功率流控制装置制造方法
【专利摘要】公开了功率流控制装置，其包括：布置成将输入电流分布到多个分支中使得输入电流分布到多个单独分支电流中的电流分布电路；其中多个分支中的每个包括电感设备，其布置成形成与至少一个其它相关分支的相关电感设备的电感耦合；以及与多个分支电通信的多个补偿器单元，其中每个补偿器单元布置成相对于分支电流输送分支补偿电压。
【专利说明】功率流控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及功率流控制装置，且具体地而非排他地涉及用于调节两个机器系统中的功率流的补偿电路。
【背景技术】
[0002]在文献中报告了用于调节功率流和通过传输线传递的各种功率流控制技术。
[0003]例如，柔性交流输电系统(FACTS)可用于电能的AC传输。FACTS通常是可增强可控制性并增加网络的功率传递能力的基于功率电子设备的系统。在一些应用中，它们也可提闻电网上的功率振汤阻尼。
[0004]然而，对于分布式发电系统中的本地发电机和负载的宽定额分集，简单的FACTS系统常常未能满足所需的功率传递容量。因此，管理宽范围的功率传递要求的更灵活的手段是需要的。
【发明内容】
[0005]根据本发明的第一方面，提供了功率流控制装置，其包括:布置成将输入电流分布到多个分支中使得输入电流分布到多个单独分支电流中的电流分布电路；其中多个分支中的每个包括电感设备，其布置成形成与至少一个其它相关分支的相关电感设备的电感耦合；以及与多个分支电通信的多个补偿器单元，其中每个补偿器单元布置成相对于分支电流输送分支补偿电压。
[0006]在第一方面的实施方式中，补偿器单元布置在电流分布电路的下游。
[0007]在第一方面的实施方式中，每个补偿器单元布置成调节其分支补偿电压。
[0008]在第一方面的实施方式中，每个补偿器单元还布置成响应于命令而自动调节其分支补偿电压。
[0009]在第一方面的实施方式中，功率流控制装置还布置成基于补偿器单元的分支补偿电压来提供输出电压。
[0010]在第一方面的实施方式中，输入电流是在具有至少一个电流源的传输线上的电流。
[0011]在第一方面的实施方式中，电流分布电路基于电流分布电路的至少一个预定比将输入电流分布到多个单独分支电流中。
[0012]在第一方面的实施方式中，电流分布电路的每个分支的电感设备包括第一线圈和第二线圈。
[0013]在第一方面的实施方式中，电流分布电路的至少一个预定比与第一线圈的匝数和第二线圈的匝数相关。
[0014]在第一方面的实施方式中，每个分支的第一线圈与相邻分支的第二线圈电感地稱合。
[0015]在第一方面的实施方式中，每个分支的第一线圈和相邻分支的第二线圈一起限定变压器单元。
[0016]在第一方面的实施方式中，第一线圈是变压器单元的主线圈，而第二线圈是变压器单元的副线圈。
[0017]在第一方面的实施方式中，电流分布电路的每个变压器单元的主线圈和副线圈布置在相邻分支中。
[0018]在第一方面的实施方式中，电流分布电路的每个变压器单元的主线圈与相邻变压器单元的副线圈一起布置在同一分支上。
[0019]在第一方面的实施方式中，主线圈每个包括第一匝数的线圈，而副线圈每个包括第二匝数的线圈。
[0020]在第一方面的实施方式中，电流分布电路的每个变压器单元具有由主线圈的线圈的第一匝数和副线圈的线圈的第二匝数定义的匝数比。
[0021]在第一方面的实施方式中，电流分布电路的至少一个预定比由至少一个变压器单元的至少一个匝数比确定。
[0022]在第一方面的实施方式中，电流分布电路的多个单独分支中的每个的单独分支电流的总和实质上等于输入电流。
[0023]在第一方面的实施方式中，补偿器单元是静态同步串联补偿器(SSSC)，每个静态同步串联补偿器包括电压源转换器。
[0024]在第一方面的实施方式中，每个静态同步串联补偿器布置成提供分支补偿电压。
[0025]在第一方面的实施方式中，每个静态同步串联补偿器还布置成调节其分支补偿电压。
[0026]在第一方面的实施方式中，每个静态同步串联补偿器还布置成响应于命令而自动调节其分支补偿电压。
[0027]在第一方面的实施方式中，功率流控制装置布置成基于静态同步串联补偿器的分支补偿电压来提供输出电压。
