调节连接到多源直流系统的直流源功率转换器的输出电流的控制装置和方法
【专利摘要】用于调节连接到多源直流系统的直流源功率转换器的输出电流的控制装置和方法。用于调节直流源功率转换器(16)的输出电流的转换器控制装置(18)，包括用于基于直流源功率转换器(16)的输出电流值(Iout)和希望的目标电流值(Itgt)之间的比较而调节输出电流的电流调节器(20)。当直流源功率转换器(16)的输出电压值(Vout)是在关于直流源功率转换器(16)的电压参考值(Vref)限定的最小和最大电压值(Vmin，Vmax)之间的正常操作电压范围时，该转换器控制装置(18)控制目标电流值(Itgt)，使得它等于希望的参考电流值(Iref)。当输出电压值(Vout)在正常操作电压范围外，这通常指示故障状况，转换器控制装置(18)调制参考电流值(Iref)以提供小于参考电流值(Iref)的目标电流值(Itgt)。
【专利说明】调节连接到多源直流系统的直流源功率转换器的输出电流的控制装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及用于调节连接到多源直流系统的直流源功率转换器的输出电流的转换器控制装置和/或用于调节连接到多源直流系统的直流源功率转换器的输出电流的方法。特别是本发明的实施例，但不完全是，适合于调节直流源功率转换器的输出电流，该直流源功率转换器将例如交流发电机的交流系统连接到多源直流系统，例如高压直流(HVDC)输电网络，多个单独的交流发电机并联连接到所述高压直流(HVDC)输电网络。每个交流发电机可与可再生能涡轮(如风力涡轮)关联，以使生成的电力供给到HVDC输电网络，且通过该HVDC输电网络传送。
【背景技术】
[0002]利用可再生能源产生用于电力网络的电在许多国家正变得越来越普遍。通过使用涡轮直接或通过变速箱来驱动交流(ac)发电机的转子将例如风、浪、潮汐能或水流的可再生能转化为电能，这是可能的。在发电机定子端产生的交流频率直接与转子旋转速度成比例。发电机端子处的电压还作为速度的函数而变化，并且这取决于特定类型的发电机、磁通水平。
[0003]在某些情况下，可再生能涡轮产生的电力通过高压直流(HVDC)输电网络而不是更传统的交流输电网络来传输，这是有利的。以发电机桥的形式和作为有源整流器操作的直流源功率转换器将可再生能涡轮的交流发电机连接到HVDC输电网络。可再生能涡轮和其关联的交流发电机和直流源功率转换器从而作为单独的直流源共同操作，将直流电力供给到HVDC输电网络。将会理解的是，大量这样的直流源通常是并联连接到HVDC输电网络，以提供所需量的直流电力到该网络，并且确保稳定的网络操作。
[0004]单独的直流源可以通过更有利的电压控制调节和电流控制调节的组合操作在电压控制调节下，以提供在目标或参考电压值Vref处的电力到HVDC输电网络，和/或操作在电流控制调节下，以提供在目标或参考电流值Iref处的电力到HVDC输电网络。当直流源功率转换器用来将可再生能涡轮的交流发电机连接到HVDC输电网络时，采用电流控制调节的单独使用，因为其实现简单且内在稳定。
[0005]在故障条件下，无论是在HVDC输电网络或在一个或多个并联连接的直流源中，一个或多个单独的直流源功率转换器的转换器端子处的输出电压，或一个或多个单独的直流源功率转换器提供的输出电流，可以增加到直流系统不能容忍的水平。例如，当直流源在电流控制调节下操作时，直流源的参考电压值Vref由HVDC输电网络确定，更具体地说，由与HVDC输电网络连接的与直流源并联的其他设备确定。但是，如果在故障状况下的直流源变为与HVDC输电网络断开，直流源将失去其参考电压值VMf，但将继续在相同的参考电流值Iref供电。这可能会导致在直流源功率转换器的转换器终端处的危险的高输出电压。
[0006]因此，需要一种用于直流源功率转换器的转换器控制装置和关联的控制技术，其能够提供对直流源功率转换器的输出电流的可靠和有效的调节，以最小化在转换器端子处的过度输出电压或特别是在故障状况期间的过度输出电流导致的损坏。
