BR112020024313A2

BR112020024313A2 - compensador, método de controle e respectivo dispositivo

Info

Publication number: BR112020024313A2
Application number: BR112020024313-2A
Authority: BR
Inventors: Yunlong DONG; Baoshun Zhang; Lei Pan; Ruhai HUANG
Original assignee: Nr Electric Co., Ltd.; Nr Engineering Co., Ltd.
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2019-03-21
Publication date: 2021-05-11
Also published as: JP2021525998A; JP7089602B2; RU2762792C1; KR102490765B1; WO2019228028A1; EP3787142A4; US20210226449A1; EP3787142A1; KR20210015886A

Abstract

COMPENSADOR, MÉTODO DE CONTROLE E RESPECTIVO DISPOSITIVO. A presente aplicação fornece um compensador, um método de controle e um dispositivo para isso. O compensador inclui: um primeiro inversor, composto por seis circuitos de ramificação, os circuitos de ramificação incluem unidades de potência combinadas e reatores conectados em série; as unidades de potência combinadas incluem: primeiras unidades de potência e segundas unidades de potência conectadas em série ou segundas unidades de potência conectadas em série; um primeiro transformador, incluindo no mínimo um primeiro enrolamento lateral e um segundo enrolamento lateral, o primeiro enrolamento lateral sendo conectado a uma interface lateral de corrente alternada do primeiro inversor, o segundo enrolamento lateral sendo conectado em série a um circuito de um sistema de corrente alternada; o segundo enrolamento lateral sendo conectado em paralelo em cada extremidade a um comutador; e o comutador, conectado em paralelo ao primeiro transformador e depois conectado ao circuito do sistema de corrente alternada.

Description

“COMPENSADOR, MÉTODO DE CONTROLE E RESPECTIVO DISPOSITIVO”

RELATÓRIO DESCRITIVO Campo Técnico

[0001] A presente invenção refere-se ao campo de tecnologias eletrônicas de energia para sistemas de energia, e particularmente se relaciona a um compensador, um método de controle e respectivo dispositivo.

Antecedentes da Invenção

[0002] O inventor considera que o rápido desenvolvimento de sistemas de energia conduz aos problemas de cargas cada vez maiores, estruturas de rede cada vez mais complicadas, acesso em massa de nova energia, distribuição não uniforme de fluxos de energia, baixa capacidade de suporte de voltagem, correntes de curto-circuito excessivamente altas e oscilações eletromecânicas, o que trazem novos desafios para o controle operacional das redes de energia. Devido a saturação dos corredores de transmissão de energia e a operação comercial das redes de estado, está cada vez mais difícil melhorar a capacidade de transmissão de energia através da construção de novas linhas de transmissão de energia. FATOS, como um sistema de transmissão de energia de corrente alternada que adota equipamentos eletrônicos de energia e outros controladores estáticos para melhorar a capacidade de controle e transmissão de energia do sistema, fornecem uma solução para os problemas anteriormente referidos.

[0003] O inventor também considera que os compensadores com compensação de série e funções de controle de mudança de fase, como compensadores de série síncronas e estáticas (SSSCs) adotando inversores multi-nível com fontes de tensão modulares, controladores de fluxo de potência unificados (UPFCs) e controladores de fluxo de potência interlinhas (IPFCs) podem otimizar e controlar os fluxos de potência do sistema. No entanto, devido ao efeito pós-fluxo dos diodos de unidades de energia adotados por esses compensadores, tais compensadores não podem remover as falhas de DC automaticamente por meio de controle rápido, e a segurança dos equipamentos pode ser afetada em caso de falha grave. Em vista disso, é necessário desenvolver um compensador que possa otimizar os fluxos de potência do sistema, reduzir a tensão DC e a corrente em caso de falha sob a condição de que mantenha a tensão alternada acessada a uma linha de circuito inalterada, e limite a corrente de defeito lateral da corrente direta de maneira mais segura e confiável.

Sumário

[0004] Uma incorporação da presente aplicação fornece um compensador, incluindo um primeiro inversor, um primeiro transformador e um comutador, onde o primeiro inversor inclui seis circuitos de ramificação, e os circuitos de ramificação incluem unidades de potência combinadas e reatores conectados em série; as unidades de potência combinadas incluem as primeiras e as segundas unidades de potência conectadas em série; cada uma das primeiras unidades de potência incluem no mínimo um primeiro dispositivo de desligamento T1, um segundo dispositivo de desligamento T2 e um primeiro capacitor C1, um terminal do primeiro capacitor C1 está conectado a um eletrodo positivo do primeiro dispositivo de desligamento T1, um outro terminal do primeiro capacitor C1 está conectado a um eletrodo negativo do segundo dispositivo de desligamento T2 e usado como um primeiro terminal de saída da primeira unidade de potência, e um eletrodo positivo do segundo dispositivo de desligamento está conectado a um eletrodo negativo do primeiro dispositivo de desligamento e usado como um segundo terminal de saída da primeira unidade de potência; cada uma das segundas unidades de potência incluem no mínimo um terceiro dispositivo de desligamento T3, um quarto dispositivo de desligamento T4, um quinto dispositivo de desligamento T5, um sexto dispositivo de desligamento T6 e um segundo capacitor C2, um terminal do segundo capacitor C2 está conectado a um eletrodo positivo do terceiro dispositivo de desligamento T3 e ao eletrodo positivo do quarto dispositivo de desligamento T4, um outro terminal do segundo capacitor C2 está conectado a um eletrodo negativo do quinto dispositivo de desligamento T5 e a um eletrodo negativo do sexto dispositivo de desligamento T6, um eletrodo negativo do terceiro dispositivo de desligamento T3 está conectado a um eletrodo positivo do quinto dispositivo de desligamento T5 e usado como um segundo terminal de saída da segunda unidade de potência, e um eletrodo negativo do quarto dispositivo de desligamento T4 está conectado a um eletrodo positivo do sexto dispositivo de desligamento T6 e usado como um primeiro terminal de saída da segunda unidade de potência; o primeiro transformador inclui no mínimo um primeiro enrolamento lateral e um segundo enrolamento lateral, onde o primeiro enrolamento lateral está conectado a uma interface lateral de corrente alternada do primeiro inversor, o segundo enrolamento lateral está conectado em série a um circuito de um sistema de corrente alternada, e dois terminais do segundo enrolamento lateral estão conectados em paralelo ao comutador; e o comutador está conectado em paralelo ao primeiro transformador e, em seguida, conectado ao circuito do sistema de corrente alternada.

[0005] Além disso, o compensador inclui ainda um segundo inversor composto por uma interface de corrente alternada através da qual o segundo inversor se conecta ao sistema de corrente alternada, e uma interface de corrente direta conectada em paralelo ao primeiro inversor.

[0006] Além disso, o compensador inclui ainda um dispositivo de compensação reativa conectado ao sistema de corrente alternada.

[0007] Além disso, nos seis circuitos de ramificação, o primeiro terminal de um primeiro circuito de ramificação está conectado a um primeiro terminal de um segundo circuito de ramificação onde um ponto de conexão é definido como uma primeira interface lateral de corrente alternada; um primeiro terminal de um terceiro circuito de ramificação está conectado a um primeiro terminal de um quarto circuito de ramificação onde um ponto de conexão é definido como uma segunda interface lateral de corrente alternada; um primeiro terminal de um quinto circuito de ramificação está conectado a um primeiro terminal de um sexto circuito de ramificação onde um ponto de conexão é definido como uma terceira interface lateral de corrente alternada; um segundo terminal do primeiro circuito de ramificação está conectado a um segundo terminal do terceiro circuito de ramificação e a um segundo terminal do quinto circuito de ramificação onde um ponto de conexão é definido como uma interface lateral positiva de corrente direta; um segundo terminal do segundo circuito de ramificação está conectado a um segundo terminal do quarto circuito de ramificação e a um segundo terminal do sexto circuito de ramificação onde um ponto de conexão é definido como uma interface lateral negativa de corrente direta.

[0008] Além disso, os dispositivos de desligamento incluem um ou mais dispositivos de comutação controláveis que são um dos IGBTs,

IGCTs, MOSFETs e GTOs.

[0009] Além disso, um primeiro dispositivo de compensação está conectado em série entre o segundo enrolamento lateral do primeiro transformador e o circuito.

[0010] Além disso, um segundo dispositivo de compensação está conectado em série entre o primeiro bobinamernto lateral do primeiro transformador e a interface de corrente alternada do primeiro inversor.

[0011] Além disso, o primeiro dispositivo de compensação ou o segundo dispositivo de compensação inclui um banco de reator e um dispositivo de comutação conectado em paralelo, o banco do reator inclui no mínimo um reator conectado em série, e o dispositivo de comutação inclui um comutador mecânico ou mais e um comutador constituído por um dispositivo eletrônico de energia.

[0012] Além disso, dois terminais do primeiro enrolamento lateral do primeiro transformador estão conectados em paralelo a um dispositivo de comutação de desvio, e o dispositivo de comutação de desvio inclui um comutador mecânico ou mais e um comutador constituído por um dispositivo eletrônico de energia.

