包括至少三组相臂的电网的电力支持布置的制作方法

1.本发明总体上涉及电网的支持。更具体地，本发明涉及一种电网的电力支持布置。


背景技术：

2.由于可再生能源的使用增加和传统发电的退役，电网运营商正面临着具有低惯性和低短路水平的电网系统。针对低惯性，其表现为高频率变化率(rocof)，一些电网规范中提出了快速频率和合成惯性响应服务来缓解该问题。
3.电力电子接口能量存储系统是提供这些新服务的有力候选。典型的能量存储系统使用电化学(例如，电池)、电介质(例如，超级电容器)或动能(例如，具有或不具有飞轮的机器)。
4.为了提供快速频率和合成惯性响应服务，需要能量存储介质。然而，这些中的一些(诸如电化学和电介质存储)是昂贵的。这导致电网运营商仅要求实际额定功率，该实际额定功率可能小于所需的表观功率。因此，需要一种能够增加表观功率的电力支持布置，以允许从电力支持布置提供附加的无功功率。


技术实现要素：

5.本发明旨在提供一种能够提供附加的无功功率并且具有增加的表观功率额定值的电力支持布置。
6.该目的通过电网的电力支持布置来实现，其中电力支持布置包括：
7.dc网络，该dc网络包括具有第一dc电势的第一dc线路、具有第二dc电势的第二dc线路和能量存储系统，该能量存储系统包括连接在第一dc线路和第二dc线路之间的支路中的第一能量存储单元，
8.第一组相臂，该第一组相臂以y形配置连接在电网和第一dc线路之间，
9.第二组相臂，该第二组相臂以y形配置连接在电网和第二dc线路之间，第一组相臂和第二组相臂可控制，有利地可共同控制，作为用于利用来自能量存储系统的有功功率支持电网的电压源转换器，以及
10.第三组相臂，该第三组相臂以y形配置连接到电网，具有中性点并且可控制为利用无功功率支持电网。
11.第三组相臂的中性点可以与dc网络分离。替代性地，它可以连接到dc网络。在这两种情况下，中性点可以接地或浮置。如果第三组相臂连接到dc网络，则该组的中性点可以连接到dc网络的连接点，该连接点可以是接地连接点。
12.能量存储系统还可以包括第二能量存储单元。第二能量存储单元可以与第一能量存储单元串联连接。更特别地，它可以连接在第一dc线路和第二dc线路之间的包括第一能量存储单元的支路中。在这种情况下，第三组相臂的中性点还可以连接到第一能量存储单元和第二能量存储单元之间的接合部。
13.电力支持布置可以附加地包括以y形配置连接在电网和dc网络的连接点之间的第
四组相臂。在第三组相臂连接到dc网络的情况下，第四组相臂的中性点连接的连接点可以与由第三组相臂使用的连接点相同。
14.根据一些变体，第一组相臂和第二组相臂包括半桥单元，而第三组相臂包括全桥单元。更特别地，第一组相臂和第二组相臂可以由半桥单元组成或者仅包括半桥单元。第三组相臂又可以由全桥单元构成或者仅包括全桥单元。在存在第四组相臂的情况下，其也可以包括全桥单元。其也可以由全桥单元构成或者仅包括全桥单元。
15.dc网络可以包括具有第三dc电势的第三dc线路，该第三dc电势可以与第二dc电势相同。
16.在一些变体中，第三组相臂的中性点连接到该第三dc线路。
17.能量存储系统可以附加地包括第三能量存储单元。如果第二能量存储单元在第一dc线路和第二dc线路之间的支路中与第一能量存储单元串联连接，则在这种情况下第三组相臂可以经由第三dc线路连接到第三能量存储单元的第一端，并且第三能量存储单元可以具有连接到第一能量存储单元和第二能量存储单元之间的接合部的第二端。
18.替代性地，在第一dc线路和第二dc线路之间的支路仅包括第一能量存储单元的情况下，第二能量存储单元可以连接在延伸在第二dc线路和第三dc线路之间的另外的支路中。在这种情况下，该另外的支路可以仅包括第二能量存储单元。
19.作为第一组相臂和第二组相臂包括半桥单元的替代性方案，所有组的相臂可以包括全桥单元。因此，包括第一组和第二组的所有组可以包括全桥单元。它们可以附加地全部只包括全桥单元。