【发明内容】
[0007]根据本发明的第一方面，提供了一种转换器控制装置，用于调节直流源功率转换器的输出电流，该转换器控制装置包括:_
[0008]用于基于直流源功率转换器的输出电流值(Irat)和目标电流值(Itgt)之间的比较而调节直流源功率转换器的输出电流的电流调节器，其中:
[0009]当直流源功率转换器的输出电压值(Vwt)是在最小和最大电压值(Vmin，Vmax)限定的正常操作电压范围内时，转换器控制装置可操作以控制目标电流值(Itgt)，使得它等于一个参考电流值(Im)，以及；
[0010]当该输出电压值(V。」在正常操作电压范围之外时，该转换器控制装置可操作以调制参考电流值(Im)来提供小于参考电流值(Im)的目标电流值(Itgt)。
[0011]本发明的实施例提供一种用于发电的电装置，其包括并联连接到直流系统的至少两个直流源，且每一个具有直流源功率转换器，以及包括根据本发明第一方面的转换器控制装置的直流源功率转换器中的至少一个。通常情况下，每一个直流源功率转换器包括:根据本发明第一方面的转换器控制装置。
[0012]根据本发明的第二方面，提供了一种用于调节直流源功率转换器的输出电流的方法，所述方法包括:_
[0013]比较直流源功率转换器的输出电流值(Irat)与目标电流值(Itgt)，以实现直流源功率转换器的输出电流的调节，其中:
[0014]当直流源功率转换器的输出电压值(Vwt)是在最小和最大电压值(Vmin，Vmax)限定的正常操作电压范围内时，目标电流值(Itgt)设置为与参考电流值(Im)相等；以及
[0015]当该输出电压值(V。」在正常操作电压范围之外时，调制参考电流值(Iref)以提供小于参考电流值(IMf)的目标电流值(Itgt)。
[0016]根据本发明方面的转换器控制装置和方法当输出电压值(V。」在预定的最小和最大电压值(vmin，vmax)限定的正常操作电压范围内时使得直流源功率转换器维持在所需的参考电流值(Iref)处的输出电流值(1_)。因此，当输出电压值(Vwt)在正常操作电压范围内时，直流源功率转换器因此操作在电流控制调节下。
[0017]当输出电压值(V J在正常操作电压范围之外时，其通常表示失灵或故障状况，可检测出使得参考电流值(Iref)被调制为提供小于参考电流值(Iref)的目标电流值(Itgt)。特别地，当输出电压值(Vrat)在正常操作范围之外且大于最大电压值(Vmax)时，减少的目标电流值(Itgt)限制了在直流源功率转换器的转换器端子处的输出电压值(Vrat)的上升。另一方面，当输出电压值(V。」在正常操作范围外且小于最小电压值(Vmin)时，减少的目标电流值(Itgt)限制了直流源功率转换器的转换器端子处的输出电流值(Itjut)，特别是当输出电压值(Vrat)等于零时稳态故障电流。在这两种情况下，消除或者至少最小化损害直流源功率转换器和/或其连接的整个直流系统的风险，否则会导致过度的输出电压或输出电流。
[0018]直流源功率转换器通常连接交流系统和直流系统，以实现提供直流电力到直流系统。因此，直流源功率转换器一般作为有源整流器操作。交流系统及关联的直流源功率转换器一起构成单独的直流源。交流系统典型地包括交流发电机，例如与驱动交流发电机的转子的可再生能涡轮关联。在这种情况下，直流系统通常包括HVDC电力网络。如上文所述，多个单独的直流源通常并联连接到直流系统，以形成根据本发明实施例的电装置。
[0019]电流调节器可以包括电流比较器，用于比较直流源功率转换器的输出电流值(1ut)和目标电流值(Itgt),并且可以包括电流控制器，用于控制直流源功率转换器的操作，以调节输出电流值(Iwt)，以达到所需的输出电流值(I。」，也就是与目标电流值(Itgt) —致的值。电流控制器典型地输出控制信号(Ctr_out)以控制直流源功率转换器的操作。
