CN102549872B - 控制用于支持ac系统的高压dc系统的逆变器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制逆变器装置的方法、控制装置以及逆变器装置和直流电力传输系统。直流电力传输系统(10)被提供用于连接到AC电力系统(14)的AC电压母线(13)，并且包括控制装置(24)以及在DC电力和AC电力之间转换的逆变器装置(18)。控制装置(24)接收AC电压母线(13)处的电压(V_AC)的测量结果，并且控制逆变器装置(18)在该母线上提供恒定的AC电压。

Description

控制用于支持AC系统的高压DC系统的逆变器装置

技术领域

本发明总体上涉及电力传输系统。更具体地，本发明涉及用于控制连接到AC电力系统的AC电压母线的逆变器装置的方法和控制装置、这样的逆变器装置以及直流电力传输系统。

背景技术

与连接到弱AC网络的高压直流（HVDC）转换器相关的现象已经被深入地研究。例如参考"Guide for planning DC links terminating at AClocations having Low Short-Circuit capacities"-Part I:AC/DC interactionphenomena',CIGRE working group14.07,Report68,1992年6月和"IEEE guide for planning DC links terminating at AC locations havingLow Short-Circuit capacities",IEEE Std1204-1997。

这些现象对HVDC系统的设计有不同的暗示。下面的问题尤为关注：

●电压/功率不稳定的风险

●高的暂时过电压

●低频谐振

●长的重启时间

●换向失败的风险

所有这些因素都影响系统性能，为了减轻它们的影响，可能需要安装额外的元件，诸如静态或同步补偿器，这增加了所安装的设备的总体成本。

通过短路比SCR来给出AC系统的强度的量度。这被定义为AC网络在换向母线处的短路容量与标称DC功率电平之间的比率。如果SCR低于3，则AC系统通常被视为是弱的。

当具有线换向（line-commutated）转换器的HVDC转换器连接到弱AC系统时，电压/功率稳定性是基本的关注问题。不稳定情况下的基本机制是所连接的电力系统不能提供转换器维持可接受的系统电压所需的无功功率。

线换向逆变器的传统设计采取以恒定的熄灭角（extinction angle）γ来工作。这种设计允许转换器以最小无功功率消耗来工作，并且允许无功功率分流补偿的量减小。替代地，也可以找到其它工作性质，诸如恒定的DC电压或恒定的点火角（firing angle）α。然而，所有这些工作条件暗示了在所连接的AC系统的强度方面类似的限制条件。

为了减轻转换器和所连接的AC系统之间的互作用，已经开发了使用电容器换向转换器（CCC转换器）的转换器。CCC转换器是传统的基于晶闸管的转换器，其设有在转换器阀和转换器变压器之间布置的串联电容器。在这些转换器中使用的串联电容器常常被称为换向电容器。例如，T,Jonsson和P.E.在"Capacitor Commutated Converters forHVDC",IEEE PES PowerTech conference,Stockholm,44-51页,1995年6月中描述了这种类型的转换器。

根据Jonsson和的文章，尤其是当CCC转换器连接到弱AC系统时，CCC转换器与常规HVDC转换器相比具有改善的性能。研究已经表明，有可能可以将这些类型的转换器连接到弱达SCR＝1的AC系统。在此应当注意，具有线换向转换器以及无来自串联电容器的辅助的转换器的常规HVDC系统被限制于SCR≈2。

然而，当两种类型的转换器即常规和CCC转换器所连接到的AC系统弱时，仍然需要改善它们的工作。

发明内容

本发明的目的是当用于在AC和DC之间转换的转换器连接到弱AC系统时提供对该转换器的改善的控制。

根据本发明的第一方面，这个目的是通过一种用于控制连接到AC电力系统的AC电压母线并且在DC电力和AC电力之间转换的逆变器装置的方法来实现的，所述方法包括以下步骤：

接收所述AC电压母线处的电压的测量结果，以及

基于接收到的所述测量结果来控制所述逆变器装置在所述母线上提供恒定的AC电压。

根据本发明的第二方面，这个目的是通过一种用于控制连接到AC电力系统的AC电压母线的逆变器装置的控制装置来实现的，所述控制装置被配置成：

接收所述AC电压母线处的电压的测量结果，并且

控制所述逆变器装置在所述母线上提供恒定的AC电压。

根据本发明的第三方面，这个目的是通过一种用于连接到AC电力系统的AC电压母线并且被配置成在DC电力和AC电力之间转换的逆变器装置来实现的，所述逆变器装置包括：

电压转换部分，以及

控制单元，其被配置成

接收所述AC电压母线处的电压的测量结果，并且

控制所述电压转换部分在所述母线上提供恒定的AC电压。

此外，根据本发明的第四方面，这个目的是通过一种用于连接到AC电力系统的AC电压母线的直流电力传输系统来实现的，所述直流电力传输系统包括被配置成在DC电力和AC电力之间转换的逆变器装置以及控制装置，所述控制装置被配置成：

接收所述AC电压母线处的电压的测量结果，并且

控制所述逆变器装置在所述母线上提供恒定的AC电压。

本发明具有多个优点。它可以与弱AC系统相组合。通过模仿根据本发明的原理的电压源转换器，有可能向AC系统产生无功功率以及从AC系统吸收无功功率，这增大了组合的AC和DC系统的瞬态机械和电压稳定性。

附图说明

下面将参考附图描述本发明，在附图中：

图1示意性地示出了整流器转换器和逆变器转换器的U_dc/I_dc特性，

图2示出了描述HVDC传输链路的工作的整流器转换器和逆变器转换器的U_dc/I_dc特性，

图3示意性地示出了具有经由三相变压器连接到三相电压源的串联电容器的HVDC转换器的换向电路，

图4示出了传统和CCC转换器的U_dc/I_dc特性的比较，

图5A示出了具有等于2的短路比率的传统HVDC系统的MPC曲线，

图5B示出了也具有等于2的短路比率的CCC HVDC系统的MPC曲线，

图6示意性地示出了根据本发明的HVDC系统。

图7示出了根据本发明的逆变器转换器的控制装置的示意框图，

图8示出了根据本发明的多个方法步骤的流程图，

图9示出了提供点火角控制的根据本发明的控制装置的变化形式中的一些单元的示意框图，

图10示出了提供换向裕度的确定的多个单元的示意框图，

图11示出了下垂（droop）控制单元的示意框图，

图12示出了电压控制松弛单元的示意框图，

图13示意性地示出了偏差工作检测单元，

图14示出了传统转换器、CCC转换器和根据本发明的原理控制的CCC转换器的U_dc/I_dc特性的比较，并且

图15示出了根据本发明的具有恒定AC电压控制的CCC转换器的和具有恒定换向裕度控制的CCC逆变器转换器的MPC曲线。

具体实施方式

下面，将给出根据本发明的装置、方法和系统的优选实施例的详细说明。然而，首先，将给出与传统控制策略相关的一些背景信息。

用于控制DC线上的电力流的传统控制系统可以在两个转换器站的U_dc/I_dc特性（表示流过转换器的直流电流I_dc与转换器上的直流电压U_dc之间的关系的特性）中被可视化。这在图1中示意性地示出，图1示出了整流器（在第一象限中）和逆变器（在第四象限中，具有阴影线）的特性。

