電力傳輸網絡的制作方法
【專利摘要】一種電力傳輸網絡(10)包括多個變換器(12a、12b、12c、12d)。每個變換器(12a、12b、12c、12d)包括第一和第二電端子(16、18)，每個第一電端子(16)可連接到電網(28a、28b、28c、28d)，每個第二電端子(18)操作性地連接到至少一個其它第二電端子(18)。至少一個變換器(12a、12b、12c、12d)被指定為第一變換器，至少一個變換器(12a、12b、12c、12d)被指定為第二變換器，至少一個其它變換器(12a、12b、12c、12d)被指定為第三變換器，所述或每個第一變換器包括第一控制器，所述或每個第一控制器被配置為選擇性地操作所述或相應的第一變換器以對其第一或第二電端子(16、18)處的功率流進行調制，以及所述或每個第二變換器包括第二控制器，所述或每個第二控制器被配置為選擇性地操作所述或相應的第二變換器以對其第二電端子(18)處的功率流進行調制，從而產生補償功率以補償通過所述或每個第一變換器對由功率流的調制導致的電力傳輸網絡(10)內的電力不平衡，并因此禁止所述或每個第一變換器對功率流的調制改變所述或每個第三變換器中的功率流。
【專利說明】
電力傳輸網絡
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種電力傳輸網絡。
【背景技術】
[0002]在電力傳輸網絡中，交流(AC)電力被變換為經由架空線路和/或海底電纜進行傳輸的直流(DC)電力。到DC電力的這種變換不需要補償由電力傳輸介質(即傳輸線路或電纜)導致的AC電容性負載的影響，并降低了線路和/或電纜的每公里成本，當需要長距離傳輸電力時，該變換因而變得具有成本效益。變換器(諸如電壓源變換器)在網絡內提供在AC電力與DC電力之間所需的變換。
[0003]—種典型的此類電力傳輸網絡包括多個變換器，每個變換器在一側上連接到相應的AC電網且在另一側上連接到DC電網，該DC電網將該變換器與其它變換器中的一個或多個互連。

【發明內容】

[0004]根據本發明的第一方案，提供一種電力傳輸網絡，包括多個變換器，每個變換器包括第一電端子和第二電端子，每個第一電端子可連接到電網，每個第二電端子操作性地連接到至少一個其它第二電端子，
[0005]其中至少一個變換器被指定為第一變換器，至少一個變換器被指定為第二變換器，至少一個其它變換器被指定為第三變換器，所述或每個第一變換器包括第一控制器，所述或每個第一控制器被配置為選擇性地操作所述或相應的第一變換器以對其第一電端子或第二電端子處的功率流進行調制，以及所述或每個第二變換器包括第二控制器，所述或每個第二控制器被配置為選擇性地操作所述或相應的第二變換器以對其第二電端子處的功率流進行調制，從而產生補償功率以補償由所述或每個第一變換器對功率流的調制導致的所述電力傳輸網絡內的電力不平衡，并因此禁止所述或每個第一變換器對功率流的調制改變所述或每個第三變換器中的功率流。
[0006]電力傳輸網絡可以是DC電力傳輸網絡，例如DC電力網或多端子DC電網。多端子DC電網可以包括多個DC端子，每個DC端子操作性地連接到至少一個其它DC端子，每個變換器的第二電端子連接到多個DC端子中的相應的一個。
[0007]應理解，電網可以是AC電網或DC電網。因此，每個變換器可以是AC-AC、AC-DC或DC-DC變換器。
[0008]取決于每個變換器(例如作為整流器或逆變器)的功能，每個變換器的第一電端子和第二電端子中的一個作為輸入端子操作，而每個變換器的第一電端子和第二電端子中的另一個作為輸出端子操作。應理解，每個變換器可以被操作為對其輸入端子或輸出端子(即，其第一電端子或第二電端子)處的功率流進行調制。
[0009]在電力傳輸網絡包括所述或每個第二控制器允許在所述或每個第一變換器被操作為對其第一電端子或第二電端子處的功率流進行調制時，操作所述或每個第二變換器以產生補償功率，從而恢復電力傳輸網絡內的電力平衡。所述或每個第二變換器的這種操作無需使用所述或每個第三變換器(其既不是第一變換器也不是第二變換器)來幫助產生所需的補償功率，因此能夠禁止所述或每個第一變換器對功率流的調制改變所述或每個第三變換器中的功率流。這因此使得所述或每個第三變換器能夠保持與相應的電網的電力交換，從而導致在所述或每個第一變換器對功率流進行調制期間，電力傳輸網絡能夠在其內以及在相關的電網中保持穩定的電力傳輸。