[0020]最小和最大电压值(Vmin，Vfflax)每个可以关于直流源功率转换器的电压参考值(Vref)而限定。当直流源功率转换器的输出电流值(I J等于所需的参考电流值(Iref)时，电压参考值(U通常是需要用于直流系统的稳定运行的值以及直流源功率转换器的输出电压值(Vtjut)的平均值。
[0021]最大电压值(Vmax)可能是在Vref ( Vmax ( 1.1Vref的范围中。在一些实施例中，最大电压值，可以选择为Vmax = 1.05VMf。
[0022]最小电压值(Vmin)可以是在0.7VMf≤Vmin≤VMf的范围中。在一些实施例中，最小电压值可以选择为Vmin=0.75VMf。因此，用于输出电压值的正常操作电压范围是0.7Vref ^ Vout ^ 1.1Vref0
[0023]转换器控制装置可以包括增益控制器，在输出电压值(V。」超过最大电压值(Vmax)时该增益控制器可操作以调制参考电流值(IMf)，从而提供小于参考电流值(IMf)的目标电流值(Itgt)。增益控制器可以具有预定的增益值，该增益值控制施加到参考电流值(Iref)的调制水平。当增益控制器的增益值增加时，施加到参考电流值(Iref)的调制水平也增加，以提供减少的电流目标值(Itgt)。这提供了过压故障状况期间的参考电流值(Iref)的折返，从而限制了在直流源功率转换器的转换器端处的输出电压值(Vwt)的上升。增益值大于1，且选择该增益值向参考电流值(IMf)提供所需的折返率。
[0024]转换器控制装置包括增益控制器，当输出电压值(Vrat)小于最小电压值(Vmin)时，该增益控制器可操作以调制参考电流值(IMf)，从而提供小于参考电流值(IMf)的目标电流值(Itgt)。增益控制器可以具有预定的增益值，该增益值控制施加到参考电流值(Iref)的调制水平。当增益控制器的增益值增加时，施加到参考电流值U的调制水平也增加，以提供减少的电流目标值(Itgt)。这提供了过压故障状况期间的参考电流值(Iref)的折返，从而限制了在直流源功率转换器的转换器端子处的输出电流值(Iwt)，这体现为故障电流。增益值大于1，且选择该增益值向参考电流值(IMf)提供所需的折返率以最小化故障电流。
[0025]在直流源功率转换器的输出电压值(V。」等于或大于预定的最大电压限制值(Vliffljiax)[即Vrat≤Vlim maJ的情况下，转换器控制装置可操作以调制参考电流值(Im)来提供等于零的目标电流值(Itgt)。这提供了参考电流值(Iref)在过压故障状况期间的总折返。
[0026]在直流源功率转换器的输出电压值(V。」等于或可能小于预定的最小电压限制值(Vliffljlin)的情况下，转换器控制装置可操作以调制参考电流值(IMf)来提供等于零的目标电流值(Itgt)。在一些实施例中，预定的最小电压限制值(Vlim min)可能是零。这是有利的，因为它可以使转换器控制装置提供参考电流值(IMf)在欠压故障状况下的总折返，特别是使稳态故障电流减小到零。
[0027]在一些实施例中，转换器控制装置可操作以通常在乘法器中组合目标电流值(Itgt)和直流源功率转换器的输出电压值(Vwt)以提供功率限制值信号(Plim)。然后，这个信号可以被用来控制一个或多个上游设备(例如，交流发电机和/或风力涡轮)，以使所述或每个设备以限制基于功率限制值信号(Plim)的其输出功率。
[0028]直流源功率转换器的操作通常调整为根据本发明第二方面的控制方法的部分，目的是实现输出电流值(Itjut)的调节，也就是与目标电流值(Itgt) —致的值。
[0029]在直流源功率转换器的输出电压值(V J超过最大电压值(Vmax)的情况下，控制方法可以包括根据预定增益值调制参考电流值(IMf)，以提供小于参考电流值(IMf)的目标电流值(Itgt)。如上所述，这通过取决于增益值的折返率提供了在过压故障状况期间的参考电流值(Iref)的折返。
