CN107431352B - Hvdc网络的启动 - Google Patents

Hvdc网络的启动 Download PDF

Info

Publication number
CN107431352B
CN107431352B CN201680016435.2A CN201680016435A CN107431352B CN 107431352 B CN107431352 B CN 107431352B CN 201680016435 A CN201680016435 A CN 201680016435A CN 107431352 B CN107431352 B CN 107431352B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
current
reference signal
oscillation
source converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680016435.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107431352A (zh
Inventor
R.古普塔
C.巴克
A.亚当茨克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Technology GmbH
Original Assignee
General Electric Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Technology GmbH filed Critical General Electric Technology GmbH
Publication of CN107431352A publication Critical patent/CN107431352A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107431352B publication Critical patent/CN107431352B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/02—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H02J2003/365—Reducing harmonics or oscillations in HVDC
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明描述了用于控制电压源变换器(101a)以对直流传输线(103)充电的方法和设备。电压命令生成模块(300)生成电压命令(VORD)，其用于控制电压源变换器以在直流传输线上生成DC电压。振荡衰减模块(302)监测DC电流流动(IDC)以确定电流振荡的指示(D)，所述电压命令基于电压参考信号(Rv)，所述电压参考信号由电流振荡的所述指示调制，以提供振荡衰减。

Description

HVDC网络的启动
技术领域
本发明涉及用于形成高压电力传输/配电网的一部分的电压源变换器的启动的方法和设备，并且具体地涉及例如在直流传输线的初始化或故障条件之后的重新启动时，用于对电压源变换器之间的直流传输线(DC link)充电的方法和设备。
背景技术
HVDC(高压直流)电力传输使用直流来传输电力。这是更为普遍的交流电力传输的替代方式。使用HVDC电力传输有许多好处。HVDC对在远距离上的电力传输和/或互连以不同频率操作的交流(AC)网络是特别有用的。
第一站因此可以通过一个或多个DC传输线例如架空线或海底或埋地电缆将电能传送至第二站。第一站可以通过从接收的AC输入供电转换生成DC供电。第二站则通常提供从DC变换回AC。第一站和第二站中的每一个因此通常可以包括用于从AC变换成DC或反之亦然的变换器。
最初，HVDC电力传输***往往针对点对点传输，即仅从第一站到第二站实现。但是，在包括连接超过两个电压变换器的多个DC传输路径的网格状网络或DC电网上实现HVDC电力传输越来越多地被提出。例如，在诸如由可再生能源(诸如风场，其中可以有地理上可能相距遥远的多个源)的电力生成的应用中，这种DC网络是有用的。
至今大多数HVDC传输***基于线路换向变换器(LCC)，比方说例如使用晶闸管阀的六脉冲桥式变换器。LCC使用诸如晶闸管的元件，这些元件能够由适当的触发器信号接通，并且只要他们前向偏置，则保持导通。
但是，越来越多地提出电压源变换器(VSC)用在HVDC传输中。VSC使用开关元件，诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)，其能够独立于任何连接的AC***被可控地接通和关断。VSC因此有时称作自换向变换器。
VSC的各种设计是已知的。在通常称作六脉冲桥的一种形式的已知VSC中，将AC端子连接至DC端子的每个阀包括一组串联连接的开关元件，通常是IGBT，每个IGBT与反并联二极管连接。阀的IGBT被一起切换以连接或断开相关的AC和DC端子，给定相分支的阀(即将两个DC端子分别连接至同一AC端子的两个阀)以反相切换。通过对每个臂使用脉宽调制(PWM)类型的开关方案，可以实现AC和DC电压之间的变换。