基本上，可以通过下面的整流器关系来描述整流器的U_dc/I_dc特性：

$U_{\mathrm{dc}}=U_{\mathrm{di}0}\cos \mathrm{\α}-(d_{\mathrm{xN}}+d_{\mathrm{rN}})\frac{U_{\mathrm{di}0N}}{I_{\mathrm{dcN}}}{I}_{\mathrm{dc}}---\left(1\right)$

其中，U_di0是无负载直流电压，U_di0N是在标称转换器变压器抽头位置和标称AC电压处的无负载直流电压，α是转换器阀点火角，d_xN是在额定直流电流和额定无负载直流电压处的相对电感电压降，d_rN是在额定工作处的电阻电压降，I_dcN是额定直流电流，I_dc是直流电流。

以恒定的最小α工作意味着始于如下值的U_dc/I_dc特性：

U_dc0＝U_di0cosα   (2)

这给出了用于增大I_dc的负斜率。应当注意，因子是与转换器变压器阻抗直接相关的常数。如果α处于其最小值（通常为5°），则获得最大的U_dc。

以常数I_dc和变量α工作意味着U_dc/I_dc图中的竖直线。这是整流器工作的正常模式，其中整流器通过改变α来控制直流电流以满足DC侧的电压。

以类似的关系将逆变器侧的U_dc/I_dc特性描述为：

$U_{\mathrm{dc}}=-(U_{\mathrm{di}0}\cos \mathrm{\γ}-(d_{\mathrm{xN}}-d_{\mathrm{rN}})\frac{U_{\mathrm{di}0N}}{I_{\mathrm{dcN}}}{I}_{\mathrm{dc}})---\left(3\right)$

可以如图1中那样呈现转换器的总的U_dc/I_dc特性。假定整流器区域在第一象限中，则等式（3）右边的负号出现在U_dc/I_dc图的第四象限中。

在该图中，使用符号γ₀表示最小的工作γ值。

在传输系统中，整流器转换器的阴极连接到线路，而对于逆变器转换器，它的阳极连接到线路。假定U_dc的符号定义是根据等式（3）的定义，即，它在该表达式为正时为正，这意味着逆变器工作区域现在也在第一象限中。

图1中的竖直线的水平位置由电流指令（即，电流控制系统中的设定点）限定。通过使得逆变器中的电流指令略小于整流器的电流指令（通常被称为电流裕度指令并且被表示为ΔI_O）并且使得逆变器中的U_di0cosγ_min略小于整流器中的U_di0cosα_min，于是获得根据图2的U_dc/I_dc特性，其描述了高压直流（HVDC）传输链路的工作。

在示出整流器R和逆变器I的组合特性（在此也用阴影线示出了逆变器的特性）的图2中可以看出，以整流器特性和新的逆变器特性之间的交叉点获得工作点PoO。

通常，整流器（在反馈控制中）通过改变其控制角α来控制直流电流。如果AC电压减小在整流器网络中发生，则逆变器电流控制系统将对减小的直流电流作出反应，并增大γ，由此，逆变器端中的U_dc减小。由此，逆变器接管电流控制，并且以等于逆变器中的电流参考的直流电流恢复稳定的工作，该直流电流通常比整流器电流指令小0.1pu（ΔI_O＝0.1pu）。pu在此表示每单位，并且指示归一化的电流。

对于电容器换向的HVDC，控制原理在大多数方面类似于在没有串联换向电容器的传统转换器中使用的控制。

在图3中示意性地示出了用于CCC转换器的换向电路。在此，有三个AC源ua、ub、uc，每个都连接到变压器的对应绕组T1A、T1B和T1C。每个绕组然后与换向电容器CA1、CA2和CA3串联连接，其中，每个换向电容器然后连接到由多个转换器阀构成的电压转换部分。在此，在两个DC极之间串联连接了第一和第四阀V1和V4，其中，第一换向电容器CA1连接到在两个阀V1和V4之间的联结。也在相同两个DC极之间串联连接了第三和第六阀V3和V6，其中，第二换向电容器CA2连接到这两个阀V3和V6之间的联结。最后，在两个DC极之间串联连接了第五和第二阀V5和V2，其中，第三换向电容器CA3连接到这两个阀V5和V2之间的联结。所述阀可以以晶闸管对V1、V4、V3、V6和V5、V2的形式来实现，使用基于相角的点火信号或点火角来将所述晶闸管点火。此外，这些晶闸管构成6脉冲阀桥。

通常，点火角被定义为换向电压的零交叉与阀的点火时刻之间的相角。在具有换向电容器的转换器中，如图3中所示，换向电压由与电容器电压相关的电压分量以及AC母线电压构成。一般的点火角定义的应用需要了解阀的换向电压。

电容器换向转换器的控制原理不依赖于电容器电压的直接测量。使用主电路等式、基于测得的AC母线电压和直流电流来预测电容器上的电压。点火角由此被定义为AC母线电压与点火时刻之间的相角。

与常规HVDC传输系统类似，在电容器换向HVDC传输中使用的常规控制方案将使一个站总是控制电流，而另一个站控制DC电压。因此，基本控制功能是电流控制和电压控制。还使用相应转换器变压器的抽头改变器来分别维持所述站在电流和电压控制中的标称点火角和DC电压。

电流控制器将DC电流I_dc控制为给定的参考值即电流指令。每个站、整流器和逆变器包括电流控制器，但是一次必须只有其中一个电流控制器是激活的。如果电流控制要由整流器处理，则逆变器被迫使通过将其电流指令减去电流裕度（ΔI_O）来取得电压控制。逆变器然后将确定DC电压。

与没有换向电容器的传统转换器类似，逆变器的替代工作方案是获得导致在最小换向裕度γ₀值处的工作的α指令。逆变器转换器的该工作特性通常被称为在最小换向裕度控制下的工作，其中，点火角由α-max极限确定。然后使用转换器变压器抽头改变器控制来获得对DC电压的控制。

逆变器的另一个工作方案是使用具有恒定DC电压控制的反馈控制功能。以这种方式，DC电压被控制为给定的参考值。电压控制功能给出控制来自逆变器电流控制器的最大点火角α的α指令。在此情况下，在稳态工作中，电流裕度通常迫使逆变器电流控制器到其最大极限，这导致电压控制器生效。