[0030]在输出电压值(Vrat)小于最小电压值(Vmin)的情况下，所述控制方法可以包括根据预定的增益值调制参考电流值(Im)以提供小于参考电流值(IMf)的目标电流值(Itgt)。如上所述，这通过取决于增益值的折返率提供了在过压故障状况期间参考电流值(Iref)的折返。
[0031]在输出电压值(Vwt)等于或大于预定的最大电压限制值(Vlim max)的情况下，该控制方法可以包括调制参考电流值(Iref)以提供等于零的目标电流值(Itgt)。因此，保证了在过压故障状况期间的参考电流值(Im)的总折返。
[0032]在输出电压值(Vwt)等于或可能小于预定的最小电压限制值(Vlim min)的情况下，该控制方法可以包括调制参考电流值(Iref)以提供等于零的目标电流值(Itgt)。如上所述，预定的最小电压限制值(Vlimmin)可以是零以在欠压故障状况期间提供参考电流值(Im)的总折返，使稳态故障电流减少到零。
[0033]在一些实施例中，控制方法可以包括组合和典型地相乘目标电流值(Itgt)和直流源功率转换器的输出电压值(V。」，以提供功率限制值信号(Plim)。该控制方法可以包括控制一个或多个上游设备，如交流发电机和/或风力涡轮，以使所述或每个设备能够基于功率限制值信号(Plim)限制其输出功率。该控制方法可以包括传输功率限制值信号(Plim)到所述或每个上游设备以提供所述功率限制控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1a是并联连接到直流系统且包括直流源功率转换器的多个直流源中一个的示意图；
[0035]图1b是并联连接到HVDC输电网络且包括直流源功率转换器的多个交流发电机中一个的不意图；
[0036]图2是适于控制图1a和Ib的直流源功率转换器的根据本发明一个实施例的转换器控制装置的示意图；
[0037]图3是图2的转换器控制装置控制的直流源功率转换器的电压对电流的图形表
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【具体实施方式】
[0038]现在将通过仅作为示例的方式且参考附图来描述本发明的实施例。
[0039]图1a示出电装置，该电装置包括连接到直流系统8的交流系统6。交流系统6通过升压变压器14和作为有源整流器操作的直流源转换器16连接到直流系统8。交流系统6、升压变压器14和直流源功率转换器16共同操作来作为提供直流电力到直流系统的直流源。
[0040]现在参照图lb，在电装置的一个实现中，交流系统包括风力涡轮12驱动的交流(ac)发电机10和包括高压直流(HVDC)输电网络的直流系统。在这个特定的电装置中，因此，直流源包括交流发电机10和其关联的风力涡轮12，升压变压器14和作为发电机桥操作的直流源功率转换器16。可以理解的是，典型的风电场包括大量这样的直流源，这些通常并联连接到HVDC网络。
[0041]如本说明书中前面讨论的，当多个直流源并联连接到直流系统时，操作困难可能发生在故障状况期间。为了减少可能出现这样操作困难的结果的潜在破坏性的影响，本发明的实施例提供了转换器控制装置18，其可用于调节直流源功率转换器(例如直流源功率转换器16，其形成参考图1a和Ib的如上述描述的电装置的部分)的输出电流。当每一个都包括直流源功率转换器16的多个直流源并联连接时，可行的是，直流源功率转换器16中仅一个可以包括根据本发明实施例的转换器控制装置18，以调节其输出电流。然而，通常情况下，每个直流源的直流源功率转换器16包括根据本发明实施例的转换器控制装置18，以调节其输出电流。
[0042]根据本发明一个实施例的转换器控制装置18的示意图在图2中示出。转换器控制装置18包括电流调节器20，该电流调节器20包括电流比较器22和电流控制器24。电流比较器22从希望的目标电流值Itgt减去直流源功率转换器16的测量的输出电流值Iwt。如果在这两个电流值之间有以电流误差值信号形式的任何偏差或误差，该电流误差值信号U被输入到电流控制器24中。然后，电流控制器24输出控制信号Ctr_out以主动控制直流源功率转换器16的操作，目的是调节输出电流值Itjut使得它与目标电流值Itgt —致。