在称作模块化多电平变换器(MMC)的另一种已知类型的VSC中，每个阀包括串联连接的一连串单元，每个单元包括能量储存元件(诸如电容器)和开关布置，开关布置能够被控制以便将能量储存元件串联连接在单元的端子之间或者旁路(bypass)能量储存元件。阀的单元或子模块被控制以在不同的时间连接或绕过其相应的能量储存元件，以便随时间改变阀两端的电压差。通过使用相对大量的子模块，并对开关动作适当地定时，阀能够合成近似于正弦波并包含低水平的谐波畸变的阶跃波形。本领域技术人员会理解MMC有各种设计。例如，MMC可以是半桥MMC或全桥MMC。在半桥MMC中，单元或子模块的能量储存元件与半桥开关布置连接，这允许能量储存元件被旁路或被连接，以在单元的端子处提供给定极性的电压。在全桥MMC中，单元或子模块的能量储存元件与全桥开关布置连接，这允许能量储存元件被旁路或被连接以在单元的端子处提供任一极性的电压。
正常使用中，HVDC站的VSC通常参照相关连接的AC网络的AC波形被控制，以达到期望的功率流。一个VSC可以以电压控制操作以控制DC线路的电压，另一VSC以功率控制被控制以控制功率流。
使用中，DC线路因此被充电到相关的操作DC电压。在DC网络初始启动时，或者在一些情况下在故障之后重新启动时，因此可能需要将DC线路充电到操作电压。
在直流传输线的启动之前，或者在一些故障条件之后，连接至DC网络的VSC可以处于阻断的非操作状态。通常，一个VSC被用作充电变换器，并且以电压控制模式被去阻断(de-block)，并用来对(若干)DC线路充电，其它的(若干)变换器保持在阻断状态。充电变换器因此对在其近端的DC线路充电，其中，DC线路在其远端实际上可以是开路。这可能导致DC线路中的电压振荡，这能够导致远端的电压幅值大于1p.u.，并且这可能显著地超过直流传输线的额定电压，这是不希望的。
发明内容
本公开的实施例提供至少缓解这些振荡问题的方法和设备。
因此，根据本发明，提供了一种控制电压源变换器以对直流传输线充电的方法，包括：
基于电压命令控制所述电压源变换器以在所述直流传输线上生成DC电压；以及
监测DC电流流动以确定电流振荡的指示；
其中，所述电压命令基于电压参考信号，所述电压参考信号由电流振荡的所述指示调制，以提供振荡衰减。
所述方法因此通过基于电压参考信号生成电压命令，控制正激励直流传输线的VSC，电压参考信号具体地可以是时变电压参考信号。使用时变电压参考信号能够有助于降低当直流传输线的电压随时间增大时任何电压振荡的程度。此外，DC电流流动被监测以确定电流中任何振荡的程度，基于电流振荡的指示，调制电压参考信号以提供电压命令。电压命令因此被有效地调制以衰减在VSC处的DC电流中的任何振荡，这具有衰减直流传输线的电压中的任何振荡的效果，这将在后面更加详细地解释。
可以通过对指示DC电流流动的信号滤波，例如，通过对DC电流流动滤波以识别振荡分量，确定电流振荡的指示。对指示DC电流流动的信号滤波可以包括应用带通滤波器和/或高通滤波器中的至少一个。选择(若干)滤波器的通带或截止频率以分离振荡分量。
在一些实施例中，电流振荡的指示可以与参考电流值比较。
电流控制器可以接收电流振荡的指示，并确定用于调制所述第一时变电压参考信号的衰减控制信号。在一些实施例中，电流控制器可以是比例-积分控制器，不过可以使用其它类型的控制器。
在一些实施例中，所述衰减控制信号的值可以被控制以便不超过预定极限。预定极限可以是固定的，或者在一些实施例中，预定极限可以随时间变化。
如提到的，所述电压参考信号可以是时变电压参考信号。所述时变电压参考信号可以包括斜坡信号。所述斜坡信号可以从初始值斜坡变化到最终值，所述初始值对应于当所述电压源变换器初始被去阻断时的所述直流传输线的电压，所述最终值对应于所述直流传输线的标称电压。
在一些实施例中，所述斜坡信号的斜率随时间变化。因此，时变电压参考信号的变化率可以随时间变化。例如，所述斜坡信号的斜率可以随时间减小。如后面更加详细地解释的，在对直流传输线充电的第一阶段期间，可以容忍更快速的变化率。当直流传输线的近端的电压接近标称电压时，变化率可以被降低，使得在远端任何电压振荡的幅值被降低，并且例如可以维持在可接受的安全操作极限内。
在一方面，提供了一种启动HVDC***的方法，所述HVDC***包括由直流传输线连接至至少第二电压源变换器的第一电压源变换器。所述方法可以包括：根据上面的任一变形中描述的方法去阻断所述第一电压源变换器，并控制所述第一电压源变换器，同时使所述第二电压源变换器保持在阻断状态；以及随后去阻断所述第二电压源变换器。
在另一方面，提供了存储在非瞬态存储介质上的机器可读代码，所述代码包括用于使适当的处理器执行控制上面描述的任一变形的VSC的方法的指令。
各方面还涉及用于控制电压源变换器以对直流传输线充电的控制设备，所述控制设备包括：
电压命令生成模块，所述电压命令生成模块用于生成电压命令，所述电压命令用于控制所述电压源变换器以在所述直流传输线上生成DC电压；
所述电压命令生成模块被配置成：
监测DC电流流动以确定电流振荡的指示；以及
基于电压参考信号生成电压命令，所述电压参考信号由电流振荡的所述指示调制，以提供振荡衰减。
控制设备提供所有相同的优点，并且可以在与参照本发明的第一方向讨论的所有相同的变形中实现。
所述电压命令生成模块可以包括振荡衰减模块，所述振荡衰减模块用于基于电流振荡的指示调制电压参考信号。
