Способ и устройство согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения

Авторы патента:

ДУН, Юньлун (CN)

ТАНЬ, Цзе (CN)

ХУ, Чжаоцин (CN)

ЛУ, Ю (CN)

ВАН, Наньнань (CN)

ВАН, Юнпин (CN)

ЛУ, Цзян (CN)

ДИН, Цзюдун (CN)

ВАН, Кэ (CN)

ЛИ, Хайин (CN)

H02M7/00 - Преобразование энергии переменного тока на входе в энергию постоянного тока на выходе; преобразование энергии постоянного тока на входе в энергию переменного тока на выходе

H02J3/36 - устройства для передачи электрической энергии между сетями переменного тока через высоковольтную соединительную линию постоянного тока

Владельцы патента RU 2735440:

НР ИНДЖИНИРИНГ КО., ЛТД (CN)
НР ЭЛЕКТРИК КО., ЛТД (CN)

Способ согласованного управления для последовательно соединенных вентильных групп преобразователя напряжения включает: распределение опорного значения общего напряжения постоянного тока или опорного значения полной активной мощности на стороне, на которой расположена указанная последовательная вентильная группа преобразователя напряжения, в соответствии с общим числом N последовательно соединенных вентильных групп преобразователя напряжения; для стороны управления напряжением постоянного тока - управляют напряжением постоянного тока каждой вентильной группы в соответствии с назначенным опорным значением напряжения постоянного тока для каждой вентильной группы; для стороны управления активной мощностью - управляют активной мощностью каждой вентильной группы в соответствии с назначенным опорным значением активной мощности для каждой вентильной группы и на основе добавления величины компенсации активной мощности вентильной группы, что выравнивает напряжение вентильной группы. Соответственно, также предложено устройство согласованного управления для последовательно соединенных вентильных групп преобразователя напряжения. Обеспечивают выравнивание напряжения постоянного тока каждой вентильной группы при работе стороны управления напряжением постоянного тока или стороны управления активной мощностью последовательной вентильной группы преобразователя напряжения.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области передачи постоянного тока (DC) и, в частности, относится к способу согласованного управления для последовательно соединенных вентильных групп преобразователя напряжения и к устройству согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения.

Уровень техники

Высоковольтные системы передачи постоянного тока (HVDC) можно разделить на два типа: обычные системы передачи постоянного тока, основанные на тиристорных преобразовательных вентилях (LCC-HVDC), и гибкие системы передачи постоянного тока, основанные на полностью управляемых преобразователях напряжения (VSC-HVDC). Обычные системы передачи постоянного тока имеют низкую стоимость, низкие потери и сложную технологию эксплуатации. Большинство систем передачи постоянного тока, используемых в настоящее время в мире, представляют собой системы типа LCC-HVDC, но обычным системам передачи постоянного тока присущи многие недостатки, например, сторона преобразователя подвержена ошибкам коммутации, сильная зависимость от системы переменного тока, необходимость принять большое количество реактивной мощности и большая площадь для преобразовательной станции. Гибкая система передачи постоянного тока нового поколения обладает преимуществами раздельного управления активной и реактивной мощностью, возможностью подачи энергии в пассивную сеть, компактной конструкцией, небольшим занимаемым пространством, отсутствием ошибок коммутации и т.д., но она также имеет недостатки, связанные с высокой ценой. Поэтому, объединяя преимущества как обычной передачи постоянного тока, так и гибкой передачи постоянного тока, хорошую перспективу инженерного применения имеет гибридная технология передачи постоянного тока, использующая тиристорный преобразовательный вентиль на одной стороне преобразовательной станции и вентиль преобразователя напряжения на другой стороне преобразовательной станции. В долгосрочной перспективе, по мере снижения цены на полностью управляемое устройство, используемое в вентиле преобразователя напряжения, также будет все более широко использоваться гибкая технология передачи постоянного тока, использующая вентиль преобразователя напряжения на обеих сторонах преобразовательной станции.

Чтобы удовлетворить потребности в передаче большой мощности на большие расстояния, в обычных проектах по передаче постоянного тока используют две или более последовательно соединенных вентильных групп тиристорного преобразователя для повышения уровня напряжения постоянного тока и пропускной способности систем передачи постоянного тока. В настоящее время в Китае существует множество проектов, использующих последовательную вентильную группу тиристорного преобразователя, для обычной передачи постоянного тока, которые были завершены и введены в эксплуатацию. Последовательная гибридная технология передачи постоянного тока с использованием последовательных вентильных групп тиристорного преобразователя в преобразовательных станциях на одной стороне и с использованием последовательных вентильных групп преобразователя напряжения в преобразовательных станциях на другой стороне, а также гибкая технология передачи постоянного тока с использованием последовательных вентильных групп преобразователя напряжения на обеих сторонах все еще находятся в стадии исследования. Топология последовательной вентильной группы преобразователя напряжения показана на фиг. 1.

Для системы передачи постоянного тока, использующей технологию последовательных вентильных групп преобразователя, система управления должна согласованно управлять каждой вентильной группой преобразователя и реализовывать баланс напряжения постоянного тока каждой вентильной группы преобразователя для обеспечения стабильной работы всей системы постоянного тока. В настоящее время разработана технология согласованного управления для последовательно соединенных вентильных групп тиристорного преобразователя в традиционных системах передачи постоянного тока.

