抽头变换器控制器和转换器系统的制作方法
【专利摘要】本文涉及一种用于控制在线抽头变换器的抽头变换器控制器，包括：第一电压输入，配置成接收第一电压值；第二电压输入，配置成接收第二电压值；第一抽头变换器输出，用于控制在第一在线抽头变换器中的抽头位置；第二抽头变换器输出，用于控制连接在第二AC/DC转换器与第二AC电网之间的第二在线抽头变换器中的抽头位置以便由此控制第二电压值；以及确定器，配置成确定在HVDC连接的极点之间的DC电压与参考电压不同时，选择性地将抽头变换控制信号发送到第一在线抽头变换器和第二在线抽头变换器中其相应电压值与参考电压的一半相差最大的那个变换器。还涉及一种转换器系统，包括：第一AC/DC转换器，第二AC/DC转换器，第一在线抽头变换器，第二在线抽头变换器，以及抽头变换器控制器。
【专利说明】
抽头变换器控制器和转换器系统
技术领域
[0001]本发明涉及抽头变换器控制器和用于控制在线抽头变换器的相关联的系统。
【背景技术】
[0002]诸如配电或输电系统等电力系统用于供应，传输和使用电力。由于对有低传输损耗和灵活的互连可能性的电力传输的增大需要，高压直流电(HVDC)输电系统正变得越来越普遍。
[0003]HVDC转换器站将高压直流电(DC)转换成交流电(AC)和/或反之亦然。特定类型的HVDC转换器站可包括串联连接在HVDC连接的极点之间的两个AC/DC转换器。这样，转换器站能够连接到一个或两个AC电网。
[0004]变压器中的在线抽头变换器用于控制在AC/DC转换器的DC侧上的电压。在现有技术中，电压控制通过在两个在线抽头变换器之间电压阶跃的交替控制实现。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是在两个连接的AC电网之间提供具有改进的功率平衡的抽头变换器控制。
[0006]根据第一方面，介绍了一种用于控制在线抽头变换器的抽头变换器控制器。抽头变换器控制器包括:第一电压输入，配置成接收第一 AC/DC转换器的DC侧的第一电压值;第二电压输入，配置成在第一 AC/DC转换器与第二 AC/DC转换器串联连接在高压直流电HVDC连接的极点之间时，接收第二AC/DC转换器的第DC侧的第二电压值;第一抽头变换器输出，用于控制连接在第一 AC/DC转换器与第一 AC电网之间的第一在线抽头变换器中的抽头位置以便由此控制第一电压值;第二抽头变换器输出，用于控制连接在第二AC/DC转换器与第二AC电网之间的第二在线抽头变换器中的抽头位置以便由此控制第二电压值；以及确定器，配置成确定在HVDC连接的极点之间的DC电压与参考电压不同时，选择性地将抽头变换控制信号发送到第一在线抽头变换器和第二在线抽头变换器中其相应电压值与参考电压的一半相差最大的那个变换器。
[0007]确定器可配置成在HVDC连接的极点之间的DC电压低于参考电压时，选择性地将抽头变换控制信号发送到第一在线抽头变换器和第二在线抽头变换器中其相应电压值最低的那个变换器。
[0008]确定器可配置成在HVDC连接的极点之间的DC电压高于参考电压时，选择性地将抽头变换控制信号发送到第一在线抽头变换器和第二在线抽头变换器中其相应电压值最高的那个变换器。
[0009]第一电压值和第二电压值可以是测量的电压。
[0010]第一电压值和第二电压值可以是计算的电压。
[0011]第一 AC电网和第二 AC电网可具有不同电压。
[0012]确定器可配置成在此类差别大于阈值时，确定在HVDC连接的极点之间的DC电压与参考电压不同。
[0013]根据第二方面，介绍了一种转换器系统，包括:第一AC/DC转换器;第二AC/DC转换器，在第一 AC/DC转换器与第二 AC/DC转换器串联连接在高压直流电HVDC连接的极点之间时;第一在线抽头变换器，配置成连接在第一AC/DC转换器与第一AC电网之间；第二在线抽头变换器，配置成连接在第二AC/DC转换器与第二AC电网之间；以及抽头变换器控制器，用于控制在线抽头变换器。抽头变换器控制器包括:第一电压输入，配置成接收第一 AC/DC转换器的DC侧的第一电压值;第二电压输入，配置成接收第二 AC/DC转换器的第DC侧的第二电压值;第一抽头变换器输出，用于控制第一在线抽头变换器中的抽头位置以便由此控制第一电压值;第二抽头变换器输出，用于控制第二在线抽头变换器中的抽头位置以便由此控制第二电压值；以及确定器，配置成确定在HVDC连接的极点之间的DC电压与参考电压不同时，选择性地将抽头变换控制信号发送到第一在线抽头变换器和第二在线抽头变换器中其相应电压值与参考电压的一半相差最大的那个变换器。