振荡衰减模块可以包括至少一个滤波器，所述至少一个滤波器被配置成接收指示DC电流流动的信号并对所述信号进行滤波。滤波器的输出可以是电流振荡的指示。至少一个滤波器可以包括带通滤波器和/或高通滤波器。
所述控制设备可以包括电流控制器，所述电流控制器被配置成接收电流振荡的指示，并确定用于调制所述时变电压参考信号的衰减控制信号。电流控制器可以是振荡衰减模块的一部分。电流控制器可以包括比例-积分控制器，不过可以使用其它类型的控制器。
在一些实施例中，所述控制设备可以包括用于限制衰减控制信号的值的限制器，以便不超过预定极限。预定极限可以是固定的，或者在一些实施例中，预定极限可以随时间变化。
所述控制设备可以包括电压参考信号生成模块，所述电压参考信号生成模块用于生成时变电压参考信号。时变电压参考信号可以包括斜坡信号，在这种情况下，所述控制设备可以包括斜坡发生器。所述电压参考信号可以从初始值斜坡变化到最终值，所述初始值对应于当所述电压源变换器初始被去阻断时的所述直流传输线的电压，所述最终值对应于所述直流传输线的标称电压。加法器可以被配置成将来自斜坡发生器的输出与对应于起始值的值相加。斜坡发生器可以生成斜率随时间变化的斜坡信号。
附图说明
现在参照附图，只通过示例描述本发明，其中：
图1为示例性示出HVDC电力传输/配电网的示意图；
图2a和2b为示例性示出当分别用半桥MMC VSC和全桥MMC VSC对直流传输线充电时可能经历的电压振荡的示意图；
图3为示例性示出根据本发明的实施例用于VSC的控制设备的示意图；
图4a-4c为示例性示出电压参考信号的不同示例的示意图；以及
图5a-5c为示例性示出本发明的实施例可能会经历的仿真的DC电压的示意图。
具体实施方式
本发明的实施例涉及用于HVDC电力传输的电压源变换器(VSC)的控制，尤其是用于两个或更多个VSC之间的直流传输线的启动的方法和设备，这缓解直流传输线上的电压振荡的问题。
图1为示例性示出HVDC电力传输/配电网100的示例示意图。第一VSC 101a连接至第一AC***102a，第二VSC 101b连接至第二AC***101b。第一VSC和第二VSC由直流传输线103连接，在此示例中，这包括相反极性DC+和DC-的DC线路。但是，要理解，其它布置是可能的，包括单极传输。第一VSC和第二VSC可以是换流站的一部分，在一些安装中，可以相对离得很远。因此，直流传输线103可以包括传输线，诸如架空传输线或埋地或海底电缆，在一些示例中，其长度可能有许多千米。
HVDC网络可以包括只有第一和第二VSC 101a和101b的点对点链接。然而，在一些应用中，可以有超过两个VSC，他们全部连接至同一DC电网。因此，如图1中图示的，可以有至少第三VSC 101c，其由DC传输线连接至第一和第二VSC 101a和101b中的至少一个。第三VSC101c自身连接至AC***102c，在一些实施例中，这可以与AC***102a或102b之一相同或者为不同的AC***。
有时可能需要启动或重新启动HVDC网络100，例如在初始启动网络或故障之后。通常，本领域技术人员会理解，要启动HVDC网络，至少一个AC网络会是操作的，但连接至直流传输线103的所有VSC将处于阻断状态，不操作。
在典型的启动过程中，使用VSC之一，比如第一VSC 101a在其它VSC启动之前对直流传输线充电。因此，与第一VSC 101a关联的任何DC断路器或其与直流传输线的连接可以被闭合。第一VSC 101a然后可以被去阻断，在电压控制模式中启动，以对直流传输线103充电的传输线。连接至直流传输线103的其它(若干)VSC至少在初始保持在阻断状态。这意味着在对于第一VSC 101a的直流传输线的近端生成DC电压。直流传输线的其它(若干)端即在被阻断的(若干)VSC的远端实际上是开路。
已经发现，这种启动方案可能导致直流传输线中，特别是在直流传输线的远端不期望的电压振荡。
图2为示意性示出针对例如具有第一VSC 101a和第二VSC 101b的点对点HVDC***的仿真启动，在充电变换器处和在阻断变换器处经历的DC电压的示意图。在此示例中，第一VSC 101a被去阻断，并用来对直流传输线充电，而第二VSC 101b保持在阻断状态。
图2a示出DC电压(p.u.)相对时间的仿真结果，其中，第一VSC 101a即充电变换器是半桥MMC。对于半桥MMC，开关布置使得直流传输线103可以被充电到在第一VSC处接收的峰值AC电压的幅值，原因是DC线路可以经由半桥单元的二极管被充电。因此，在第一VSC被去阻断的时刻，直流传输线被部分地充电到此峰值AC电压。直流传输线的电压然后可以通过第一VSC的操作被升高到标称操作电压。从图2a能够看出，在充电变换器处直流传输线的电压从初始部分充电的电压上升到标称电压。但是，这导致在直流传输线的远端即在阻断的第二VSC 101b处显著的电压振荡。从图2a能够看出，此电压振荡可能导致电压幅值明显大于直流传输线的标称电压。这是不期望的。
图2b为示例性说明DC电压(p.u.)相对时间的仿真结果的示意图，其中，第一VSC101a即充电变换器是全桥MMC。在此示例中，在第一VSC被去阻断的时刻，直流传输线会基本上为零伏，因此在近端即在第一VSC 101a处直流传输线的电压从零斜坡上升到标称。从图2b能够看出，这导致在直流传输线的远端显著的电压振荡，峰值幅值大大地超过标称DC电压。