[0013] Além disso, o primeiro enrolamento lateral do primeiro transformador está em um modo de conexão Y ou em um modo de conexão delta.

[0014] Além disso, o primeiro enrolamento lateral do primeiro transformador está em um modo de conexão Y e tem um ponto neutro aterrado diretamente ou através de um resistor, e o primeiro transformador inclui um terceiro enrolamento lateral em um modo de conexão delta.

[0015] Além disso, o segundo inversor é conectado ao sistema de corrente alternada através de um segundo transformador, o segundo transformador é um transformador trifásico e inclui no mínimo dois enrolamentos laterais, a interface lateral de corrente alternada do segundo inversor está conectada ao primeiro enrolamento lateral do segundo transformador, e o segundo enrolamento lateral do segundo transformador está conectado em paralelo ao sistema de corrente alternada.

[0016] Além disso, um resistor e um dispositivo de comutação conectados em paralelo estão configurados entre a interface lateral de corrente alternada do segundo inversor e o sistema de corrente alternada, e o dispositivo de comutação é um seccionador ou um comutador.

[0017] Além disso, o segundo inversor é um inversor de origem de tensão e tem uma estrutura de dois níveis, uma estrutura de três níveis, uma estrutura multi-transformadora ou uma estrutura modular de vários níveis.

[0018] Além disso, o segundo inversor é um inversor tiristor ou uma ponte de retificador não controlada constituída de diodos.

[0019] Uma outra incorporação da presente aplicação fornece um método de controle de um compensador, incluindo: determinação de um valor de referência de potência ativa de um primeiro inversor baseado em um valor indicado de potência ativa e um valor medido de potência ativa de um circuito; determinação de um valor de referência de potência reativa do primeiro inversor com base em um valor indicado de potência reativa e um valor medido de potência reativa do circuito; cálculo de um valor de referência de corrente da interface lateral de corrente alternada do primeiro inversor com base no valor de referência de potência ativa e no valor de referência de potência reativa do primeiro inversor; determinação de um valor de referência de tensão de saída lateral de corrente alternada do primeiro inversor com base no valor de referência da interface lateral de corrente alternada do primeiro inversor; e controle de dispositivos de desligamento em unidades de energia combinadas para ficarem ligados ou desligados com base no valor de referência de tensão de saída alternada do primeiro inversor, de modo a controlar as tensões de saída das unidades de potência combinadas e garantir que o número de unidades de primeira potência e segunda unidades de potência, respectivamente, produzam uma tensão 0, uma tensão do capacitor e uma tensão do capacitor negativa, satisfazendo ao mesmo tempo um valor de referência de tensão de saída alternada e um valor de referência de tensão de saída lateral da corrente direta, de modo que uma tensão lateral da corrente direta seja diminuída sob uma pré-condição de que a compensação seja garantida.

[0020] Além disso, ao iniciar o compensador, o método inclui ainda a determinação de um valor ativo de referência de potência de um primeiro inversor baseado em um valor indicado de potência ativa e um valor medido de potência ativa de um circuito: desbloqueio do primeiro inversor; controle de uma corrente através de um comutador para diminuir gradualmente e uma corrente do circuito para migrar gradualmente ao segundo enrolamento lateral do primeiro transformador; e desligamento do comutador, após a corrente do comutador diminuir para zero, para iniciar o compensador.

[0021] Além disso, caso o compensador inclua um segundo inversor, ao iniciar o compensador, o método inclui ainda o desbloqueio do primeiro inversor: início do segundo inversor para estabelecer uma tensão direta.

[0022] Além disso, ao interromper o compensador, o método inclui ainda o controle prévio de dispositivos de desligamento em unidades de potência combinadas para ficar ligado ou desligado com base no valor de referência da tensão de saída lateral de corrente alternada do primeiro inversor: controle de uma corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador para ser igual a corrente do circuito; ligação do comutador; controle da corrente para migrar gradualmente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador ao comutador; e bloqueio do primeiro inversor após a corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador diminuir para zero.

[0023] Além disso, caso o compensador inclua um segundo inversor, ao parar o compensador, o método incluirá ainda o bloqueio posterior do primeiro inversor após a corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador se reduzir a zero: deixa o segundo inversor para parar o compensador.

[0024] Uma outra incorporação da presente aplicação fornece um dispositivo de controle de um compensador, incluindo uma unidade de controle de energia ativa de primeiro circuito, uma unidade de controle de potência reativa do primeiro circuito, uma unidade de cálculo de corrente da primeira interface lateral de corrente alternada, uma unidade de cálculo de tensão da primeira interface lateral de corrente alternada e uma unidade de controle da primeira unidade de potência, onde a unidade de controle de potência ativa do primeiro circuito é usada para determinar um valor de referência de potência ativa de um primeiro inversor baseado em um valor indicado de potência ativa e um valor medido de potência ativa de um circuito; a unidade de controle de potência reativa do primeiro circuito é usado para determinar um valor de referência de potência reativa do primeiro inversor com base em um valor indicado de potência reativa e um valor medido de potência reativa do circuito; a unidade de cálculo de corrente da primeira interface de corrente alternada é usada para calcular um valor de referência de corrente alternada do primeiro inversor com base no valor de referência de energia ativa e no valor de referência de potência reativa do primeiro inversor; a unidade de cálculo de tensão da primeira interface lateral de corrente alternada é usada para determinar um valor de referência de tensão de saída lateral de corrente alternada do primeiro inversor com base no valor de referência da interface de corrente alternada do primeiro inversor; e a unidade de controle da primeira unidade de potência é usada para controlar dispositivos de desligamento em unidades de energia combinadas para ficarem ligados ou desligados com base no valor de referência de tensão de saída lateral de corrente alternada do primeiro inversor, de modo a controlar as tensões de saída das unidades de potência combinadas e para garantir que o número das primeiras e segundas unidades de potência produzam respectivamente uma tensão de 0, uma tensão do capacitor e uma tensão do capacitor negativa, satisfazendo ao mesmo tempo um valor de referência de tensão de saída alternada e um valor de referência de tensão de saída lateral da corrente direta, de modo que uma tensão lateral da corrente direta seja diminuída sob uma pré-condição de que a compensação seja garantida.

[0025] Além disso, o dispositivo de controle inclui ainda uma unidade de controle de partida e uma unidade de controle de parada, onde a unidade de controle de partida é usada para desbloquear o primeiro inversor ao iniciar compensador, controlando uma corrente através de um comutador para diminuir gradualmente e para uma corrente do circuito migrar gradualmente para o segundo enrolamento lateral do the primeiro transformador, e para desligar o comutador e iniciar o compensador quando a corrente do comutador diminuir para zero; a unidade de controle de parada é usada para controlar a corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador e para igualar a corrente do circuito ao parar o compensador, ligando o comutador, controlando a corrente para migrar gradualmente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador ao comutador, e bloqueando o primeiro inversor para parar o compensador após a corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador ficar zero.

[0026] Em uma solução opcional, onde o compensador inclui um segundo inversor, o dispositivo de controle inclui ainda: uma unidade de controle de partida para iniciar o segundo inversor e estabelecer uma tensão direta ao iniciar o compensador, desbloqueando o primeiro inversor e controlando uma corrente através de um comutador para diminuir gradualmente e uma corrente do circuito para migrar gradualmente ao segundo enrolamento lateral do primeiro transformador, e desligando o comutador para iniciar o compensador após a corrente do comutador diminuir para zero; e uma unidade de controle de parada para controlar a corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador que iguala a corrente do circuito quando o compensador for interrompido, ligando o comutador, controlando a corrente para migrar gradualmente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador ao comutador, bloqueando o primeiro inversor após a corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador ficar zero, e deixando o segundo inversor para parar o compensador.

[0027] Com a adoção das soluções técnicas proporcionadas pela presente aplicação, é realizada uma função de compensação e uma função de controle de mudança de fase, e a potência ativa e a potência reativa de uma linha de transmissão de energia podem ser rapidamente controladas; o inversor adota duas unidades de potência diferentes, de modo que a tensão lateral da corrente direta e a corrente de defeito durante um defeito lateral da corrente direta sejam efetivamente diminuídas; e o comutador é configurado de acordo com a estrutura especial do primeiro transformador, para que a confiabilidade do compensador seja melhorada.

Breve Descrição dos Desenhos

[0028] Para explicar as soluções técnicas das incorporações da presente aplicação com mais clareza, os desenhos utilizados para descrever as incorporações serão brevemente introduzidos abaixo. Obviamente, os desenhos na descrição a seguir são meramente ilustrativos na presente aplicação, e aqueles normalmente qualificados na técnica podem obter outros desenhos de acordo com os seguintes sem trabalho criativo.

