p
dc2
，与较低功率传输导管连接的所述上游功率转换器(即与第一传输导管16连接的所述第一上游功率转换器12)被要求在所述第一上游功率转换器12的每个对应的第一ac端子26处维持所述ac电压参考。
[0099]
在示出的实施例中，控制器52还进一步被编程以通过附加地设置无功功率交换参考q
b1
来优化由在问题时具有较高功率输出的传输导管(即，本文描述的示例中的第二传输导管38)向下游传递的有功功率p
dc2
，较低功率传输导管在使用中延伸到的下游功率转换器
(即，第一传输导管16在使用中延伸到的第一下游功率转换器18)必须在使用中与较低功率传输导管(即，第一传输导管16)交换所述无功功率交换参考。
[0100]
而且，控制器52还进一步被编程以通过附加地设置ac频率参考f
a2
来优化由第二传输导管38向下游传递的有功功率p
dc2
，与较高功率传输导管连接的上游功率转换器(即与第二传输导管38连接的第二上游功率转换器32)必须以所述ac频率参考操作以降低由第二ac电源42(即第二风电场44)提供到较高功率传输导管(即第二传输导管38)的功率。
[0101]
设置无功功率交换参考q
b1
和设置ac频率参考f
a2
的前面提到的编程步骤中的每个是可选的，并且在本发明的其它实施例中，控制器52可以不被编程以执行此类可选的设置步骤中的一个或两个。
[0102]
回到示出的实施例，控制器52被编程以将ac电压参考v
a-1
和无功功率交换参考q
b1
中的每个设置为它也设置的dc电压参考v
dc1
的函数。在本发明的其它实施例中，控制器52可以替代地编程以将ac电压参考v
a-1
和无功功率交换参考q
b1
中的一个或两个直接设置为第一和第二传输导管之间的电流不平衡程度的函数，例如设置为在返回导管22中流动的电流i
dcn
和流动到接地的电流ig中的一个或两个的函数。
[0103]
更特别地，当设置相应的ac电压和无功功率交换参考v
a-1
、q
b1
时，控制器52被编程以通过确立用于较低功率传输导管(即第一传输导管16)的调制指数来进行这样的操作，并且还检查要设置的参考v
a-1
、q
b1
是否位于双极传输网络10的预定操作参数内。
[0104]
用于较低功率传输导管(即第一传输导管16)的调制指数基于与较低功率传输导管连接的上游功率转换器(即与第一传输导管16连接的第一上游功率转换器12)能够提供的峰值ac电压v
c1_a
与所述较低功率上游功率转换器(即第一上游功率转换器12)被要求应用于所述较低功率传输导管(即第一传输导管16)的dc电压参考v
dc1
的比率。
[0105]
又更特别地，控制器52被编程以确立用于第一传输导管16的上游调制指数mi_a和下游调制指数mi_b，以处理有功和无功功率传递两者。
[0106]
用于第一传输导管16的下游调制指数mi_b根据下式确立：
[0107][0108]
其中，
[0109]vc1_b
是第一下游功率转换器18可以提供的峰值ac电压；以及
[0110]vdc1
是dc电压，第一上游功率转换器12必须以所述dc电压操作第一传输导管16。
[0111]
用于第一传输导管16的上游调制指数mi_a类似地根据下式确立：
[0112][0113]
其中，
[0114]vc1_a
是第一上游功率转换器12可以提供的峰值ac电压；以及
[0115]vdc1
是dc电压，第一上游功率转换器12必须以所述dc电压操作第一传输导管16。
[0116]
控制器52然后检查上游和下游调制指数mi_a、mi_b两者是否在期望的阈值内，并且如果是，则向第一上游功率转换器12发送其已经设置的dc电压参考v
dc1
，以指令第一上游功率转换器12以该dc电压操作第一传输导管16。在那些情形下，即期望的阈值都没有被超过，控制器52还向第二上游功率转换器32发送进一步的dc电压参考v
dc2
(即第二上游功率转
换器32能够提供的假设最大电压)，以指令它继续以该最大dc电压操作第二传输导管38。
[0117]
如果上游调制指数mi_a在期望阈值之外，则控制器52被编程以计算ac电压参考v
a-1
(与第一传输导管16连接的第一上游功率转换器12被要求在其第一ac端子26中的每个处维持所述ac电压参考)，这导致小于1的上游调制指数mi_a。
[0118]
假如计算的ac电压参考v
a-1
大于可能使得第一上游功率转换器12移动到过度调制操作区域的最小ac电压，则将其被设置为发送到第一上游功率转换器12以用于其在其第一ac端子26中的每个处维持的ac电压参考v
a-1
。
[0119]
类似地，如果下游调制指数mi_b在期望阈值之外，则控制器52被编程以计算无功功率交换参考q
b1