Поскольку характеристики полностью управляемых устройств, используемых в настоящем документе, существенно отличаются от характеристик полууправляемых тиристоров, для последовательных гибридных систем передачи постоянного тока и последовательных вентильных групп преобразователя напряжения в гибких системах передачи постоянного тока способ согласованного управления последовательными вентильными группами тиристорного преобразователя нельзя применять к последовательным вентильным группам преобразователя напряжения. В настоящее время не было предложено ни одного способа, который мог бы эффективно достичь баланса напряжения постоянного тока последовательной вентильной группы преобразователя напряжения. Следовательно, необходимо предложить способ и устройство согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения на основе характеристик вентилей преобразователя напряжения для удовлетворения требований к работе последовательной гибридной системы передачи постоянного тока или последовательной гибкой системы передачи постоянного тока.

Сущность изобретения

Чтобы отреагировать на недостатки известного уровня техники, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения и устройство согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, которые используются для достижения баланса напряжения постоянного тока каждой вентильной группы преобразователя напряжения, если две или более вентильных групп преобразователя напряжения, работающих последовательно, используются в электроде постоянного тока системы передачи постоянного тока, для того чтобы удовлетворить требования к работе последовательной гибридной системы передачи постоянного тока или последовательной гибкой системы передачи постоянного тока.

Для достижения вышеупомянутой цели техническое решение, принятое настоящим изобретением, состоит в том, чтобы предложить способ согласованного управления последовательными вентильными группами преобразователя напряжения, при этом указанная последовательная вентильная группа преобразователя напряжения образована при последовательном соединении двух или более вентильных групп преобразователя напряжения, причем указанную последовательную вентильную группу преобразователя напряжения конфигурируют на стороне управления напряжением постоянного тока или на стороне управления активной мощностью электрода постоянного тока в системе передачи постоянного тока. Способ управления включает в себя следующие этапы для последовательной вентильной группы преобразователя напряжения, сконфигурированной на стороне управления напряжением постоянного тока электрода постоянного тока:

этап a1, на котором получают опорное значение общего напряжения постоянного тока на стороне, где расположена последовательная вентильная группа преобразователя напряжения в соответствии с целью управления напряжением постоянного тока указанного электрода постоянного тока; распределяют опорное значение общего напряжения постоянного тока в соответствии с общим числом N последовательно соединенных вентильных групп преобразователя напряжения, и получают опорное значение напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы преобразователя напряжения после равномерного распределения опорного значения общего напряжения постоянного тока, где i (1, …, N), N - положительное целое число;

этап а2, на котором получают измеренное значение напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в указанных последовательных вентильных группах преобразователя напряжения;

этап a3, на котором используют 1/2 указанного опорного значения напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в указанных последовательных вентильных группах преобразователя напряжения в качестве смещения напряжения постоянного тока плеча мостовой схемы этой вентильной группы;

этап a4, на котором для каждой рабочей вентильной группы из указанных последовательных вентильных групп преобразователя напряжения вычисляют разницу между опорным значением напряжения постоянного тока вентильной группы и измеренным значением напряжения постоянного тока вентильной группы и, затем, вводят разницу во внешний контур управления напряжением постоянного тока этой вентильной группы, с тем чтобы выполнять управление с обратной связью напряжением постоянного тока этой вентильной группы;

для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, сконфигурированных на стороне управления активной мощностью электрода постоянного тока, указанный способ управления включает в себя следующие этапы:

этап b1, на котором получают опорное значение полной активной мощности на стороне, где расположена последовательная вентильная группа преобразователя напряжения в соответствии с целью управления активной мощностью электрода постоянного тока; распределяют опорное значение полной активной мощности в соответствии с общим числом N последовательно соединенных вентильных групп преобразователя напряжения, и, затем, получают опорное значение активной мощности вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы преобразователя напряжения после равномерного распределения опорного значения полной активной мощности, где i (1, …, N), N - положительное целое число;

этап b2, на котором получают опорное значение общего напряжения постоянного тока на стороне, где расположена указанная последовательная вентильная группа преобразователя напряжения, распределяют опорное значение общего напряжения постоянного тока в соответствии с общим числом N последовательно соединенных вентильных групп преобразователя напряжения, и получают опорное значение напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы преобразователя напряжения после равномерного распределения опорного значения общего напряжения постоянного тока, где i (1, …, N), N - положительное целое число;

этап b3, на котором получают измеренное значение напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в указанных последовательных вентильных группах преобразователя напряжения;

этап b4, на котором используют 1/2 опорного значения напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в указанных последовательных вентильных группах преобразователя напряжения в качестве смещения напряжения постоянного тока плеча мостовой схемы этой вентильной группы;

этап b5, на котором для каждой рабочей вентильной группы из указанных последовательных вентильных групп преобразователя напряжения получают величину компенсации активной мощности вентильной группы, которая дает эффект выравнивания напряжения для вентильной группы, и суммируют величину компенсации активной мощности вентильной группы и опорное значение активной мощности вентильной группы для получения значения, и, затем, вводят полученное значение во внешний контур управления активной мощностью вентильной группы, с тем чтобы управлять активной мощностью этой вентильной группы.