[0029] A FIG. 1 é um diagrama esquemático de um compensador fornecido por uma incorporação da presente aplicação;

[0030] A FIG. 2 é um diagrama esquemático do compensador com um primeiro dispositivo de compensação conectado em série, fornecido por uma incorporação da presente aplicação;

[0031] A FIG. 3 é um diagrama esquemático do compensador com um segundo dispositivo de compensação conectado em série, fornecido por uma incorporação da presente aplicação;

[0032] A FIG. 4 é um diagrama esquemático do compensador com um dispositivo de comutação de desvio conectado em paralelo, fornecido por uma incorporação da aplicação atual;

[0033] A FIG. 5 é um diagrama esquemático de uma transformação do compensador na FIG. 1 da presente aplicação;

[0034] A FIG. 6 é um diagrama esquemático do compensador, tendo um segundo inversor conectado em paralelo, fornecido por uma incorporação da presente aplicação;

[0035] A FIG. 7 é um diagrama esquemático do compensador com o segundo inversor conectado a um sistema de corrente alternada através de um segundo transformador, com base na FIG. 6;

[0036] A FIG. 8 é um diagrama esquemático do compensador configurado com um resistor e um dispositivo de comutação conectado em paralelo, com base na FIG. 6;

[0037] A FIG. 9 é um diagrama esquemático do compensador utilizando um inversor de dois níveis como o segundo inversor, com base na FIG. 6;

[0038] A FIG. 10 é um diagrama esquemático do compensador utilizando um inversor de três níveis como o segundo inversor, com base na FIG. 6;

[0039] A FIG. 11 é um diagrama esquemático do compensador utilizando um inversor modular multi-nível como o segundo inversor, com base na FIG. 6;

[0040] A FIG. 12 é um diagrama esquemático do compensador utilizando um inversor de tiristor como o segundo inversor, com base na FIG. 6;

[0041] A FIG. 13 é um diagrama esquemático do compensador utilizando uma ponte de retificador descontrolado, constituída por diodos, como o segundo inversor, com base na FIG. 6;

[0042] A FIG. 14 é um diagrama esquemático do compensador com o segundo inversor formado por terceiras unidades de potência, ou quartas unidades de potência, ou as terceiras unidades de potência conectadas em série em quaisquer sequências, com base na FIG. 6;

[0043] A FIG. 15 é um diagrama esquemático do compensador, com um primeiro dispositivo de compensação conectado em série a ele, com base na FIG. 6;

[0044] A FIG. 16 é um diagrama esquemático do compensador com um segundo dispositivo de compensação conectado em série a ele, com base na FIG. 6;

[0045] A FIG. 17 é um diagrama esquemático do compensador com um dispositivo de comutação de desvio conectado em paralelo, com base na FIG. 6;

[0046] A FIG. 18 é um diagrama esquemático do compensador configurado com um dispositivo de compensação reativa, fornecido por uma incorporação na presente aplicação;

[0047] A FIG. 19 é um diagrama esquemático do compensador com um segundo inversor conectado a um sistema de corrente alternada através de um segundo transformador, com base na FIG. 18;

[0048] A FIG. 20 é um diagrama esquemático do compensador configurado com um resistor e um dispositivo de comutador conectado em paralelo, com base na FIG. 18;

[0049] A FIG. 21 é um diagrama esquemático do compensador utilizando um inversor de dois níveis como segundo inversor, com base na FIG. 18;

[0050] A FIG. 22 é um diagrama esquemático do compensador utilizando um inversor de três níveis como segundo inversor, com base na FIG. 18;

[0051] A FIG. 23 é um diagrama esquemático do compensador utilizando um inversor modular multi-nível como o segundo inversor, com base na FIG. 18;

[0052] A FIG. 24 é um diagrama esquemático do compensador utilizando um inversor de tiristor como segundo inversor, com base na FIG. 18;

[0053] A FIG. 25 é um diagrama esquemático do compensador utilizando uma ponte de retificador descontrolado, constituída por diodos, como o segundo inversor, com base na FIG. 18;

[0054] A FIG. 26 é um diagrama esquemático do compensador com um primeiro dispositivo de compensação conectado em série, com base na FIG. 18;

[0055] A FIG. 27 é um diagrama esquemático do compensador com um segundo dispositivo de compensação conectado em série a ele, com base na FIG. 18;

[0056] A FIG. 28 é um diagrama esquemático do compensador com um dispositivo de comutação de desvio conectado em paralelo, com base na FIG. 18;

[0057] A FIG. 29 é um diagrama de fluxo de um método de controle do compensador, fornecido por uma incorporação na presente aplicação;

[0058] A FIG. 30 é um diagrama de fluxo de um método de controle do compensador, fornecido por outra incorporação na presente aplicação;

[0059] A FIG. 31 é um diagrama de componente de um dispositivo de controle do compensador, fornecido por uma incorporação na presente aplicação;

[0060] A FIG. 32 é um diagrama de componente de um dispositivo de controle do compensador, fornecido por outra incorporação na presente aplicação.

Descrição Detalhada das Incorporações

[0061] Para tornar mais claros os propósitos, as soluções técnicas e as vantagens das incorporações da presente aplicação, as implementações específicas das soluções técnicas da presente aplicação serão mais claramente explicadas abaixo em maiores detalhes.

Obviamente, as implementações e as incorporações específicas na descrição a seguir são meramente usadas para explicar a presente aplicação, e não se destinam a limitar a aplicação atual. As seguintes incorporações são apenas ilustrativas, e não são todas possíveis na presente aplicação. Outras incorporações obtidas pela transformação da presente aplicação pelos especialistas na técnica também devem estar dentro do escopo de proteção da presente aplicação.

[0062] FIG. 1 é um diagrama esquemático de um compensador fornecido por uma incorporação na presente aplicação. Como mostrado na FIG. 1, o compensador inclui no mínimo um primeiro inversor, um primeiro transformador e um comutador.

[0063] O primeiro inversor é constituído por seis circuitos de ramificação, no qual um primeiro terminal do primeiro circuito de ramificação está conectado a um primeiro terminal do segundo circuito de ramificação onde o ponto de conexão é definido como uma primeira interface lateral de corrente alternada; um primeiro terminal do terceiro circuito de ramificação está conectado a um primeiro terminal do quarto circuito de ramificação onde o ponto de conexão é definido como uma segunda interface lateral de corrente alternada; um primeiro terminal do quinto circuito de ramificação está conectado a um primeiro terminal do sexto circuito de ramificação onde o ponto de conexão é definido como uma terceira interface lateral de corrente alternada; um segundo terminal do primeiro circuito de ramificação está conectado a um segundo terminal do terceiro circuito de ramificação e um segundo terminal do quinto circuito de ramificação onde o ponto é definido como uma interface lateral positiva de corrente direta; um segundo terminal do segundo circuito de ramificação está conectado a um segundo terminal do quarto circuito de ramificação e um segundo terminal do sexto circuito de ramificação onde o ponto de conexão é definido como uma interface lateral negativa da corrente direta. O primeiro transformador é um primeiro transformador trifásico e inclui no mínimo dois enrolamentos laterais, onde o primeiro enrolamento lateral está conectado a uma interface lateral de corrente alternada do primeiro inversor, o segundo enrolamento lateral está conectado em série ao circuito de um sistema de corrente alternada, e dois terminais do segundo enrolamento lateral estão conectados em paralelo ao comutador.

[0064] Os circuitos de ramificação compreendem unidades de potência combinadas e reatores conectados em série. No primeiro circuito de ramificação, no terceiro circuito de ramificação e no quinto circuito de ramificação, os primeiros terminais dos reatores são definidos como os primeiros terminais dos circuitos de ramificação, os segundos terminais dos reatores estão conectados aos primeiros terminais de saída das unidades de potência combinadas, e os terminais de segunda saída das unidades de potência combinadas são definidos como os segundos terminais dos circuitos de ramificação. No segundo circuito de ramificação, no quarto circuito de ramificação e nos sextos circuitos de ramificação, os primeiros terminais dos reatores são definidos como os primeiros terminais dos circuitos de ramificação, os segundos terminais dos reatores são conectados aos terminais de segunda saída das unidades de potência combinadas, e os primeiros terminais de saída das unidades de potência combinadas são definidos como os segundos terminais dos circuitos de filiais.

[0065] Especificamente, as unidades de energia combinadas e os reatores podem ser transpostos, e a aplicação atual não tem limitação nesse aspecto. Como mostrado na FIG. 5, no primeiro circuito de ramificação, no terceiro circuito de ramificação e no quinto circuito de ramificação, os primeiros terminais de saída das unidades de potência combinadas são definidos como os primeiros terminais dos circuitos de ramificação, os segundos terminais das unidades de potência combinadas estão conectados aos primeiros terminais dos reatores, e os segundos terminais dos reatores são definidos como os segundos terminais dos circuitos de ramificação. No segundo circuito de ramificação, no quarto circuito de ramificação e no sexto circuito de ramificação, os segundos terminais de saída das unidades de potência combinadas são definidos como os primeiros terminais dos circuitos de ramificação, os primeiros terminais de saída das unidades de potência combinada são conectados aos primeiros terminais dos reatores, e os segundos terminais dos reatores são definidos como os segundos terminais dos circuitos de ramificação.

[0066] As unidades de potência combinadas incluem as primeiras unidades de potência e as segundas unidades de potência conectadas em série. As primeiras e as segundas unidades de potência podem ser conectadas em série em qualquer sequência.