[0010]與此相反，在電力傳輸網絡中省略所述或每個第二控制器意味著，當所述或每個第一變換器被操作為對其第一電端子或第二電端子處的功率流進行調制時，電力傳輸網絡中的所有非第一變換器(包括所述或每個第三變換器)需要對其相應的第二電端子處的功率流進行調制，以便保持電力傳輸網絡內的電力平衡。這因此導致每個非第一變換器中功率流的改變，從而改變在每個非第一變換器與相應的電網之間的電力交換。通過電力傳輸網絡中的所有非第一變換器對功率流進行的這種調制不僅可以對電力傳輸網絡和相關的電網中的電力傳輸的穩定性產生不利影響(特別地，如果，例如由于所述或所述相應的電網對一個或多個調制頻率的敏感性，連接到非第一變換器中的一個或多個的所述或所述相應的電網沒有被設計為應對所述或每個第三變換器中功率流的結果改變)，而且還在所述或每個第一變換器對功率流的調制經由一個或多個非第一變換器反映到所述或每個對應的電網的情況下，減弱或逆轉對所述或每個對應的電網的凈功率調制的影響。
[0011]此外，操作所述或每個第二變換器以傳送電力以及對其第二電端子處的功率流進行調制以便產生補償功率的能力使得無需在電力傳輸網絡中使用額外的功率調制硬件(例如能量儲存器件)。
[0012]此外，在電力傳輸網絡中包括所述或每個第二控制器允許通過選擇性地指定一個或多個變換器作為第二變換器來最優化電力傳輸網絡。可以根據以下一個或多個要求將至少一個變換器指定為第二變換器，例如:
[0013].在給定頻率下對應電網對功率流進行調制的敏感性；
[0014]?變換器額定值；
[0015]?變換器的當前操作點；
[0016].到所述或每個第一變換器的電氣距離。
[0017]可以針對各種目的(諸如功率振蕩衰減)，通過所述或每個第一變換器對其第一電端子或第二電端子處的功率流進行調制。
[0018]在本發明的實施例中，所述或每個第一控制器可以被配置為選擇性地操作所述或所述相應的第一變換器以對其第一電端子或第二電端子處的功率流進行調制，從而衰減所述或所述相應的電網中的至少一個功率振蕩。可以通過調制在其第一電端子或第二電端子處的功率流的幅值、頻率和/或相位來實現這樣的衰減。
[0019]電力系統由各種電力系統組件(諸如發電機、傳輸線路和負載)構成。因此，在各種電力系統組件之間存在多種可能的相互作用的模式。通常，電力系統被設計為在電力系統組件之間的給定相互作用的特定頻率下衰減。然而，在某些情況下，在電力系統組件之間的相互作用可能不會衰減，因此導致電力系統中的功率振蕩的積累。功率振蕩是在電力系統的有源電力系統組件之間的有功功率的振蕩交換。
[0020]功率振蕩的頻率取決于相互作用的模式。對于單獨的發電機之間或者多組發電機之間的相互作用(即局部振蕩，local oscillat1ns)，功率振蕩的頻率典型地處于IHz到2Hz的范圍內。對于大面積電力系統之間的相互作用(即區間振蕩)，功率振蕩的頻率典型地處于0.1Hz到IHz的范圍內。對于單獨的發電機與其它功率控制器件之間的相互作用(即次同步振蕩)，功率振蕩的頻率典型地處于2Hz到50Hz或者2Hz到60Hz的范圍內，取決于標稱電力系統頻率。其它功率控制器件可以是例如有源傳輸線路補償器件。
[0021]如上所述，操作所述或每個第二變換器以產生補償功率的能力不僅使得能夠禁止用以衰減所述或所述相應的電網中的至少一個功率振蕩的所述或每個第一變換器對功率流的任何調制改變所述或每個第三變換器中的功率流，而且還最大限度地減小了對可能對與功率振蕩衰減相關的頻率敏感的部分電力傳輸網絡的影響。
[0022]在本發明的另外實施例中，至少兩個變換器可以每個被指定為第二變換器。在這樣的實施例中，每個第二控制器可以被配置為選擇性地操作相應的第二變換器以對其第二電端子處的功率流進行調制，從而產生相應的部分補償功率。共享在兩個或多個第二變換器之間產生的補償功率允許通過所述或每個第一變換器對功率流進行更高程度的調制。
[0023]在本發明的又另外實施例中，至少兩個變換器每個可以既被指定為第一變換器又被指定為第二變換器。例如，一個第一變換器可作為相對于另一個第一變換器的第二變換器，反之亦然。
[0024]當需要通過至少兩個第一變換器對功率流進行調制時，將至少兩個變換器每個既指定為第一變換器又指定為第二變換器，這可以減小通過第一變換器對功率流進行調制對電力傳輸網絡內的電力平衡的影響，同時減少對于分別連接到每個既被指定為第一變換器又被指定為第二變換器的變換器的電網的功率調制要求。
[0025]應理解，對于既被指定為第一變換器又被指定為第二變換器的變換器，第一控制器和第二控制器可以彼此分開，或者可以集成到組合控制器。
[0026]多個變換器的第一電端子可以被連接到相同的電網。具有可連接到相同的電網的第一電端子的所述多個變換器可以被指定為包括至少一個第一變換器和至少一個第二變換器。以這種方式配置電力傳輸網絡不僅減小了通過所述或每個第一變換器對功率流進行調制對電力傳輸網絡內的電力平衡的影響，而且還可以提高對對應電網的功率調制貢獻和/或可以減少對于所述或每個第一變換器的功率調制要求。