在传统转换器中，阀桥和转换器变压器的无功功率消耗在基于所传输的功率的0.45-0.55pu的量级。该无功功率通常通过分流补偿来提供。

在典型的CCC转换器中，所需要的分流是传统HVDC转换器所需的约1/4至1/2。该需要考虑了在转换器变压器中在转换器中的无功功率消耗和由换向电容器产生的无功功率，它们被计算为电抗乘以基波电流的平方。

如上所述，当作为传统逆变器来工作时，转换器可以在最小的换向裕度γ₀值处工作。以下述方式来选择这个换向裕度：即，使得转换器可以以减小的无功功率消耗和减小的换向失败风险来工作。然而，恒定的换向容限不导致如图2中所示的负阻抗特性。然而，如果逆变器被控制为维持恒定的点火角α，则获得略正的阻抗特性，其独立于整流器给出更稳定的性能。然而，对于传统转换器，不可能在增大的直流电流电平处维持恒定的点火角。在该状况下，启动保护点火控制，导致在γ_min值处的工作，γ_min值是用于防止换向失败的最小换向裕度。

然而，CCC转换器的换向裕度不随直流电流的增大而增大。当考虑AC系统阻抗对逆变器阻抗特性的影响时，弱AC系统导致负的阻抗分布。对于具有恒定换向裕度控制的传统转换器，这导致如图4中所示的更加负的U_dc/I_dc特性，图4示出了传统和CCC转换器的U_dc/I_dc特性的比较。恒定换向裕度控制的情况的对应U_dc/I_dc特性导致对AC系统阻抗的较小敏感性，在图4中被示出为由阴影线所示的几乎平坦的U_dc/I_dc斜率。这改善了稳定性。

可以通过使用最大功率曲线（MPC）来分析连接到AC系统的逆变器的稳定性。MPC示出了在最小换向裕度控制下工作的逆变器的向被建模为无限源和短路阻抗的AC系统的有功功率传送。

MPC表明了当从标称工作点动态地改变直流电流I_dc时的系统响应。仅初始动态响应被建模，这暗示了不包括来自AC系统电压控制的动作。

在图5中，对于具有等于2的短路比率（SCR＝2）的系统给出了MPC曲线。在此，图5A指代传统HVDC，而图5B指代CCC HVDC。

当使用CCC时，直流电流的增大将导致来自换向电容器的换向电压贡献，该贡献扩展了工作点火角范围，导致减小了无功功率消耗。这相反于传统HVDC的行为，其中，直流电流增大要求减小的点火角，以便维持足够的换向裕度，这使得无功功率消耗增大。CCC功率特性的结果是：MPC中的距峰值功率传送点的裕度被显著地改善，导致更好的稳定性。

用于传统转换器的MPC指明在SCR＝2处、在1pu电流处达到稳定性极限。已发现用于CCC的对应临界稳定性点刚好在SCR=1之下。结果，使用CCC，对于较弱AC系统条件可以获得与在实践中传统HVDC所可能的逆变器工作相比更稳定的逆变器工作。

图6示意性地示出了直流电力传输系统，该直流电力传输系统根据本发明的一种变化形式是HVDC系统10，它在一端经由第一变压器T1连接到第一AC系统12，并且在第二端经由第二变压器T2连接到第二AC系统14。

HVDC系统10具有第一转换器16，在此是整流器转换器，其在HVDC系统的第一端经由第一换向电容器CA连接到第一变压器T1。该第一变压器T1连接到第一AC系统12的AC电压母线11。还存在第二转换器18，在此是逆变器转换器，其在HVDC系统10的第二端经由第二换向电容器CB连接到第二变压器T2。第二变压器T2又连接到第二AC系统14的AC电压母线13。第二转换器18在此也是根据本发明的逆变器装置。这两个转换器16和18继而经由DC电力传输线20即HVDC传输链路而彼此连接。可以以各种方式来提供HVDC传输链路。在它被提供用于在两个AC系统之间背对背传输的情况下，它可以仅包括平滑电抗器。如果期望长距离上的传输，则可以通过高架传输线和平滑电抗器的组合（HVDC传输线）或地下电缆和平滑电抗器的组合（HVDC传输电缆）来提供该链路。最后，在图6中存在用于控制第一转换器16的第一控制单元22和用于控制第二转换器18的第二控制单元24。与第二控制单元24相关地，还存在电压和角度参考计算（VARC）控制元件26。作为替代，可以完全省略这个元件。元件26被用在传统控制中，并且提供协调第二转换器16中的DC电压、熄灭角γ和点火角α的第二控制单元24的输入参考。在本发明中，仍然使用元件26，但是该参考偏移为使得新的控制路径被提供为转换器26的工作的主控制功能。这是以虚框示出该元件26的原因。此外，第二控制单元24形成根据本发明的控制装置。

作为根据本发明的逆变器装置的第二转换器18包括电压转换部分，该电压转换部分可以通过如图3中所示使用了诸如晶闸管的接通型开关元件的阀桥来提供。

第一和第二转换器16和18在此是CCC转换器。在代之以使用传统转换器即常规线换向转换器的情况下，将省略换向电容器CA和CB。

现在，描述在HVDC传输链路中使用的典型控制原理。

如上所述，通常，HVDC传输链路的电流控制要由整流器即第一转换器16处理。

传统逆变器转换器通常执行电压控制。就此而言，它通常在用于安全换向的最小允许熄灭角γ处工作。在CCC逆变器的情况下，除了考虑来自电容器的换向电压贡献以外，使用类似的原理。该贡献扩展了工作点火角范围。在此情况下，它被指示用于在最小允许的γ’处、即在最小允许的熄灭角处的CCC转换器工作。应当注意，换向裕度或熄灭角γ’对应于阀电流零（交叠的结束）和阀电压零交叉之间的角度。

对于传统或CCC逆变器转换器两者，正常工作DC电压控制由转换器变压器负载抽头改变器来执行，这确定了换向裕度的参考值。

逆变器的替代工作特性是维持恒定点火角α地工作，这改善了整流器中的电流控制系统的小信号稳定性。

已经提到的逆变器的工作的另一种替代方式是控制DC电压。基于具有DC电压即向控制器的输入的慢反馈控制系统来确定换向参考。在此情况下，电压控制器系统具有在100-200ms的范围内的响应时间。

本发明涉及提供图6中的HVDC系统10的逆变器转换器的（即第二转换器18的）工作的新控制策略。根据本发明，该控制策略操作模仿电压源转换器并且控制转换器母线AC电压的逆变器。这意味着本发明的控制策略涉及控制与图6中的第二AC系统的连接处、即母线13处的AC电压。