20.电力支持布置可以附加地包括被配置为控制第一、第二和第三组相臂的控制设备。如果存在第四组相臂，则控制设备也可以被配置成控制该第四组相臂。
21.由控制设备执行的控制可以是第一和第二组相臂的共同控制，使得这些组中的至少一组向电网供应有功功率，而另一组供应无功功率。该控制可以使得只有第一组供应有功功率，并且只有第二组供应无功功率。该控制可以附加地包括对第三组相臂的控制，以利用无功功率支持电网。第三组的控制可以与第一和第二组的控制分离。然而，如果存在第四组相臂，则控制可以是第一、第二、第三和第四组相臂的共同控制，其中第一和第四组相臂被控制以供应有功功率，而第二和第三组被控制以供应无功功率。在这种情况下，可以只有第一和第四组供应有功功率，并且只有第二和第三组供应无功功率。
22.替代性地，第一和第二组相臂可以被共同控制，使得两者向电网供应有功功率和无功功率。如果存在连接到dc网络的第三和第四组相臂，它们两者也可以被控制以向电网供应有功和无功功率两者。在第三组相臂的中性点连接到第一和第二能量存储单元之间的接合部并且第一和第二组相臂中的一组发生故障而另一组是健康的情况下，第三组相臂可以与健康的相臂组共同控制，以向电网供应有功和无功功率。
23.第一组中的每个相臂可以是将第一dc线路与电网的相应的ac相连接的上支路的一部分，并且第二组中的每个相臂可以是将第二dc线路与电网的相应相连接的下支路的一部分。附加地，第四组中的每个相臂可以是上支路的一部分，而第三组中的每个相臂可以是下支路的一部分。
24.控制可以标称地涉及提供dc电网电压的第一部分的第一支路和提供dc电网电压的第二部分的第二支路，其中这些部分的总和是总dc电网电压，其可以是第一和第二dc电
势之间的差值。第一部分可以等于第二部分，第二部分可以是dc电网电压的一半。
25.然后，由控制设备执行的控制可以包括，对于电网的每个相，将dc偏移添加到支路中的一个上，并且从另一支路减去dc偏移，其中dc偏移可以被设置为由从中进行减法的支路标称地提供的dc电压的一部分。
26.控制可以附加地包括在上支路和下支路中注入基频循环电流分量，该循环电流分量被设置为利用添加的偏移屏蔽支路中形成的无功功率分量，并且利用减去的偏移屏蔽支路中形成的有功功率分量。
27.通过具有添加的偏移的支路的稳态电流的相位角可以是0
°
或180
°
，通过具有减去的偏移的支路的电流的相位角可以是90
°
或-90
°
，并且上支路和下支路的组合电流的相位角的绝对值可以在60
°
和120
°
之间。
28.本发明具有许多优点。它能够提供附加的无功功率，并且因此电力支持布置的额定表观功率可以高于额定有功功率，这允许对能量存储系统大小进行限制。
附图说明
29.下面将参考附图描述本发明，在附图中：
30.图1示意性地示出了连接到电网的电力支持布置的第一实施例的第一形式，其中电力支持布置包括第一、第二和第三组相臂以及能量存储系统，
31.图2示意性地示出了连接到电网的电力支持布置的第二实施例，
32.图3示意性地示出了连接到电网的电力支持布置的第三实施例，
33.图4示意性地示出了连接到电网的电力支持布置的第四实施例，
34.图5示意性地示出了类似于第二实施例的电力支持布置的第五实施例，以及
35.图6示意性地示出了连接到电网的电力支持布置的第一实施例的第二形式，以及
36.图7示出了控制包括电力支持布置的第一和第二相臂的上支路和下支路的方法中的多个步骤。
具体实施方式
37.在下文中，将给出对本发明的优选实施例的详细描述。
38.图1示出了连接到交流(ac)电网22的电力支持布置10的第一实施例的第一变体。电力支持布置10包括第一和第二组相臂12和14以及包括能量存储系统(ess)的直流(dc)网络dcn 16，其中能量存储系统包括第一能量存储单元18a。dc网络还包括第一dc线路dcl1和第二dc线路dcl2。第一能量存储单元18连接在第一和第二dc线路dcl1和dcl2之间的支路中。