为了降低电压振荡的程度，可以使在第一VSC即充电变换器处的电压从起始值随时间斜坡上升到标称值。通过更渐进地增大DC线路的电压，在远端经历的振荡可以被降低。但是，保持电压幅值在可接受的极限内可能需要使用相对非常渐进的电压斜坡，结果这可能需要相对长的时间达到标称电压。在故障之后重新启动HVDC网络时，通常希望尽可能快地返回正常操作，适当的电压斜坡所需的时间，特别是针对起始电压是零的全桥VSC，可能过于长。
本发明的实施例因此提供用于控制电压源变换器以激励直流传输线的方法和设备，其至少缓解上文提到的至少一些问题。根据一个实施例，所述方法包括基于电压命令控制电压源变换器以在直流传输线上生成DC电压；并监测DC电流流动以确定电流振荡的指示。电压命令基于电压参考信号，在此实施例中，电压参考信号是时变电压参考信号，其由电流振荡的指示调制以提供振荡衰减。
已经认识到在此启动方案期间，在充电变换器例如第一VSC处的DC电流中可能有振荡，在直流传输线的远端即在第二VSC处可能有电压振荡。通过衰减在近端即在充电变换器处的电流振荡，能够减小在直流传输线的远端的电压振荡。因此，在第一VSC即激励VSC处的DC电流被监测以确定DC电流中任何振荡的程度。电流控制回路然后提供衰减控制信号，其用于修改用来控制电压源变换器的电压命令。
图3为本发明的一个实施例的示意图。图3为电压命令生成模块300的示意图，其用于生成电压命令Vord，电压命令Vord用于控制直流传输线的启动和充电期间VSC的电压。电压命令基于电压参考信号RV。如将在下文更详细地解释的，电压参考信号RV优选是时变信号，诸如斜坡信号，以便在VSC去阻断时，将由第一VSC生成的电压随时间从起始电压提高到标称电压。电压命令生成模块因此可以具有电压参考生成模块301，其用于生成电压参考信号RV。
还有振荡衰减模块302，例如控制回路，其用于调制电压命令Vord，以便提供任何电压振荡的衰减。在图3图示的示例中，振荡衰减模块确定在第一VSC处的DC电流流动中任何振荡的程度，并调制电压参考信号RV以提供电压命令Vord。
为了提供电流振荡的指示，在第一VSC处的DC电流流动可以被监测并由滤波器303滤波，以分离任何电流振荡的分量。滤波器303可以是带通滤波器，具有的通过频带针对预期的电流振荡在有益的频率处。另外或者替代性地，可使用高通滤波器，例如具有的截止频率低于预期的振荡频率大约十的量级。
在一些实施例中，振荡电流分量，例如滤波器303的输出和参考电流值RI之间的差用作电流振荡的指示。对于直流传输线的启动，参考电流值通常是零，因此，如果振荡衰减模块302只用于启动，则滤波器的输出可以被直接使用以提供电流振荡的指示。
DC电流振荡的这个指示然后可以输入到电流控制器304。电流控制器确定用于调制时变参考信号RV的适当的衰减控制信号D，以得出提供衰减的电压命令Vord。例如，电流控制器可以是如本领域技术人员会理解的比例-积分(PI)控制器。但实际上可以使用其它类型的电流控制器，即其它控制技术。电流控制器304的输入实际上是指示DC电流中的任何不期望的电流振荡的程度的误差信号。控制器因此确定要施加给电压命令的适当的校正信号。电流控制器因此是振荡衰减电流控制反馈回路的一部分。
在一些实施例中，可能期望限制用于振荡衰减所施加的电压校正的量。例如，对于半桥MMC，电压命令应当不低于由VSC接收的AC电压的峰值电压。因此，施加的电压校正的量可以由限制器305限制，使得产生的电压命令保持有效。换言之，可以限制衰减控制信号D的最大(或最小，取决于确切实现方式)幅值。如果衰减控制信号D不超过相关极限，则其可以被直接使用，不过，如果其超过相关极限，则信号可以限制到最大可允许值。
在一些实施例中，由限制器305施加的(若干)限制可以是固定的，即非可变的，例如基于特定VSC预定的。不过，在一些实施例中，由限制器305施加的(若干)限制可以随时间动态变化。例如，限制器可以允许在启动过程中比在随后的稳态操作中施加的更大量的电压校正。
振荡衰减模块302因此确定在第一VSC处DC电流中的任何振荡的程度，并确定适当的衰减控制信号D，该信号D调制电压命令Vord以衰减电流振荡，因此，衰减在直流传输线的远端的电压振荡。
在图3的示例中，电压衰减控制信号与电压参考信号RV组合，例如通过将两个信号相加，以提供电压命令。方便的是，电压参考信号是时变信号，其具有对应于当第一VSC被去阻断时直流传输线的初始电压的起始值，并随时间增大到与标称操作电压对应的值。如上文描述的，随时间更渐进地提高直流传输线的电压会降低在直流传输线的远端的振荡的量。但是，振荡衰减模块302的存在意味着达到标称电压的总时间可能比电压振荡的给定公差的情况更快。换言之，振荡衰减模块与时变电压参考信号的结合提供对任何电压振荡的良好控制，同时还相对更快地到达标称操作电压。
在一些实施例中，时变电压参考信号可以是斜坡信号，斜坡信号从起始值斜坡变化到与标称操作电压对应的值。在图3的示例中，电压参考生成模块301因此包括生成适当的斜坡信号的斜坡发生器306，斜坡信号相加到指示当VSC被去阻断时直流传输线的起始电压即预充电电压的值P，该值例如对于全桥MMC可以是零，对于半桥MMC可以等于峰值AC电压。
斜坡发生器可以生成从起始值到标称值具有单个连续斜率即值随时间的增长率的斜坡。图4a图解说明例如对于半桥MMC电压参考信号RV可以随时间变化的方式。参考信号在值P处开始，值P指示直流传输线已经被预充电到的电压。电压参考信号值然后在某个时间上持续斜坡上升，直到在时间tn达到标称电压。对于全桥MMC，起始电压可以为零，因此，电压参考信号可以如图4b中图示的从零持续地斜坡上升，在时间tn达到标称电压。显然，相比半桥MMC，全桥MMC要求参考信号的更大的增长率即斜率，以在从去阻断变换器的相同时间tn达到标称电压。