根据本发明的逆变器的控制方案可以包括下面的控制环：

●主控制环，其给出具有恒定AC电压的逆变器工作。控制装置使用在滤波器母线处测得的AC电压，即，第二AC系统中的接口处的电压；

●瞬时地，可以选择DC电流控制功能（通常，整流器控制DC电流，但是在诸如所连接的AC网络中的扰动的瞬时期间，可以选择逆变器处的DC电流控制功能，以将HVDC传输链路从故障恢复）；

●当计算出的换向裕度低于最小参考时，也可以利用恒定的换向裕度来进行逆变器转换器的瞬时工作，以避免换向失败；

●PLL控制，用于将内部锁相环振荡器与AC系统同步；并且

●串联电容器上的AC电压计算。

应当注意，考虑到第二换向电容器提供了对换向电压的电压贡献从而允许扩展的点火角工作范围，根据本发明的控制方案特别适合于CCC转换器。当将第二换向电容器适当地设定大小时，其允许转换器从所连接的第二AC系统产生或吸收无功功率，从而使得有可能控制换向母线处的电压并且因此允许该控制模仿可以向第二AC系统增加和去除无功功率的电压源转换器。

首先将参考图7说明控制系统的功能，图7示出了图6中的第二控制单元24中、即本发明的控制装置中的各种控制元件的示意框图。

在图7中，存在依赖于电压的电流指令单元（VDCOL）单元28，其接收DC电力线的测得的DC电压U_DC。该VDCOL单元28继而连接到第一组合单元30，该第一组合单元30也接收测得的DC电流I_DC和电流裕度ΔI_O。第一组合单元30继而连接到DC电流控制器放大器（CCA）32的信号输入，DC电流控制器放大器（CCA）32设有两个输出限制端子和一个输出端子。该输出限制端子在此是最小输出限制端子min lim和最大输出限制端子max lim。CCA单元32的输出端子连接到转换器点火控制（CFC）单元34，转换器点火控制（CFC）单元34提供用于第二转换器、确切地说用于第二转换器的转换器阀的控制信号α或点火角。

在此，还存在AC电压控制器36（被示出为虚框），AC电压控制器36包括接收AC母线电压测量结果U_AC的PI控制元件40和接收网络条件数据IO的增益控制元件38。AC电压控制器36连接到第二组合单元42的第一输入端子，第二组合单元42在此是最小选择块的形式。

动态地，AC电压控制器36的PI控制元件40具有与积分控制分支并联的比例分支。

增益控制元件38对于当连接到很弱的系统时获得正确的电压稳定性辅助可能是重要的。在所连接的弱AC系统中，需要用于转换器的点火角的系紧控制方案，由此有可能实现维持受控AC电压时的快速响应。

在控制分支中使用的增益在此还可以由AC电压控制器36的增益控制元件38基于AC母线13的网络条件IO来控制，其中，在系统弱的情况下增益是系紧的，而如果系统强则增益松弛。在此可以经由来自AC电力系统的监督信号或通过测量AC网络的强度的自适应控制技术来获得网络条件。

在该图中，还存在α-max控制器44（最大点火角控制器）（被示出为虚框），该控制器包括第一α-max计算元件46，其接收U_dio形式的输入数据、HVDC传输线上的DC电流I_DC和换向裕度参考γ_ref。α-max控制器还包括第二α-max计算元件48，其接收电压U_dio和DC电流测量结果I_DC。第一和第二α-max计算元件46和48都连接到第一求和单元50，第一求和单元50继而连接到第二组合单元42的第二输入端子。第二组合单元42最后具有输出，该输出连接到CCA单元32的最大输出限制端子max lim。α-max控制器44还可以包括换向裕度确定元件，该换向裕度确定元件可以被提供为例如α-max计算元件之一的一部分。

逆变器的基本控制功能是用于AC电压控制和直流控制的闭环系统，该闭环系统包括：

●AC电压控制

●DC电流控制器放大器（CCA），以及

●转换器点火控制（CFC）

在这个环之内，存在电流指令限制器，该电流指令限制器包括依赖于电压的电流指令限制器（VDCOL）28。

转换器点火控制单元（CFC）34产生向第二转换器施加的控制脉冲α。该单元包括确定最小和最大点火角极限的功能和确定换向控制的恒定裕度的功能。

CFC单元34包括通过反馈环与换向电压同步的锁相环振荡器。控制器34被优化为当检测到换向电压的零交叉时减轻电压波形中的扰动和快速相移的影响，以产生与来自控制器的点火指令对应的控制脉冲。

可以在CFC单元34中包括的另一个功能是换向裕度控制中的逆变器控制。在逆变器工作中，点火角α应当从不超过与最小允许熄灭角γ对应的最大α值，以便于安全的换向。该安全换向裕度值γ₀被定义为在换向电压下从交叠端到换向电压半周期端的剩余电压/时间面积。所需的电压/时间面积与转换器变压器换向电抗直接相关。

CCA单元32接收用于直流电流的参考值。电流指令与电流响应信号和输出信号相比较，点火角指令α_order被递送给点火控制系统（CFC）。

CCA单元32接收来自第一组合单元30的信号，第一组合单元30形成求和联结，其中，电流指令与电流响应之间的差形成。在该求和联结中，在逆变器工作中加上电流裕度指令ΔI_O。

常规的正常模式是整流器控制DC电流，但是逆变器可以从整流器接管DC电流控制，并且在减小的电流指令处以电流裕度ΔI_O实现这一点。在此情况下，通过改变α来进行DC电流的控制，这意味着CCA单元32中的信号在所述限制之内。

动态地，CCA单元32可以具有与积分分支并联的比例分支。CCA单元中的积分器具有最大和最小内部限制。该最大限制依赖于转换器的工作的模式和条件。通过CCA单元32外部的功能，并且在此通过AC电压控制器36和/或α-max控制器44来产生最大限制信号的生成。该信号从第二组合单元42获得，第二组合单元42在本发明的第一实施例中选择由AC电压控制器36和α-max控制器44供应的信号中具有最低值的信号，以用作最大点火角，它们在下面说明。

AC电压控制器36是用于根据本发明的工作的中心元件。在正常工作下，逆变器转换器18将控制滤波器母线13处的AC电压，同时注入由整流器转换器16控制的有功功率。

当转换器连接到与转换器的额定值相比的强AC系统时，可能需要松弛控制，否则可能观察到控制不稳定。这是因为如下事实：转换器当连接到强AC系统时不能执行相同的动态补偿。它需要显著更高的转换器额定值来执行相同的动态补偿。虽然转换器当连接到强AC系统时不能具有AC电压的系紧控制，但这在原则上不是问题。所连接的AC系统自然是稳定的，并且能够无电压支持并且无电压崩溃风险地从转换器接收有功功率。