[0027]至少一個第二變換器可以操作性地連接到一個能量儲存器件或相應的能量儲存器件。操作性地連接到所述或所述相應的能量儲存器件的所述或每個第二變換器的第二控制器可以被配置為選擇性地操作所述或所述相應的第二變換器以選擇性地儲存來自其第二電端子的能量或者將能量釋放到其第二電端子，并因此對其第二電端子處的功率流進行調制，以便產生至少部分補償功率。
[0028]能量儲存器件可以被設計為在給定的頻率范圍內具有良好衰減的、時不變特性。因此，操作性地連接到所述或所述相應的能量儲存器件以選擇性地儲存來自其第二電端子的能量或者將能量釋放到其第二電端子并因此對其第二電端子處的功率流進行調制的所述或所述相應的第二變換器的操作還減小了通過所述或每個第一變換器對功率流進行調制對電力傳輸網絡內的電力平衡的影響。
[0029]在本發明的實施例中，至少一個第一變換器的第一控制器可以被配置為將功率調制參考信號傳送到至少一個第二變換器的第二控制器，以便通過第一變換器和第二變換器協調功率流的調制。例如，至少一個第一變換器的第一控制器可以被配置為經由電信鏈路將功率調制參考信號傳送到至少一個第二變換器的第二控制器。
[0030]在本發明的另外實施例中，電力傳輸網絡還可以包括功率調制參考信號控制器，被配置為處理電力傳輸網絡的至少一個電氣測量值(例如在電力傳輸網絡的任何變換器的第一電端子和/或第二電端子和/或電力傳輸網絡的任何其它電端子處的電氣測量值)，以便產生用于操作所述或所述相應的第二變換器的功率調制參考信號。
[0031]在電力傳輸網絡中包括功率調制參考信號控制器使得無需從第一控制器傳輸功率調制參考信號以使得所述或所述相應的第二變換器能夠對其第二電端子處的功率流進行可靠地調制從而產生補償功率。此外，如果電力傳輸網絡的所述或每個電氣測量值是第二變換器的本地電氣測量值，則在電力傳輸網絡中包括功率調制參考信號控制器使得無需將所述或每個電氣測量值傳輸(例如經由電信鏈路)到第二變換器的第二控制器以使得第二變換器能夠對其第二電端子處的功率流進行可靠地調制從而產生補償功率。
[0032]所述或每個電氣測量值可以是，但不限于，DC電壓或電流或功率測量值、AC電壓或電流或功率或相位角測量值、DC電壓或電流或功率測量值的變化率、或者AC電壓或電流或功率或相位角測量值的變化率。
[0033]在本發明的又另外實施例中，至少一個第二控制器可以與至少一個第一控制器協調調整，以便通過對應的第一變換器和第二變換器來協調功率流的調制。以這種方式調整至少一個第一控制器和至少一個第二控制器提高了通過對應的第一變換器和第二變換器對功率流進行調制的同步性，并因此提高了禁止所述或每個第一變換器對功率流的調制改變所述或每個第三變換器中的功率流。
[0034]應理解，當電力傳輸網絡中采用多個第一控制器時，多個第一控制器中的每個可以不同于每個第一變換器或者可以形成組合控制器(例如用于電力傳輸網絡的全局控制器)的一部分。類似地，應理解，當電力傳輸網絡中采用多個第二控制器時，多個第二控制器中的每個可以不同于每個第二變換器或者可以形成組合控制器(例如用于電力傳輸網絡的全局控制器)的一部分。
[0035]根據本發明的第二方案，提供一種控制電力傳輸網絡的方法，所述電力傳輸網絡包括多個變換器，每個變換器包括第一電端子和第二電端子，每個第一電端子可連接到電網，每個第二電端子操作性地連接到至少一個其它第二電端子，該方法包括以下步驟:
[0036](a)將至少一個變換器指定為第一變換器；
[0037](b)將至少一個變換器指定為第二變換器；
[0038](C)將至少一個其它變換器指定為第三變換器；
[0039](d)操作所述或相應的第一變換器以對其第一電端子或第二電端子處的功率流進行調制；以及
[0040](e)操作所述或所述相應的第二變換器以對其第二電端子處的功率流進行調制，從而產生補償功率以補償由所述或每個第一變換器對功率流的調制導致的所述電力傳輸網絡內的電力不平衡，并因此禁止所述或每個第一變換器對功率流的調制改變所述或每個第三變換器中的功率流。
[0041]操作所述或每個第一變換器以對其第一電端子或第二電端子處的功率流進行調制的步驟可以包括操作所述或所述相應的第一變換器以對其第一電端子或第二電端子處的功率流進行調制，從而衰減所述或所述相應的電網中的至少一個功率振蕩。
[0042]當電力傳輸網絡包括至少兩個第二變換器時，該方法還可以包括操作每個第二變換器以對其第二電端子處的功率流進行調制，從而產生相應的部分補償功率的步驟。
[0043]該方法還可以包括將至少兩個變換器每個既指定為第一變換器又指定為第二變換器的步驟。