[0014]通常，除非在本文中另有明确定义，否则，在权利要求中使用的所有术语可根据在技术领域中其普通含意理解。除非另有明确说明，否则，对“一个/所述元素、设备、组件、部件、步骤等”的所有引用要以开放方式理解为指元素、设备、组件、部件、步骤等的至少一个实例。除非明确说明，否则，本文中公开的任何方法的步骤不必按公开的确切顺序执行。
【附图说明】
[0015]现在将通过示例，参照附图描述本发明，其中:
[0016]图1是示出其中能够应用本文中公开的实施例的环境的示意图；以及
[0017]图2A、图2B是示出图1的抽头变换器控制器的实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0018]现在，将参照显示本发明的某些实施例的附图，在下文更全面地描述本发明。然而，本发明可以许多不同的形式实施，并且不应视为限于本文所述的实施例；相反，这些实施例做为示例提供，使得此公开内容将全面和完整，并且将本发明的范围全面传达给本领域的技术人员。类似的标号表示整个描述中类似的元件。
[0019]图1是示出其中能够应用本文中公开的实施例的环境的示意图。
[0020]第一AC/DC转换器2a和第二 AC/DC转换器2b串联连接在HVDC连接的正极点6a与负极点6b之间。第一AC/DC转换器2a包括第一DC连接7a和第二DC连接7’a。类似地，第二AC/DC转换器2b包括第一 DC连接7b和第二 DC连接7 ’ b。要注意的是，术语正和负要理解为是相互相对的术语并且不是绝对的。换而言之，负极点6b只要其电压低于正极点6a，便能够具有正电压。每一个AC/DC转换器2a-b能够是电压源转换器VSC、电流源转换器CSC等。例如，每一个八(:/1)(:转换器2&-13能够是12脉冲桥。
[0021]两个转换器的串联连接如下所述实现。正极点6a连接到第一AC/DC转换器2a的第一 DC连接7a。第一 AC/DC转换器2a的第二 DC连接7’a连接到第二 AC/DC转换器2b的第一 DC连接7b，并且第二 AC/DC转换器2b的第二 DC连接7 ’ b连接到负极点6b。
[0022]第一 AC/DC转换器2a在其AC侧连接到包括第一在线抽头变换器5a的第一变压器4a的一侧。第一变压器4a的另一侧连接到第一 AC电网3a。通过使用第一在线抽头变换器5a，能够调整在第一变压器4a的两侧的电压之间的比率。第一在线抽头变换器5a的工作是通过更改在离散数量的可能位置之间的抽头，其中，在两个相邻位置之间的调整称为阶跃。在调整第一在线抽头变换器5a时，这主要影响在转换器侧的电压，由此影响在第一转换器2a的DC侧的电压。
[0023]类似地，第二AC/DC转换器2b在其AC侧连接到包括第二在线抽头变换器5b的第二变压器4b的一侧。第二变压器4b的另一侧连接到第二 AC电网3b。通过使用第二在线抽头变换器5b，能够调整在第二变压器4b的两侧的电压之间的比率。第二在线抽头变换器5b的工作是通过更改在离散数量的可能位置之间的抽头，其中，在两个相邻位置之间的调整称为阶跃。在调整第二在线抽头变换器5b时，这主要影响在转换器侧的电压，由此影响在第二转换器2b的DC侧的电压。
[0024]两个AC电网3a_b的电压无需相同。例如，在非限制性示例中，第一AC电网3a具有500 kV的电压，而第二AC电网3b具有1000 kV的电压。
[0025]人们经常希望提供相同量的功率到两个AC电网3a_b(和/或接收来自其的相同量的功率)。由于AC/DC转换器2a-b串联连接，因此，通过两个AC/DC转换器2a-b的电流相同。因此，控制功率转移的一种方式是控制每一个AC/DC转换器2a-b的DC电压。
[0026]如上解释的一样，控制转换器2a_b的DC电压的一种方式是控制相应在线抽头变换器5a-b。这由抽头变换器控制器20完成。如下面更详细解释的一样，抽头变换器控制器20接收指示跨两个转换器2a_b的DC电压的输入，并且相应地提供控制到在线抽头变换器5a_b。这样，在两个AC电网3a_b之间的功率平衡能够在可能的最佳程度上得以保持。
[0027]总之，两个AC/DC转换器2a_b、两个变压器4a_b、两个在线抽头变换器5a_b和抽头变换器控制器20在此处表示转换器系统I。
[0028]要注意的是，图1示出用于一个相位的转换器系统。相同设置提供用于AC电网3a_b的每个相位。例如，如果在AC电网3a-b中有三个相位，则有图1中示出的三套组件，每个相位一套。