可以通过监督从所连接的AC网络获得的信号IO（网络条件）、或通过测量网络强度的自适应控制技术来进行控制增益的调整。

通过控制AC电压，转换器可以提供电压支持和防止电压崩溃，瞬时稳定性改善，以及如果需要的话，功率振荡阻尼（在以适当振荡频率调谐的额外控制环的帮助下）。

图4中呈现的U_dc/I_dc特性示出了当逆变器以恒定换向裕度工作时的负斜率段特性。为了改善小信号稳定性，可以通过CCA单元32中的积分器的依赖于电流的最大限制来获得正斜率。（应当注意，在正常工作中，逆变器中的电流裕度指令ΔI_O迫使CCA单元的积分器达到该限制。）来自α-max控制器44的输出是对于给定的换向裕度参考γ_ref和从I_DC和U_dio测量结果获得的工作条件计算出的点火角。该控制系统具有在100-150ms的范围内的响应时间。

在α-max控制器44的第一α-max计算元件46中，基于换向容限γ'_ref确定了第一控制贡献α_{MAX_CALC}。该第一控制贡献α_{MAX_CALC}可以由两部分构成。从下面的表达式获得第一部分α_max1

$\cos \mathrm{\α}-\cos (\mathrm{\α}+\mathrm{\μ})={2d}_{\mathrm{xN}}\frac{I_{\mathrm{DC}}}{I_{\mathrm{dcN}}}\frac{U_{\mathrm{di}0N}}{U_{\mathrm{di}0}}---\left(4\right)$

对于给定的γ'_ref，第一部分被获得为

${\cos \mathrm{\α}}_{\max 1}={2d}_{\mathrm{xN}}\frac{I_0}{I_{\mathrm{DCN}}}\·\frac{U_{\mathrm{di}0N}}{U_{\mathrm{di}0}}-{{\cos \mathrm{\γ}}^{\′}}_{\mathrm{ref}}---\left(5\right)$

第一控制贡献的第二部分可以用于实现增大的正斜率。它被计算为常数K₁与电流指令和电流响应之差的乘积

$\frac{{\mathrm{\ΔU}}_{\mathrm{d\α}\max 2}}{U_{\mathrm{di}0}}=K_1\frac{(I_o-I_{\mathrm{dc}})}{I_{\mathrm{dcN}}}---\left(6\right)$

在CCC转换器中，当作为逆变器工作时，最小晶闸管恢复时间、换向裕度也必须被满足。晶闸管恢复时间被定义为晶闸管关断、反向电压建立时刻和阀电压零交叉之间的时间。考虑到控制思想基于不对换向电压或阀电压进行任何直接测量，于是必须预测换向裕度，从而求解来自主电路的等式。来自α-max控制器44的第二贡献是与在第二α-max计算元件48中计算出的最小换向裕度对应的点火角极限。下面描述该第二控制贡献（参见等式10）。

在此，第一和第二控制贡献一起提供基于换向裕度的控制因子α_{MAX_γ'}。

假定在正常工作条件下经由AC电压控制器来操作逆变器转换器，则通过设定γ_ref＜γ来偏移α-max控制器44，其中，γ是从AC电压控制器获得的工作换向裕度。

VDCOL单元28将电流指令作为减小的直流电压的函数来降低。这一点由于系统在临界情况下的稳定性以及为了改善扰动后的恢复而被包括。

本发明的基本控制功能是基于测得的AC电压来改变点火角，以便产生或吸收无功功率，并且以便控制AC电压母线上的AC电压。在本发明的第一实施例中，这是通过如下方式来完成的：使用转换器控制来增大或减小最大点火角延迟α_MAX，即，来提供CCA单元32的可变最大极限。

从如上所述的内容可以理解，本发明的控制装置接收电压测量结果U_AC，即，AC电压母线13处的电压的测量结果，并且控制逆变器装置18在母线上提供恒定的AC电压。

这还意味着AC电压控制器36的PI控制元件40确定依赖于测得的AC电压U_AC的控制因子α_{MAX_UAC}的至少一部分。从这个基于AC电压的控制因子，获得用于改变CCA单元32的工作范围（即，其输出信号出现于的范围）的可变最大点火角延迟α_MAX。由此，最大点火角延迟α_MAX是可变的并且依赖于AC电压。

因此，这影响由CCA单元32提供的点火角指令，CCA单元32继而提供点火角的对应变化。

以这种方式，转换器阀被控制用于向AC电压母线产生无功功率或者从AC电压母线吸收无功功率。

控制装置的工作可总结在图8的流程图中所示的以下方法步骤中。

控制装置接收电压测量结果U_AC、即AC电压母线13处的电压的测量结果（步骤50），在AC电压控制器36中，确定依赖于测得的AC电压U_AC的控制因子α_{MAX_UAC}（步骤52）。这个依赖于AC电压的控制因子α_{MAX_UAC}可以如上所述那样通过在比例控制分支中和在与比例控制分支并联的积分控制分支中施加所测得的AC电压来获得。在此，也有可能基于AC电压母线的网络条件来调整在这些控制分支中使用的增益。然后，控制因子α_{MAX_UAC}被用于获得可变最大点火角延迟α_MAX。

α-max控制器44也基于换向裕度角γ’来确定基于换向裕度的控制因子α_{MAX_γ'}（步骤56）。该换向裕度角γ’是保证了阀之间的电流换向而无换向失败风险的预选择的最小值。在此，基于换向裕度的控制因子α_{MAX_γ'}可以由上述第一和第二控制贡献α_{MAX_CALC}和dα_{MAX_CCC}构成，其中，第一控制贡献可以包括上述第一和第二部分。然后，基于依赖于AC电压的控制因子α_{MAX_UAC}和基于换向裕度的控制因子α_{MAX_γ'}，第二组合单元42确定可变最大点火角α_MAX。当两个控制因子都被使用时，可以组合它们（步骤58），以获得可变最大点火延迟α_MAX。在本发明的第一实施例中，通过如下方式来执行该组合：选择这两个因子之一以提供最大点火延迟，并且在此情况下选择具有最低值的因子，即，提供最低的最大点火延迟的因子。然后，使用可变最大点火角延迟α_MAX来改变CCA单元32的工作范围，即，其输出信号出现于的范围由此不是固定的。最大点火角延迟α_MAX由此是可变的并且依赖于AC电压，这影响由CCA单元32提供的点火角指令。这意味着CCA单元32确定点火角指令α_order（步骤60），并将其提供给CFC单元34，CFC单元34继而提供点火角α的对应变化（步骤62），并使用该角来控制转换器阀（步骤64）。