[0043]根据本发明的一般原则，转换器控制装置18根据直流源功率转换器16的操作状态控制目标电流值Itgt，根据直流源功率转换器16的测量的输出电压值Vwt来确定该操作状态。
[0044]更具体地，还参照图3，转换器控制装置18根据直流源功率转换器16正常操作运行所需的参考电压值vMf，设置由最小电压值Vmin和最大电压值Vmax定义限定的正常操作电压范围。当直流源功率转换器16的输出电压值Vwt是在该正常操作电压范围内(在最小电压值Vmin和最大电压值Vmax之间)，在最小电压值Vmin和最大电压值Vmax之间时，转换器控制装置18检测到功率转换器16在可接受的操作限制内运行操作。在这些情况下，转换器控制装置18设置目标电流值Itgt等于所需参考电流值IMf，因此，直流源功率转换器16根据电流控制调制来操作。该正常操作状态由图3中的垂直线46表示。在特定的情况下，即在输出电压值Vrat等于所需参考电压值VMf且电流控制器24适当调节功率转换器16的输出电流值Itjut以便其符合目标电流值Itgt(并因此符合参考电流值IMf)的情况下，将被理解的是，直流源功率转换器16将在图3所示的操作点54处正常操作。
[0045]然而，当直流源功率转换器16的输出电压值Vwt超出正常操作电压范围时，它通常是表示失灵或故障状况，这是由转换器控制装置18检测。在这些情况下，转换器控制装置18调制参考电流值Iraf,以提供小于参考电流值IMf的减少的目标电流值Itgt。因此，转换器控制装置18能够提供过压和欠压故障状况期间的参考电流值IMf的折返。提供减少的电流目标值Itgt的过压状况期间的参考电流值Iref的折返由图3的上折返线48表示。同样地，提供减少的电流目标值Itgt的欠压状况期间的参考电流值Iref的折返由图3的下折返线50表示。
[0046]在图2中所示的实施例中，转换器控制装置18包括四个增益控制器26、28、30、32，每个都具有各自的预定增益值61、62、63、64。如在图3中指示的，增益控制器26、30的增益值Gl和G3分别确定最大和最小电压值Vmax、Vmin,由此限定了直流源功率转换器16的正常操作电压范围。最大电压值Vmax = GlVMf和最小电压值Vmin = G3VMf。因此，输出电压值Vout的正常操作电压范围被关系G3V,ef ( Vout ( GlVref限定。
[0047]增益控制器28的增益值G2确定调制水平，因此，当功率转换器16的输出电压值Vout大于在正常操作电压范围上端处的最大电压值Vmax时，施加于参考电流值Iref的折返率，从而在过压故障状况期间提供减少的目标电流值Itgt。同样，增益控制器32的增益值G4确定调制水平，因此，当功率转换器16的输出电压值Vwt低于在正常操作电压范围下端处的最小电压值Vmin时，施加于参考电流值Iref的折返率从而在欠压故障状况期间提供减少的目标电流值Itgt。
[0048]转换器控制装置18的所示实施例包括减法控制块34、36、最大输出控制块38、具有恒定值I的恒定值控制块39、减法控制块40、具有下限值是O和上限值是I的限制或饱和控制块42以及乘法控制块44。控制块的这种布置连同增益控制器26、28、30、32使得当功率转换器16的输出电压值Vrat在正常操作电压范围内时，转换器控制装置18控制目标电流值Itgt以便它等于参考电流值IMf，且使得当输出电压值Vrat在正常操作电压范围之外时，转换器控制装置18调制参考电流值IMf以提供减少的目标电流值Itgt。