39.第一组中的相臂12是y形连接的，其中每个相臂在第一端处连接到电网22的相应相，并且在第二端处连接到第一dc线路dcl1，其中第一dc线路dcl1具有第一dc电势。因此，第二端相互连接，并形成y形连接的第一组的中性点。该中性点连接到第一dc线路dcl1。以类似的方式，第二组中的相臂14也是y形连接的，其中每个相臂的第一端连接到电网22的相应相，并且第二端连接到第二dc线路dcl2，其中第二dc线路dcl2具有第二dc电势。因此，第二端相互连接，并形成y形连接的第二组的中性点。该中性点连接到第二dc线路dcl2。第一组相臂以y形配置连接在电网和第一dc线路之间。
40.第二dc电势可以是零，或者与第一dc电势大小相等，但是极性相反。第一和第二组相臂可以附加地一起形成电压源转换器(vsc)，由于相臂实现方式，该电压源转换器可以被认为是具有由第一和第二组相臂12和14的第一端形成的ac侧和由第一和第二组相臂12和14的第二端形成的dc侧的双y形转换器。这是由于第一和第二相臂可以一起形成电网22的ac波形。出于这个原因，每个相臂也可以包括单元，并且在第一实施例的第一变体中，第一和第二组相臂中的单元是全桥单元。由于使用了单元，转换器也可以被认为是双y形模块化多电平转换器(mmc)。
41.第一和第二组相臂可以作为vsc被共同控制以支持电网，这种支持可以包括利用有功功率支持电网的能量存储系统。控制可以附加地包括第一和第二组相臂的共同控制，使得这些组中的至少一组向电网供应有功功率，而另一组供应无功功率。在第一实施例的第一变体中，第一和第二组两者向电网供应有功功率。
42.如本领域中已知的，ac侧可以附加地经由变压器(未示出)连接到电网22。
43.如上所述，dc网络16还包括第一能量存储单元18，其中第一能量存储单元18连接在延伸在第一和第二dc线路dcl1和dcl2之间的支路中。在第一实施例中，支路仅包括第一能量存储单元18，并且因此第一能量存储单元18的第一端连接到第一dc线路dcl1，并且第一能量存储单元18的第二端连接到第二dc线路dcl2。能量存储系统可以是电化学、动能和/或电介质能量存储系统，并且因此第一能量存储单元可以包括飞轮、超级电容器和/或电池。
44.通过包括单元，由第一和第二组相臂构成的转换器包括电力电子设备。转换器用于将能量存储系统(ess)连接到电网22。因此，具有能量存储系统的转换器还可以被称为双y形电力电子接口能量存储系统(pe-ess)。
45.电力支持布置10还包括第三组y形连接的相臂24，其通常也由全桥单元构成。因此，每个相臂的第一端连接到电网22的相应相，而第二端互连以形成中性点。该中性点可以接地。作为替代性方案，其可以是浮置的。在这种情况下，中性点也与dc网络分离。第三组相臂24可以形成第一辅助电压源转换器，其也可以是mmc。该转换器也可以被称为并联转换器，因为它实质上与pe-ess并联连接到电网。辅助转换器也可以被视作为静态var补偿器(statcom)。
46.电力支持布置10可以附加地包括被配置成控制转换器的控制设备20，该控制可以是对形成双y形vsc的第一和第二组相臂12和14的控制以利用有功和/或无功功率支持电网22、以及对形成第一辅助转换器的第三组相臂24的控制以利用无功功率支持电网22。
47.要求并不需要电力支持布置的实际和表观额定功率相当。因此，如图1所示，向双y形pe-ess添加并联y形转换器可能是具有成本效益的。因此，可以增加电力支持布置的无功功率提供能力，而不增加有功功率提供能力。因此，电力支持布置可以具有比有功额定功率高的表观额定功率。在不必增加能量存储系统的容量的情况下，也实现了提高的表观额定功率。
48.然而，辅助转换器没有实际功率能力，并且通常需要被单独控制。
49.因此，电力支持布置的可控性可能难以实施，尤其是在稳定性方面。例如，双y形pe-ess可能由摆动方程决定，而辅助转换器需要与pll同步。
50.为了改善这种情况以及增强用于形成辅助转换器的第三组相臂的使用，本发明的
