具有不同dc源的链路转换器系统和操作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及包括用于把来自多个DC电源的多个直流（DC)电流转换成配电网的交 流(AC)的转换器相臂的电链路转换器系统（electricalchain-linkconvertersystem)。 相臂包括多个串联连接的转换器单元，其各连接到多个DC电源的相应电源。
【背景技术】
[0002] 三相链路转换器由三个相臂组成，其中每相由多个串联连接的单元转换器组成。 串联连接的单元转换器的相臂能够按照三角形或星形配置来连接。转换器的各单元包括DC 电容器，其中存储单元能量。DC电容器的DC电压将足以在单元AC端子生成AC电压分量。 DC电容器的能量能够从馈电网提取（这是对于电压源转换器（VSC)应用的情况）或者从外 部源提取。外部源可以是被充电和放电的电池。注入单元的DC侧的功率将理想地等于单 兀的AC侧的功率输出。
[0003] 连接到各单元的源的功率在符号和幅值方面可以不相等。通常对链路转换器假定 每个单独单元的功率输出将彼此相等，除了扰动所引起的DC电压不平衡必须通过控制动 作来消除时之外。为了取得这个相等输出，例如，连接到单元的电池可用来对外部电源的非 等功率进行调整。
[0004] 另外，如果电源通过长电缆连接到转换器单元，则外部电源可以不位于可影响系 统的成本方面的相同点。
[0005] W0 2010/102667涉及包括一相或多相的模块化电压源转换器（VSC)。每相包括串 联连接的转换器单元模块。向一相中的至少一个转换器单元模块指配独立壳体中的独立分 布式能量源。一相中的至少一个转换器单元模块能够生成有功功率，以及具有所指配能量 源的转换器单元模块可与一相中的其他所有转换器单元模块分离地共同放置在远处位置。 这据说是与具有在公共位置用于有功功率生成的能量供应相比的优点，因为那将例如需要 长电缆将转换器单元模块连接到能量源。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个目的是减轻如何操控连接到具有不同功率（幅值和/或符号、即加 或减）的不同电源的链路转换器的现有技术的问题。
[0007] 按照本发明的一个方面，提供一种电链路转换器系统。该系统包括用于把来自多 个DC电源的多个直流（DC)电流转换成配电网的交流（AC)的转换器相臂，相臂包括多个串 联连接的转换器单元，其各连接到多个DC电源的相应电源。该系统还包括与相臂关联的控 制单元。控制单元包括：处理器；以及存储指令的存储单元，指令在由处理器运行时使控制 单元对于转换器单元的每个：得到转换器单元的专用电压参考，电压参考与单元的有功功 率、与相臂的总有功功率以及与相臂所生成的无功功率相关；并且向转换器单元传送电压 参考。
[0008] 按照本发明的另一个方面，提供一种包括各连接到相应DC电源的串联连接转换 器单元的相臂的电链路转换器系统的方法。该方法包括对转换器单元的每个：得到转换器 单元的专用电压参考，电压参考与单元的有功功率、与相臂的总有功功率以及与相臂所生 成的无功功率相关；并且向转换器单元传送电压参考，其中来自其相应电源的转换器单元 的相应功率输入彼此相等。
[0009] 本公开的链路转换器系统方面的一实施例可用于执行本公开的方法方面的任何 实施例。
[0010] 按照本发明的另一方面，提供一种计算机程序产品，其包括计算机可执行组件，以 用于在计算机可执行组件运行于系统的控制单元中包含的处理器时使电链路转换器系统 执行本公开的方法的任何实施例。
[0011] 按照本发明的另一方面，提供一种包括计算机程序代码的计算机程序，计算机程 序代码在运行于电链路转换器系统中包含的控制单元的处理器时能够使控制单元对所述 转换器系统的相臂的多个串联连接单元的每个：得到转换器单元的专用电压参考，电压参 考与单元的有功功率、与相臂的总有功功率以及与相臂所生成的无功功率相关；并且向转 换器单元传送电压参考。