[0028]在第一方面的实施方式中，变压器单元的数量等于分支的数量。
[0029]在第一方面的实施方式中，补偿器单元的数量等于分支的数量。
[0030]在第一方面的实施方式中，补偿器单元的数量等于变压器单元的数量。
[0031]在第一方面的实施方式中，变压器单元以菊花链方式被连接。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]现在将参考附图作为例子描述本发明的实施方式，其中:
[0033]图1是示出简化的电流分布方案的图；
[0034]图2是示出根据本发明的一个实施方式的功率流控制装置的电流分布电路的图；
[0035]图3是示出图2的电流分布电流的分支的图；
[0036]图4是布置在基本双机器系统中的根据本发明的一个实施方式的功率流控制装置的图；
[0037]图5是图4的功率流控制装置的补偿器单元的图；
[0038]图6A是图5的补偿器单元的稳态等效电路的图；
[0039]图6B是图5的补偿器单元的a.c.小信号等效电路的图；
[0040]图7是图4的功率流控制装置的小信号控制方框图；
[0041]图8A是示出在电流仁的不同值下最大过冲Mp与图4的功率流控制装置的积分增益&和比例增益Kp的关系的曲线图；
[0042]图SB是示出在电流仁的不同值下稳定时间ts与图4的功率流控制装置的积分增益&和比例增益Kp的关系的曲线图；
[0043]图9是示出根据本发明的一个实施方式当965W的功率通过功率流控制装置从vA传递到Vb时在每个分支中的补偿器单元的稳态电压和电流波形的图；
[0044]图10是示出当595W的功率通过图9的功率流控制装置从vB传递到vA时在每个分支中的补偿器单元的稳态电压和电流波形的图；以及
[0045]图11是示出当图9的功率流控制装置从图9的操作改变到图10的操作时在每个分支中的补偿器单元的电流和电压的瞬时响应的图。
【具体实施方式】
[0046]参考图4，示出了功率流控制装置的实施方式，其包括:电流分布电路，其布置成将输入电流分布到多个分支中使得输入电流分布到多个单独分支电流中；其中所述多个分支中的每个包括电感设备，所述电感设备布置成形成与至少一个其它相关分支的相关电感设备的电感耦合；以及多个补偿器单元，其与多个分支电通信，其中每个补偿器单元布置成相对于所述分支电流输送分支补偿电压。
[0047]在下面的描述中，将首先描述本发明的功率流控制装置中的电流分布电路的实施方式。然后，将提供在本发明的一个实施方式中的功率流控制装置的建模、设计和分析。最后，将提供功率流控制装置的实验结果。
[0048]现在参考图1，示出了说明简化的电流分布方案100的图。发明人在其全部研究、试验和实验中想出，交变电流可基于多个预定参数分成多个分支。例如，如在图1中所示的，主电流iM在N个分支当中被分享。分支中的电流被表示为i1、i2、…、ik、…、iN。更具体地，主电流通过下面的等式与分支电流有关:
[0049]I^i2+...+ik+...+iN = iM(I)
[0050]优选地，电流是交流(AC)。然而在一些其它实施方式中，电流在另一实施方式中也可以是直流(DC)。
[0051]参考图2，示出了根据本发明的一个实施方式的功率流控制装置的电流分布电路200的实施方式。在这个实施方式中，电流分布电路200由以菊花链(daisy chained)方式208连接的多个磁耦合电感部件(变压器或变压器单元)202构成。如图2所示，每个变压器单元202的主线圈206和副线圈204布置在相邻分支中。特别是，每个变压器单元202的主线圈206布置在与相邻变压器单元202的副线圈204相同的分支中。优选地，变压器202的所需数量等于分支的数量。
[0052]在这个实施方式中，流经每个分支的电流由变压器202的匝数比(主线圈206中的线圈的阻数与副线圈204中的线圈的阻数之比)，即，叫、n2、…、nk、…、nN确定。理想地，所有变压器202具有无限磁化电感。因此，分支中的电流可表示为如下等式:
[0053]I1 = Ii1IN(2)
[0054]I2 = Ii2I1(3)
[0055]…
[0056]ik = nkik_i(4)
[0057]…