Для последовательной вентильной группы преобразователя напряжения, сконфигурированной на стороне управления активной мощностью электрода постоянного тока, этапы получения величины компенсации активной мощности вентильной вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы, которая оказывает эффект выравнивания напряжения для вентильной группы, включают в себя:

этап c1, на котором вычисляют разность между опорным значением напряжения постоянного тока вентильной группы и измеренным значением напряжения постоянного тока вентильной группы, чтобы получить отклонение напряжения постоянного тока этой вентильной группы;

этап c2, на котором вводят отклонение напряжения постоянного тока этой вентильной группы в выравнивающий напряжение компенсатор этой вентильной группы и вычисляют отклонение напряжения постоянного тока этой вентильной группы в выравнивающем напряжение компенсаторе этой вентильной группы с использованием пропорционального или интегрального или пропорционально-интегрального способа для получения величины компенсации активной мощности вентильной группы.

Для последовательной вентильной группы преобразователя напряжения, сконфигурированной на стороне управления напряжением постоянного тока электрода постоянного тока, ограничение тока внутреннего контура одной рабочей вентильной группы одновременно применяют к другим рабочим вентильным группам, чтобы поддерживать баланс напряжения постоянного тока между каждой рабочей вентильной группой, если выход внешнего контура управления напряжением постоянного тока этой рабочей вентильной группы ограничен пределом тока внутреннего контура.

Для последовательной вентильной группы преобразователя напряжения, сконфигурированной на стороне управления активной мощностью электрода постоянного тока, ограничение тока внутреннего контура одной рабочей вентильной группы одновременно применяют к другим рабочим вентильным группам, чтобы поддерживать баланс напряжения постоянного тока между каждой рабочей вентильной группой, если выход внешнего контура управления активной мощностью этой рабочей вентильной группы ограничен пределом тока внутреннего контура.

Настоящее изобретение также представляет устройство согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, содержащее блок различения, блок сбора и распределения, блок управления напряжением постоянного тока и блок управления активной мощностью, причем:

блок различения выполнен с возможностью определять, на основе рабочего состояния электрода постоянного тока, является ли сторона, на которой расположена указанная последовательная вентильная группа преобразователя напряжения, стороной управления напряжением постоянного тока;

блок сбора и распределения выполнен с возможностью получать опорное значение общего напряжения постоянного тока, опорное значение полной активной мощности, измеренное значение напряжения постоянного тока каждой вентильной группы из рабочих вентильная групп и т.д., на основе рабочего состояния электрода постоянного тока, и распределять опорное значение общего напряжения постоянного тока и опорное значение полной активной мощности в соответствии с общим числом N последовательно соединенных вентильных групп преобразователя напряжения, и получать опорное значение напряжения постоянного тока вентильной группы и опорное значение активной мощности вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы преобразователя напряжения после равномерного распределения опорного значения общего напряжения постоянного тока;

блок управления напряжением постоянного тока выполнен с возможностью управления напряжением постоянного тока вентильной группы на основе опорного значения напряжения постоянного тока вентильной группы и измеренного значения вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в указанных последовательных вентильных группах преобразователя напряжения на стороне управления напряжением постоянного тока электрода постоянного тока, и с возможностью реализации управления напряжением постоянного тока электрода постоянного тока и баланса напряжения постоянного тока для каждой рабочей вентильной группы;

блок управления активной мощностью выполнен с возможностью управления активной мощностью вентильной группы на основе опорного значения активной мощности вентильной группы и величины компенсации активной мощности вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в указанных последовательных вентильных группах преобразователя напряжения на стороне управления активной мощностью электрода постоянного тока, и с возможностью реализации управления активной мощностью электрода постоянного тока и баланса напряжения постоянного тока для каждой рабочей вентильной группы;

блок управления напряжением постоянного тока содержит следующие подблоки:

подблок вычисления опорного значения напряжения постоянного тока вентильной группы для управления напряжением постоянного тока, выполненный с возможностью получать опорное значение общего напряжения постоянного тока на стороне, где расположена указанная последовательная вентильная группа преобразователя напряжения в соответствии с целью управления напряжением постоянного тока электрода постоянного тока, распределять опорное значение общего напряжения постоянного тока в соответствии с общим числом N последовательно соединенных вентильных групп преобразователя напряжения, и получать опорное значение напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы преобразователя напряжения после равномерного распределения опорного значения общего напряжения постоянного тока, где i (1, …, N), N - положительное целое число;

подблок приема измеренного значения напряжения постоянного тока вентильной группы для управления напряжением постоянного тока, выполненный с возможностью получать измеренное значение напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в указанных последовательных вентильных группах преобразователя напряжения;

подблок вычисления смещения постоянного тока вентильной группы для управления напряжением постоянного тока, выполненный с возможностью использовать 1/2 опорного значения напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в указанных последовательных вентильных группах преобразователя напряжения в качестве смещения напряжения постоянного тока плеча мостовой схемы этой вентильной группы;

подблок управления вентильной группой для управления напряжением постоянного тока, выполненный с возможностью вычислять разницу между опорным значением напряжения постоянного тока вентильной группы и измеренным значением напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в указанных последовательных вентильных группах преобразователя напряжения, а также вводить разницу во внешний контур управления напряжением постоянного тока этой вентильной группы, чтобы выполнять управление с обратной связью напряжением постоянного тока этой вентильной группы,

блок управления активной мощностью включает в себя следующие подблоки:

подблок вычисления опорного значения активной мощности вентильной группы для управления активной мощностью, выполненный с возможностью получать опорное значение полной активной мощности на стороне, где расположена указанная последовательная вентильная группа преобразователя напряжения в соответствии с целью управления активной мощностью электрода постоянного тока, распределять опорное значение полной активной мощности в соответствии с общим числом N последовательно соединенных вентильных групп преобразователя напряжения, и получать опорное значение активной мощности вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы преобразователя напряжения после равномерного распределения опорного значения полной активной мощности, где i (1, …, N), N - положительное целое число;

подблок вычисления опорного значения напряжения постоянного тока вентильной группы для управления активной мощностью, выполненный с возможностью получать опорное значение общего напряжения постоянного тока на стороне, где расположена указанная последовательная вентильная группа преобразователя напряжения, распределять опорное значение общего напряжения постоянного тока в соответствии с общим числом N последовательно соединенных вентильных групп преобразователя напряжения, и получать опорное значение напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы преобразователя напряжения после равномерного распределения опорного значения общего напряжения постоянного тока, где i (1, …, N), N - положительное целое число;

подблок приема измеренного значения напряжения постоянного тока вентильной группы для управления активной мощностью, выполненный с возможностью получать измеренное значение напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в последовательно соединенных вентильных группах преобразователя напряжения;

подблок вычисления смещения постоянного тока вентильной группы для управления активной мощностью, выполненный с возможностью использовать 1/2 опорного значения напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в указанных последовательных группах преобразователя напряжения в качестве смещения напряжения постоянного тока плеча мостовой схемы этой вентильной группы;

подблок управления вентильной группой для управления активной мощностью, выполненный с возможностью получать величину компенсации активной мощности вентильной группы, которая дает эффект выравнивания напряжения для вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы указанных последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, и суммировать величину компенсации активной мощности вентильной группы и опорное значение активной мощности вентильной группы для получения значения, и вводить это полученное значение во внешний контур управления активной мощностью вентильной группы, чтобы управлять активной мощностью этой вентильной группы.

В подблоке управления вентильной группой для управления активной мощностью отдельные этапы получения величины компенсации активной мощности вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы, которая оказывает эффект выравнивания напряжения для вентильной группы, включают в себя:

этап c1, вычисления разности между опорным значением напряжения постоянного тока вентильной группы и измеренным значением напряжения постоянного тока вентильной группы, чтобы получить отклонение напряжения постоянного тока этой вентильной группы;

этап c2, ввода отклонение напряжения постоянного тока этой вентильной группы в выравнивающий напряжение компенсатор этой вентильной группы и вычисления отклонения напряжения постоянного тока этой вентильной группы в выравнивающем напряжение компенсаторе этой вентильной группы с использованием пропорционального или интегрального или пропорционально-интегрального способа для получения величины компенсации активной мощности вентильной группы.

В блоке управления напряжением постоянного тока ограничение тока внутреннего контура одной рабочей вентильной группы одновременно применяют к другим рабочим вентильным группам, чтобы поддерживать баланс напряжения постоянного тока между каждой рабочей вентильной группой, если выход внешнего контура управления напряжением постоянного тока этой рабочей вентильной группы ограничен пределом тока внутреннего контура.

В блоке управления активной мощностью ограничение тока внутреннего контура одной рабочей вентильной группы одновременно применяют к другим рабочим вентильным группам, чтобы поддерживать баланс напряжения постоянного тока между каждой рабочей вентильной группой, если выход внешнего контура управления активной мощностью этой рабочей вентильной группы ограничен пределом тока внутреннего контура.

Благоприятный эффект настоящего изобретения состоит в том, что в настоящем изобретении предложен способ и устройство согласованного управления, применимые для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, посредством принятия предложенной стратегии управления на стороне управления напряжением постоянного тока и стороне управления активной мощностью электрода постоянного тока, при этом может быть достигнут баланс постоянного напряжения каждой вентильной группы преобразователя напряжения, работающей последовательно, для обеспечения стабильной работы системы постоянного тока.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведена принципиальная схема топологии последовательных вентильных групп преобразователя напряжения в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 2 приведена блок-схема последовательности действия способа согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, предложенного в настоящем изобретении;

на фиг. 3 приведена принципиальная схема стратегии согласованного управления последовательными вентильными группами преобразователя напряжения, сконфигурированными на стороне управления напряжением постоянного тока электрода постоянного тока, предложенной в настоящем изобретении;

на фиг. 4 приведена принципиальная схема стратегии согласованного управления последовательными вентильными группа преобразователя напряжения, сконфигурированными на стороне управления активной мощностью электрода постоянного тока, предложенной в настоящем изобретении;

на фиг. 5 приведена структурная блок-схема устройства согласованного управления последовательными вентильными группами преобразователя напряжения, предложенного в настоящем изобретении.

Описание вариантов осуществления изобретения

Технические решения настоящего изобретения будут подробно описаны ниже со ссылкой на чертежи и конкретные варианты осуществления.

В настоящем изобретении предложен способ согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения и устройство согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, которые используют для достижения баланса напряжения постоянного тока каждой вентильной группы преобразователя напряжения, если две или более вентильных групп преобразователя напряжения, работающих последовательно, используют в электроде постоянного тока системы передачи энергии постоянного тока, чтобы удовлетворить требованиям к работе последовательной гибридной системы передачи энергии постоянного тока или последовательной гибкой системы передачи энергии постоянного тока. Топологическая принципиальная схема последовательных вентильных групп преобразователя напряжения показана на фиг. 1. Последовательные вентильные группы преобразователя напряжения могут быть сконфигурированы либо на стороне управления напряжением постоянного тока, либо на стороне управления активной мощностью любого электрода постоянного тока системы передачи постоянного тока.