[0067] Cada uma das primeiras unidades de potência inclui no mínimo um primeiro dispositivo de desligamento T1, um segundo dispositivo de desligamento T2 e um primeiro capacitor C1, onde um terminal do primeiro capacitor C1 está conectado ao eletrodo positivo do primeiro dispositivo de desligamento T1, e o outro terminal do primeiro capacitor C1 está conectado ao eletrodo negativo do segundo dispositivo de desligamento T2 e usado como um primeiro terminal de saída da primeira unidade de energia; o eletrodo positivo do segundo dispositivo de desligamento T2 está conectado ao eletrodo negativo do primeiro dispositivo de desligamento e usado como um segundo terminal de saída da primeira unidade de potência.

[0068] Cada uma das segundas unidades de potência inclui no mínimo um terceiro dispositivo de desligamento T3, um quarto dispositivo de desligamento T4, um quinto dispositivo de desligamento T5, um sexto dispositivo de desligamento T6 e um segundo capacitor C2, onde um terminal do segundo capacitor C2 está conectado ao eletrodo positivo do terceiro dispositivo de desligamento T3 e o eletrodo positivo do quarto dispositivo de desligamento T4, o outro terminal do segundo capacitor C2 está conectado ao eletrodo negativo do quinto dispositivo de desligamento T5 e ao eletrodo negativo do sexto dispositivo de desligamento T6, o eletrodo negativo do terceiro dispositivo de desligamento T3 está conectado ao eletrodo positivo do quinto dispositivo de desligamento T5 e usado como segundo terminal de saída da segunda unidade de potência, e o eletrodo negativo do quarto dispositivo de desligamento T4 está conectado ao eletrodo positivo do sexto dispositivo de desligamento T6 e usado como um primeiro terminal de saída da segunda unidade de potência.

[0069] Os dispositivos de desligamento incluem, mas sem limitação, um ou mais dispositivos de comutador controláveis que são selecionados, mas sem limitação, um dos IGBTs, IGCTs, MOSFETs e GTOs. Os dispositivos de desligamento podem ser formados por vários dispositivos de comutação controláveis conectados em série ou em paralelo. Quando os dispositivos de desligamento são IGBTs, os eletrodos positivos dos dispositivos de desligamento são coletores dos IGBTs, e os eletrodos negativos dos dispositivos de desligamento são emissores dos IGBTs. Quando os dispositivos de desligamento são IGCTs ou GTOs, os eletrodos positivos dos dispositivos de desligamento são ânodos dos IGCTs ou GTOs, e os eletrodos negativos dos dispositivos de desligamento são catódes dos IGCTs ou GTOs. Quando os dispositivos de desligamento são

MOSFETs, os eletrodos positivos dos dispositivos de desligamento são drenos dos MOSFETs, e os eletrodos negativos dos dispositivos de desligamento são fontes dos MOSFETs.

[0070] FIG. 2 é um diagrama esquemático do compensador que tem um primeiro dispositivo de compensação conectado em série, fornecido por uma incorporação da presente aplicação. Como mostrado na FIG. 2, o primeiro dispositivo de compensação é conectado em série entre o segundo enrolamento lateral do primeiro transformador e o circuito. A FIG. 3 é um diagrama esquemático do compensador com um segundo dispositivo de compensação conectado em série, proporcionado por uma incorporação da presente aplicação. Como mostrado na FIG. 3, o segundo dispositivo de compensação é conectado em série entre o primeiro enrolamento lateral do primeiro transformador e a interface lateral de corrente alternada do primeiro inversor. O primeiro dispositivo de compensação e o segundo dispositivo de compensação são conectados em paralelo a um dispositivo de comutação através de um banco de reator, o banco do reator inclui no mínimo um reator conectado em série, e o dispositivo de comutação é, mas sem limitação, um comutador mecânico, ou um comutador constituído de um dispositivo eletrônico de energia.

[0071] A FIG. 4 é um diagrama esquemático do compensador que tem um dispositivo de comutação de desvio conectado em paralelo, fornecido por uma incorporação da presente aplicação. Como mostrado na FIG. 4, o dispositivo de comutação de desvio está conectado em paralelo a dois terminais do primeiro enrolamento lateral do primeiro transformador, e o dispositivo de comutação de desvio é, mas sem limitação, um comutador mecânico, ou um comutador constituído de um dispositivo eletrônico de energia.

[0072] O primeiro enrolamento lateral do primeiro transformador está em um modo de conexão Y ou em um modo de conexão delta. Quando o primeiro enrolamento lateral do primeiro transformador está no modo de conexão Y, um ponto neutro é aterrado diretamente ou através de um resistor. Quando o primeiro transformador inclui um terceiro enrolamento lateral, o terceiro enrolamento lateral fica no modo de conexão delta.

[0073] A tensão de saída lateral de corrente alternada do primeiro inversor está conectada em série ao circuito através do primeiro transformador, o que equivale a conectar uma fonte de tensão com uma amplitude controlável e uma fase controlável ao circuito, de modo que uma diferença de amplitude e uma diferença de fase entre as tensões de dois terminais do circuito sejam alteradas, e o controle e regulação da potência ativa e da potência reativa do circuito sejam realizados. A ligação e o desligamento dos dispositivos de desligamento nas unidades de potência combinadas podem ser controlados por meio de um dispositivo externo. As tensões de saída das unidades de potência podem ser alteradas e reguladas, onde a tensão de saída da primeira unidade de potência pode ser 0 ou a tensão do capacitor na unidade de potência, e a tensão de saída da segunda unidade de potência podem ser 0, ou a tensão do capacitor na unidade de potência, ou o valor da tensão do capacitor na unidade de potência podem ser negativos. No primeiro inversor, a soma das tensões de saída de todas as unidades de potência do primeiro circuito de ramificação é igual à soma das tensões de saída de todas as unidades de potência do segundo circuito de ramificação, a soma das tensões de saída de todas as unidades de potência do terceiro circuito de ramificação é igual à soma das tensões de saída de todas as unidades de potência do quarto circuito de ramificação, a soma das tensões de saída de todas as unidades de potência do quinto circuito de ramificação é igual à soma das tensões de saída de todas as unidades de potência do sexto circuito de ramificação, e a tensão lateral da corrente direta é igual à tensão de saída, de modo que, configurando as segundas unidades de potência com a tensão de saída é igual à tensão negativa do capacitor nas unidades de potência combinadas e a tensão lateral da corrente direta pode ser diminuída. Durante a operação normal, ao controlar as segundas unidades de potência para a saída de tensões negativas, a tensão direta pode ser diminuída sob a pré-condição de que a tensão alternada conectada em série ao circuito não seja alterada, e a corrente pode ser diminuída em caso de defeito. Quando um defeito ocorre com o lado da corrente direta, a corrente de defeito pode ser efetivamente contida por meio da característica de saída de tensão bidirecional das segundas unidades de potência.

[0074] A FIG. 6 é um diagrama esquemático do compensador com um segundo inversor conectado em paralelo, proporcionado por uma incorporação da presente aplicação. Como mostrado na FIG. 6, o compensador inclui um primeiro inversor, um segundo inversor, um primeiro transformador e um comutador. O segundo inversor inclui uma interface lateral de corrente alternada e uma interface lateral de corrente direta e está conectado a um sistema de corrente alternada através da interface lateral de corrente alternada. O primeiro inversor, o primeiro transformador e o comutador são idênticos ao primeiro inversor, o primeiro transformador e o comutador na incorporação acima e não serão mais detalhados.

[0075] A FIG. 7 é um diagrama esquemático do compensador com o segundo inversor conectado ao sistema de corrente alternada através de um segundo transformador, com base na FIG. 6. Como mostrado na FIG. 7, o segundo inversor está conectado ao sistema de corrente alternada através de um segundo transformador. O segundo transformador é um transformador trifásico e inclui no mínimo dois enrolamentos laterais, a interface de corrente alternada do segundo inversor está conectada ao primeiro enrolamento lateral do segundo transformador, e o segundo enrolamento lateral do segundo transformador está conectado em paralelo ao sistema de corrente alternada.

[0076] A FIG. 8 é um diagrama esquemático do compensador configurado com um resistor e um dispositivo de comutação conectado em paralelo, com base na FIG. 6. Como mostrado na FIG. 8, o resistor e o dispositivo de comutação conectados em paralelo são configurados entre a interface lateral de corrente alternada do segundo transformador e o sistema de corrente alternada, e o dispositivo de comutação é, mas sem limitação, um seccionador ou um comutador.

[0077] O segundo inversor é, mas sem limitação, um inversor de origem de tensão e é, mas sem limitação, uma estrutura de dois níveis, uma estrutura de três níveis, uma estrutura multi-transformadora ou uma estrutura modular multi-nível, como mostrado nas FIG. 9, FIG. 10 e FIG. 11. A FIG. 9 é um diagrama esquemático do compensador utilizando um inversor de dois níveis como segundo inversor, com base na FIG. 6. A FIG. 10 é um diagrama esquemático do compensador utilizando um inversor de três níveis como o segundo inversor, com base na FIG. 6. A FIG. 11 é um diagrama esquemático do compensador usando um inversor modular multi-nível como segundo inversor, e o segundo inversor é uma estrutura modular multi-nível, com base na FIG. 6.