方面涉及将第三组相臂连接到dc网络16。因此，第三组相臂24的中性点可以连接到dc网络16。因此，第三组相臂可以集成到pe-ess中，以创建三y形pe-ess。下面将示出可以实现这一点的几种不同方式。
51.图2示意性地示出了其中已经实现这一点的电力支持布置10的第二实施例。这里，能量存储系统还包括第二能量存储单元26，在这个实施例中该第二能量存储单元也连接在第一和第二dc线路dcl1和dcl2之间包括第一能量存储单元18的支路中。在这种情况下，第二能量存储单元26也与支路中的第一能量存储单元18串联连接。更特别地，第一能量存储单元18具有连接到第一dc线路dcl1的第一端和连接到第二能量存储单元26的第一端的第二端，其中第二能量存储单元26的第二端连接到第二dc线路dcl2。因此，第一和第二能量存储单元18和26串联连接在第一和第二dc线路dcl1和dcl2之间。在这种情况下，第三组相臂24的中性点连接到dc网络。更特别地，其连接到dc网络的连接点，在这种情况下，该连接点由两个能量存储单元18和26之间的接合部形成，在一些变体中，该接合部可以处于接地电位，从而使连接点成为接地连接点。替代性地，接合部可以是浮置的。
52.这里，控制还可以包括控制作为vsc的第一和第二相臂，其可以是第一和第二组相臂的共同控制，使得这些组中的至少一组向电网供应有功功率，而另一组供应无功功率。在这个实施例中，第一和第二组两者向电网提供有功功率。在这种情况下，第三组相臂24可以不贡献任何有功功率输出。然而，其可以用作用于无功功率支持的辅助vsc。第三组相臂24还具有在能量存储单元中的一个必须断开的情况下提供冗余的优点。例如，如果第一能量存储单元18出现故障，则第二和第三组相臂14和24可以被控制为vsc，以使第二能量存储单元26支持电网22，而第一和第三组相臂12和24可以被控制为vsc，以在第二能量存储单元26不能使用的情况下使第一能量存储单元18支持电网22。因此可以看出，如果第一和第二组相臂中的一组出现故障，而另一组是健康的，则第三组相臂可以与健康的相臂组共同控制，以向电网提供有功和无功功率。
53.图3示出了第三实施例，其中第三组相臂24是pe ess的一部分，其还包括在第一和第二dc线路dcl1和dcl2之间的支路中与第一能量存储单元18串联连接的第二能量存储单元26。因此，在这种情况下，第一能量存储单元18还是具有连接到第一dc线路dcl1的第一端和连接到第二能量存储单元26的第一端的第二端，其中第二能量存储单元26的第二端连接到第二dc线路dcl2。能量存储系统还包括第三能量存储单元28，该第三能量存储单元具有连接到dc网络16的第三dc线路dcl3的第一端和连接到第一和第二能量存储单元18和26之间的接合部的第二端。因此，第三组相臂的中性点经由第三dc线路dcl3连接到第三能量存储单元28的第一端，并且第三能量存储单元28的第二端连接到第一和第二能量存储单元18和26之间的接合部。另外，在这种情况下，第三组相臂24的中性点连接到第三dc线路dcl3。在这种情况下，第三dc线路dcl3可以具有与第一电势相同的第三电势。根据这个实施例，第一和第三能量存储单元18和28可以并行操作与第二能量存储单元26一起用于利用有功和无功功率两者支持电网22。冗余也是可能的。
54.图4示出了第四实施例，其包括第二能量存储单元26和第三组相臂24作为pe ess的一部分。在这种情况下，第三组相臂24的中性点还是连接到第三dc线路dcl3。第二能量存储单元的第二端还是连接到第二dc线路dcl2。然而，在这种情况下，第二能量存储单元26的第一端连接到第三dc线路dcl3。因此，dc网络16包括可以用于支持电网22的两个并联dc子
系统。因此，第一和第二dc线路dcl1和dcl2之间的支路仅包括第一能量存储单元18，而第二能量存储单元26连接在延伸在第二和第三dc线路dcl2和dcl3之间的另外的支路中，其中该另外的支路仅包括第二能量存储单元26。
