换流器及其操作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及换流器及其操作方法，特别地，涉及与风力发电场互连的换流器及其 操作方法。
【背景技术】
[0002] 通常，高压直流电（下文被称为"HVDC"）是指一种高电压直流电力传输系统，其 中：发电厂生产的交流电力被变换为直流电力然后被传输；并且变换后的直流电力在电力 接收区被重新变换回交流电力然后进行供电。
[0003] HVDC由于其高电力传输效率和低功耗，而正被广泛地和全球性地用于从高压电力 传输到电力分配的各种应用中。
[0004] 近年来，HVDC已被认为是减少温室气体和扩大新的可再生能源（例如，风能和太 阳能）供应的必要技术，因此对HVDC有了更多的关注。
[0005] 另外，HVDC对相关领域，例如半导体功率电子、计算机、控制、通信、电学、机械设计 以及解译工程（interpretation engineering)，具有大的影响，因此其已在国家层面被认 为是电力工业领域的核心技术。
[0006] 这种HVDC系统被分为使用晶闸管阀的电流型HVDC系统和使用IGBT器件的电压 型HVDC系统。
[0007] 因为电压型HVDC能提供无功功率以及有功功率，所以电压型HVDC适用于不需 要单独电源的小型孤立系统。另外，因为电压型HVDC具有用于变电站的小面积并且能 够实施黑启动功能，所以电压型HVDC也适用于不具备交流电源的海上平台（offshore platform)〇
[0008] 由于前述的电压型HVDC的优点，使用电压型HVDC来互连大型和远程新可再生能 源发电场的方案和工程，正越来越多地出现。
[0009] 当交流电系统配置为与风力发电场互连时，常规的多终端直流电传输设备被远程 控制装置200控制。
[0010] 将参考图1对此进行描述。
[0011] 图1为示出了常规的多终端直流电传输设备的框图。
[0012] 图1的多终端直流电传输设备是一个具有四个终端的系统，每个终端都与交流电 系统或风力发电场300 (其与电力变压器400相连接）互连。
[0013] 在换流器100和交流电系统之间存在电线的阻抗（R+jc〇L)以及电网的阻抗。
[0014] 每个终端包括换流器100,并被远程控制装置200控制。
[0015] 远程控制装置200与每个换流器100分开，因此可以经由通信控制每个换流器 100〇
[0016] 当远程控制装置200由于每个换流器100与远程控制装置200之间的通信故障而 不能控制每个换流器100并且一个以上换流器100不能正常工作时，每个换流器100以后 备操作模式来操作。
[0017] 如此，每个换流器100开始使后备控制器例如下垂控制器（droop controller)运 行，以帮助整个直流电传输系统持续地输送电力。
[0018] 然而，当换流器100与风力发电场300之间不能通信时，与风力发电机互连的换流 器会不能正常地执行电力传输控制。
[0019] 这是因为常规的风力发电机经由最大功率点跟踪（MPPT)方案来控制，过度的电 力被供给到整个直流电传输设备，因此多终端直流电传输设备的常见直流电母线电压升 高，从而使得直流电传输设备难以持续运行。
[0020] 另外，当换流器100的输出交流电力的幅度变成相当于整个系统的直流电压的幅 度时，会在与换流器100互连的风力发电场300中产生浪涌电流。
[0021] 此外，产生的浪涌电流可能会损坏电力系统中的装置。
【发明内容】
[0022] 实施例提供了一种换流器及其操作方法，所述换流器使得与风力发电场互连的直 流电传输设备能够持续传输电力，并且防止产生浪涌电流。
[0023] 在一个实施例中，一种换流器，其与风力发电场互连，该换流器包括：电力监测单 元，其配置为检测与所述换流器互连的整个系统的直流电压；控制单元，其配置为将检测的 整个系统的直流电压与基准电压进行比较，并且当作为比较结果判定所述检测的整个系统 的直流电压在所述基准电压的预设范围之外时，将供给到所述风力发电场的交流电压调整 到预设值；以及切换单元，其配置为基于调整的预设值执行切换操作以将交流电力转换为 直流电力，其中，在所述控制单元调整所述交流电压到所述预设值之后，当整个系统的直流 电压落入所述预设范围内时，所述控制单元控制所述交流电压的幅度以预设的速率增加。
[0024] 所述电力监测单元可以测量在所述换流器和所述风力发电场之间的交流电系统 的交流电，并且所述控制单元可以判定测量的交流电中的变化量是否等于或大于预设的变 化量。
[0025] 所述控制单元可以包括频率控制单元，其配置为当所述测量的交流电中的变化量 等于或大于所述预设的变化量时，允许交流电压的频率以预设的速率增加。
[0026] 所述控制单元可以包括操作控制单元，其配置为基于以所述预设的速率增加的交 流电压的频率来控制所述切换单元的切换操作。
[0027] 所述换流器可以进一步包括保护单元，其配置为阻止其幅度等于或大于预设幅度 的过电流流到所述换流器。
[0028] 根据实施例的与所述风力发电场互连的所述换流器的所述预设值可以包括交流 电压的频率和幅度。
[0029] 所述控制单元可以调整交流电压到所述预设值，以降低供给到所述风力发电场的 交流电压的频率和幅度并减少被供给有调整后的交流电压的所述风力发电场的发电量。
[0030] 所述控制单元可以包括：比较单元，其配置为比较所述检测的整个系统的直流电 压与所述基准电压；频率控制单元，其配置为根据比较结果调整交流电压的频率到所述预 设值；电压幅度控制单元，其配置为基于交流电压的调整后的频率来调整交流电压的幅度； 相位控制单元，其配置为基于交流电压的调整后的频率来调整交流电压的相位；以及操作 控制单元，其配置为基于交流电压的调整后的幅度或相位，或者基于交流电压的调整后的 幅度和相位，来控制所述切换单元。
[0031] 所述电压幅度控制单元可以根据恒定V/f控制方案，将交流电压的幅度调整到与 交流电压的调整后的频率对应的交流电压的幅度。
[0032] 一个以上实施例的详情在下文的附图和说明书中列出。其他特征通过说明书和附 图及通过权利要求书将是显而易见的。
【附图说明】
[0033] 图1为示出了常规的多终端直流电传输设备的框图。
[0034] 图2示出了与换流器互连的风力发电场。
[0035] 图3为示出了常规感应电动机的恒定V/f控制特性曲线的曲线图。
[0036] 图4为示出了根据实施例的换流器的配置的框图。
[0037] 图5为示出了根据实施例的控制单元的配置的框图。
[0038] 图6为示出了根据实施例的换流器的操作方法的流程图。
[0039] 图7和图8为示出了根据实施例的换流器的操作的概念图。
[0040] 图9为示出了根据另一个实施例的换流器的操作方法的流程图。
[0041] 图10为示出了根据另一个实施例的换流器的操作的流程图。
【具体实施方式】
[0042] 此后，将参照所附附图，以本领域技术人员能够容易地实施这些实施例的方式，全 面地描述示例性实施例。然而，描述的实施例可以以各种不同的方式进行修改，但是全部不 脱离本发明的主旨或范围。为清晰起见，在所附的附图中，与本发明的描述无关的部分将被 省略。此外，相同的附图标记始终指的是相同的元件。
[0043] 另外，当提及一个部件"包括（或包含或具有）"其他元件时，应被理解为其可以仅 包括（或包含或具有）那些元件，或者既包括那些元件也包括其他的元件，除非特别地有相 反的指出。
[0044] 在描述根