Для достижения вышеуказанной цели техническое решение настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ согласованного управления последовательными вентильными группами преобразователя напряжения, как показано на фиг. 2:

Что касается последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, сконфигурированных на стороне управления напряжением постоянного тока электрода постоянного тока, способ включает в себя следующие этапы:

Этап a1, на котором получают опорное значение общего напряжения постоянного тока на стороне, где расположена последовательная вентильная группа преобразователя напряжения, в соответствии с целью управления напряжением постоянного тока электрода постоянного тока, распределяют опорное значение общего напряжения постоянного тока в соответствии с общим числом N последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, и получают опорное значение напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы преобразователя напряжения после равномерного распределения опорного значения общего напряжения постоянного тока, где i (1, …, N), N - положительное целое число;

Цель управления напряжением постоянного тока электрода постоянного тока, в общем, представляет собой опорное значение напряжения постоянного тока выпрямительной подстанции, заданное оператором. Если сторона, на которой расположена последовательная вентильная группа преобразователя напряжения, представляет собой выпрямительную подстанцию, то общее значение опорного напряжения постоянного тока равно значению опорного напряжения постоянного тока выпрямительной подстанции, заданному оператором; Если сторона, на которой расположена последовательная вентильная группа преобразователя напряжения, представляет собой инверторную подстанцию, то опорное значение общего напряжения постоянного тока равно опорному значению напряжения постоянного тока выпрямительной подстанции, заданному оператором, минус падение напряжения в линии передачи постоянного тока.

Этап а2, на котором получают измеренное значение напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в последовательных вентильных группах преобразователя напряжения;

Для вентильной группы преобразователя напряжения ее рабочие характеристики показаны в уравнении (1):

где и - напряжение верхнего плеча мостовой схемы и напряжение нижнего плеча мостовой схемы фазы j (j = a, b, c) преобразователя напряжения, - смещение напряжения постоянного тока плеча мостовой схемы, - опорная волна фазы j переменного напряжения.

Управление вентильными группами преобразователя напряжения осуществляют путем управления напряжением верхнего и нижнего плеч мостовой схемы каждой фазы. Как видно из уравнения (1), напряжение плеча мостовой схемы состоит из двух частей: смещения постоянного тока и опорной волны напряжения переменного тока. Поэтому можно использовать стратегию управления, показанную на фиг. 3, включающую в себя следующие этапы:

Этап a3, на котором используют 1/2 опорного значения напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в последовательных вентильных группах преобразователя напряжения в качестве смещения напряжения постоянного тока плеча мостовой схемы этой вентильной группы;

Этап a4, на котором для каждой рабочей вентильной группы из последовательных вентильных групп преобразователя напряжения вычисляют разницу между опорным значением напряжения постоянного тока вентильной группы и измеренным значением напряжения постоянного тока вентильной группы и вводят разницу во внешний контур управления напряжением постоянного тока этой вентильной группы, чтобы выполнять управление замкнутым контуром постоянного напряжения этой вентильной группы.

Управление напряжением постоянного тока вентильной группы может быть достигнуто с использованием смещения напряжения постоянного тока плеча мостовой схемы этой вентильной группы, описанного на этапе а3, и опорной волны переменного напряжения вентильной группы, описанной на этапе а4, чтобы управлять напряжением верхнего и нижнего плеч мостовой схемы фаз вентильной группы; с использованием вышеупомянутой стратегии управления каждая рабочая вентильная группа в последовательных вентильных группах преобразователя напряжения может достичь сбалансированного управления напряжением постоянного тока для каждой рабочей вентильной группы на стороне управления напряжением постоянного тока.

Способ управления включает в себя следующие этапы для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, сконфигурированных на стороне управления активной мощностью электрода постоянного тока:

этап b1, на котором получают опорное значение полной активной мощности на стороне, где расположена последовательная вентильная группа преобразователя напряжения в соответствии с целью управления активной мощностью электрода постоянного тока, распределяют опорное значение полной активной мощности в соответствии с общим числом N последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, и получают опорное значение активной мощности вентильной группы для каждой рабочей последовательной вентильной группы преобразователя напряжения после равномерного распределения опорного значения общей активной мощности, где i (1, …, N), N - положительное целое число;

этап b2, на котором получают опорное значение общего напряжения постоянного тока на стороне, где расположена последовательная вентильная группа преобразователя напряжения, распределяют опорное значение общего напряжения постоянного тока в соответствии с общим числом N последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, и получают опорное значение напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы преобразователя напряжения после равномерного распределения опорного значения общего напряжения постоянного тока, где i (1, …, N), N - положительное целое число;

этап b3, на котором получают измеренное значение напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в последовательных вентильных группах преобразователя напряжения.