[0078] A FIG. 12 é um diagrama esquemático do compensador utilizando um inversor de tiristor como segundo inversor, com base na FIG. 6. Como mostrado na FIG. 13 e FIG. 14, o segundo inversor é, mas sem limitação, um inversor de tiristor ou uma ponte de retificador não controlada constituída de diodos. A FIG. 13 é um diagrama esquemático do compensador utilizando uma ponte de retificador não controlada, constituída por diodos, como o segundo inversor, com base na FIG. 6. A FIG. 14 é um diagrama esquemático do compensador com o segundo inversor formado por terceiras unidades de potência, ou quarta unidades de potência, ou as terceiras unidades de potência e as quartas unidades de potência conectadas em série em quaisquer sequências, com base na FIG. 6.

[0079] Cada uma das terceiras unidades de potências inclui um décimo primeiro dispositivo de desligamento T11, um décimo segundo dispositivo de desligamento T12, um sétimo dispositivo de desligamento T7, um primeiro diodo D1 e um terceiro capacitor C3, onde o eletrodo positivo do décimo primeiro dispositivo de desligamento T11 está conectado a um eletrodo negativo do décimo segundo dispositivo de desligamento T12 e usado como segundo terminal de saída da terceira unidade de potência; um terminal do terceiro capacitor C3 e um eletrodo positivo do décimo segundo dispositivo de desligamento T12 estão conectados ao eletrodo negativo do primeiro diodo D1, o outro terminal do terceiro capacitor C3 e o eletrodo negativo do décimo primeiro dispositivo de desligamento T11 estão conectados ao eletrodo negativo do sétimo dispositivo de desligamento T7 , e o eletrodo positivo do primeiro diodo D1 está conectado ao eletrodo positivo do sétimo dispositivo de desligamento T7 e usado como outro terminal de saída da terceira unidade de potência.

[0080] Cada uma das quartas unidades de potência inclui no mínimo um oitavo dispositivo de desligamento T8, um nono dispositivo de desligamento T9, um décimo dispositivo de desligamento T10, um segundo diodo D2 e um quarto capacitor C4, onde o eletrodo negativo do segundo diodo D2 está conectado ao eletrodo negativo do oitavo dispositivo de desligamento T8 e usado como um terminal de saída da quarta unidade de potência, o eletrodo positivo do oitavo dispositivo de desligamento T8 e o eletrodo positivo do décimo dispositivo de desligamento T10 estão conectados a um terminal do quarto capacitor C4, o eletrodo positivo do segundo diodo D2 e o eletrodo negativo do nono dispositivo de desligamento T9 estão conectados ao outro terminal do quarto capacitor C4 , e o eletrodo positivo do nono dispositivo de desligamento T9 está conectado ao eletrodo negativo do décimo dispositivo de desligamento T10 e usado como um outro terminal de saída da quarta unidade de potência.

[0081] A FIG. 15 é um diagrama esquemático do compensador que tem um primeiro dispositivo de compensação conectado em série a ele, com base na FIG. 6. Como mostrado na FIG. 15, o primeiro dispositivo de compensação está conectado em série entre o segundo enrolamento lateral do primeiro transformador e o circuito. A FIG. 16 é um diagrama esquemático do compensador com um segundo dispositivo de compensação conectado em série a ele, com base na FIG. 6. Como mostrado na FIG. 16, o segundo dispositivo de compensação está conectado em série entre o primeiro enrolamento lateral do primeiro transformador e a interface lateral de corrente alternada do primeiro inversor. O primeiro dispositivo de compensação e o segundo dispositivo de compensação são conectados em paralelo a um dispositivo de comutação através de um banco de reator, o banco do reator inclui no mínimo um reator conectado em série, e o dispositivo de comutação é, mas sem limitação, um comutador mecânico, ou um comutador constituído de um dispositivo eletrônico de energia.

[0082] A FIG. 17 é um diagrama esquemático do compensador com um dispositivo de comutação de desvio conectado em paralelo, com base na FIG. 6. Como mostrado na FIG. 17, o dispositivo de comutação de desvio está conectado em paralelo a dois terminais do primeiro enrolamento lateral do primeiro transformador, e o dispositivo de comutação de desvio é, mas sem limitação, um comutador mecânico, ou um comutador formado por um dispositivo eletrônico de energia.

[0083] O primeiro enrolamento lateral do primeiro transformador está em um modo de conexão Y ou em um modo de conexão delta. Quando o primeiro enrolamento lateral do primeiro transformador está no modo de conexão Y, um ponto neutro é aterrado diretamente ou através de um resistor. Quando o primeiro transformador inclui um terceiro enrolamento lateral, o terceiro enrolamento lateral fica no modo de conexão delta. A ligação e desligamento dos dispositivos de desligamento nas unidades de potência combinada podem ser controlados por meio de um dispositivo externo de modo a alterar e regular as tensões de saída das unidades de potência, de modo que as tensões laterais desejadas da corrente direta e de corrente alternada do segundo inversor e do primeiro inversor possam ser determinadas. A tensão de saída lateral de corrente alternada do primeiro inversor está conectada em série ao circuito através do primeiro transformador, o que equivale a conectar uma fonte de tensão com uma amplitude controlável e uma fase controlável ao circuito, de modo que uma diferença de amplitude e uma diferença de fase entre as tensões de dois terminais do circuito sejam alteradas, e o controle e regulação da potência ativa e da potência reativa do circuito sejam realizados. O segundo inversor está conectado ao sistema alternado para controlar uma saída de tensão reativa ou acesso pelo lado paralelo e para manter a tensão do bus DC. A tensão de saída das primeiras unidades de potência pode ser 0 ou a tensão dos capacitores na unidade de potência, e a tensão de saída das segundas unidades de potência, das terceiras unidades de potência e das quartas unidades de potência podem ser 0, a tensão dos capacitores nas unidades de potência, ou o valor da tensão dos capacitores nas unidades de potência podem ser negativos.

[0084] No primeiro inversor, a soma das tensões de saída de todas as unidades de potência do primeiro circuito de ramificação é igual à soma das tensões de saída de todas as unidades de potência do segundo circuito de ramificação, a soma das tensões de saída de todas as unidades de potência do terceiro circuito de ramificação é igual à soma das tensões de saída de todas as unidades de potência do quarto circuito de ramificação, a soma das tensões de saída de todas as unidades de potência do quinto circuito de ramificação é igual à soma das tensões de saída de todas as unidades de potência do sexto circuito de ramificação, e a tensão lateral da corrente direta é igual à tensão de saída, de modo que, configurando as segundas unidades de potência com a tensão de saída igual à tensão do capacitor negativo nas unidades de potência combinadas, a tensão lateral da corrente direta pode ser diminuída, e o custo do dispositivo de compensação em série paralela pode ser reduzido. Durante o funcionamento normal, com o controle das segundas unidades de potência para a saída de tensões negativas, a tensão direta pode ser diminuída sob a pré-condição de que a tensão alternada conectada em série ao circuito não seja alterada, e a corrente pode ser diminuída em caso de defeito. Quando um defeito ocorre com o lado da corrente direta, a corrente de defeito pode ser efetivamente contida por meio da característica de saída de tensão bidirecional das segundas unidades de potência.

[0085] A FIG. 18 é um diagrama esquemático do compensador configurado com um dispositivo de compensação reativa, proporcionado por uma incorporação da presente aplicação. Como mostrado na FIG. 18, o compensador inclui um primeiro inversor, um segundo inversor, um primeiro transformador, um comutador e um dispositivo de compensação reativa. O segundo inversor inclui uma interface lateral de corrente alternada e uma interface lateral de corrente direta e está conectado a um sistema de corrente alternada através da interface lateral de corrente alternada. O dispositivo de compensação reativa está conectado ao sistema de corrente alternada. O primeiro inversor, o segundo inversor, o primeiro transformador e o comutador são idênticos ao primeiro inversor, ao segundo inversor, ao primeiro transformador e ao comutador na incorporação acima e não serão mais detalhados. O dispositivo de compensação reativa é, mas sem limitação, um capacitor fixo, um capacitor comutado por um comutador mecânico ou um comutador de tiristor, um banco de capacitor comutável, um compensador estático de reativos (SVC), ou algo semelhante.

[0086] A FIG. 19 é um diagrama esquemático do compensador com o segundo inversor conectado ao sistema de corrente alternada através do primeiro transformador, com base na FIG. 18. Como mostrado na FIG. 19, o segundo inversor está conectado ao sistema de corrente alternada através de um segundo transformador, e um segundo enrolamento lateral do segundo transformador está conectado em paralelo ao sistema de corrente alternada. O segundo transformador é um transformador trifásico e inclui no mínimo dois enrolamentos laterais, e a interface lateral de corrente alternada do segundo inversor está conectada ao primeiro enrolamento lateral do segundo transformador. A FIG. 20 é um diagrama esquemático do compensador configurado com um resistor e um dispositivo de comutação conectado em paralelo, com base na FIG.