55.对于图3和图4中示出的配置，所有三组相臂可以产生有功功率。这些配置增加了可控性，因为三个y形连接的相臂可以作为pe-ess来控制，并且其响应将由摆动方程来决定。使用下垂或相对惯性常数的并行操作是可能的。此外，在es单元必须断开的情况下，存在冗余的可能性。
56.在至此描述的实施例中，所有相臂组包括全桥单元。因此，包括第一、第二和第三组的所有组可以包括全桥单元。附加地，它们可以全部只包括全桥单元。此外，第一和第二组相臂作为vsc被共同控制，并且两者向电网供应有功和无功功率。在第三和第四实施例中，其中第三组相臂连接到dc网络，该组也可以与第二组相臂一起被控制，以向电网提供有功和无功功率。
57.本文描述的各方面的主要优点在于，它们可以用于无功和有功功率不相等的系统规模，尤其是在无功功率额定值高于有功功率额定值的情况下。
58.如以上图1中所见，如果无功功率要求高，则可以将辅助功率转换器与pe-ess并联连接。这也是具有成本效益的，因为可以避免附加的能量存储元件，诸如附加的电池和附加的超级电容器。
59.可以将辅助功率转换器集成到pe-ess中，而不是并联设置。这导致了几种不同的系统配置，如图2、图3和图4所示。这些不同的配置增加了能量存储系统的冗余，并且整个系统的协调控制可以导致系统优化和其它益处。
60.应理解，上面给出的实施例仅为示例，并且可以存在变化。例如，可以将更多的转换器与pe-ess并联连接，或者包括更多组相臂作为pe-ess的一部分。例如，可以向图3和图4中的结构添加一个或多个另外的相臂组，其中每个这样的另外的组具有连接到相应的另外的dc线路的中性点，该相应的另外的dc线路连接到相应的另外的能量存储单元的第一端，其中每个这样的另外的能量存储单元的第二端连接到第一和第二能量存储单元之间的接合部(第三实施例)、或者连接到第二dc线路(第四实施例)。
61.在以上形式中，所有相臂组由全桥单元组成。应理解，可以利用半桥和全桥单元的混合来实现电力支持布置。
62.图5中示出了这种情况的一种形式，其示出了作为第二实施例的变体的第五实施例。这里，第一组相臂12的中性点连接到第一dc线路dcl1，并且第二组相臂14的中性点连接到第二dc线路dcl2，其中第一组12的每个相臂在一个端部处经由第一ac线路acl1连接到相应的ac相，并且其它端互连并连接到第一dc线路dcl1。第二组14的每个相臂在一个端部处经由第二ac线路acl2连接到相应的ac相，并且其它端互连并连接到第二dc线路dcl2。在这种情况下，还存在第三组相臂24，其第一端连接到电网的ac相(这也通过第二ac线路acl2实现)，其第二端互连并且接地。如图所示，还存在第四组y形连接的相臂30，在该组中，每个相臂包括经由第一ac链路acl1连接到电网的相应的ac相的第一端，并且其它端互连并接地。可以看到，相臂被示出为电压源。还可以看到，第四组相臂30的中性点连接的dc网络的连接点与第三组相臂24所使用的连接点相同。
63.在这种情况下，第一、第二、第三和第四组相臂12、14、24和30作为电压源转换器被
共同控制用于支持电网。第一和第四组相臂12和30可以一起操作以在第一ac链路acl1上形成ac波形，并且第二和第三组相臂14和24可以一起操作以在第二ac链路acl2上形成ac波形。连接到第一ac链路acl1的相同相的第一和第四组12和30的相臂在这种情况下形成由p指示的上支路或正支路，而连接到第二ac链路acl2的相同相的第二和第三组14和24的相臂在这种情况下形成由n指示的下支路或负支路。因此，第一组中的每个相臂是将第一dc线路与电网的相应的ac连接的上支路的一部分，并且第二组中的每个相臂是将第二dc线路与电网的相应相连接的下支路的一部分。附加地可以看到，第四组中的每个相臂是上支路的一部分，并且第三组中的每个相臂是下支路的一部分。