根据本发明，也可以基于直流控制来确定点火角指令，其中，点火角指令的量值由所确定的换向裕度限制。

用于描述本发明的另一种方式如下：

在常规控制方案中，假定转换器以恒定的熄灭角（恒定的γ、γ’_ref）工作，则通过预测点火时刻来确定逆变器转换器的点火角。

为了确定与常数γ＝γ’_ref对应的点火角（注意，换向裕度应当等于或大于晶闸管恢复时间条件），必须求解针对α和γ’使用下面的系统等式：

$\left.\begin{array}{c}{u}_{v1}(\mathrm{\μ}+{\mathrm{\γ}}^{\′},u_{\mathrm{dio}},i_d,\mathrm{\α},\mathrm{\μ})=0\\ i_1(\mathrm{\μ},u_{\mathrm{dio}},i_d,\mathrm{\α})\end{array}\right\}\⇒\mathrm{\α}\⇒{\mathrm{\α}}_{{\mathrm{\γ}}^{\′}}---\left(7\right)$

这是一组非线性等式，并且可以在数值上获得解。然而，当使用下面的等式来预测点火角时，可以直接获得良好的精度：

在换向裕度的基值处γ′_ref＝γ′_base确定系数k₀，k₁，k₂，k_gp0，k_gp1，k_gp2。将换向裕度的最小值用于该基值。在本发明的一种变化形式中，γ'_base=15°。

在此，表达式对应于上述α-max控制器的第一α-max计算元件所提供的第一控制贡献的第一部分（等式5），而表达式

$\begin{array}{c}{k}_0+k_1{d}_{\mathrm{xc}}\frac{i_d}{u_{\mathrm{dio}}}+k_2{\left(d_{\mathrm{xc}}\frac{i_d}{u_{\mathrm{dio}}}\right)}^2+k_{\mathrm{gp}0}+\\ k_{\mathrm{gp}1}({{\mathrm{\γ}}^{\′}}_{\mathrm{ref}}-{{\mathrm{\γ}}^{\′}}_{\mathrm{base}})d_{\mathrm{xc}}\frac{i_d}{u_{\mathrm{dio}}}+k_{\mathrm{gp}2}{\left[({{\mathrm{\γ}}^{\′}}_{\mathrm{ref}}-{{\mathrm{\γ}}^{\′}}_{\mathrm{base}})d_{\mathrm{xc}}\frac{i_d}{u_{\mathrm{dio}}}\right]}^2\end{array}$

对应于由第二α-max计算元件48提供的第二控制贡献。

在本发明的第二实施例中，控制器的控制环基本上是将在转换器滤波器母线处测得的AC电压作为主控制变量的普通PI调节器。然后根据下式确定逆变器的点火角：

α＝180^°-α_{MAX_UAC}+dα_{MAX_CCC}   (9)

其中，

$\begin{array}{c}{\mathrm{d\α}}_{\mathrm{MAX}\_\mathrm{CCC}}=k_0+k_1{d}_{\mathrm{xc}}\frac{i_d}{u_{\mathrm{dio}}}+k_2{\left(d_{\mathrm{xc}}\frac{i_d}{u_{\mathrm{dio}}}\right)}^2+\\ k_{\mathrm{gp}0}+k_{\mathrm{gp}1}({{\mathrm{\γ}}^{\′}}_{\mathrm{Calc}}-{{\mathrm{\γ}}^{\′}}_{\mathrm{base}})d_{\mathrm{xc}}\frac{i_d}{u_{\mathrm{dio}}}+k_{\mathrm{gp}2}{\left[({{\mathrm{\γ}}^{\′}}_{\mathrm{Calc}}-{{\mathrm{\γ}}^{\′}}_{\mathrm{base}})d_{\mathrm{xc}}\frac{i_d}{u_{\mathrm{dio}}}\right]}^2\end{array}---\left(10\right)$

它也对应于第一实施例中的第二α-max计算元件的第二贡献。在此，γ’_Calc是实际熄灭值，后面将描述它的确定。

图9示出了AC电压控制器的PI控制元件40和增益控制元件38以及第二组合单元42的一种变化形式。PI控制元件40在此包括第四组合单元66，第四组合单元66接收测得的电压U_AC、将其与电压参考U_{AC_REF}相比较、并向第一乘法单元68提供该差。操作者可以设定电压参考U_{AC_REF}。然而，该参考的值可能受到控制AC电压的转换器能力的影响。增益控制元件38也连接到该第一乘法单元68以调整该差信号。

第一乘法单元68还连接到用于与比例控制元件P相乘的第二乘法单元70，并且连接到第一积分单元72。这两个较后的单元70和72的输出连接到第一求和单元74，以便提供并联的比例和积分控制分支。第一求和单元74的输出连接到第五组合单元76，该第五组合单元76接收来自α-max控制器的第二贡献dα_{MAX_CCC}和角度值π或180度，并且根据等式（9）执行运算。该运算的结果被提供给第六组合单元77，第六组合单元77将根据当被设定为熄灭角的最低值时的等式（8）的运算的结果与根据等式（9）的运算的结果相组合。第二组合单元42在此由第五和第六组合单元构成。在该实施例中，第六组合单元77选择最低值。考虑到基于等式（8）的功能预测与最小换向裕度相关联的点火角，例如22度，这意味着如果换向裕度超过该最小换向裕度，则实现正常的AC电压控制器工作。

为了计算换向裕度或熄灭角γ’_Calc，使用从等式（10）导出的表达式。该计算是考虑到点火角是已知的并且计算出的熄灭角γ’_Calc是要确定的变量而进行的。在熄灭角γ’_Calc的该确定中，使用下面的等式。

为了获得解，提出了互作用过程。图10示出了可以作为α-max确定单元的一部分提供的换向裕度确定元件79的示意框图。

在此，存在第二求和单元78，其接收熄灭角参考值γ’_ref和熄灭角差信号Δγ’。它们的和被提供为计算出的熄灭角γ’_Calc，并且也被提供为至第一和第二处理单元80和82的输入信号。在第一处理单元80中，根据等式（10）确定dα_MAX2的值，并且在第二处理单元82中，确定除了dα_{MAX_CCC}值以外的等式（11）中的表达式。这两个处理单元80和82然后连接到第三求和单元84，第三求和单元84执行求和，并且作为根据等式（11）中的表达式的求和结果被提供到第二积分单元86，第二积分单元86对该和积分以获得熄灭角差信号Δγ’，熄灭角差信号Δγ’被提供到第二求和单元78。

第二积分单元86在此当向参考值γ’_ref加上贡献Δγ’时减小变量dα_{MAX_CCC}的稳态误差，该参考值可以例如被设定为22度。为了控制所连接的AC系统的AC电压，HVDC转换器还可以使用无功功率的最大产生和最大吸收的其内部额定能力。