不过，在一些实施例中，增长率可以随时间变化，即斜坡信号的斜率可以随时间变化。使用增长率随时间变化的时变信号可以有助于降低达到标称操作电压的总时间。
例如，斜坡信号的斜率(或梯度)可以随时间减小。换言之，当第一VSC初始被去阻断时，可以使用相对高的斜率，即随时间的相对快的增长率。如上面提到的，更快速的变化率可能导致更大量的电压振荡，但在启动过程的早期阶段，电压会围绕相对低的值(即电压的DC分量相对较低)振荡，因此，在直流传输线远端的峰值电压幅值不可能超过标称操作电压。然而，当电压的DC分量增大时，增长率可以被降低，以便降低任何电压振荡的程度，从而允许振荡衰减模块显著地衰减另外可能出现的任何振荡。
图4c为针对全桥MMC可生成的具有多个斜率的时变电压参考信号示意图。初始从变换器被去阻断到时间t1(这可根据时间或等效地根据预定的电压值确定)，电压参考信号以相对较高的第一斜率斜坡上升，即对应于电压随时间的相对快速的增长率。在时间t1，斜率降低到较慢的增长率。在时间t2，斜率再次减小。这意味着当电压命令接近标称操作电压时，电压的增长率相对较低，因此不可能诱发更显著的振荡。在时间t3，达到标称操作电压。以此方式使用多个斜率可以允许更快地和/或以比使用单个斜坡斜率的情况更低的幅值电压振荡达到标称电压。
应当指出，时变电压命令的使用凭其本身的条件是有用的，其中，在HV直流传输线的启动期间，电压命令的变化率随时间变化，以对直流传输线充电。因此，在一些替代性示例中，在没有振荡衰减模块时可以使用时变电压命令，其中，例如使用具有多个斜坡斜率的电压参考信号，变化率随时间变化。因此，电压命令生成模块可以基于时变电压参考信号生成电压命令，其中，在启动过程中，电压参考信号的变化率随时间减小。
当然要认识到，图4图解说明基本为连续斜率的时段。替代性地，可以持续地改变电压参考信号的变化率，使得电压参考信号值随时间的绘图可以基本上是曲线的。可以根据需要选择电压参考信号随时间的值的特定变化函数，在一些实施例中，该函数在使用中是可配置的。
在一些实施例中，对于其变化的时段的至少一部分，电压参考信号值可以以步进方式变化。随时间的平均变化率可以保持恒定，以有效地提供单个斜率，或在一些实施例中，阶跃变化的值和/或阶跃变化之间的时段可以变化以提供变化的增长率。
还要认识到，将时变电压参考信号描述为值随时间增加，当然可以具有负斜坡，或减小的值，例如从一个值中减去以提供电压命令。在一些实施例中，时变电压参考信号还可以是正和负斜坡率的组合。
还应当注意，虽然上文描述的实施例是参照时变电压参考信号描述的，但原理也适用于恒定值电压参考信号。换言之，可以基于基本上恒定的如由振荡衰减电流控制回路调制的目标电压参考值生成电压命令。
如上文提到的，电压参考信号然后与衰减控制信号组合，并用来生成电压命令Vord。电压命令然后提供至VSC的开关控制307以控制VSC的操作。
因此要理解，图3中图示的电压命令生成模块300因此是控制VSC的单元的开关的VSC的控制设备的一部分。本发明的实施例的方法因此控制VSC本身的操作，并且不需要外部部件，诸如有源滤波器。
应当注意，在提到VSC的控制设备(例如电压命令生成模块300、振荡衰减模块302或电压参考生成模块301)时如本文中使用的术语“模块”指在使用中执行陈述的目的的功能单元。除非另外指定，否则模块可以实现为硬件模块或软件模块或两者的组合。软件模块表示模块由执行作为机器可读代码存储的指令的适当处理器实现。模块可以包括至少某个专用电路和/或专用处理器，不过另外或替代性可以利用某个通用处理器或FPGA阵列等等。一些元件可以在模块之间和/或图3中所示的模块和VSC的某个其它部件之间共享，提到模块并不要求模块的部件在物理上共同定位。同样，滤波器303、电流控制器304、限制器305和斜坡发生器306可以各自由硬件或软件或两者的组合实现，并且可以包括至少某个专用电路和/或专用处理器，不过另外或替代性地可以利用某个通用处理器或FPGA阵列等等。
为了示范各个实施例的原理，对第一VSC和第二VSC之间的点对点HV直流传输线(例如图1中图示的VSC 101a和VSC 101b之间的链接)的启动进行仿真，其中，如参照图3在上文描述的，激励VSC被启动。
图5a为DC电压随时间变化的方式的示意图，其中，第一VSC是半桥MMC，其被去阻断，并用来对直流传输线充电(并且第二VSC保持阻断)。可以看出，与图2a中图示的结果相比，任何电压振荡的程度被基本上降低，经历的最大电压幅值基本上不大于标称操作电压。
图5b为仿真结果示意图，其中，第一VSC是全桥MMC，其被去阻断，并用来对直流传输线充电，单个斜率用于电压参考信号。再次，可以看出，与图2b中图示的结果相比，任何电压振荡的程度基本上降低，经历的最大电压幅值不显著大于标称操作电压。图5c使用具有多个斜率的电压参考信号的全桥MMC的结果的示意图。在图5b和5c两个中，第一VSC被去阻断，稍后短时间内达到标称电压。不过，在图5c中可以看出对于电压参考信号使用两个斜率，以导致在链接的远端经历的最大DC电压的进一步降低。
因此，通常，本发明的实施例涉及用于控制VSC的方法和设备，这允许对HVDC的直流传输线相对快速地充电。通过使用时变电压参考信号生成电压命令，并且还通过施加电流振荡衰减，在充电期间直流传输线的峰值电压幅值能够保持在可接受的极限内，同时不需要过于缓慢的启动过程。对于电压参考信号多个斜率的使用能够帮助降低达到标称电压所需的时间，同时避免电压显著地高于标称电压。