64.在该实施例中，第一和第二组相臂12和14包括半桥单元或由半桥单元组成，而第三和第四组相臂24和30包括全桥单元或由全桥单元组成。附加地，第三和第四组相臂24和30可以被视作为两个mmc的共同资源。第三组相臂24的单元可以帮助在第二ac链路acl2上形成波形，并且第四组相臂30的单元可以帮助在第一ac链路acl1上形成波形。
65.应理解，在此第一以及可选的第二能量存储单元也可以串联连接在两条dc线路dcl1和dcl2之间，并且第三和第四组相臂24和30的中性点可以连接到这些能量存储单元之间的接合部。
66.图6示出了第一实施例的第二变体，其中第一和第二组相臂12和14以与图1和图5中相同的方式连接在电网的相和相应的dc线路之间。第一和第二组相臂12和14也经由相同的第一ac线路acl1连接到电网相。因此，第一组相臂中的相臂形成上支路或正支路，并且第二组相臂中的相臂形成下支路或负支路。
67.在这种情况下，第一和第二组相臂12和14可以形成mmc，一起被操作用于在第一ac链路acl1上形成ac波形。第三组相臂24还是用作单独的vsc，并且连接到电网的相，这是通过单独的连接完成的，即，与第一ac线路acl1分离的连接并且中性点接地。这里与第一实施例的第一变体的不同之处在于，第一和第二组相臂12和14的单元还是半桥单元，而第三组相臂24的单元是全桥单元，正如第五实施例中那样。
68.因此，图5和图6中示出的实施例的第一和第二组相臂包括半桥单元，而第三组相臂包括全桥单元。更特别地，第一和第二组相臂由半桥单元构成或仅包括半桥单元，而第三组相臂可以由全桥单元构成或仅包括全桥单元。当存在第四组相臂时，其也包括全桥单元，并且更特别地，可以由全桥单元构成或者仅包括全桥单元。
69.电力支持布置可以附加地包括控制设备。
70.电力支持布置的控制由控制设备20执行，该控制设备因此被配置为控制第一、第二和第三组相臂。当存在第四组相臂时，控制设备也控制该第四组相臂。
71.因此，在图5和图6中提出了具有低能量需求和双极dc网络兼容性的混合单元mmc。与图5中的配置相比，图6中的结构将fb单元组合到一个唯一的y-statcom中。在失去一个极点的情况下，不对称单极操作可能需要接地连接。
72.电力支持布置的混合单元实现方式可以附加地具有修改的操作。在这种情况下，控制包括第一和第二组相臂的共同控制，使得这些组中的一组向电网提供有功功率，而另一组提供无功功率。由控制设备执行的控制可以是第一和第二组相臂的共同控制，使得这些组中的至少一组向电网供应有功功率，而另一组供应无功功率。该控制可以是使得只有第一组供应有功功率并且只有第二组供应无功功率的控制。该控制可以附加地包括对第三
组相臂的控制，以利用无功功率支持电网。第三组的控制可以与第一和第二组的控制分离开。然而，如果存在第四组相臂，则控制可以是第一、第二、第三和第四组相臂的共同控制，其中第一和第四组相臂被控制以供应有功功率，而第二和第三组被控制以供应无功功率。在这种情况下，可以只有第一和第四组供应有功功率，并且只有第二和第三组供应无功功率。
73.与操作为增强的statcom的常规双星mmc相比，这种控制的特点在于降低的能量需求。存储能量需求降低对于单元保护部分是有益的。这一点尤为重要，因为正在开展基于工业绝缘栅双极晶体管(igbt)模块的低功率statcom和中压直流(mvdc)mmc单元的活动，其中存储的能量对单元旁路尺寸有直接影响。
74.该控制可以标称地涉及提供dc电网电压的第一部分的第一支路和提供dc电网电压的第二部分的第二支路，其中这些部分的总和是总dc电网电压，其可以是第一和第二dc电势之间的差值。第一部分可以等于第二部分，第二部分可以是dc电网电压的一半。
75.然后，该控制可以包括，对于电网的每个相，将dc偏移添加到支路中的一个上，并且从另一支路减去dc偏移，其中dc偏移可以被设置为由从中进行减法的支路标称地提供的dc电压的一部分。该控制可以附加地包括在上支路和下支路中注入基频循环电流分量，该循环电流分量被设置为利用添加的偏移屏蔽支路中的无功功率分量，并且利用减去的偏移屏蔽支路中形成的有功功率分量。