[0044]當多個變換器的第一電端子可連接到相同的電網時，該方法可以包括將具有可連接到相同的電網的第一電端子的多個變換器指定為包括至少一個第一變換器和至少一個第二變換器的步驟。
[0045]當至少一個第二變換器操作性地連接到一個能量儲存器件或相應的能量儲存器件時，該方法可以包括操作操作性地連接到所述或所述相應的能量儲存器件的所述或每個第二變換器以選擇性地儲存來自其第二電端子的能量或者將能量釋放到其第二電端子，并因此對其第二電端子處的功率流進行調制以便產生至少部分補償功率的步驟。
[0046]根據本發明的第二方案的方法的實施例共享與根據本發明的第一方案的電力傳輸網絡的對應特征相同的優點。
【附圖說明】
[0047]現將參照附圖，通過非限制性示例的方式來描述本發明的優選實施例，在附圖中:
[0048]圖1以示意圖的形式示出根據本發明的實施例的電力傳輸網絡；
[0049]圖2以示意圖的形式示出形成圖1的電力傳輸網絡的一部分的變換器的結構；
[0050]圖3以曲線圖的形式示出當在t= I秒處第一變換器被操作為對100MW的功率流進行調制時，形成圖1的電力傳輸網絡的一部分的多個變換器的DC電力和DC電壓；
[0051]圖4以曲線圖的形式示出當在t= l秒處第一變換器被操作為對100MW的功率流進行調制以及第二變換器被操作為對10Mff的功率流進行調制以便產生補償功率時，形成圖1的電力傳輸網絡的一部分的多個變換器的DC電力和DC電壓；以及
[0052]圖5以曲線圖的形式示出當在t= l秒處第一變換器被操作為對100MW的功率流進行調制以及第二變換器被操作為以20%到80%的比例產生相應的部分補償功率時，形成圖1的電力傳輸網絡的一部分的多個變換器的DC電力和DC電壓。
【具體實施方式】
[0053]圖1示出根據本發明的實施例的電力傳輸網絡10。
[0054]電力傳輸網絡10包括多個變換器12a、12b、12c和12d以及多個DC端子14。
[0055]每個變換器12a、12b、12c和12d包括第一電端子16和第二電端子18以及多個變換器臂20，如圖2所示。
[0056]每個變換器臂20在一對第二電端子18之間延伸。每個變換器臂20具有由相應的第一電端子16分隔開的第一臂部22和第二臂部24。
[0057]每個臂部22、24包括多個串聯連接的開關元件26。每個開關元件26包括與無源電流逆止元件反向并聯連接的有源開關器件。
[0058]每個有源開關器件為絕緣柵雙極型晶體管(insulated gate bipolartransistorJGBT)的形式。可以設想，在本發明的其它實施例中，每個IGBT可以由柵極可關斷晶閘管、場效應晶體管、注入增強柵晶體管、集成門極換向晶閘管或任何其它自換向開關器件來替代。每個開關元件26中的有源開關器件的數量可以取決于該開關元件26所需的額定電壓而變化。
[0059]每個無源電流逆止元件包括以二極管的形式的無源電流逆止器件。可以設想，在其它實施例中，每個二極管可以由能夠限制電流僅在一個方向上流動的任何其它器件來替代。每個無源電流逆止元件中的無源電流逆止器件的數量可以取決于該無源電流逆止元件所需的額定電壓而變化。
[0060]在使用中，每個變換器12a、12b、12c和12d的第一電端子16分別連接到相應的多相AC電網28a、28b、28c和28d的相應的相。每個變換器12&、12以12(3和12(1的第二電端子18連接到多個DC端子14的相應的一個。
[0061 ] 應理解，每個AC電網28a、28b、28c和28d可以與AC電網28a、28b、28c和28d互連或者彼此隔咼O
[0062]可以設想，在本發明的其它實施例中，每個第一電端子可以經由變壓器和/或任何其它無源元件連接到相應的多相AC電網的相應的相。
[0063]電力傳輸網絡10還包括多個傳輸鏈路29，用于互連多個DC端子14，并因此互連多個變換器12a、12b、12c和12d的第二電端子18。
[0064]每個變換器12a、12b、12c和12d包括控制器30。每個控制器30被配置為控制對應的開關元件26的切換，以便操作各個變換器12a、12b、12c和12d。
[0065]參照圖1以及圖3到圖5，對電力傳輸網絡10的操作進行如下描述。
[0066]變換器中的兩個12a和12c作為逆變器操作以輸出來自電力傳輸網絡10的電力，而剩余的變換器12b和12d作為整流器操作以將電力輸入到電力傳輸網絡10中。通過由相應的控制器30控制對應的開關元件26來進行作為逆變器或整流器的每個變換器12a、12b、12c和12d的相應的操作。使用500MW的參考功率操作每個變換器12a、12b、12c和12d。在直接功率控制模式下操作一個變換器12a，以及在電壓下降控制模式下操作剩余的變換器12b、12c和12d0