实施例还涉及高压直流传输***，包括连接至直流传输线的至少第一和第二电压源变换器。在启动或重新启动时，第一VSC可以被去阻断，并如上文描述的操作，同时第二VSC保持在阻断状态。在直流传输线已经被充电之后，第二VSC(和任何其它VSC)可以被去阻断。
主要参照MMC类型的VSC描述了上面的实施例。但所述方法和设备可应用于任何类型的VSC，因为所述方法只生成适当的电压命令。
应当注意，上文提到的实施例图解说明而不是限制本发明，在不偏离所附权利要求的范围下，本领域技术人员能够设计许多替代性实施例。词语“comprising(包括)”并不排除除了权利要求中列出的那些之外的元件或步骤的存在，“a(一)”或“an(一)”并不排除多个，单个特征或其它单元可以实现权利要求中陈述的几个单元的功能。权利要求中的任何附图标记不解读为限制其范围。

Claims (15)

1. 一种控制电压源变换器以对直流传输线充电的方法，所述方法包括：
基于电压命令控制所述电压源变换器以在所述直流传输线上生成DC电压；以及
监测DC电流流动以确定电流振荡的指示；
其中，所述电压命令基于电压参考信号，所述电压参考信号由电流振荡的所述指示调制，以提供振荡衰减。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过对指示DC电流流动的信号滤波，确定电流振荡的所述指示。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，对指示DC电流流动的所述信号滤波包括应用带通滤波器和高通滤波器中的至少一个。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，电流控制器接收电流振荡的所述指示，并确定用于调制所述电压参考信号的衰减控制信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述衰减控制信号的值被控制以便不超过预定限制。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述预定限制随时间变化。
7.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，所述电压参考信号是时变电压参考信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述时变电压参考信号包括斜坡信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述斜坡信号从初始值斜坡变化到最终值，所述初始值对应于当所述电压源变换器初始被去阻断时的所述直流传输线的电压，所述最终值对应于所述直流传输线的标称电压。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的方法，其中，所述斜坡信号的斜率随时间变化。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述斜坡信号的斜率随时间减小。
12. 一种启动HVDC***的方法，所述HVDC***包括由直流传输线连接至至少第二电压源变换器的第一电压源变换器，所述方法包括：
根据权利要求1-11中任一项所述的方法去阻断所述第一电压源变换器，并控制所述第一电压源变换器，同时使所述第二电压源变换器保持在阻断状态；以及
随后去阻断所述第二电压源变换器。
13.一种非瞬态存储介质，其上存储机器可读代码，所述代码包括用于使合适的处理器执行权利要求1至11中任一项所述的方法的指令。
14.用于控制电压源变换器以对直流传输线充电的控制设备，所述控制设备包括：
电压命令生成模块，所述电压命令生成模块用于生成电压命令，所述电压命令用于控制所述电压源变换器以在所述直流传输线上生成DC电压；
所述电压命令生成模块被配置成：
监测DC电流流动以确定电流振荡的指示；以及
基于电压参考信号生成所述电压命令，所述电压参考信号由电流振荡的所述指示调制，以提供振荡衰减。
15.根据权利要求14所述的控制设备，其中，所述控制设备包括电流控制器，所述电流控制器被配置成接收电流振荡的所述指示，并确定用于调制所述电压参考信号的衰减控制信号。
CN201680016435.2A 2015-03-16 2016-03-11 Hvdc网络的启动 Active CN107431352B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15159219.3 2015-03-16
EP15159219.3A EP3070799B1 (en) 2015-03-16 2015-03-16 Start-up of hvdc networks
PCT/EP2016/055246 WO2016146507A1 (en) 2015-03-16 2016-03-11 Start-up of hvdc networks

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107431352A CN107431352A (zh) 2017-12-01
CN107431352B true CN107431352B (zh) 2020-08-07