[0049]现在将参照一个特定的实施例来解释图2中所示的转换器控制装置18的操作，在该实施例中的增益值Gl为1.05以便最大电压值Vmax= 1.05VMf，且增益值G3是0.75以便最小电压值Vmin=0.75Vref0这意味着，允许的最大电压值Vmax是功率转换器16正常操作所需的参考电压值Vref的105% (即大5% )，同时允许的最小电压值Vmin为功率转换器16正常操作所需的参考电压值V,ef的75% (即小25%)。因此，在这个特定的实施例中，将被理解的是，当直流源功率转换器16的输出电压值Vtjut在正常操作电压范围0.75Vref ( Vout ( 1.05Vref时，参考电流值IMf没有被调制由此导致目标电流值Itgt等于参考电流值IMf。
[0050]在过压故障状况期间，通过参考电流值IMf的适当调制，增益值G2例如设置为20，以提供目标电流值Itgt的快速折返。增益值G2的幅度确定了最大电压限制值Vlimmax(=l.05Vref+l/20Vref=l.lVMf)，在此处目标电流值Itgt减小到零来作为参考电流值Iref的调制结果。因此，如果输出电压值Vwt ^ Vlimmax，调制参考电流值IMf以提供等于零的目标电流值Itgt。这可确保过压故障状况期间参考电流值Iref的总折返，其中Vwt ^ Vlim—_。
[0051]增益值G4设置为等于1.33 (即4/3)，例如在欠压故障状况期间通过适当调制参考电流值Iref为目标电流值Itgt再提供合适的折返率。增益值G4的幅度确定最小电压限制值Vlimjlin(=0.75Vref-l/l.33VMf=0)，在此处目标电流值Itgt减小到零来作为参考电流值Iref的调制结果。在图示的实施例中，可以看出，增益值G4是这样选择以致最小电压限制值Vlimmin等于零。这提供了参考电流值IMf的总折返。因此，如果直流源功率转换器16的输出电压值Vtjut下降为O (即Vlim min)，参考电流值Iref被有利地调制，以提供等于零的目标电流值Itgt。这可确保稳态故障电流减小到零。[0052]现在将特别参照图2和图3来描述具有如上所指的特定增益值Gl到G4(即Gl=L 05 ；G2=20 ；G3=0.75 ；G4=1.33)的转换器控制装置18控制的直流源功率转换器16的不同操作状态。
[0053]|H常操作
[0054]在直流源功率转换器16正常操作状态期间，测量的输出电压Vwt随着如上所指的特定增益值在范围0.75Vref ( Vout ( 1.05Vref(即G3Vref ( Vout ( GlVref)内。这种正常操作状态由图3中垂直线46清楚地识别。
[0055]在一个示例场景中，直流源功率转换器16的输出电压值Vwt等于0.9VMf，来自减法控制块34的输出信号是负的，因为UGlU即0.9Vref<l.05Vref)。同样地，来自减法控制块36的输出信号是负的，因为Vtjut > G3Vref(即0.9Vref > 0.75Vref)。因此，可以理解的是，来自最大输出控制块38的输出信号具有负值，而不论它的两个输入信号是否具有最大幅度。当负的输出信号在减法控制块40减去恒定值控制块39提供的恒定值1，来自减法控制块40的输出信号是大于I的正值。然后，限制该输出信号为由限制控制块42的值1，以便到乘法控制块44中的输入信号等于I。
[0056]当功率转换器16的输出电压值Vtjut是正常操作电压范围中的任何值(使得
0.75Vref ( Vout ( 1.05Vref)时，用于输入到乘法控制块44中的为I的信号值总是由转换器控制装置18得出。这确保了参考电流值IMf未被调制，从而提供了等于参考电流值IMf的目标电流值Itgt，和因此提供功率转换器16的电流控制调制。
[0057]讨压操作
[0058]在直流源功率转换器16的过压操作状态期间，随着如上所示的特定增益值，测量的输出电压VtjutM.05Vref(即Vwt>GlVref)。图3中倾斜的上折返线48清楚地标识该操作状态。
[0059]在一个示例场景中，其中直流源功率转换器16的输出电压值Vwt等于1.08VMf，其小于最大电压限制值Vlim max=L lVMf (即Vlim max=(Gl+l/G2)*VMf)，来自减法控制块34的输出信号为正且小于1，因为VjGlU即1.08Vref > 1.05Vref)。相反，来自减法控制块36的输出信号是负的，因为Vtjut > G3Vref(即1.08Vref > 0.75Vref)。因此，可以理解的是，来自最大输出控制块38的输出信号是增益控制器28控制的正值，其增益值G2为20，并由增益控制器26控制。