[0067]如前所述，由于AC電網28a、28b、28c和28d的各個電力系統組件之間的未衰減的相互作用，所以在AC電網28a、28b、28c和28d中可能出現功率振蕩。
[0068]如果在連接到在直接功率控制模式下操作的變換器12a的AC電網28a中出現功率振蕩，則在直接功率控制模式下操作的變換器12a被指定為第一變換器12a，并且其控制器30被配置為第一控制器30。第一控制器30被配置為選擇性地操作第一變換器12a以對其第一電端子16或第二電端子18處的功率流進行調制，從而衰減對應的AC電網28a中的功率振蕩。可以通過調制在其第一電端子16或第二電端子18處的功率流的幅值、頻率和/或相位來實現這樣的衰減。
[0069]通過第一變換器12a對其第一電端子16或第二電端子18處的功率流進行調制導致電力傳輸網絡10內的電力不平衡。
[0070]圖3以曲線圖的形式示出當在t= I秒處第一變換器12a被操作為對10Mff的功率流進行調制時，多個變換器12&、1215、12(3和12(1的0(:電力323、3213、32(3和32(1以及0(:電壓343、34b、34c和34d。
[0071]應理解，在圖3到圖5中，由附圖標記“32a”和“34a”表示的DC電力和DC電壓對應于由附圖標記“12a”表示的變換器，由附圖標記“32b”和“34b”表示的DC電力和DC電壓對應于由附圖標記“12b”表示的變換器，由附圖標記“32c”和“34c”表示的DC電力和DC電壓對應于由附圖標記“12c”表示的變換器，由附圖標記“32d”和“34d”表示的DC電力和DC電壓對應于由附圖標記“12d”表示的變換器。
[0072]從圖3可以看出，電力傳輸網絡10中的所有非第一變換器12b、12c和12d需要對其相應的第二電端子18處的功率流進行調制，以便保持電力傳輸網絡10內的電力平衡。這因此導致每個非第一變換器12b、12c和12d中的功率流的改變，從而改變每個非第一變換器12b、12c和12d與相應的AC電網28b、28c和28d之間的電力交換。通過電力傳輸網絡10中的所有非第一變換器12b、12c和12d對功率流進行的這種調制可能對電力傳輸網絡10和相關的AC電網28b、28c和28d中的電力傳輸的穩定性產生不利影響(特別地，如果，例如由于相應的電網28b、28c和28d對一個或多個調制頻率的敏感性，連接到一個或多個非第一變換器12b、12(:和12(1的相應的4(:電網2813、28(3和28(1沒有被設計為應對對應的非第一變換器1213、12(3和12d中功率流的結果改變)。
[0073]提高電力傳輸網絡10和相關的AC電網28a、28b、28c和28d中的電力傳輸的穩定性的一種方式是通過將非第一變換器12b、12c和12d中的一個指定為第二變換器12b以及將其它非第一變換器12c和12d指定為第三變換器12c和12d。第二變換器12b的控制器30被配置為第二控制器30。第二控制器30被配置為選擇性地操作第二變換器12b以對其第二電端子18處的功率流進行調制，從而產生補償功率以對由通過第一變換器12a對功率流進行調制導致的電力傳輸網絡10內的電力不平衡進行補償。
[0074]第一變換器12a的第一控制器30被配置為將功率調制參考信號傳送到第二變換器12b的第二控制器30，以便通過第一變換器12a和第二變換器12b協調功率流的調制。由于與AC電網28a、28b、28c和28d相關的功率振蕩的頻率范圍典型地處于赫茲等級，因此，第一控制器30被配置為經由電信鏈路將功率調制參考信號傳送到第二控制器30。
[0075]圖4以曲線圖的形式示出當在t= I秒處第一變換器12a被操作為對10Mff的功率流進行調制以及第二變換器12b被操作為對10Mff的功率流進行調制以便產生補償功率時，多個變換器 12&、1213、12(:和12(1的0(:電力323、3213、32(3和32(1以及0(:電壓343、3413、34(3和34(1。
[0076]從圖4可以看出，如上所述，操作第二變換器12b以產生補償功率的能力不僅允許第一變換器12a容易地對功率流進行調制以衰減對應的AC電網28a中的功率振蕩，而且還禁止第一變換器12a對功率流的調制改變每個第三變換器12c和12d中的功率流。這是因為，用于產生補償功率的第二變換器12b的操作恢復了電力傳輸網絡10內的電力平衡，并因此無需使用每個第三變換器12c和12d來幫助產生所需的補償功率。因此，用于操作第二變換器12b以產生補償功率的能力最大限度地減小了功率振蕩衰減對鄰近每個第三變換器12c和12d的部分電力傳輸網絡10的影響以及對可能對與功率振蕩衰減相關的頻率敏感的其對應的AC電網28c和28d的影響。