18. Como mostrado na FIG. 20, um resistor e um dispositivo de comutação estão conectados em paralelo entre a interface lateral de corrente alternada do segundo inversor e o sistema de corrente alternada, e o dispositivo de comutação é, mas sem limitação, um seccionador ou um comutador.

[0087] O segundo inversor pode ser um inversor de origem de tensão e é, mas sem limitação, uma estrutura de dois níveis, uma estrutura de três níveis, uma estrutura multi-transformadora ou uma estrutura modular de vários níveis, como mostrado nas FIG. 21, FIG. 22 e FIG. 23. A FIG. 21 é um diagrama esquemático do compensador utilizando um inversor de dois níveis como segundo inversor, com base na FIG. 18. A FIG. 22 é um diagrama esquemático do compensador utilizando um inversor de três níveis como o segundo inversor, com base na FIG. 18. A FIG. 23 é um diagrama esquemático do compensador utilizando um inversor modular de multi-nível como o segundo inversor, com base na FIG. 18. O segundo inversor da estrutura modular de multi-nível é formado por terceiras unidades de potência, ou quarta unidades de potência, ou as terceiras unidades de potência e as quartas unidades de potência conectadas em série em quaisquer sequências. O segundo inversor é, mas sem limitação, um inversor tiristor, ou uma ponte de retificador não controlada constituída de diodos, como mostrado nas FIG. 24 e FIG. 25. A FIG. 24 é um diagrama esquemático do compensador usando o inversor de tiristor como segundo inversor, com base na FIG.

18. A FIG. 25 é um diagrama esquemático do compensador utilizando a ponte de retificador não controlada, constituída por diodos, como segundo inversor, com base na FIG. 18.

[0088] A FIG. 26 é um diagrama esquemático do compensador com um primeiro dispositivo de compensação conectado em série a ele, com base na FIG. 18. Como mostrado na FIG. 26, o primeiro dispositivo de compensação está conectado em série entre o segundo enrolamento lateral do primeiro transformador e o circuito. A FIG. 27 é um diagrama esquemático do compensador com um segundo dispositivo de compensação conectado em série a ele, com base na FIG. 18. Como mostrado na FIG. 27, o dispositivo de compensação está conectado em série entre o primeiro enrolamento lateral do primeiro transformador e a interface lateral de corrente alternada do primeiro inversor. O primeiro dispositivo de compensação e o segundo dispositivo de compensação são conectados ao dispositivo de comutação através de um banco de reator, o banco do reator inclui no mínimo um reator conectado em série, e o dispositivo de comutação é, mas sem limitação, um comutador mecânico, ou um comutador formado por um dispositivo eletrônico de energia. A FIG. 28 é um diagrama esquemático do compensador com um dispositivo de comutação de desvio conectado em paralelo, com base na FIG. 18. Como mostrado na FIG. 28, o dispositivo de comutação de desvio está conectado em paralelo a dois terminais do primeiro enrolamento lateral do primeiro transformador, e o comutador de desvio é, mas sem limitação, um comutador mecânico, ou um comutador formado por um dispositivo eletrônico de energia.

[0089] FIG. 29 é um diagrama de fluxo de um método de controle do compensador, proporcionado por uma incorporação da presente aplicação. O método de controle inclui as seguintes etapas:

[0090] S110: um valor ativo de referência de potência do primeiro inversor é determinado com base em um valor indicado de potência ativa e um valor medido de energia ativa de um circuito.

[0091] S120: um valor de referência de potência reativa do primeiro inversor é determinado com base em um valor indicado de potência reativa e um valor medido de potência reativa do circuito.

[0092] S130: um valor de referência de corrente da interface lateral de corrente alterna do primeiro inversor é calculado com base no valor de referência de energia ativa e no valor de referência de potência reativa do primeiro inversor.

[0093] S140: um valor de referência de tensão de saída lateral de corrente alternada do primeiro inversor é determinado com base no valor de referência de corrente alternada do primeiro inversor.

[0094] S150: os dispositivos de desligamento em unidades de potência combinadas são controlados para ficarem ligados ou desligados com base no valor de referência da tensão de saída lateral de corrente alternada do primeiro inversor para controlar as tensões de saída das unidades de potência combinadas para garantir que os números das primeiras e segundas unidades de potência, respectivamente, produzam uma tensão 0, tensão do capacitor e tensão do capacitor negativa, satisfazendo ao mesmo tempo um valor de referência de tensão de saída lateral de corrente alternada e um valor de referência de tensão de saída lateral da corrente direta, de modo que a tensão lateral da corrente direta seja diminuída sob a pré-condição de que a compensação seja garantida.

[0095] A FIG. 30 é um diagrama de fluxo de um método de controle do compensador, proporcionado por outra incorporação da presente aplicação. O método de controle inclui as seguintes etapas:

[0096] S110: um valor ativo de referência de potência de um primeiro inversor é determinado com base em um valor indicado de potência ativa e um valor medido de energia ativa de um circuito.

[0097] S120: um valor de referência de potência reativa do primeiro inversor é determinado com base em um valor indicado de potência reativa e um valor medido de potência reativa do circuito.

[0098] S130: um valor de referência da interface lateral de corrente alternada do primeiro inversor é calculado com base no valor de referência de energia ativa e no valor de referência de potência reativa do primeiro inversor.

[0099] S140: um valor de referência de tensão de saída lateral de corrente alternada do primeiro inversor é determinado com base no valor de referência de corrente alternada do primeiro inversor.

[0100] S150: os dispositivos de desligamento em unidades de potência combinadas são controlados para ficarem ligados ou desligados com base no valor de referência de tensão de saída lateral de corrente alternada do primeiro inversor para controlar as tensões de saída das unidades de potência combinadas e para garantir que os números das primeiras e segundas unidades de potência, respectivamente, produzam uma tensão 0, tensão do capacitor e tensão do capacitor negativa, satisfazendo ao mesmo tempo um valor de referência de tensão de saída alternada e um valor de referência de tensão de saída lateral da corrente direta, de modo que uma tensão lateral da corrente direta seja diminuída sob uma pré-condição de que a compensação seja garantida.

[0101] S161: um valor de referência de potência ativa de um segundo inversor é determinado com base em uma diferença entre um valor de referência de tensão direta e o valor medido de tensão direta.

[0102] S162: um valor de referência de potência reativa do segundo inversor é determinado com base em uma diferença entre um valor de referência de tensão alternada e um valor medido de tensão alternada ou uma diferença entre um valor de referência de potência reativa e um valor medido de potência reativa.

[0103] S163: um valor de referência de corrente da interface lateral de corrente alternada do segundo inversor é calculado com base no valor de referência de energia ativa e no valor de referência de potência reativa do segundo inversor.

[0104] S164: um valor de referência de tensão de saída lateral da corrente alternada do segundo inversor é calculado com base no valor de referência de corrente da interface lateral de corrente alternada do segundo inversor.

[0105] S165: os dispositivos de desligamento em unidades de potência combinada são controlados para ficarem ligados ou desligados com base no valor de referência de tensão de saída lateral de corrente alternada do segundo inversor, e as combinações de tensão são controladas por terceiras unidades de potência e quartas unidades de potência para garantir que os números das terceiras e quartas unidades de potência, respectivamente, produzam uma tensão de 0, uma tensão do capacitor e uma tensão do capacitor negativa, satisfazendo ao mesmo tempo um valor de referência de tensão de saída alternada e um valor de referência de tensão de saída lateral da corrente direta.

[0106] Nesta incorporação, ao iniciar o compensador, o método inclui ainda o S110 anterior:

[0107] S101: o segundo inversor é iniciado para estabelecer uma tensão direta.

[0108] S102: o primeiro inversor está desbloqueado.

[0109] S103: a corrente de um comutador é controlada para diminuir gradualmente e a corrente do circuito migra gradualmente para um segundo enrolamento lateral de um primeiro transformador.

[0110] S104: após a corrente do comutador diminuir para zero, o comutador é desligado para iniciar o compensador.

[0111] Nesta incorporação, ao interromper o compensador, o método inclui ainda o S166 posterior:

[0112] S171: a corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador é controlada para ser igual à corrente do circuito.

[0113] S172: o comutador está ligado.

[0114] S173: a corrente é controlada para migrar gradualmente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador ao comutador.

[0115] S174: quando a corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador diminui para zero, o primeiro inversor é bloqueado.

[0116] S175: o segundo inversor é deixado para parar o compensador.

[0117] A FIG. 31 é um diagrama de componente de um dispositivo de controle de um compensador, proporcionado por uma incorporação da presente aplicação. Como mostrado na FIG. 31, o compensador inclui um primeiro inversor. O dispositivo de controle inclui uma unidade de controle de energia ativa do primeiro circuito, uma unidade de controle de potência reativa do primeiro circuito, uma unidade de cálculo de corrente da primeira interface lateral de corrente alternada, e uma primeira unidade de controle de potência.