可以通过在最小熄灭角处的工作来确定最大无功功率产生能力。为了降低频率换向失败的风险，该参数可以被设定为18度或更高。依据所连接的系统网络的特性来选择该值。

转换器的最大无功功率吸收能力是所发送的功率和系统AC电压电平的函数。限制因子是：转换器阀当在太高的角度和阀上的电压电平处工作时产生应力。

有可能存在担当逆变器并且连接到第二AC系统的几个转换器。在此情况下，它们可以具有相同的控制方案。这些逆变器由此可以控制同一AC母线电压。

为了防止转换器之间的控制不稳定，可以引入控制中的下垂。该下垂作用于AC电压控制器中的参考值U_{AC_REF}。这种类型的下垂控制的一种实施方式可以使用熄灭角（γ’_Calc）的实际值、可用的最大和最小熄灭角值γ’_MAX和γ’₀以及增益K_droop。通常，K_droop被设定为20个单元。可以使用下面的表达式：

$\mathrm{\ΔUac}\_\mathrm{ref}\_\mathrm{droop}=\frac{{{\mathrm{\γ}}^{\′}}_{\mathrm{Calc}}-\frac{{{\mathrm{\γ}}^{\′}}_{\mathrm{MAX}}+{{\mathrm{\γ}}^{\′}}_0}{2}}{\frac{{{\mathrm{\γ}}^{\′}}_{\mathrm{MAX}}-{{\mathrm{\γ}}^{\′}}_0}{2}}\frac{1}{K_{\mathrm{droop}}}---\left(12\right)$

在图11中示意性地示出了概述了根据等式（12）执行该下垂控制的一种硬件解决方案的示意框图。图11由此示出了下垂控制单元87。

在此存在第四求和单元88，第四求和单元88具有两个输入，它在两个输入上接收最大熄灭角γ’_MAX和最小熄灭角γ’₀（在一些情况下为22度）。与该求和单元并联地，存在用于接收相同两个信号的第七组合单元90。第四求和单元88形成两个角度的和，并且第七组合单元90形成两个角度的差。第四求和单元88的输出连接到第一除法单元92的输入，而第七组合单元90的输出连接到第二除法单元94的输入。这两个除法单元92和94将该和与该差分别除以2。第一除法单元92还连接到第八组合单元96，第八组合单元96也接收实际熄灭角γ’_Calc并且组合它们。在此情况下，通过从实际熄灭角γ’_Calc减去由第一除法单元92提供的贡献来执行该组合。第八组合单元96向第三除法单元98提供结果，该第三除法单元98还接收由第二除法单元94进行的除法的结果。第三除法单元98将从第八组合单元96接收到的组合结果除以由第二除法单元94执行的除法的结果，并向第四除法单元100提供该较后除法的结果，第四除法单元100将它接收的值除以增益K_droop。这个最后除法的结果被提供到第五求和单元102，第五求和单元102将该除法的结果加到电压参考U_{AC_REF}，并提供该运算的结果作为调整后的电压参考U_{AC_REF_DROOP}。

由此可以看出，图11中的单元执行等式（12）中所示的功能。以这种方式，下垂控制单元87在此通过基于下垂增益以及最大和最小换向裕度来调整电压参考从而调整依赖于AC电压的控制因子。

有可能转换器可在AC网络的特定异常条件下工作。为了能够控制AC母线电压，需要转换器在最大稳定无功功率吸收能力之外工作。为了防止该状况，引入控制器中的额外的环，其将实际熄灭角γ’_Calc与最大允许角γ’_MAX相比较。如果实际熄灭角超过最大值，则松弛对AC电压控制器的AC电压参考，以允许在由操作者设定的不同值处的工作。在该状况下，参考值被移位到比由操作者设定的值高的值。

可以根据图12中呈现的框图来执行该功能的实施方式，图12示出了电压控制松弛单元103。在图12中，存在第九组合单元104，用于接收实际熄灭角γ’_Calc和最大允许角γ’_MAX。第九组合单元104然后确定这两者之间的差。这个差被提供给第三积分单元106，第三积分单元106执行实际和最大允许熄灭角之间的差的积分。然后，积分的差从第三积分单元106被提供给第六求和单元108，在第六求和单元108处，向调整后的电压参考U_{AC_REF_DROOP}加上积分的差，并且作为结果，获得受限制的电压参考U_{AC_REF_LIM}。作为替代，可以与原始、未调整的电压参考U_{AC_REF}相关地实施这个功能。

如果AC电压参考超过通常可以是1.05pu的最大正常工作条件，则转换器将在其正常设计值之外工作。为了防止这一点，可以提供偏差工作检测单元，其将AC电压控制因子与工作条件阈值相比较。图13示意性地示出了这样的偏差工作检测单元109。偏差工作检测单元109接收在此由参考电压U_{AC_REF}例示的用于表示依赖于AC电压的控制因子的值，并将其与工作电压阈值相比较。工作电压阈值在此例如被设置为1.05pu。如果超过该阈值，则偏差工作检测单元109向第一控制单元发送功率减小指令PRO以减小电力线20上的电流，直到电压已经达到1.05pu。如果出现异常状况，则偏差工作检测单元109可以以这种方式保证自动功率减小。

当所有控制功能被组合时，总控制方案不仅在小信号稳定性方面而且在所连接的AC电网中的故障条件下的性能方面鲁棒性很高。这已经通过考虑具有高SCR（SCR>3）或低SCR（SCR≈0.1）的不同的所连接的AC系统得以验证。

前面已经提到了当在恒定换向裕度、恒定γ值处工作的传统转换器导致图14中的曲线110中所示的负阻抗静态特性，图14示出了传统转换器、CCC转换器和根据本发明的原理控制的CCC转换器的U_dc/I_dc特性的比较。替代地，为了改善控制系统的小信号稳定性，可以通过维持恒定的点火角α来修改控制，该恒定的点火角α导致略正的阻抗特性。对于CCC转换器，换向裕度随直流电流的增大而增大，由此，甚至利用恒定的换向裕度工作来改善逆变器阻抗特性，如图14中的曲线112所示。

现在，假定如果逆变器CCC转换器在AC电压被维持恒定的情况下工作，则获得正逆变器阻抗特性，如图14中的曲线114所示。应当观察到，随着DC电流的增大，来自换向电容器的贡献也增大，从而提供用于阀的相加换向裕度。这允许随着DC电流的增大而增大点火角，从而允许维持恒定的换向裕度。另外，当第二控制单元、即本发明的控制单元将AC电压保持恒定时，可以减小换向裕度，从而导致静态特性变得对AC系统阻抗不敏感。

前面已经提到了当使用CCC时，直流电流的增大将导致来自换向电容器的换向电压贡献，该贡献扩展了工作点火角范围，从而导致降低的无功功率消耗。CCC功率特性的结果是MPC中的距峰值功率传送点的裕度被显著改善，导致与传统转换器相比更好的稳定性。在图15中的曲线116中示出了连接到具有SCR＝2的系统的逆变器CCC转换器的典型MPC曲线，图15示出了根据本发明的具有恒定AC电压控制的CCC转换器的和具有恒定换向裕度控制的CCC逆变器转换器的MPC曲线。