76.作为示例，可以将偏移添加到上支路，并将其从下支路中减去。为了清楚起见，定义以下量，其在本文中一致地使用：
77.·fg
：电网频率
78.·
s：表观功率
79.·vdc
：dc链路电压
80.·
电网电流角度
81.·kac
：峰值ac电网电压和半dc电压之间的比值
82.由用于转换器支路的控制设备执行的所提出的修改的混合单元mmc操作可以针对每个相总结如下：
83.·
vdc/2的dc偏移被添加到上支路并从下支路中减去，诸如只有上支路支持整个dc电压
[0084][0085][0086]
·
通过注入基频循环电流，无功功率分量在上支路中被屏蔽，而有功功率分量在下支路中被屏蔽，因为下支路不能通过dc分量与dc链路交换任何有功功率。
[0087][0088]
如图7的流程图所示，电力支持布置的控制设备因此可以控制至少由第一和第二组相臂以及可选地也由第三和第四组相臂形成的转换器，以将dc偏移添加到一个支路(步骤30)，其中dc偏移可以是dc网络的dc电压的一半。控制设备还可以控制转换器从另一支路中减去dc偏移(步骤32)，并且在上支路和下支路中注入基频循环电流(步骤34)。在本示例
中，dc偏移被添加到上支路，并从下支路中减去。
[0089]
由此得出，支路电流为
[0090][0091][0092]
所提出的具有dc偏移和功率分量屏蔽的双y形mmc操作与常规操作的双y形mmc的比较表明存在电网角度的-90
°
附近的
±
30
°
以及+90
°
附近的
±
10
°
的绝佳操作范围，在该范围中所需的存储能量与常规操作的mmc相比是更少的。
[0093]
因此，控制可以包括控制上支路和下支路以相对于电网的角度在-120至-60度的范围内的相角或者相对于电网的角度在80至100度的范围内的相角注入功率。
[0094]
应理解，其中dc电压在正和负支路之间均分的mmc操作(φ≈0)对于高功率因数产生最低存储能量需求，而其中dc电压在上和下支路之间不均分的statcom操作(φ≈90
°
)对于低功率因数产生最低存储能量需求。
[0095]
对于大约超过60
°
的负载角，类似statcom的操作(对于上支路和下支路具有不对称分割的dc电压贡献)导致减小的能量需求。
[0096]
因此，通过具有添加的偏移的支路的稳态电流的相位角可以是0
°
或180
°
，通过具有减去的偏移的支路的电流的相位角可以是90
°
或-90
°
，并且上支路和下支路的组合电流的相位角的绝对值可以在60
°
和120
°
之间。
[0097]
可以看出，根据图5和图6的电力支持布置以及相关操作具有以下特征：
[0098]
1.具有包括hb单元和接地的y-statcom的一个转换器的双极dc网络。
[0099]
2.通过dc电压分量的不对称分享，以高q和小p操作的具有dc端子和低存储能量需求的facts设备的操作。因此，可以具有33％的fb单元和66％的hb单元。
[0100]
图5和图6中的转换器布置的一些优点是：
[0101]
单转换器双极操作，其中转换器潜在地集成到一个阀厅中。
[0102]
·
双极系统中fb单元功能的合并导致所需的存储能量的减少。
[0103]
·
当操作范围接近低功率因数值时，对双星mmc的常规操作的简单修改。益处是节省了半导体器件和单元旁路电路要求。
[0104]
控制设备可以被实现为根据计算机指令动作的处理器，诸如一个或多个分立部件。然而，它也可以实施为具有附带程序存储器的处理器的形式，该程序存储器包括计算机程序代码，当在处理器上运行时，该计算机程序代码执行期望的控制功能。承载这个代码的计算机程序产品可以作为数据载体(诸如承载计算机程序代码的一个或多个cd rom盘或一个或多个记忆棒)提供，当加载到处理器中时，该数据载体充当控制单元。
[0105]
根据前面的讨论而显而易见的是，本发明可以以多种方式变化。因此，应理解，本发明仅受以下权利要求限制。