[0077]提高電力傳輸網絡10和相關的AC電網28a、28b、28c和28d中電力傳輸穩定性的另一種方式是通過將非第一變換器中的兩個12b和12d指定為第二變換器12b和12d以及將其它非第一變換器12c指定為第三變換器12c。每個第二控制器30被配置為選擇性地操作相應的第二變換器12b和12d以對其第二電端子18處的功率流進行調制，從而產生相應的部分補償功率，以對由通過第一變換器12a對功率流進行調制導致的電力傳輸網絡10內的電力不平衡進行補償。
[0078]第一變換器12a的第一控制器30被配置為將功率調制參考信號以20%到80%的比例傳送到第二變換器12b和12d的第二控制器30，以便通過第一變換器12a以及第二變換器12b和12d協調功率流的調制。
[0079]圖5以曲線圖的形式示出當在t= I秒處第一變換器12a被操作為對10Mff的功率流進行調制以及第二變換器12b和12d被操作為以20%到80%的比例產生相應的部分補償功率時，多個變換器 12a、12b、12(^P12c^^DCi*32a、32b、32(^P32dW&DCiS34a、34b、34c和 34d。
[0080]從圖5可以看出，如上所述，操作第二變換器12b和12d以產生補償功率的能力不僅允許第一變換器12a容易地對功率流進行調制以衰減對應的AC電網28a中的功率振蕩，而且還禁止第一變換器12a對功率流的調制改變第三變換器12c中的功率流。這是因為，用于產生補償功率的第二變換器12b和12d的操作恢復了電力傳輸網絡10內的電力平衡，并因此無需使用第三變換器12c來幫助產生所需的補償功率。因此，用于操作第二變換器12b和12d以產生補償功率的能力最大限度地減小了功率振蕩衰減對鄰近第三變換器12c的部分電力傳輸網絡10的影響以及對可能對與功率振蕩衰減相關的頻率敏感的其對應的AC電網28c上的影響。共享在兩個第二變換器12b和12d之間產生的補償功率允許通過第一變換器12a在第二變換器12b和12d的額定值內對功率流進行更高程度的調制。
[0081]應理解，第二變換器12b和12d可以被操作為以不同于前述的20%到80%的比例產生相應的部分補償功率。
[0082]因此，在電力傳輸網絡中包括至少一個第二控制器30導致在通過第一變換器12a對功率流進行調制期間，電力傳輸網絡1能夠在其內以及在相關的AC電網28a、28b、28c和28d中保持穩定的電力傳輸。
[0083]此外，操作至少一個第二變換器12b和12d以傳送電力以及對其第二電端子18處的功率流進行調制以便產生補償功率的能力使得無需在電力傳輸網絡10中使用額外的功率調制硬件(例如能量儲存器件)。
[0084]此外，在電力傳輸網絡10中包括至少一個第二控制器30允許通過選擇性地指定一個或多個變換器12a、12b、12c和12d作為第二變換器的來最優化電力傳輸網絡10。可以根據以下一個或多個要求將至少一個變換器12a、12b、12c和12d指定為第二變換器，例如:
[0085].在給定頻率下對應AC電網28a、28b、28c、28d對功率流進行調制的敏感性；
[0086]?變換器額定值；
[0087].變換器12a、12b、12c和12d的當前操作點；
[0088].到第一變換器的電氣距離。
[0089]可選地，多個變換器12a、12b、12c和12d中的至少兩個每個可以既被指定為第一變換器又被指定為第二變換器。當相應的AC電網28a、28b、28c和28d具有不同的共振頻率時，可以進行多個變換器12a、12b、12c和12d中至少兩個的這種指定。
[0090]將至少兩個變換器12a、12b、12c和12d每個既指定為第一變換器又指定為第二變換器可以減小通過第一變換器對功率流進行調制對電力傳輸網絡10內的電力平衡的影響，同時減少對于分別連接到每個既被指定為第一變換器又被指定為第二變換器的變換器12a、12b、12c和12d的電網的功率調制要求。[0091 ]可以設想，在本發明的其它實施例中，至少一個第二變換器可以操作性地連接到一個能量儲存器件或各個能量儲存器件。操作性地連接到所述或所述相應的能量儲存器件的所述或每個第二變換器的第二控制器可以被配置為選擇性地操作所述或相應的第二變換器以選擇性地儲存來自其第二電端子的能量或者將能量釋放到其第二電端子，并因此對其第二電端子處的功率流進行調制以便產生至少部分補償功率。