[0060]当具有O和I之间值的该正输出信号在减法控制块40处从恒定值控制块39提供的恒定值I减去时，来自减法控制块40的输出信号也是O和I之间的正值。将会理解的是，限制控制块42没有限制该输出信号，因此，它直接输入到乘法控制块44中，其中它充当参考电流值IMf的调制信号。
[0061]当功率转换器16的输出电压值Vrat是大于1.05Vref的任意值时,等于或大于O且小于I的调制信号值总是由转换器控制装置18得出。这确保了参考电流值IMf被适当的调制，从而提供了总小于参考电流值IMf的减少的目标电流值Itgt。
[0062]欠压操作
[0063]在直流源功率转换器16的欠压操作状态期间，随着如上所示的特定增益值，测量的输出电压ν_〈0.75Vref(即Vwt〈G3Vref)。图3中倾斜的下折返线50清楚地标识该操作状态。[0064]在一个示例场景中，直流源功率转换器16的输出电压值Vwt等于0.5VMf，其大于最小电压限制值Vlim min = 0(即Vlimmin = (G3-l/G4)*VMf)，来自减法控制块34的输出信号是负的，因为UGIVm(即0.5Vref<l.05Vref)。相反，来自减法控制块36的输出信号为正且小于1，因为UG3VM (即0.5Vref<0.75Vref)。因此，可以理解的是，来自最大输出控制块38的输出信号为增益控制器32控制的正值，其增益值G4为1.33，且由增益控制器30控制。
[0065]当具有O和I之间值的该正输出信号在减法控制块40从恒定值控制块39提供的恒定值I减去，来自减法控制块40的输出信号也是O和I之间的正值。将会理解的是，限制控制块42没有限制该输出信号，因此，它直接输入到乘法控制块44中，其中它充当参考电流值IMf的调制信号。
[0066]等于或大于O且小于I的调制信号值总是由转换器控制装置18得出，当功率转换器16的输出电压值Vwt是小于0.75Vref的任意值。这确保了参考电流值IMf被适当调制，从而提供了总是小于参考电流值IMf的减少的目标电流值Itgt。
[0067]在图2中所示的转换器控制装置18另外还包括可选的乘法控制块52，作为它的输入信号接收目标电流值Itgt和功率转换器16的测量的输出电压值V。#乘法控制块52将这两个输入信号相乘，以产生功率限制值信号匕吣此信号被发送到上游设备，如图1b所示的电装置的交流发电机10和/或风力涡轮12，以限制它们发电。
[0068]虽然在前面的段落中，已经描述了本发明的实施例，但应当理解，在不脱离随附权利要求范围的情况下，可以对这些实施例作出各种修改。
[0069]例如，不同于如上所示的特定增益值的增益值Gl到G4可以被选来实施图2中所示的转换器控制装置18。
[0070]具有不同于图2中所示的拓扑的转换器控制装置18可以被用来实施本发明的一般原则。
[0071]如果参考电流值Iref被修改且增益值Gl到G4被保持在相同的值，转换器控制装置18的控制特性将被修改，如图3所示，提供了修改的操作点54a。
【权利要求】
1.一种转换器控制装置(18)，用于调节直流源功率转换器(16)的输出电流，所述转换器控制装置包括:_ 电流调节器(20)，用于基于所述直流源功率转换器(16)的输出电流值(Iwt)与目标电流值(Itgt)的比较，调节所述直流源功率转换器(16)的所述输出电流；其中: 当所述直流源功率转换器(16)的输出电压值(V。」是在关于所述直流源功率转换器(16)的电压参考值(VMf)限定的最小和最大电压值(Vmin，Vfflax)之间的正常操作电压范围时，所述转换器控制装置(18)操作以控制目标电流值(Itgt)，使得它等于参考电流值(Iref);以及 当所述输出电压值(V。」在正常操作电压范围之外时，所述转换器控制装置(18)操作以调制参考电流值(IMf)来提供小于所述参考电流值(IMf)的目标电流的值(Itgt)。