(第一下游功率转换器18必须在使用中与第一传输导管16交换所述无功功率交换参考)，这类似地导致下游调制指数mi_b小于1。
[0120]
假如计算的无功功率交换参考q
b1
在最大无功功率交换阈值(其根据第二传输导管38的电容能力和下游ac网络46的最大电感能力预先计算)内，则其被设置为无功功率交换参考q
b1
，所述无功功率交换参考被发送到第一下游功率转换器18，以控制无功功率(其必须在使用中与第一传输导管16交换所述无功功率)。
[0121]
控制器52被编程以然后从对上面阐述的上游和下游调制指数mi_a、mi_b计算中的每个的考虑来计算最小dc电压参考v
dc1
(第一上游功率转换器12被要求将所述最小dc电压参考应用于第一传输导管16)。更具体地，控制器52试图利用上面计算的dc电压参考v
dc1
，但是如果该操作不能实现，则替代地确定将上游和下游调制指数mi_a、mi_b中的每个维持低于1的修正的dc电压参考v
dc1
。
[0122]
控制器52然后能够计算ac频率参考f
a2
，与第二传输导管38连接的第二上游功率转换器32必须以所述ac频率参考操作以降低由第二ac电源42(即第二风电场44)提供到第二传输导管38的功率。更特别地，控制器52被编程以设置ac频率参考f
a2
，所述ac频率参考是以上面叙述的方式设置的dc电压参考v
dc1
的函数(并且由此也间接地是第一和第二传输导管之间的电流不平衡程度的函数，例如作为在返回导管22中流动的电流i
dcn
和流动到地的电流ig中的一个或两个的函数)，并且控制器52通过首先根据下式确定来自第二传输导管38的所要求的功率降低δp来进行此操作：
[0123][0124]
其中，
[0125]
p
dc2
是由第二传输导管38传递的有功功率；
[0126]vdc2
是电压，第二传输导管38正以所述电压操作(其被假设为可以由第二传输导管38处置的最大电压)；
[0127]
p
dc1
是由第一传输导管16传递的有功功率；以及
[0128]vdc1
是电压参考，第一传输导管16被指令以所述电压参考操作，
[0129]
并且由此，根据下式计算ac频率的增加δf
a2
，第二上游功率转换器32被要求以所述ac频率操作：
[0130]
δf
a2
＝f(δp)
[0131]
一旦已经计算和设置了所有的各种参考v
dc1
、v
a-1
、q
b1
、f
a2
，则控制器52被编程以然后向对应的功率转换器12、18、24、32发送它们，以指令所述对应的功率转换器相应地操作。
[0132]
在本发明的其它实施例(未示出)中，控制器可以被编程以通过基于第一和第二传输导管之间的电流不平衡程度在预定查找表中查找相应的参考或通过借助于将电流不平衡程度拟合到预定参考曲线来确定相应的参考来设置相应的参考。

技术特征：
1.一种双极功率传输网络(10)，包括：第一上游功率转换器(12)，所述第一上游功率转换器具有与在使用中延伸到第一下游功率转换器(18)的第一传输导管(16)连接的第一dc端子(14)、与在使用中延伸到所述第一下游功率转换器(18)和第二下游功率转换器(24)的返回导管(22)连接的第二dc端子(20)、以及与第一ac电源(28)电连接的至少一个第一ac端子(26)，由此所述第一上游功率转换器(12)配置成在所述第一ac电源(28)和所述第一传输导管(16)之间传递功率；第二上游功率转换器(32)，所述第二上游功率转换器具有与所述返回导管(22)连接的第三dc端子(34)、与在使用中延伸到所述第二下游功率转换器(24)的第二传输导管(38)连接的第四dc端子(36)、以及与第二ac电源(42)电连接的至少一个第二ac端子(40)，由此所述第二上游功率转换器(32)配置成在所述第二ac电源(42)与所述第二传输导管(38)之间传递功率；以及控制器(52)，所述控制器被编程以在防止电流(i
dcn
)在所述返回导管(22)中流动的问题的情况下平衡在所述第一和第二传输导管(16，38)中的每个中流动的所述电流(i
dc1
，i
dc2
)，所述控制器(52)被进一步编程以通过以下操作来优化由在所述问题时具有较高功率输出的所述传输导管(16，38)向下游传递的有功功率：设置dc电压参考(v
dc1
，v
dc2
)，与在所述问题时具有较低功率输出的所述传输导管(16，38)连接的所述上游功率转换器(12，32)被要求以所述dc电压参考操作所述较低功率传输导管(16，38)；以及设置ac电压参考(v
c1_a
，v
c2_a
)，与所述较低功率传输导管(16，38)连接的所述上游功率转换器(12，32)被要求在与所述较低功率传输导管(16，38)连接的所述上游功率转换器(12，32)的所述或每个对应ac端子(26，40)处维持所述ac电压参考。2.根据权利要求1所述的双极传输网络(10)，其中，所述控制器(52)被编程以设置dc电压参考(v