Принята стратегия согласованного управления, показанная на фиг. 4, которая, в частности, включает в себя:

этап b4, на котором используют 1/2 опорного значения напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в последовательных вентильных группах преобразователя напряжения в качестве смещения напряжения постоянного тока плеча мостовой схемы этой вентильной группы;

этап b5, на котором для каждой рабочей вентильной группы из последовательных вентильных групп преобразователя напряжения получают величину компенсации активной мощности вентильной группы, которая дает эффект выравнивания напряжения для вентильной группы, и суммируют величину компенсации активной мощности вентильной группы и опорное значение активной мощности вентильной группы для получения значения, и вводят полученное значение во внешний контур управления активной мощностью вентильной группы, чтобы управлять активной мощностью этой вентильной группы;

Управление активной мощностью этой вентильной группы может быть достигнуто с использованием смещения напряжения постоянного тока плеча мостовой схемы вентильной группы, описанного на этапе b4, и опорной волны переменного напряжения вентильной группы, описанной на этапе b5, чтобы управлять напряжением верхнего и нижнего плеч мостовой схемы каждой фазы вентильной группы.

Для последовательной вентильной группы преобразователя напряжения, сконфигурированной на стороне управления активной мощностью электрода постоянного тока, этапы получения величины компенсации активной мощности вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы, которая оказывает эффект выравнивания напряжения для вентильной группы, включают в себя:

этап c2, на котором вводят отклонение напряжения постоянного тока этой вентильной группы в выравнивающий напряжение компенсатор этой вентильной группы и вычисляют отклонение напряжения постоянного тока этой вентильной группы в выравнивающем напряжение компенсаторе этой вентильной группы с использованием пропорционального или интегрального или пропорционально- интегрального способа для получения величины компенсации активной мощности вентильной группы.

Путем наложения величины компенсации активной мощности вентильной группы на основе опорного значения активной мощности вентильной группы выходная активная мощность вентильной группы может быть динамически отрегулирована, что может косвенным образом обеспечивать управление напряжением постоянного тока вентильной группы. Описанная выше стратегия управления может реализовывать сбалансированное управление напряжением постоянного тока для каждой рабочей вентильной группы на стороне управления активной мощностью.

Для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, сконфигурированных на стороне управления напряжением постоянного тока электрода постоянного тока, если выход внешнего контура управления напряжением постоянного тока одной рабочей вентильной группы ограничен пределом тока внутреннего контура, вызванным уменьшенным пределом тока внутреннего контура , то напряжение постоянного тока этой вентильной группы отклоняется от опорного значения постоянного напряжения вентильной группы из-за ограниченной выходной мощности. С этой целью предел тока внутреннего контура вентильной группы будет одновременно применен к другим рабочим вентильным группам для поддержания выравнивания напряжения постоянного тока.

Для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, сконфигурированных на стороне управления активной мощностью электрода постоянного тока, если выход внешнего контура управления активной мощностью одной рабочей вентильной группы ограничен пределом тока внутреннего контура, вызванным уменьшенным пределом тока внутреннего контура , то напряжение постоянного тока этой вентильной группы отклоняется от опорного значения постоянного напряжения вентильной группы из-за ограниченной выходной мощности. С этой целью предел тока внутреннего контура вентильной группы будет одновременно применен к другим рабочим вентильным группам для поддержания выравнивания напряжения постоянного тока.

В настоящем изобретении также предложено устройство согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, как показано на фиг. 5, которое включает в себя блок различения, блок сбора и распределения, блок управления напряжением постоянного тока и блок управления активной мощностью, причем:

Блок различения выполнен с возможностью определять, является ли сторона, на которой расположена последовательная вентильная группа преобразователя напряжения, стороной управления напряжением постоянного тока, исходя из рабочего состояния электрода постоянного тока.

Блок сбора и распределения выполнен с возможностью получать опорное значение общего напряжения постоянного тока, опорное значение полной активной мощности, измеренное значение напряжения постоянного тока каждой вентильной группы из рабочих вентильных групп и т.д., исходя из рабочего состояния электрода постоянного тока, и распределять опорное значение общего напряжения постоянного тока и опорное значение полной активной мощности в соответствии с общим числом N последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, и получать опорное значение напряжения постоянного тока вентильной группы и опорное значения значение активной мощности вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы преобразователя напряжения после равномерного распределения опорного значения общего напряжения постоянного тока;

Блок управления напряжением постоянного тока выполнен с возможностью управлять напряжением постоянного тока вентильной группы на основе опорного значения напряжения постоянного тока вентильной группы и измеренного значения вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в последовательных вентильных группах преобразователя напряжения на стороне управления напряжением постоянного тока электрода постоянного тока и реализовывать управление напряжением постоянного тока электрода постоянного тока и балансом напряжения постоянного тока для каждой рабочей вентильной группы;

Блок управления активной мощностью выполнен с возможностью управлять активной мощностью вентильной группы на основе опорного значения активной мощности вентильной группы и величины компенсации активной мощности вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в последовательных вентильных группах преобразователя напряжения на стороне управления активной мощностью электрода постоянного тока и реализовывать управление активной мощностью электрода постоянного тока и балансом напряжения постоянного тока для каждой рабочей вентильной группы.