[0058]iN =(5)
[0059]因此，将等式(2)到(5)代入等式(I)中，可得出:
【权利要求】
1.一种功率流控制装置，包括: 电流分布电路，其布置成将输入电流分布到多个分支中使得输入电流分布到多个单独分支电流中；其中所述多个分支中的每个包括电感设备，所述电感设备布置成形成与至少一个其它相关分支的相关电感设备的电感耦合；以及 多个补偿器单元，其与多个分支电通信，其中每个补偿器单元布置成相对于所述分支电流输送分支补偿电压。
2.如权利要求1所述的功率流控制装置，其中所述补偿器单元布置在所述电流分布电路的下游。
3.如权利要求2所述的功率流控制装置，其中每个补偿器单元布置成调节其分支补偿电压。
4.如权利要求2所述的功率流控制装置，其中每个补偿器单元还布置成响应于命令而自动调节其分支补偿电压。
5.如权利要求4所述的功率流控制装置，其中所述功率流控制装置还布置成基于所述补偿器单元的所述分支补偿电压来提供输出电压。
6.如权利要求1所述的功率流控制装置，其中所述输入电流是在具有至少一个电流源的传输线上的电流。
7.如权利要求1 所述的功率流控制装置，其中所述电流分布电路基于所述电流分布电路的至少一个预定比将所述输入电流分布到所述多个单独分支电流中。
8.如权利要求1所述的功率流控制装置，其中所述电流分布电路的每个分支的电感设备包括第一线圈和第二线圈。
9.如权利要求8所述的功率流控制装置，其中所述电流分布电路的所述至少一个预定比与所述第一线圈的匝数和所述第二线圈的匝数相关。
10.如权利要求8所述的功率流控制装置，其中每个分支的所述第一线圈与相邻分支的所述第二线圈电感地耦合。
11.如权利要求8所述的功率流控制装置，其中每个分支的所述第一线圈和相邻分支的所述第二线圈一起限定变压器单元。
12.如权利要求11所述的功率流控制装置，其中所述第一线圈是所述变压器单元的主线圈，而所述第二线圈是所述变压器单元的副线圈。
13.如权利要求12所述的功率流控制装置，其中所述电流分布电路的每个变压器单元的所述主线圈和所述副线圈布置在相邻分支中。
14.如权利要求12所述的功率流控制装置，其中所述电流分布电路的每个变压器单元的所述主线圈与相邻变压器单元的所述副线圈一起布置在同一分支上。
15.如权利要求12所述的功率流控制装置，其中所述主线圈每个包括第一匝数的线圈，而所述副线圈每个包括第二匝数的线圈。
16.如权利要求15所述的功率流控制装置，其中所述电流分布电路的每个变压器单元具有由所述主线圈的线圈的第一匝数和所述副线圈的线圈的第二匝数定义的匝数比。
17.如权利要求16所述的功率流控制装置，其中所述电流分布电路的所述至少一个预定比由至少一个所述变压器单元的至少一个所述匝数比确定。
18.如权利要求1所述的功率流控制装置，其中所述电流分布电路的所述多个单独分支中的每个的单独分支电流的总和实质上等于所述输入电流。
19.如权利要求1所述的功率流控制装置，其中所述补偿器单元是静态同步串联补偿器(SSSC)，每个静态同步串联补偿器包括电压源转换器。
20.如权利要求19所述的功率流控制装置，其中所述每个静态同步串联补偿器布置成提供所述分支补偿电压。
21.如权利要求20所述的功率流控制装置，其中所述每个静态同步串联补偿器还布置成调节其分支补偿电压。
22.如权利要求21所述的功率流控制装置，其中所述每个静态同步串联补偿器还布置成响应于命令而自动调节其分支补偿电压。
23.如权利要求22所述的功率流控制装置，其中所述功率流控制装置布置成基于所述静态同步串联补偿器的所述分支补偿电压来提供输出电压。
24.如权利要求11所述的功率流控制装置，其中变压器单元的数量等于分支的数量。
25.如权利要求1所述的功率流控制装置，其中补偿器单元的数量等于分支的数量。
26.如权利要求11所述的功率流控制装置，其中补偿器单元的数量等于变压器单元的数量。
27.如权利要求 11所述的功率流控制装置，其中所述变压器单元以菊花链方式连接。
【文档编号】H02J3/24GK104078990SQ201410092906
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】钟树鸿, 张瑞蓬 申请人:香港城市大学