dc1
，v
dc2
)，所述dc电压参考(v
dc1
，v
dc2
)是所述第一和第二传输导管(16，38)之间的电流不平衡程度的函数。3.根据权利要求1或权利要求2所述的双极传输网络(10)，其中，所述控制器(52)被编程以设置ac电压参考(v
c1_a
，v
c2_a
)，所述ac电压参考(v
c1_a
，v
c2_a
)是所述dc电压参考(v
dc1
，v
dc2
)或所述第一和所述第二传输导管(16，38)之间的电流不平衡程度中的一个的函数。4.根据任何前述权利要求所述的双极传输网络(10)，其中，所述控制器(52)被编程以通过附加地设置无功功率交换参考(q
b1
，q
b2
)来优化由在所述问题时具有较高功率输出的所述传输导管(16，38)向下游传递的所述有功功率，所述较低功率传输导管(16，38)在使用中所延伸到的所述下游功率转换器(18，24)必须在使用中与所述较低功率传输导管(16，38)交换所述无功功率交换参考。5.根据权利要求4所述的双极传输网络(10)，其中，所述控制器(52)被编程以设置无功功率交换参考(q
b1
，q
b2
)，所述无功功率交换参考(q
b1
，q
b2
)是所述dc电压参考(v
dc1
，v
dc2
)或所述第一和第二传输导管(16，38)之间的所述电流不平衡程度中的一个的函数。6.根据任何前述权利要求所述的双极传输网络(10)，其中，所述控制器(52)被编程以通过附加地设置ac频率参考(f
a1
，f
a2
)来优化由在所述问题时具有较高功率输出的所述传输导管(16，38)向下游传递的所述有功功率，与所述较高功率传输导管(16，38)连接的所述上游功率转换器(12，32)必须以所述ac频率参考操作以降低由与其连接的所述ac电源(28，
42)向所述较高功率传输导管(16，38)提供的所述功率。7.根据权利要求6所述的双极传输网络(10)，其中，所述控制器(52)被编程以设置ac频率参考(f
a1
，f
a2
)，所述ac频率参考(f
a1
，f
a2
)是所述dc电压参考(v
dc1
，v
dc2
)或所述第一和第二传输导管(16，38)之间的所述电流不平衡程度中的一个或两个的函数。8.根据任何前述权利要求所述的双极传输网络(10)，其中，当设置相应的dc电压参考(v
dc1
，v
dc2
)、ac电压参考(v
c1_a
，v
c2_a
)或无功功率交换参考(q
b1
，q
b2
)中的一个或多个时，所述控制器(52)被编程以考虑所述较低功率传输导管(16，38)的调制指数(mi_a，mi_b)。9.根据权利要求7所述的双极传输网络(10)，其中，所述较低功率传输导管(16，38)的所述调制指数(mi_a，mi_b)基于与所述较低功率传输导管(16，38)连接的所述上游功率转换器(12，32)能够提供的峰值ac电压(v
c1_a
，v
c2_a
)与所述dc电压参考(v
dc1
，v
dc2
)的比率，所述较低功率上游功率转换器(12，32)被要求以所述dc电压参考操作所述较低功率传输导管(16，38)。10.根据任何前述权利要求所述的双极传输网络(10)，其中，当设置相应的dc电压参考(v
dc1
，v
dc2
)、ac电压参考(v
c1_a
，v
c2_a
)、无功功率交换参考(q
b1
，q
b2
)或ac频率参考(f
a1
，f
a2
)中的一个或多个时，所述控制器(52)被编程以检查要设置的所述参考(v
dc1
，v
dc2
，v
c1_a
，v
c2_a
，q
b1
，q
b2
，f
a1
，f
a2
)是否位于所述双极传输网络(10)的预定操作参数内。

技术总结
双极功率传输网络包括第一上游功率转换器，其具有与第一传输导管连接的第一DC端子；第二上游功率转换器，其具有与第二传输导管连接的第四DC端子；还包括控制器，其被编程以在防止电流在返回导管中流动的问题的情况下平衡在第一和第二传输导管中的每个中流动的电流，以及通过以下操作来优化由在问题时具有较高功率输出的传输导管向下游传递的有功功率：设置DC电压参考，与在问题时具有较低功率输出的传输导管连接的上游功率转换器被要求以DC电压参考操作较低功率传输导管；以及设置AC电压参考，与较低功率传输导管连接的上游功率转换器被要求在与较低功率传输导管连接的上游功率转换器的所述或每个对应AC端子处维持AC电压参考。电压参考。电压参考。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：通用电器技术有限公司
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/10/19