[0092]與AC電網不同，能量儲存器件可以被設計為在給定的頻率范圍內具有良好衰減的、時不變特性。因此，操作性地連接到所述或所述相應的能量儲存器件以選擇性地儲存來自其第二電端子的能量或者將能量釋放到其第二電端子并因此對其第二電端子處的功率流進行調制的所述或所述相應的第二變換器的操作還減小了通過所述或每個第一變換器對功率流進行調制對電力傳輸網絡內的電力平衡的影響。
[0093]在本發明的又其它實施例中，可以設想，替代將功率調制參考信號從第一控制器傳送到所述或每個第二控制器，電力傳輸網絡可以包括功率調制參考信號控制器，被配置為處理電力傳輸網絡的至少一個電氣測量值(例如在電力傳輸網絡的任何變換器的第一電端子和/或第二電端子和/或電力傳輸網絡的任何其它電端子處的電氣測量值)，以便產生用于操作所述或所述相應的第二變換器的功率調制參考信號。
[0094]在電力傳輸網絡中包括功率調制參考信號控制器使得無需從第一控制器傳輸功率調制參考信號以使得所述或所述相應的第二變換器能夠對其第二電端子處的功率流進行可靠地調制從而產生補償功率。此外，如果電力傳輸網絡的所述或每個電氣測量值是第二變換器的本地電氣測量值，則在電力傳輸網絡中包括功率調制參考信號控制器使得無需將所述或每個電氣測量值傳輸(例如經由電信鏈路)到第二變換器的第二控制器以使得第二變換器能夠對其第二電端子處的功率流進行可靠地調制從而產生補償功率。
[0095]所述或每個電氣測量值可以是，但不限于，DC電壓或電流或功率測量值、AC電壓或電流或功率或相位角測量值、DC電壓或電流或功率測量值的變化率、或者AC電壓或電流或功率或相位角測量值的變化率。
[0096]優選地，至少一個第二控制器可以與第一控制器協調調整，以便通過對應的第一變換器和第二變換器來協調功率流的調制。以這種方式調整第一控制器和至少一個第二控制器提高了通過對應的第一變換器和第二變換器功率流進行調制的同步性，并因此提高了禁止第一變換器對功率流的調制改變所述或每個第三變換器中功率流。
[0097]雖然參照通過第一變換器12a對功率流進行調制以衰減AC電網28a中的功率振蕩的使用，主要描述了圖1所示的實施例，但是應理解，針對最優化通過第一變換器12a對功率流進行調制用于其它目的(諸如最優化功率流質量)，也可以實施圖1的實施例的操作。
[0098]應理解，每個變換器12a、12b、12c和12d和電力傳輸網絡10的性能僅被選擇用于幫助說明本發明的操作，并且可以取決于相關的電力應用的要求而變化。
[0099]應理解，如上所述的將特定變換器12a、12b、12c和12d指定為第一變換器、第二變換器或第三變換器僅用于幫助說明本發明的操作，并且可以取決于相關的電力應用的要求將每個變換器12a、12b、12c和12d指定為第一變換器、第二變換器或第三變換器。
[0100]還應理解，每個變換器12a、12b、12c和12d和電力傳輸網絡10的拓撲結構僅被選擇用于幫助說明本發明的操作，并且每個變換器12a、12b、12c和12d和電力傳輸網絡10可以分別由具有不同拓撲結構的另一個變換器和具有不同拓撲結構的另一個電力傳輸網絡來替代。
[0101]例如，電力傳輸網絡可以包括具有可連接到相同的AC電網的第一電端子的多個變換器。
[0102]當具有可連接到相同的AC電網的第一端子的多個變換器包括至少一個第一變換器時，如上所述，通過還形成具有可連接到相同AC電網的第一電端子的多個變換器的一部分的一個或多個非第一變換器，操作所述或每個第二變換器以產生補償功率的能力最大限度地減小了通過所述或每個第一變換器功率流的調制對AC電網的任何反映，從而防止凈衰減的減弱或逆轉對AC電網的影響。
[0103]具有可連接到相同的AC電網的第一電端子的多個變換器可以被指定為包括至少一個第一變換器和至少一個第二變換器。以這種方式配置電力傳輸網絡不僅減小了通過所述或每個第一變換器對功率流進行調制對電力傳輸網絡內電力平衡的影響，而且還可以提高對對應的電網的功率調制貢獻和/或可以減小對于給定的功率振蕩衰減性能對于所述或每個第一變換器的功率調制要求。
[0104]可以設想，在本發明的其它實施例中，每個變換器的電端子和開關元件可以被重新布置為將變換器配置為AC-AC或DC-DC變換器。
[0105]每個變換器中的變換器臂的數量可以取決于每個變換器所連接的相應AC電網中相的數量而變化。
【主權項】