2.根据权利要求1的转换器控制装置，其中，所述最大电压值(Vmax)是在Vref ( Vmax ( 1.1Vref范围内且最小电压值(Vmin)是在0.7Vref ( Vmin ( Vref的范围内。
3.根据权利要求1或2的转换器控制装置，其中，所述转换器控制装置(18)包括增益控制器(28)，所述增益控制器(28)操作以当输出电压值(Vwt)超过最大电压值(Vmax)时控制施加到参考电流值(IMf)的调制水平，从而提供减少的目标电流值(Itgt)。
4.根据任一前述任意权利要求的转换器控制装置，其中，所述转换器控制装置(18)包括增益控制器(32)，所述增益控制器(32)操作以当输出电压值(V。」小于最小电压值(Vmin)时控制施加到参考电流值(Iref)的调制水平，从而提供减少的目标电流值(Itgt)。
5.根据任一前述任意权利要求的转换器控制装置，其中，当所述输出电压值(Vwt)等于或大于预定的最大电压限制值(Vlimmax)时，转换器控制装置(18)操作以调制参考电流值(Iref)以提供等于零的目标电流值(Itgt)。
6.根据任一前述任意权利要`求的转换器控制装置，其中，当所述输出电压值(Vwt)等于或小于预定的最小电压限制值(Vlimmin)时，转换器控制装置(18)操作以调制参考电流值(Iref)以提供等于零的目标电流值(Itgt)。
7.根据权利要求6的转换器控制装置，其中，所述预定的最小电压限制值(Vlimmin)是零。
8.一种用于调节直流源功率转换器(16)的输出电流的方法，所述方法包括:_ 比较目标电流值(Itgt)和直流源功率转换器(16)的输出电流值(I。」以实现直流源功率转换器(16)的输出电流的调节，其中: 当直流源功率转换器(16)的输出电压值(Vtjut)是在关于直流源功率转换器(16)的电压参考值(U限定的最小和最大电压值(Vmin，Vmax)之间的正常操作电压范围时，目标电流值(Itgt)等于参考电流值(Iref);以及 当输出电压值(V。」在正常操作电压范围之外时，调制参考电流值(IMf)以提供小于参考电流值(Iref)的目标电流值(Itgt)。
9.根据权利要求8的控制方法，其中，所述最大电压值(Vmax)是在VMf( Vmax ( 1.1Vref范围内且最小电压值(Vmin)是在0.7Vref ( Vmin ( Vref的范围内。
10.根据权利要求8或9的控制方法，其中，当输出电压值(V。」超过最大电压值(Vmax)时，该方法包括参照预定的增益值(G2)调制所述参考电流值(Iref)以提供目标电流值(Itgt) ?
11.根据权利要求8至10中任一项的控制方法，其中，当输出电压值(Vwt)小于最小电压值(Vmin)时，该方法包括参照预定的增益值(G4)调制所述参考电流值(IMf)以提供目标电流值(Itgt)。
12.根据权利要求8至11中任一项的控制方法，其中，当输出电压值(Vwt)等于或大于预定的最大电压限制值(Vlim max)时，该方法包括调制参考电流值(Iref)以提供等于零的目标电流值(Itgt)。
13.根据权利要求8至12中任一项的控制方法，其中，当输出电压值(Vwt)等于或小于预定的最小电压限制值(Vlimmin)时，该方法包括调制参考电流值(Iref)以提供等于零的目标电流值(Itgt)。
14.根据 权利要求13的控制方法，其中，所述预定的最小电压限制值(Vlimmin)是零。
【文档编号】H02M7/12GK103733499SQ201280011399
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年2月29日 优先权日:2011年3月2日
【发明者】R·I·史蒂芬斯, 胡立华, M·布彻 申请人:通用电气能源能量变换技术有限公司