[0029]图2A-B是示出图1的抽头变换器控制器的实施例的示意图。
[0030]先看图2A，此处有配置成接收第一AC/DC转换器2a的第一 DC连接7a的第一电压值(它与正极点6a的电压相同)的第一电压输入21a。第二电压输入21b配置成接收第二 AC/DC转换器2b的第一DC连接7b的第二电压值(它与第一AC/DC转换器2a的第二 DC连接7’a相同)。第三电压输入21c配置成接收来自第二 AC/DC转换器2b的第二 DC连接的基电压(它与负极点6b的电压相同)。
[0031 ] 这样，通过比较第一电压输入21a和第二电压输入21b的电压，抽头变换器控制器20能够确定跨第一 AC/DC转换器2a的电压。类似地，通过比较第二电压输入21b和第三电压输入21c的电压，抽头变换器控制器20能够确定跨第二 AC/DC转换器2b的电压。
[0032]第一抽头变换器输出22a配置成发送控制信号以控制第一在线抽头变换器5a的抽头位置。第二抽头变换器输出22b配置成发送控制信号以控制第二在线抽头变换器5b的抽头位置。
[0033]确定器22提供用于多个任务。首先，确定器配置成确定在HVDC连接的极点6a_b之间的DC电压。这例如能够通过确定在第一电压输入21a与第三电压输入21c之间的电压来完成。其次，确定器配置成确定第一 AC/DC转换器2a的DC侧的第一电压值，并且确定第二 AC/DC转换器2b的DC侧的第二电压值。确定器22也可访问参考电压以用于在HVDC连接的极点6a_b之间的电压。
[0034]由于功率要在两个AC电网3a_b之间平衡，并且电流通过两个AC/DC转换器2a_b，因此，在第一电压值和第二电压值相等时，功率是平衡的。这意味着参考电压的一半应超过第一 AC/DC转换器2a，并且参考电压的一半应超过第二 AC/DC转换器2b。
[0035]因此，为使用所有输入平衡电压，确定器22配置成确定何时HVDC连接的极点之间的DC电压与参考电压不同。可选的是，此类差别需要大于阈值。阈值例如能够是一个阶跃大小(两个在线抽头变换器的最大阶跃)或者一个(最大)阶跃大小的一半。如果有差别，则确定器22选择要修改的在线抽头变换器。这通过将抽头变换控制信号发送到第一在线抽头变换器5a和第二在线抽头变换器5b中其相应电压值与参考电压的一半相差最大的那个变换器来完成。
[0036]因此，在HVDC连接的极点之间的DC电压低于参考电压时，确定器22将抽头变换控制信号发送到第一在线抽头变换器5a和第二在线抽头变换器5b中其相应电压值最低的那个变换器。抽头变换控制信号在此处控制所讨论的在线抽头变换器使抽头阶跃，使得在其转换器侧上的电压增大。
[0037]而且在HVDC连接的极点之间的DC电压高于参考电压时，确定器将抽头变换控制信号发送到第一在线抽头变换器5a和第二在线抽头变换器5b中其相应电压值最高的那个变换器。抽头变换控制信号在此处控制所讨论的在线抽头变换器使抽头阶跃，使得在其转换器侧上的电压减小。
[0038]要注意的是，在电压输入21a_c上的电压能够是测量的电压或计算的电压。
[0039]确定器22能够以任何适合的方式实现以执行此处所述的动作。例如，确定器能够使用专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和/或离散组件实现。备选或另外，确定器使用配置成执行以持久内存中存储的指令的微控制器单元(MCU)、数字信号处理器(DSP)或中央处理器单元(CPU)实现。
[0040]在AC电网3a_b上有不同电压时，这暗示在在线抽头变换器的阶跃改变时的变化。例如，第一AC电网3a在500 kV，并且第二AC电网3b在1000 kV时，此差别暗示在转换器侧的不同阶跃大小。连接到500kV电网的在线抽头变换器的一个阶跃在电压大小(伏特)上是连接到1000 kV电网的在线抽头变换器的一个阶跃的两倍。然而，通过使用本文中所述的实施例，在调整抽头变换器时，能够实现在转换器的DC侧上电压之间的平衡。
[0041]要注意的是，在完全模式操作和降电压操作(例如，在转换器系统的DC侧上完全模式的80%的电压)中均能够同样好地应用本文中所述实施例。
[0042]在图2B中，示出了抽头变换器控制器20的一备选实施例。此处，第一电压输入21a包括连接的两个端子以测量在第一AC/DC转换器2a的DC侧任一侧上的电压(S卩，第一AC/DC转换器2a的第一 DC连接7a和第二 DC连接7’a)。类似地，第二电压输入21b包括连接的两个端子以测量在第二AC/DC转换器2b的DC侧任一侧上的电压(S卩，第二AC/DC转换器2b的第一DC连接7b和第二DC连接7’b)。此处，通过添加来自第一电压输入21a和第二电压输入21b的电压，获得在HVDC连接的极点之间的DC电压。