假定CCC逆变器转换器现在以恒定AC电压来工作，则MPC曲线变得对所连接的AC系统不敏感，因为AC电压由转换器控制。当从标称工作点动态地改变直流电流I_d时的系统响应是如图15中的曲线118所示的直线。原则上，MPC表明在任何所连接的AC系统处甚至对于无源网络（SCR=0）而言都不存在稳定性极限，因为曲线没有最大峰值。

本发明的控制装置可以通过使用分立的电路来提供。作为替代，还应当认识到，它可以以处理器的形式来提供，该处理器具有伴随的程序存储器，该程序存储器包括计算机程序代码，该计算机程序代码当在处理器上运行时执行期望的控制功能。

控制装置还可以是逆变器转换器的一部分。

本发明的转换器有利地是CCC转换器。在该类型的转换器中，应当存在串联连接在转换器的电压转换部分和AC电压母线之间的至少一个电容器。

从上面的说明显而易见，可以以许多种方式改变本发明。因此应当认识到，本发明仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种用于控制连接到AC电力系统（14）的AC电压母线（13）并且在DC电力和AC电力之间转换的电容器换向逆变器装置（18）的方法，所述逆变器装置（18）包括呈6脉冲阀桥的多个转换器阀（V1，V2，V3，V4，V5，V6），所述方法包括以下步骤：

接收（50）所述AC电压母线处的电压（U_AC）的测量结果，

在比例控制分支中施加测得的所述AC电压以获得（52）依赖于AC电压的控制因子（α_{MAX_UAC}），所述依赖于AC电压的控制因子（α_{MAX_UAC}）增大或减小最大限制信号（α_MAX）以便提供恒定的AC电压，

确定（56）基于换向裕度的控制因子（α_{MAX_γ'}）作为对于给定的换向裕度参考（γ_ref）计算出的点火角，以及

通过选择所述基于换向裕度的控制因子和所述依赖于AC电压的控制因子中较低的一个作为所述最大限制信号（α_MAX），来组合（58）所述依赖于AC电压的控制因子和所述基于换向裕度的控制因子，以及

通过如下方式、基于接收到的所述测量结果来控制所述逆变器装置在所述母线上提供恒定的AC电压：

向DC电流控制器放大器（32）的最大输出限制端子（max lim）提供所述最大限制信号，所述DC电流控制器放大器（32）基于直流控制（28）来确定点火角指令并且被迫使达到所述最大限制，并且

在所述DC电流控制器放大器（32）的输出处使用点火角指令（α_order）来控制（64）所述转换器阀的点火角（α），以便向所述AC电压母线产生无功功率或者从所述AC电压母线吸收无功功率。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括如下步骤：基于下垂增益（K_droop）以及最大和最小换向裕度（γ'_MAX，γ'₀）来调整所述依赖于AC电压的控制因子。

3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括如下步骤：将所述依赖于AC电压的控制因子（U_{AC_REF}）与工作条件阈值相比较，并且在超过所述阈值的情况下，经由DC电力线（20）向连接到所述逆变器的整流器（16）的控制单元（22）发送功率减小指令（PRO）以减小所述DC电力线的DC电流。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述依赖于AC电压的控制因子被用于获得在所述对所述点火角（α）的控制（64）中使用的可变最大点火角延迟（α_MAX）。

5.一种用于控制包括呈6脉冲阀桥的多个转换器阀（V1，V2，V3，V4，V5，V6）并且连接到AC电力系统（14）的AC电压母线（13）的电容器换向逆变器装置（18）的控制装置（24），所述控制装置包括：

AC电压控制器（36），所述AC电压控制器（36）包括比例控制分支，所述AC电压控制器（36）被配置成在比例控制分支中施加在所述AC电压母线处测得的AC电压以获得依赖于AC电压的控制因子（α_{MAX_UAC}），所述依赖于AC电压的控制因子（α_{MAX_UAC}）增大或减小最大限制信号（α_MAX）以便提供恒定的AC电压，其中，基于所述依赖于AC电压的控制因子和换向裕度（γ’）来进行对点火角的控制，

α-max控制器（44），所述α-max控制器（44）被配置成确定基于换向裕度的控制因子（α_{MAX_γ'}）作为对于给定的换向裕度参考（γ_ref）计算出的点火角，以及

组合单元（42），所述组合单元（42）被配置成通过选择所述基于换向裕度的控制因子和所述依赖于AC电压的控制因子中较低的一个作为所述最大限制信号来组合所述依赖于AC电压的控制因子和所述基于换向裕度的控制因子，以及

DC电流控制器放大器（32），所述DC电流控制器放大器（32）经由最大输出限制端子（max lim）连接到所述组合单元，

其中，

所述组合单元进一步被配置成向所述DC电流控制器放大器（32）的所述最大输出限制端子（max lim）提供所述最大限制信号，所述DC电流控制器放大器（32）基于直流控制（28）来确定点火角指令并且被迫使达到所述最大限制，并且

所述DC电流控制器放大器（32）被配置成提供点火角指令（α_order）作为输出，以便控制所述逆变器装置的所述转换器阀的点火角以在所述母线上提供恒定的AC电压，并且以便向所述AC电压母线产生无功功率或者从所述AC电压母线吸收无功功率。

6.根据权利要求5所述的控制装置，进一步包括下垂控制单元（87），所述下垂控制单元（87）被配置成基于下垂增益（K_droop）以及最大和最小换向裕度（γ'_MAX，γ'₀）来调整所述依赖于AC电压的控制因子。

7.根据权利要求5或6所述的控制装置，进一步包括偏差工作检测单元（109），所述偏差工作检测单元（109）被配置成将所述依赖于AC电压的控制因子（U_{AC_REF}）与工作条件阈值相比较，并且在超过所述阈值的情况下，经由DC电力线（20）向连接到所述逆变器装置的整流器（16）的控制单元（22）发送功率减小指令（PRO）以减小所述DC电力线的DC电流。

8.一种用于连接到AC电力系统（14）的AC电压母线（13）并且被配置成在DC电力和AC电力之间转换的电容器换向逆变器装置（18），所述逆变器装置包括：

电压转换部分，以及

控制单元（24），实施根据权利要求5-7中的任一项所述的控制装置。

9.一种用于连接到AC电力系统（14）的AC电压母线（13）的直流电力传输系统（10），所述直流电力传输系统（10）包括被配置成在DC电力和AC电力之间转换的电容器换向逆变器装置（18）以及根据权利要求5-7中的任一项所述的控制装置（24）。