Блок управления напряжением постоянного тока включает в себя следующие подблоки:

подблок вычисления опорного значения напряжения постоянного тока вентильной группы для управления напряжением постоянного тока, выполненный с возможностью получать опорное значение общего напряжения постоянного тока на стороне, где расположена последовательная вентильная группа преобразователя напряжения, в соответствии с целью управления напряжением постоянного тока электрода постоянного тока, распределять опорное значение общего напряжения постоянного тока в соответствии с общим числом N последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, и получать опорное значение напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы преобразователя напряжения после равномерного распределения опорного значения общего напряжения постоянного тока, где i (1, …, N), N - положительное целое число;

подблок приема измеренного значения напряжения постоянного тока вентильной группы для управления напряжением постоянного тока, выполненный с возможностью получать измеренное значение напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в последовательных вентильных группах преобразователя напряжения;

подблок вычисления смещения постоянного тока вентильной группы для управления напряжением постоянного тока, выполненный с возможностью использовать 1/2 опорного значения напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в последовательных вентильных группах преобразователя напряжения в качестве смещения напряжения постоянного тока плеча мостовой схемы этой вентильной группы;

подблок управления группой вентилей для управления напряжением постоянного тока, выполненный с возможностью вычислять разницу между опорным значением напряжения постоянного тока вентильной группы и измеренным значением напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в последовательных вентильных группах преобразователя напряжения и вводить разницу во внешний контур управления напряжением постоянного тока этой вентильной группы, чтобы выполнять управление с обратной связью напряжением постоянного тока этой вентильной группы.

Блок управления активной мощностью включает в себя следующие подблоки:

подблок вычисления опорного значения активной мощности вентильной группы для управления активной мощностью, выполненный с возможностью получать опорное значение полной активной мощности на конце, где расположена последовательная вентильная группа преобразователя напряжения в соответствии с целью управления активной мощностью электрода постоянного тока, распределять опорное значение полной активной мощности в соответствии с общим числом N последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, и получать опорное значение активной мощности вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы преобразователя напряжения после равномерного выделения опорного значения полной активной мощности, где i (1, …, N), N - положительное целое число;

подблок вычисления опорного значения напряжения постоянного тока вентильной группы для управления активной мощностью, выполненный с возможностью получать опорное значение общего напряжения постоянного тока на конце, где расположена последовательная вентильная группа преобразователя напряжения, распределять опорное значение общего напряжения постоянного тока в соответствии с общим числом N последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, и получать опорное значение напряжения постоянного тока вентильной группы после равномерного распределения опорного значения общего напряжения постоянного тока среди рабочих вентильных групп преобразователя напряжения, где i (1, …, N), N - положительное целое число;

подблок приема измеренного значения напряжения постоянного тока вентильной группы для управления активной мощностью, выполненный с возможностью получать измеренное значение напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в последовательных вентильных группах преобразователя напряжения;

подблок вычисления смещения постоянного тока вентильной группы для управления активной мощностью, выполненный с возможностью использовать 1/2 опорного значения напряжения постоянного тока вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы в последовательных вентильных группах преобразователя напряжения в качестве смещения напряжения постоянного тока плеча мостовой схемы этой вентильной группы;

подблок управления группой вентилей для управления активной мощностью, выполненный с возможностью получать величину компенсации активной мощности вентильной группы, которая дает эффект выравнивания напряжения для вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, и суммировать величину компенсации активной мощности вентильной группы и опорное значение активной мощности вентильной группы для получения значения, и вводить полученное значение во внешний контур управления активной мощностью вентильной группы, чтобы управлять активной мощностью этой вентильной группы.

В блоке управления напряжением постоянного тока, если выход внешнего контура управления напряжением постоянного тока одной из рабочих вентильных групп ограничен пределом тока внутреннего контура, то предел тока внутреннего контура вентильной группы одновременно применяют к другим рабочим вентильным группам, чтобы поддерживать баланс напряжения постоянного тока между каждой рабочей вентильной группой.

В блоке управления активной мощностью, если выход внешнего контура управления активной мощностью одной из рабочих вентильных групп ограничен пределом тока внутреннего контура, то предел тока внутреннего контура вентильной группы одновременно применяют к другим рабочим вентильным группам, чтобы поддерживать баланс напряжения постоянного тока между каждой рабочей вентильной группой.

Вышеупомянутые варианты осуществления приведены только для того, чтобы объяснить техническую идею настоящего изобретения, и объем защиты настоящего изобретения не ими ограничен. Любая модификация, выполненная на основе технической идеи в соответствии с технической идеей настоящего изобретения, попадает под объем защиты настоящего изобретения.

1. Способ согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, при этом указанная последовательная вентильная группа преобразователя напряжения образована при последовательном соединении двух или более вентильных групп преобразователя напряжения, причем указанную последовательную вентильную группу преобразователя напряжения конфигурируют на стороне управления напряжением постоянного тока или на стороне управления активной мощностью электрода постоянного тока в системе передачи постоянного тока, отличающийся тем, что

способ управления включает в себя следующие этапы для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, сконфигурированных на стороне управления напряжением постоянного тока электрода постоянного тока:

2. Способ согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения по п. 1, отличающийся тем, что для последовательной вентильной группы преобразователя напряжения, сконфигурированной на стороне управления активной мощностью электрода постоянного тока, на этапе b5 конкретные этапы получения величины компенсации активной мощности вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы, которая оказывает эффект выравнивания напряжения для вентильной группы, включают в себя:

3. Способ согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения по п. 1, отличающийся тем, что для последовательной вентильной группы преобразователя напряжения, сконфигурированной на стороне управления напряжением постоянного тока электрода постоянного тока, ограничение тока внутреннего контура одной рабочей вентильной группы одновременно применяют к другим рабочим вентильным группам, чтобы поддерживать баланс напряжения постоянного тока между каждой рабочей вентильной группой, если выход внешнего контура управления напряжением постоянного тока этой рабочей вентильной группы ограничен пределом тока внутреннего контура.