[0043]本发明在上面主要参照几个实施例进行描述。然而，如本领域技术人员将容易理解的一样，与上面公开实施例不同的其它实施例在如所附专利权利要求书定义的本发明的范围内同样是可能的。
【主权项】
1.一种用于控制在线抽头变换器的抽头变换器控制器(20)，其特征在于所述抽头变换器控制器包括: 第一电压输入(21a)，配置成接收第一 AC/DC转换器(2a)的DC侧的第一电压值； 第二电压输入(21b)，配置成在所述第一AC/DC转换器(2a)与第二AC/DC转换器(2b)串联连接在高压直流电连接的极点之间时，接收所述第二 AC/DC转换器(2b)的DC侧的第二电压值； 第一抽头变换器输出(22a)，用于控制连接在所述第一 AC/DC转换器(2a)与第一 AC电网(3a)之间的第一在线抽头变换器(5a)中的抽头位置以便由此控制所述第一电压值； 第二抽头变换器输出(22b)，用于控制连接在所述第二 AC/DC转换器(2b)与第二 AC电网(3b)之间的第二在线抽头变换器(5b)中的抽头位置以便由此控制所述第二电压值;以及 确定器(22)，配置成确定在所述高压直流电连接的所述极点之间的DC电压与参考电压不同时，选择性地将抽头变换控制信号发送到所述第一在线抽头变换器(5a)和所述第二在线抽头变换器(5b)中其相应电压值与所述参考电压的一半相差最大的那个变换器。2.如权利要求1所述的抽头变换器控制器(20)，其特征在于所述确定器(22)配置成在所述高压直流电连接的所述极点之间的所述DC电压低于所述参考电压时，选择性地将抽头变换控制信号发送到所述第一在线抽头变换器(5a)和所述第二在线抽头变换器(5b)中其相应电压值最低的那个变换器。3.如权利要求1或2所述的抽头变换器控制器(20)，其特征在于所述确定器(22)配置成在所述高压直流电连接的所述极点之间的所述DC电压高于所述参考电压时，选择性地将抽头变换控制信号发送到所述第一在线抽头变换器(5a)和所述第二在线抽头变换器(5b)中其相应电压值最高的那个变换器。4.如权利要求1或2所述的抽头变换器控制器(20)，其特征在于所述第一电压值和所述第二电压值是测量的电压。5.如权利要求1或2所述的抽头变换器控制器(20)，其特征在于所述第一电压值和所述第二电压值是计算的电压。6.如权利要求1或2所述的抽头变换器控制器(20)，其特征在于所述第一AC电网(3a)和所述第二 AC电网(3b)具有不同电压。7.如权利要求1或2所述的抽头变换器控制器(20)，其特征在于所述确定器配置成在此类差别大于阈值时，确定在所述高压直流电连接的所述极点之间的所述DC电压与所述参考电压不同。8.一种转换器系统，其特征在于所述转换器系统包括: 第一 AC/DC转换器(2a); 第二AC/DC转换器(2b)，其中所述第一AC/DC转换器(2a)与所述第二AC/DC转换器(2b)串联连接在高压直流电高压直流电连接的极点之间； 第一在线抽头变换器(5a)，配置成连接在所述第一 AC/DC转换器(2a)与第一 AC电网(3a)之间; 第二在线抽头变换器(5b)，配置成连接在所述第二 AC/DC转换器(2b)与第二 AC电网(3b)之间； 抽头变换器控制器(20)，用于控制在线抽头变换器，所述抽头变换器控制器包括: 第一电压输入(21a)，配置成接收所述第一 AC/DC转换器(2a)的DC侧的第一电压值；第二电压输入(21b)，配置成接收所述第二 AC/DC转换器(2b)的DC侧的第二电压值；第一抽头变换器输出(22a)，用于控制在所述第一在线抽头变换器(5a)中的抽头位置以便由此控制所述第一电压值； 第二抽头变换器输出(22b)，用于控制在第二在线抽头变换器(5b)中的抽头位置以便由此控制所述第二电压值;以及 确定器(22)，配置成确定在所述高压直流电连接的所述极点之间的DC电压与参考电压不同时，选择性地将抽头变换控制信号发送到所述第一在线抽头变换器(5a)和所述第二在线抽头变换器(5b)中其相应电压值与所述参考电压的一半相差最大的那个变换器。
【文档编号】H02J3/36GK205583707SQ201520928480
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年11月20日
【发明人】U.阿斯特雷姆, G.弗里斯伯格, K.奈伯格, F.拉发特尼亚
【申请人】Abb 技术有限公司