[0012] 按照本发明的另一方面，提供一种计算机程序产品，包括本公开的计算机程序方 面的任何实施例以及其上存储计算机程序的计算机可读部件。
[0013] 本发明的一个优点在于，专用电压参考能够对转换器单元的每个来得到和传送。 因此，单元的每个的电力输出无需彼此相等，这就是具有变化功率输出的电源、例如风力涡 轮机和太阳能电池可用作转换器单元的DC源的原因，而无需例如通过电池来调整对单元 的功率输入。专用（单独、小区特定的）电压参考可根据不同电源的非等功率输出来计算， 使得得到相臂所生成的预期有功和无功电力以供注入分配网络。
[0014] 在一些实施例中，专用电压参考的得到包括基于与单元的有功功率、相臂的总有 功功率和将要由相臂所生成的无功功率有关的所接收信息来计算电压参考。因此，可计算 专用电压参考，使得电源的非等功率输出得到补偿。备选地，电压参考可在其他位置来计 算，由此专用电压参考的得到可包括接收经由用户接口（UI)所输入或者来自外部计算单 元的电压参考。
[0015] 在一些实施例中，相臂分布成使得转换器单元的每个位于其相应电源附近。因此， 单元与其相应DC电源而不是相互之间共同定位。这减少用于将电源与其相应转换器单元 连接所需的布线长度。例如，如果电源是风力田的风力涡轮机，则转换器单元可与风力涡 轮机的每个并存，并且风力田整体上可服务于相臂或者全部三个相臂。相似布置可用于例 如太阳能电池板场。在一些情况下，有利的是在场中仅产生一相，从而从其他场产生其他两 个，以减少导线/电缆的数量。
[0016] 因此，在一些实施例中，相应DC电源是风力涡轮机。由于风力涡轮机最初可产生AC电流，所以连接到风力涡轮机的转换器单元可经由AC/DC整流器来连接。
[0017] 在一些实施例中，相臂的转换器单元的至少一个连接到多个相应电源。示例包括 两个或更多风力涡轮机和/或太阳能电池板以及（一个或多个）风力涡轮机八一个或多 个）太阳能电池板与电力贮存、例如电池的组合。
[0018] 一般来说，权利要求书中使用的所有术语将要按照它们在技术领域中的普通含意 来解释，除非本文中另加明确说明。对"一个/该元件、设备、组件、部件、步骤等"的所有提 法均开放式地理解为表示元件、设备、组件、部件、步骤等的至少一个实例，除非另加明确说 明。本文所公开的任何方法的步骤无需按照所公开的准确顺序来执行，除非另加明确说明。 "第一"、"第二"等用于本公开的不同特征/组件仅意在区分特征/组件与其他相似特征/ 组件，而不是对特征/组件赋予任何顺序或分级结构。
【附图说明】
[0019] 现在作为示例、参照附图来描述本发明，附图包括： 图1是本发明的链路转换器系统的一实施例的示意框图。
[0020] 图2是本发明的控制单元的一实施例的示意框图。
[0021] 图3是本发明的方法的一实施例的示意流程图。
[0022] 图4是示出按照本发明的一示例实施例的转换器单元的功率输出的电气性质的 简图。
【具体实施方式】
[0023] 下面将参照附图更全面地描述本发明，附图中示出本发明的某些实施例。但是，本 发明可通过许多不同形式来实施，而不应被理解为局限于本文所提出的实施例；相反，这些 实施例作为示例来提供，以使得本公开将是透彻和全面的，并且将向本领域的技术人员全 面地传达本发明的范围。在整个描述中，相似的标号表示相似的元件。
[0024] 配电网可以是任何电力网，例如用于将电力分配给工业和住宅建筑或者在较小规 模分配给工厂或工业建筑以及在其中分配电力的电力网。
[0025] 相臂可以是或者可以不是三相电气系统的相之一。相臂的单元通过单相AC电缆 串联连接。单元能够是星形连接（在电力系统的一相与中性线之间）或者三角形连接（在 电力系统的两相之间）。相臂配置用于产生预定预期有功和无功功率，以便注入配电网中。 所产生的功率可以为正、即向网络供应电力或者为负、即从网络吸取电力，这取决于工作条 件。