[0118] A unidade de controle de energia ativa do primeiro circuito é usada para determinar um valor de referência de potência ativa do primeiro inversor com base em um valor indicado de potência ativa e um valor medido de potência ativa de um circuito. A primeira unidade de controle de potência reativa do circuito é usada para determinar um valor de referência de potência reativa do primeiro inversor com base em um valor de referência de potência reativa e um valor medido de potência reativa do circuito. A primeira unidade de cálculo de corrente da interface lateral de corrente alternada é usada para calcular um valor de referência de corrente alternada do primeiro inversor com base no valor de referência de potência ativa e no valor de referência de potência reativa do primeiro inversor. A primeira unidade de cálculo de tensão de interface lateral de corrente alternada é usada para determinar um valor de referência de tensão de saída lateral da corrente alternada do primeiro inversor com base no valor de referência de corrente de interface lateral de corrente alternada do primeiro inversor. A primeira unidade de controle da unidade de potência é usada para controlar dispositivos de ligação e desligamento em unidades de potência combinadas com base no valor de referência de tensão de saída lateral de corrente alternada do primeiro inversor de modo a controlar tensões de saída das unidades de potência combinadas e para garantir que o número de primeiras e segundas unidades de potência produzam respectivamente uma tensão 0, uma tensão do capacitor e uma tensão do capacitor negativa, satisfazendo ao mesmo tempo, um valor de referência de tensão de saída lateral da corrente e um valor de referência de tensão de saída lateral da corrente direta, de modo que a tensão lateral da corrente direta seja diminuída sob a pré-condição de que a compensação seja garantida.

[0119] A FIG. 32 é um diagrama de componente de um dispositivo de controle de um compensador, proporcionado por outra incorporação da presente aplicação. O compensador é composto por um primeiro inversor e um segundo inversor. O dispositivo de controle inclui uma unidade de controle de energia ativa do primeiro circuito, uma unidade de controle de potência reativa do primeiro circuito, uma unidade de cálculo de corrente da primeira interface lateral de corrente alternada, uma unidade de cálculo de tensão da primeira interface lateral de corrente alternada, uma primeira unidade de controle de unidade de potência, uma segunda unidade de controle de potência ativa, uma segunda unidade de controle de potência reativa, uma segunda unidade de cálculo de corrente de interface lateral de corrente alternada, uma segunda unidade de cálculo de tensão de interface lateral alternada e uma segunda unidade de controle de potência.

[0120] A segunda unidade de controle de potência ativa é usada para determinar um valor de referência de potência ativa do segundo inversor com base em uma diferença entre um valor de referência de tensão direta e um valor medido de tensão direta. A segunda unidade de controle de potência reativa é usada para determinar um valor de referência de potência reativa do segundo inversor de acordo com uma diferença entre um valor de referência de tensão alternada e um valor medido de tensão alternada ou uma diferença entre um valor de referência de potência reativa e um valor medido de potência reativa. A segunda unidade de cálculo de corrente da interface lateral de corrente alternada é usada para calcular um valor de referência de corrente da interface lateral de corrente alternadas com base no valor de referência de potência ativa e no valor de referência de potência reativa do segundo inversor. A segunda unidade de cálculo de tensão de saída lateral de corrente alternada é usada para calcular um valor de referência de tensão de saída lateral de corrente alternada do segundo inversor com base no valor de referência de corrente da interface lateral de corrente alternada do segundo inversor. A segunda unidade de cálculo de tensão de saída lateral de corrente alternada é usada para controlar a ligação e desligamento de dispositivos de desligamento em segundas unidades de potência combinadas com base no valor de referência de tensão de saída lateral da corrente alternada do segundo inversor de modo a controlar combinações de tensão de terceiras unidades de potência e quartas unidades de potência e para garantir que os números da terceira e quarta unidades de potência produzam, respectivamente, uma tensão de 0, uma tensão do capacitor e uma tensão do capacitor negativa, satisfazendo ao mesmo tempo, um valor de referência de tensão de saída lateral da corrente alternada e um valor de referência de tensão de saída lateral da corrente.

[0121] Nesta incorporação, como uma solução técnica opcional, o dispositivo de controle inclui ainda uma unidade de controle de partida e uma unidade de controle de parada.

[0122] A unidade de controle de partida é usada para iniciar o segundo inversor e para estabelecer uma tensão direta ao iniciar o compensador, desbloqueando o primeiro inversor, controlando a corrente de um comutador para diminuir gradualmente e fazer com que corrente do circuito migre gradualmente para o segundo enrolamento lateral do primeiro transformador, e ao desligar o comutador para iniciar o compensador, a corrente do comutador diminui para zero. A unidade de controle de parada é usada para controlar a corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador para que seja igual à corrente do circuito ao parar o compensador, e serve para ligar o comutador, controlar a corrente para migrar gradualmente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador ao comutador, bloqueando o primeiro inversor após a corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador diminuir para zero, e deixando o segundo inversor para parar o compensador.

[0123] Deve-se notar que as incorporações descritas acima com relação aos desenhos anexos são meramente para explicar a presente aplicação, e não se destinam a limitar o escopo da presente aplicação. Aqueles normalmente qualificados na técnica apreciarão todas as modificações ou substituições equivalentes feitas à presente aplicação, sem se afastar do espírito e escopo da presente aplicação, e que também estão no âmbito da presente aplicação.

Além disso, salvo especificação em contrário na especificação, os termos na forma singular também podem estar na forma plural, e vice-versa.

Além disso, a menos que seja especificamente declarado, uma parte ou toda a incorporação pode ser combinada parcialmente ou com todas as outras incorporações a serem implementadas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Compensador, caracterizado por que inclui: um primeiro inversor, compreendendo seis circuitos de ramificação, onde os circuitos de ramificação compreendem unidades de potência combinadas e reatores conectados em série, as unidades de potência combinadas compreendem as primeiras e segundas unidades de potência conectadas em série ou segundas unidades de potência conectadas em série; onde cada uma das primeiras unidades de potências inclui no mínimo um primeiro dispositivo de desligamento T1, um segundo dispositivo de desligamento T2 e um primeiro capacitor C1, um terminal do primeiro capacitor C1 está conectado a um eletrodo positivo do primeiro dispositivo de desligamento T1, um outro terminal do primeiro capacitor C1 está conectado a um eletrodo negativo do segundo dispositivo de desligamento T2 e usado como um primeiro terminal de saída da primeira unidade de potência, e um eletrodo positivo do segundo dispositivo de desligamento está conectado a um eletrodo negativo do primeiro dispositivo de desligamento e usado como um segundo terminal de saída da primeira unidade de potência; cada uma das segundas unidades de potência inclui no mínimo um terceiro dispositivo de desligamento T3, um quarto dispositivo de desligamento T4, um quinto dispositivo de desligamento T5, um sexto dispositivo de desligamento T6 e um segundo capacitor C2, um terminal do segundo capacitor C2 está conectado a um eletrodo positivo do terceiro dispositivo de desligamento T3 e um eletrodo positivo do quarto dispositivo de desligamento T4, um outro terminal do segundo capacitor C2 está conectado a um eletrodo negativo do quinto dispositivo de desligamento T5 e um eletrodo negativo do sexto dispositivo de desligamento T6, um eletrodo negativo do terceiro dispositivo de desligamento T3 está conectado a um eletrodo positivo do quinto dispositivo de desligamento T5 e usado como um segundo terminal de saída da segunda unidade de potência, e um eletrodo negativo do quarto dispositivo de desligamento T4 está conectado a um eletrodo positivo do sexto dispositivo de desligamento T6 e usado como um primeiro terminal de saída da segunda unidade de potência; um primeiro transformador, incluindo no mínimo um primeiro enrolamento lateral e um segundo enrolamento lateral, onde o primeiro enrolamento lateral está conectado a uma interface lateral de corrente alternada do primeiro inversor, o segundo enrolamento lateral está conectado em série a um circuito de um sistema de corrente alternada, e dois terminais do segundo enrolamento lateral estão conectados em paralelo a um comutador; e o comutador, conectado em paralelo ao primeiro transformador e depois conectado ao circuito do sistema de corrente alternada.

2. Compensador, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que inclui ainda: um segundo inversor, compreendendo uma interface lateral de corrente alternada através da qual o segundo inversor está conectado ao sistema de corrente alternada, e uma interface lateral de corrente direta conectada em paralelo ao primeiro inversor; ou um dispositivo de compensação reativa conectado ao sistema de corrente alternada; ou nos seis circuitos de ramificação, um primeiro terminal de um primeiro circuito de ramificação está conectado a um primeiro terminal de um segundo circuito de ramificação onde um ponto de conexão é definido como uma primeira interface lateral de corrente alternada; um primeiro terminal de um terceiro circuito de ramificação está conectado a um primeiro terminal de um quarto circuito de ramificação onde um ponto de conexão é definido como uma segunda interface lateral de corrente alternada; um primeiro terminal de um quinto circuito de ramificação está conectado a um primeiro terminal de um sexto circuito de ramificação onde um ponto de conexão é definido como uma terceira interface lateral de corrente alternada; um segundo terminal do primeiro circuito de ramificação está conectado a um segundo terminal do terceiro circuito de ramificação e um segundo terminal do quinto circuito de ramificação onde um ponto de conexão é definido como uma interface lateral positiva de corrente direta; um segundo terminal do segundo circuito de ramificação está conectado a um segundo terminal do quarto circuito de ramificação e a um segundo terminal do sexto circuito de ramificação onde um ponto de conexão é definido como uma interface lateral negativa de corrente direta; ou os dispositivos de desligamento incluem um ou mais dispositivos de comutador controláveis que são um dos IGBTs, IGCTs, MOSFETs e GTOs.