Family

ID=52684097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680016435.2A Active CN107431352B (zh) 2015-03-16 2016-03-11 Hvdc网络的启动

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10270246B2 (zh)
EP (1) EP3070799B1 (zh)
CN (1) CN107431352B (zh)
WO (1) WO2016146507A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101923135B1 (ko) * 2016-12-26 2018-11-28 효성중공업 주식회사 모듈러 멀티레벨 컨버터 시스템
JP6824379B2 (ja) * 2017-02-27 2021-02-03 三菱電機株式会社 電力変換装置および直流送電システム
WO2019007479A1 (en) * 2017-07-03 2019-01-10 Abb Schweiz Ag CURRENT CONVERTER VOLTAGE BALANCING
US10931114B2 (en) 2017-08-03 2021-02-23 Abb Power Grids Switzerland Ag Controlling a voltage source converter in a DC system
CN109428341B (zh) * 2017-09-05 2021-12-10 南京南瑞继保电气有限公司 一种直流电压协调控制方法
WO2019049368A1 (ja) * 2017-09-11 2019-03-14 三菱電機株式会社 電力変換装置および電力変換システム
CN107769241B (zh) * 2017-12-07 2020-07-28 南京南瑞继保电气有限公司 一种直流输电***电压电流控制方法及装置
FR3098665B1 (fr) * 2019-07-09 2021-07-30 St Microelectronics Rousset Procédé de gestion du démarrage d’une boucle à verrouillage de phase, et circuit intégré correspondant
FR3112044B1 (fr) * 2020-06-24 2023-10-27 St Microelectronics Rousset Procédé de gestion du démarrage d’une boucle à verrouillage de phase, et circuit intégré correspondant

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1233200A (en) * 1984-03-01 1988-02-23 Helmut Neupauer Method and apparatus for resumption of normal operation of a high-voltage d. c. transmission line
SE500683C2 (sv) * 1992-09-15 1994-08-08 Asea Brown Boveri Sätt och anordning för detektering och dämpning av svängningar vid eller nära en resonansbenägen frekvens i ett kraftöverföringssystem
WO2007084041A1 (en) * 2006-01-18 2007-07-26 Abb Technology Ltd. A transmission system and a method for control thereof
KR101392117B1 (ko) * 2008-01-08 2014-05-07 에이비비 테크놀로지 아게 전압원 컨버터 제어 방법 및 전압 변환 장치
CN102170140B (zh) * 2011-04-21 2014-04-23 中国电力科学研究院 一种模块化多电平换流器柔性直流输电***的起动方法
EP2662561A1 (en) * 2012-05-09 2013-11-13 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for damping a shaft oscillation
WO2014056742A2 (en) * 2012-10-10 2014-04-17 Abb Technology Ag Controlling a mocular converter
US9306391B2 (en) * 2013-03-15 2016-04-05 General Electric Company Direct current transmission and distribution system and method of operating the same