4. Способ согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения по п. 1, отличающийся тем, что для последовательной вентильной группы преобразователя напряжения, сконфигурированной на стороне управления активной мощностью электрода постоянного тока, ограничение тока внутреннего контура одной рабочей вентильной группы одновременно применяют к другим рабочим вентильным группам, чтобы поддерживать баланс напряжения постоянного тока между каждой рабочей вентильной группой, если выход внешнего контура управления активной мощностью этой рабочей вентильной группы ограничен пределом тока внутреннего контура.

5. Устройство согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения, при этом указанная последовательная вентильная группа преобразователя напряжения образована при последовательном соединении двух или более вентильных групп преобразователя напряжения, причем указанная последовательная вентильная группа преобразователя напряжения конфигурируется на стороне управления напряжением постоянного тока или на стороне управления активной мощностью электрода постоянного тока в системе передачи постоянного тока, отличающееся тем, что содержит: блок различения, блок сбора и распределения, блок управления напряжением постоянного тока и блок управления активной мощностью, причем:

блок управления напряжением постоянного тока содержит следующие подблоки:

блок управления активной мощностью включает в себя следующие подблоки:

6. Устройство согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения по п. 5, отличающееся тем, что в подблоке управления вентильной группой для управления активной мощностью отдельные этапы получения величины компенсации активной мощности вентильной группы для каждой рабочей вентильной группы, которая оказывает эффект выравнивания напряжения для вентильной группы, включают в себя:

7. Устройство согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения по п. 5, отличающийся тем, что в блоке управления напряжением постоянного тока ограничение тока внутреннего контура одной рабочей вентильной группы одновременно применяют к другим рабочим вентильным группам, чтобы поддерживать баланс напряжения постоянного тока между каждой рабочей вентильной группой, если выход внешнего контура управления напряжением постоянного тока этой рабочей вентильной группы ограничен пределом тока внутреннего контура.

8. Устройство согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения по п. 5, отличающийся тем, что в блоке управления активной мощностью ограничение тока внутреннего контура одной рабочей вентильной группы одновременно применяют к другим рабочим вентильным группам, чтобы поддерживать баланс напряжения постоянного тока между каждой рабочей вентильной группой, если выход внешнего контура управления активной мощностью этой рабочей вентильной группы ограничен пределом тока внутреннего контура.

Изобретение относится к управлению питанием, а в частности к выравниванию токов между параллельными инверторами, используемыми в архитектуре с модульными преобразователями.

Генератор синусоидального напряжения на основе ядерной энергетической установки // 2735021

Изобретение относится к области электротехники и ядерной энергетики и предназначено для генерирования переменной синусоидальной ЭДС при помощи модулей с последовательно-параллельным соединением электрогенерирующих элементов (ЭГЭ), преобразующих тепловую энергию ядерной энергетической установки космического аппарата (КА) в энергию электрического тока постоянного напряжения.

Инверторное устройство // 2733535

Изобретение относится к области электротехники, в частности к инверторному устройству. Технический результат заявленного изобретения заключается в уменьшении габаритов последовательного многоячейкового инверторного устройства.

Устройство для управления тиристорами трехфазного мостового выпрямителя // 2732737

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления силовыми тиристорами преобразователей, и в частности трехфазных управляемых мостовых выпрямителей, применяемых для регулирования выпрямленного напряжения в транспортной технике.

Способ управления трехфазным виенна-выпрямителем // 2732541

Изобретение относится к способу (6) управления трехфазным Виенна-выпрямителем. Технический результат заявленного изобретения заключается в упрощение и увеличении надежности регулирования преобразователя постоянного тока.

Модуль управления внутренней энергией преобразователя // 2730279

Изобретение относится к преобразовательной технике. Объектом изобретения является многоуровневый модульный преобразователь (10), содержащий модуль (12) управления, чтобы регулировать внутреннюю энергию, хранящуюся в конденсаторах подмодулей полуплеча преобразователя, при этом модуль управления выполнен с возможностью ограничивать указанную внутреннюю энергию значением ниже верхнего предела и/или значением выше нижнего предела, используя параметры, измеряемые в сети (110) электрического питания постоянного тока и в сети (120) электрического питания переменного тока, а также заданные значения рабочей мощности преобразователя.

Выпрямительно-инверторный преобразователь электроподвижного состава и способ его управления в режиме рекуперативного торможения // 2728891

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Способ управления выпрямительно-инверторным преобразователем электроподвижного состава заключается в том, что шунтируют цепь выпрямленного тока электропривода разрядным плечом.

Балансировка тока в системе модульного преобразователя // 2724468

Группа изобретений относится к области управления мощностью, подаваемой на двигатели самолёта. Техническим результатом является снижение числа используемых контроллеров и потерь на высоких мощностях.

Многоуровневый высокоскоростной регулируемый привод // 2721225

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в многоуровневом высокоскоростном регулируемом приводе. Техническим результатом является снижение потерь путем устранения 5-й, 7-й гарминических искажений кривых токов.

Эксплуатация вентильного преобразователя для соединения выполненной для работы на переменном напряжении электрической машины с сетью переменного напряжения // 2717096

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления инвертором вентильного преобразователя, питающего электродвигатель от сети переменного тока.

Способ и устройство регулирования напряжения и тока в системе передачи электроэнергии постоянным током // 2732191

Изобретение относится к области электротехники. В настоящем изобретении раскрывается способ регулирования напряжения и тока в системе передачи электроэнергии постоянным током.