3. Compensador, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que um primeiro dispositivo de compensação está conectado em série entre o segundo enrolamento lateral do primeiro transformador e o circuito; o primeiro dispositivo de compensação reativa inclui um baco reator e um dispositivo de comutação conectados em paralelo, o banco reator inclui no mínimo um reator conectado em série, e o dispositivo de comutação inclui um ou mais de um comutador mecânico de um dispositivo eletrônico de energia.

4. Compensador, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que um segundo dispositivo de compensação está conectado em série entre o primeiro enrolamento lateral do primeiro transformador e a interface lateral de corrente alternada do primeiro inversor; o segundo dispositivo de compensação inclui um banco do reator e um dispositivo de comutação conectados em paralelo, o banco do retor inclui no mínimo um reator conectado em série, e um dispositivo de comutação inclui um ou mais de um comutador mecânico e um comutador constituído de um dispositivo eletrônico de energia;

5. Compensador, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que dois terminais do primeiro enrolamento lateral do primeiro transformador estão conectados em paralelo a um dispositivo de comutação de desvio, e o dispositivo de comutação de desvio inclui um comutador mecânico ou mais e um comutador constituído por um dispositivo eletrônico de energia; ou o primeiro enrolamento lateral do primeiro transformador está em um modo de conexão Y ou em um modo de conexão delta; ou o primeiro enrolamento lateral do primeiro transformador está em um modo de conexão Y e tem um ponto neutro aterrado diretamente ou através de um resistor, e o primeiro transformador inclui um terceiro enrolamento lateral em um modo de conexão delta.

6. Compensador, de acordo com a Reivindicação 2, caracterizado por que o segundo inversor está conectado ao sistema de corrente alternada através de um segundo transformador, o segundo transformador é um transformador trifásico e inclui no mínimo dois enrolamentos laterais, a interface lateral de corrente alternada do segundo inversor está conectada ao primeiro enrolamento lateral do segundo transformador, e o segundo enrolamento lateral do segundo transformador está conectado em paralelo ao sistema de corrente alternada; ou um resistor e um dispositivo de comutação conectados em paralelo estão configurados entre a interface lateral de corrente alternada do segundo inversor e o sistema de corrente alternada, e o dispositivo de comutação é um seccionador ou um comutador; ou o segundo inversor é um inversor de fonte de tensão e tem uma estrutura de dois níveis, uma estrutura de três níveis, uma estrutura multi-transformadora ou uma estrutura modular de vários níveis; ou o segundo inversor é um inversor tiristor ou uma ponte de retificador não controlada constituída de diodos.

7. Método de Controle de Compensador, caracterizado por que compreende: a determinação de um valor de referência de potência ativa de um primeiro inversor com base em um valor de referência de potência ativa e um valor de potência ativa medido de um circuito;

a determinação de um valor de referência de potência reativa do primeiro inversor com base em um valor de referência de potência reativa e um valor medido de potência reativa do circuito; o cálculo de um valor de referência de corrente alternada do primeiro inversor baseado no valor de referência de energia ativa e no valor de referência de potência reativa do primeiro inversor; a determinação de um valor de referência de tensão de saída lateral da corrente alternada do primeiro inversor com base no valor de referência da interface lateral de corrente alternada do primeiro inversor; e o controle de dispositivos de desligamento em unidades de potência combinadas para ficarem ligados ou desligados com base no valor de referência de tensão de saída lateral de corrente alternada do primeiro inversor, de modo a controlar as tensões de saída das unidades de potência combinadas e garantir que o número de primeiras e segundas unidades de potência produzam, respectivamente, uma tensão de 0, uma tensão do capacitor e uma tensão do capacitor negativa, satisfazendo ao mesmo tempo, um valor de referência de tensão de saída lateral de corrente alternada e um valor de referência de tensão de saída lateral de corrente direta, de modo que uma tensão lateral de corrente direta seja diminuída sob uma pré-condição de que a compensação seja garantida.

8. Método de Controle de Compensador, de acordo com a Reivindicação 7, caracterizado por que, ao iniciar o compensador, o método inclui ainda, antes da determinação de um valor de referência de potência ativa de um primeiro inversor baseado em um valor indicado de potência ativa e um valor medido de potência ativa de um circuito:

o desbloqueio do primeiro inversor;

o controle de uma corrente através de um comutador para diminuir gradualmente e uma corrente do circuito para migrar gradualmente ao segundo enrolamento lateral do primeiro transformador; e o desligamento do comutador, após a corrente, através do comutador, diminuir para zero, para iniciar o compensador;

no caso do compensador constituir um segundo inversor, ao iniciar o compensador, o método inclui ainda, o desbloqueio posterior do primeiro inversor:

o início do segundo inversor para estabelecer uma tensão direta; ou ao parar o compensador, o método inclui ainda, o controle dos dispositivos de desligamento em unidades de potência combinadas, para ficarem ligados ou desligados com base no valor de referência de tensão de saída lateral de corrente alternada do primeiro inversor:

o controle de uma corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador para que seja igual a corrente do circuito;

ligação do comutador;

controle da corrente para migrar gradualmente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador ao comutador; e bloqueio do primeiro inversor após a corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador diminuir para zero; em casos onde o compensador constitua um segundo inversor, ao páre o compensador, o método inclui ainda, após o bloqueio do primeiro inversor e após a corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador diminuir para zero: deixo do segundo inversor para parar o compensador.

9. Dispositivo de Controle de Compensador, caracterizado por que compreende: uma unidade de controle de energia ativa do primeiro circuito para determinar um valor de referência de potência ativa de um primeiro inversor com base em um valor de referência de potência ativa e um valor medido de potência ativa de um circuito; uma unidade de controle de potência reativa do primeiro circuito para determinar um valor de referência de potência reativa de um primeiro inversor com base em um valor de referência de potência reativa e um valor medido de potência reativa de um circuito; uma primeira unidade de cálculo de corrente para interface lateral de corrente alternada para o cálculo de um valor de referência de corrente alternada do primeiro inversor com base no valor de referência de potência ativa e no valor de referência de potência reativa do primeiro inversor; uma primeira unidade de cálculo de tensão de interface lateral de corrente alternada para determinar um valor de referência de tensão de saída lateral de corrente alternada do primeiro inversor com base no valor de referência de corrente da interface de corrente alternada do primeiro inversor; uma primeira unidade de controle da unidade de potência para controlar dispositivos de desligamento em unidades de potência combinadas para ficarem ligadas ou desligadas com base no valor de referência de tensão de saída lateral de corrente alternada do primeiro inversor, de modo a controlar as tensões de saída das unidades de potência combinadas e para garantir que o número de primeiras e segundas unidades de potência produzam, respectivamente, uma tensão de 0, uma tensão do capacitor e uma tensão do capacitor negativa, satisfazendo ao mesmo tempo, um valor de referência de tensão de saída lateral da corrente e um valor de referência de tensão de saída lateral da corrente, de modo que uma tensão lateral de corrente direta seja diminuída sob uma pré-condição de que a compensação seja garantida.

10. Dispositivo de Controle de Compensador, de acordo com a Reivindicação 9, caracterizado por que compreende ainda: uma unidade de controle inicial para desbloquear o primeiro inversor ao iniciar o compensador, controlando uma corrente através de um comutador para diminuir gradualmente e uma corrente do circuito para migrar gradualmente para o segundo enrolamento lateral do primeiro transformador, e desligamento do comutador para iniciar o compensador após a corrente do comutador diminuir para zero; e uma unidade de controle de parada para controlar uma corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador para que seja igual a do circuito ao parar o compensador através da ligação do comutador, controle da corrente para migrar gradualmente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador ao comutador, e bloqueando o primeiro inversor para parar o compensador após a corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador for zero; ou onde o compensador inclui um segundo inversor, o dispositivo de controle ainda inclui:

uma unidade de controle de partida para iniciar o segundo inversor e estabelecer uma tensão direta ao iniciar o compensador, desbloqueando o primeiro inversor, controlando uma corrente através de um comutador para diminuir gradualmente e uma corrente do circuito para migrar gradualmente para o segundo enrolamento lateral do primeiro transformador, e desligamento do comutador para iniciar o compensador após a corrente do comutador diminuir para zero; e uma unidade de controle de parada para controle de uma corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador para que seja igual à do circuito ao parar o compensador, através da ligação do comutador, controle da corrente para migrar gradualmente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador ao comutador, bloqueando o primeiro inversor após a corrente do segundo enrolamento lateral do primeiro transformador diminuir para zero e deixando o segundo inversor para parar o compensador.