1.一種電力傳輸網絡，包括多個變換器，每個變換器包括第一電端子和第二電端子，每個第一電端子能夠連接到電網，每個第二電端子操作性地連接到至少一個其它第二電端子， 其中至少一個變換器被指定為第一變換器，至少一個變換器被指定為第二變換器，至少一個其它變換器被指定為第三變換器，所述或每個第一變換器包括第一控制器，所述或每個第一控制器被配置為選擇性地操作所述或相應的第一變換器以對其第一電端子或第二電端子處的功率流進行調制，以及所述或每個第二變換器包括第二控制器，所述或每個第二控制器被配置為選擇性地操作所述或相應的第二變換器以對其第二電端子處的功率流進行調制，從而產生補償功率以補償由所述或每個第一變換器對功率流的調制導致的所述電力傳輸網絡內的電力不平衡，并因此禁止所述或每個第一變換器對功率流的調制改變所述或每個第三變換器中的功率流。2.根據任一前述權利要求所述的電力傳輸網絡，其中所述或每個第一控制器被配置為選擇性地操作所述或所述相應的第一變換器以對其第一電端子或第二電端子處的功率流進行調制，從而衰減所述或所述相應的電網中的至少一個功率振蕩。3.根據任一前述權利要求所述的電力傳輸網絡，其中至少兩個變換器每個被指定為第二變換器，并且每個第二控制器被配置為選擇性地操作相應的第二變換器以對其第二電端子處的功率流進行調制，從而產生相應的部分補償功率。4.根據任一前述權利要求所述的電力傳輸網絡，其中至少兩個變換器每個既被指定為第一變換器又被指定為第二變換器。5.根據任一前述權利要求所述的電力傳輸網絡，其中多個變換器的第一電端子能夠連接到相同的電網，并且具有能夠連接到相同的電網的第一電端子的所述多個變換器被指定為包括至少一個第一變換器和至少一個第二變換器。6.根據任一前述權利要求所述的電力傳輸網絡，其中至少一個第二變換器操作性地連接到一個能量儲存器件或相應的能量儲存器件，并且操作性地連接到所述或所述相應的能量儲存器件的所述或每個第二變換器的所述第二控制器被配置為選擇性地操作所述或相應的第二變換器以選擇性地儲存來自其第二電端子的能量或者將能量釋放到其第二電端子，并因此對其第二電端子處的功率流進行調制以便產生至少部分補償功率。7.根據任一前述權利要求所述的電力傳輸網絡，其中至少一個第一變換的第一控制器被配置為將功率調制參考信號傳送到至少一個第二變換器的第二控制器，以便通過所述第一變換器和所述第二變換器協調功率流的調制。8.根據任一前述權利要求所述的電力傳輸網絡，還包括功率參考調制信號控制器，被配置為處理所述電力傳輸網絡的至少一個電氣測量值，以便產生用于操作所述或相應的第二變換器的功率調制參考信號。9.根據任一前述權利要求所述的電力傳輸網絡，其中至少一個第二控制器與至少一個第一控制器協調調整，以便通過對應的第一變換器和第二變換器協調功率流的調制。10.—種控制電力傳輸網絡的方法，所述電力傳輸網絡包括多個變換器，每個變換器包括第一電端子和第二電端子，每個第一電端子能夠連接到電網，每個第二電端子操作性地連接到至少一個其它第二電端子，所述方法包括以下步驟: (a)將至少一個變換器指定為第一變換器； (b)將至少一個變換器指定為第二變換器； (c)將至少一個其它變換器指定為第三變換器； (d)操作所述或相應的第一變換器以對其第一電端子或第二電端子處的功率流進行調制；以及 (e)操作所述或相應的第二變換器以對其第二電端子處的功率流進行調制，從而產生補償功率以補償由所述或每個第一變換器對功率流的調制導致的所述電力傳輸網絡內的電力不平衡，并因此禁止所述或每個第一變換器對功率流的調制改變所述或每個第三變換器中的功率流。11.根據權利要求10所述的方法，其中操作所述或每個第一變換器以對其第一電端子或第二電端子處的功率流進行調制的步驟包括操作所述或所述相應的第一變換器以對其第一電端子或第二電端子處的功率流進行調制，從而衰減所述或所述相應的電網中的至少一個功率振蕩。12.根據權利要求10或11所述的方法，其中所述電力傳輸網絡包括至少兩個第二變換器，所述方法還包括操作所述第二變換器中的每個以對其第二電端子處的功率流進行調制，從而產生相應的部分補償功率的步驟。13.根據權利要求10到12中任一項所述的方法，還包括將至少兩個變換器每個既指定為第一變換器又指定為第二變換器的步驟。14.根據權利要求10到13中任一項所述的方法，其中多個變換器的第一電端子能夠連接到相同的電網，所述方法包括將具有能夠連接到相同的電網的第一電端子的所述多個變換器指定為包括至少一個第一變換器和至少一個第二變換器的步驟。15.根據權利要求10到14中任一項所述的方法，其中至少一個第二變換器操作性地連接到一個能量儲存器件或相應的能量儲存器件，所述方法包括操作被操作性地連接到所述或所述相應的能量儲存器件的所述或每個第二變換器以選擇性地儲存來自其第二電端子的能量或者將能量釋放到其第二電端子，并因此對其第二電端子處的功率流進行調制以便產生至少部分補償功率的步驟。
【文檔編號】H02M7/757GK105849996SQ201480071409
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年10月28日
【發明人】A·亞當奇克, 卡爾·大衛·巴爾克
【申請人】通用電氣技術有限公司