CN103337969A (zh) * 2013-04-15 2013-10-02 湖南大学 一种mmc型vsc-hvdc***预充电的控制方法
US9270119B2 (en) * 2013-05-24 2016-02-23 Eaton Corporation High voltage direct current transmission and distribution system
US9496702B2 (en) * 2013-07-15 2016-11-15 General Electric Company Method and system for control and protection of direct current subsea power systems
CN103904678B (zh) * 2014-03-31 2016-01-13 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心 高压直流输电分段变速率低压限流单元的控制方法
CN104283207B (zh) * 2014-10-13 2016-07-27 南方电网科学研究院有限责任公司 一种风电场接入柔性直流输电***的零起升压启动方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107431352A (zh) 2017-12-01
WO2016146507A1 (en) 2016-09-22
EP3070799B1 (en) 2018-11-21
US10270246B2 (en) 2019-04-23
EP3070799A1 (en) 2016-09-21
US20180076619A1 (en) 2018-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107431352B (zh) Hvdc网络的启动
CN107431358B (zh) Hvdc网络的启动
KR102600766B1 (ko) 모듈형 멀티레벨 컨버터
US10651755B2 (en) Standby and charging of modular multilevel converters
EP3278435B1 (en) Voltage source converters provided with dc fault control
KR101731477B1 (ko) Ｍｍｃ 컨버터의 서브모듈용 전원공급장치
KR101711948B1 (ko) Ｍｍｃ 컨버터의 서브모듈용 전원제어장치
US20180175744A1 (en) Method of controlling a converter
EP3026803A1 (en) Start-up of HVDC converters
US20060044857A1 (en) Transformerless multi-level power converter
MX2007014842A (es) Funcionamiento de un inversor con sobremodulacion.
US10831224B2 (en) Control of voltage source converters
US20200350836A1 (en) Modular multipoint power converter and method of operating it
EP2887529A1 (en) Modular multilevel converter leg with flat-top PWM modulation, converter and hybrid converter topologies
KR20160012381A (ko) 모듈형 멀티레벨 컨버터를 포함하는 하이브리드 hvdc컨버터
CN115152136A (zh) 电组合件
EP3062413A1 (en) Voltage source converter and control thereof
US11336171B2 (en) Power converter with cold start-up and cold start-up method for power converter
CN110571814B (zh) 一种基于阻容器件的能量控制电路及方法
EP3829047A1 (en) Converter
JPH10304574A (ja) 送電プラント
US11121640B2 (en) Systems, methods, and apparatus for controlling a voltage source converter
KR20160080020A (ko) Ｍｍｃ 컨버터의 서브모듈용 전원제어장치
WO2011055226A2 (en) Electric power supply system comprising power modules coupled in parallel
WO2016166242A1 (en) Hybrid modular multilevel converter with director valves

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant