CN109565246B - 用于控制转换器的内部能量的模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种模块化多电平转换器(10)，包括用于调节存储在转换器的臂的子模块的电容器中的内部能量的控制模块(12)，控制模块适于通过使用在DC供电网络(110)和在AC供电网络(120)上测量的参数以及转换器的工作功率的设定点，将内部能量限制为低于上限和/或高于下限。

Description

用于控制转换器的内部能量的模块
技术领域
本发明涉及将交流电(AC)转换成直流电(DC)并反之亦然的模块化多电平转换器(MMC)的技术领域。
本发明更精确地涉及使用DC用于传输电力并且其中站点包括模块化多电平转换器的高压直流(HVDC)传输网络。
背景技术
在图1中，可以看到示出现有技术的多电平模块化转换器10的子模块集合6的图。对于三相输入/输出(具有三个相位
Figure BDA0001937276230000011
和
Figure BDA0001937276230000012
)，转换器10具有三个转换支路(leg)，其由给予图1的各种组件的索引a、b和c引用。每个转换支路包括上臂(upper arm)和下臂(lower arm)(由索引“u”表示上臂和
Figure BDA0001937276230000016
表示下臂)，每个支路将DC供电网络的一个端子DC+或DC-连接到AC供电网络的端子。特别地，每个支路连接到AC供电网络的三个相线
Figure BDA0001937276230000013
Figure BDA0001937276230000014
和
Figure BDA0001937276230000015
中的一个。图1示出了子模块集合6，其中每个臂传递电流ixi(x表示臂是上臂还是下臂，并且索引i表示支路)。另外，每个臂包括多个子模块SMxij，其可以用期望的顺序控制(其中x表示臂是上臂还是下臂，i表示与该臂相关联的相线，并且j是该臂中串联子模块中子模块的编号)。在此示例中，每个臂仅示出三个子模块。在实践中，每个下臂或上臂可以具有N个子模块，这些子模块可以位于几十到几百的范围内。每个子模块SMxij包括能量存储系统，例如至少一个带有控制构件的电容器，用于选择性地将电容器串联连接在子模块的端子之间或用于旁路它。子模块用选定的顺序控制，以使得在转换器10的臂中串联连接的能量存储元件的数量逐渐变化，以便输送多个电压电平。而且，在图1中，Vdc表示转换器连接到DC供电网络的点两端的电压，本领域技术人员将这些点称为“公共耦合点”(PCC)。idc表示DC供电网络的电流，而电流iga、igb和igc由三个相线
Figure BDA0001937276230000021
和
Figure BDA0001937276230000022
承载。此外，每个臂具有电感Larm，并且每个相线具有电感Lf和电阻Rf。
图2示出了形成图1转换器10的一部分的现有技术子模块SMxij。在该子模块中，每个控制构件包括第一电子开关元件T1，例如与电能存储元件(具体是电容器CSM)串联连接的绝缘栅双极晶体管(IGBT)。该第一开关元件T1和该电容器CSM并联连接第二电子开关元件T2，第二电子开关元件T2同样是IGBT。该第二电子开关元件T2耦合在子模块SMxij的入口和出口端子之间。第一和第二开关元件T1和T2都与相应的反并联二极管相关联，如图2所示。
在操作中，可以控制子模块以占据两个控制状态。
在被称为“接通”状态的第一状态中，第一开关元件T1和第二开关元件T2被配置为将能量存储元件CSM与其他子模块串联连接。在被称为“关断”状态的第二状态中，第一开关元件T1和第二开关元件T2被配置为使能量存储元件CSM短路。
已知每个在其端子两端具有电压vm的臂可以通过其端子两端具有电压vm的建模电压源建模，其占空因数取决于被接通的子模块的数量，并且由连接到电压源的建模电容器Ctot建模。该模型在图3中示意性地示出，其中可以看到传递电流i的臂与所获得的模型。建模电容器Ctot的等效电容的倒数等于接通的模块的电容的倒数之和，使得：
Figure BDA0001937276230000023
其中C1,C2,…,Cj,…,CN是第j个电容器的电容。
因此，建模电容器Ctot的端子两端的电压vcΣ等于臂中子模块的电容器的端子两端的电压vcj的总和(j在1到N的范围内并给出电容器因而子模块的数量)。而且，每个电容器Ctot通过电流im。在本申请中，通过巧用语言，Ctot表示建模电容器及其电容。通过控制子模块的接通/关断序列，以使得串联连接的储能元件的数量逐渐变化，可以减小或增加建模电容器Ctot的能量，因此减小或增加每个建模电压源的端子两端的电压。
在现有技术中，因此可以找到与图4所示的MMC 10的子模块集合6相当的配置。在该图中，转换器是类似于参考图1描述的转换器的转换器，其中每个臂已被其模型替换。而且，AC供电网络的每个相线与电流igi和电压vgi相关联(其中索引i表示支路的数量)。
在该示例中，每个建模电压源在其端子两端具有电压vmxi，并且每个建模电容器Ctot通过电流imxi并且在其端子两端具有电压vcΣxi(其中x表示臂是上臂还是下臂并且i表示支路的数量)。还可以观察到，可以将MMC细分为概念AC部分和概念DC部分(在入口或出口处，取决于转换器是否被配置为将AC能量转换为DC能量，或反之亦然)，其中存储在子模块的电容器中的总能量的变化等于进入转换器的功率与离开转换器的功率之间的差。
在这种类型的MMC中，已知存储在子模块的电容器中的内部能量与DC供电网络的电压去耦合。因此，可以独立地调节存储在MMC的电容器中的内部能量。这使得MMC尤其可以通过向所述供电网络传送能量或从所述供电网络提取能量来促进稳定相关联的DC和AC供电网络。
因此可以理解，DC和/或AC供电网络与MMC之间的电力交换导致存储在转换器的电容器中的内部能量的增加或减少。
转换器的内部能量影响直流和交流供电网络的稳定性。而且，已知由于DC和AC供电网络之间的电力交换，导致转换器的电容器的总电压振荡。这些振荡的结果是不遵守转换器工作限制而威胁转换器的正常工作。现有技术解决方案不考虑这些振荡，从而存在损坏转换器的风险。因此，这些解决方案无法在控制转换器的内部能量方面充分利用MMC的能力。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种模块化多电平转换器(MMC)，它可以解决上述问题，并且可以充分利用MMC的潜力。
为此，本发明提供了一种用于将AC电压转换为DC电压并且反之亦然的模块化多电平电压转换器，所述转换器包括用于连接到DC供电网络的DC部分和用于连接到AC供电网络的AC部分，所述转换器包括多个支路，每个支路包括上臂和下臂，每个臂包括多个子模块，所述多个子模块可由特定于每个子模块的控制构件单独控制，并且每个子模块包括电容器，当子模块的控制构件处于“接通”状态时，所述电容器能够在臂中串联连接。
根据转换器的一般特征，所述转换器包括控制模块，所述控制模块被配置为调节存储在转换器的上臂或下臂的子模块的电容器中的内部能量，所述控制模块适于通过使用在DC供电网络和在AC供电网络上测量的参数以及转换器的工作功率的设定点，将所述内部能量限制为低于上限和/或高于下限。
优选地，并且以非限制性方式，子模块通过两个绝缘栅双极晶体管(IGBT)控制，该两个绝缘栅双极晶体管(IGBT)用于根据需要将子模块置于“接通”状态还是“关断”状态而将所述子模块的电容器与相关联的臂串联连接或不连接。
每个臂可以通过与电容为Ctot的建模电容器并联关联的建模电压源建模。将臂的子模块的电容器的电压之和写为vcΣ，使得与建模电压源并联关联的建模电容器的端子两端的电压等于vcΣ。另外，建模电压源在其端子两端具有电压vm，也称为插入臂中的“插入”电压，并且其特征在于占空因数取决于受控子模块的数量。
优选地，与建模电压源相关联的占空因数α由以下表达式计算：
Figure BDA0001937276230000051
其中n是相关联的臂中“接通”状态下子模块的数量，并且其中N是臂中子模块的数量。
可以理解的是，确定所述内部能量的所述下限和/或所述上限，以便将存储在转换器的子模块的电容器中的内部能量保持在适合于所述转换器的正常工作的水平。这有助于避免损坏转换器并使其能够充分利用其容量。
在不超出本发明的范围的情况下，控制模块可以被配置为仅将内部能量调节为低于上限，仅调节为高于下限，或者实际上调节为上限和下限之间。
而且，可以以考虑电容器的总电压的振荡的方式选择内部能量的所述下限和/或所述上限。因此，尽管存在这些不可避免的振荡，控制模块仍将内部能量保持在所述下限之上和/或所述上限之下，从而不会干扰转换器的工作。
优选地，内部能量的下限由与插入电压vm有关的要满足的条件确定。具体地，为了保证转换器的正常工作，插入臂中的插入电压vm在物理上受到该臂中子模块的电压之和vcΣ的限制。因此，为了满足这种物理约束，插入的电压设定点
Figure BDA0001937276230000052
必须在所有时刻t都满足以下不等式：
Figure BDA0001937276230000053
其中
Figure BDA0001937276230000054
表示调制指数m。
即使在电容器的总电压的振荡峰值的情况下，本发明的控制模块也能够以符合该不等式的方式调节内部能量。
还优选地，内部能量的上限由子模块的开关元件的电压限制确定。具体地，为了保证转换器的正常工作，子模块的电容器两端的电压vcj必须在每个时刻t都小于对应于所述子模块的开关元件的电压限制的最大电压vcMax，如下所示：
vci(t)≤vcMax以及
因此：
vcΣ(t)≤NvcMax
特别地，开关元件的所述电压限制呈现称为“安全电压限制”的安全裕度。
当内部能量达到上限或下限时，控制模块校正内部能量，以使其分别回到低于上限或高于下限。
通过使用在DC供电网络和在AC供电网络上测量的参数，控制模块通过使其自身适应DC和AC供电网络的状态来确定内部能量的下限和/或上限。可以理解，下限和/或上限不是恒定的，并且它们随供电网络的状态而变化。
优选地，但是以非限制性方式，这些参数在供电网络上实时测量，使得下限和/或上限受到实时伺服控制并且适应于每个时刻的供电网络的状态。该优选实施例的优点是具体地改善所确定的极限的准确性，从而降低损坏转换器的风险。
而且，使用转换器的工作功率设定点使得同样可以考虑转换器的工作点来确定下限和/或上限。以这种方式，内部能量和用于存储所述内部能量的转换器的容量得到更好地控制，从而可以更好地利用MMC的潜力。
以有利的方式，在DC供电网络和在AC供电网络上测量的所述参数包括在AC供电网络上测量的电压值vg和在DC供电网络上测量的电压值Vdc。vg和Vdc分别表示AC供电网络和DC供电网络的工作状态。
优选地，转换器的工作功率的设定点包括有功AC功率设定点
Figure BDA0001937276230000061
无功AC功率设定点
Figure BDA0001937276230000062
和DC功率设定点
Figure BDA0001937276230000063
设定点表示转换器在功率方面的工作点。
以有利的方式，控制模块被配置为根据在DC供电网络和在AC供电网络上测量的所述参数并且还根据所述转换器的工作功率的设定点来计算中间变量。在非限制性方式中，数学分析可用于确定将所述中间变量与所述参数和所述功率设定点相关联的数学关系。优选地，为了简化数学分析，假设控制模块是足够快的控制回路，以使设定点接近与它们相关联的实际值。
有利地，中间变量包括等效差动电流变量Idiff，表示在稳定条件下平衡的三相系统中的一相对DC供电网络的电流的贡献，通过以下函数确定：
Figure BDA0001937276230000071
优选地，中间变量包括等效差动电压变量Vdiff，其表示在稳定条件下转换器的DC部分的端子两端的电压，通过以下函数确定：
Figure BDA0001937276230000072
其中Rarm是转换器臂中的电阻。
以有利的方式，中间变量包括等效的中间电流变量Ig，其表示在稳定条件下流到AC电力供应网络的电流，通过以下函数确定：
Figure BDA0001937276230000073
其中Vg表示在稳定条件下AC供电网络的电压。
优选地，中间变量还包括用于AC供电网络的电压向量和流到AC供电网络的电流的向量之间的相位差的相位变量θ。此外，θ可以通过以下方式确定：
Figure BDA0001937276230000074
如果Pac>0
Figure BDA0001937276230000075
如果Pac<0
有利地，中间变量包括中间角度变量δ，其表示在稳定条件下AC供电网络的电压向量与在稳定条件下由转换器合成的等效AC内部电压的向量之间的相位差，δ通过以下函数确定：
Figure BDA0001937276230000081
其中Vg是在稳定条件下AC供电网络的电压，Req是臂中的等效电阻，并且Xeq是臂中的等效电抗。
在非限制性方式中，有
Figure BDA0001937276230000082
和
Figure BDA0001937276230000083
Figure BDA0001937276230000084
其中Larm和Rarm分别表示臂中的电感和电阻，而Lf和Rf分别表示相线中的电感和电阻，并且ω是角频率。
优选地，中间变量包括在稳定条件下由转换器通过以下函数合成的等效AC内部电压变量Vv：
Figure BDA0001937276230000085
其中Vg是在稳定条件下AC供电网络的电压，Req是臂中的等效电阻，并且Xeq是臂中的等效电抗。
在本发明的一个特别有利的方面，控制模块被配置为通过以下函数确定存储在转换器的上臂的电容器中的内部能量的振荡分量
Figure BDA0001937276230000086
Figure BDA0001937276230000087
其中ω是角频率。所述内部能量的该振荡分量表示转换器的上臂的电容器的总电压的固有振荡，并且因此表示存储在所述电容器中的内部能量的固有振荡。这些振荡是由DC和AC供电网络与转换器之间的电力交换引起的。
而且，上臂中的内部能量可以表示为所述上臂中的内部能量的振荡分量
Figure BDA0001937276230000088
加上该臂中的内部能量的随时间平均值的总和。
在一个变型中，控制模块被配置为通过以下函数确定存储在转换器的上臂的电容器中的内部能量的振荡分量
Figure BDA0001937276230000089
Figure BDA0001937276230000091
以有利的方式，控制模块被配置为通过以下函数确定存储在转换器的上臂的子模块的电容器中的内部能量的振荡分量
Figure BDA0001937276230000092
Figure BDA0001937276230000093
其中Ctot是上臂中电容器的电容之和，其中tm是上臂内部能量达到下限
Figure BDA0001937276230000094
的确定时刻，该时刻由下式获得：
Figure BDA0001937276230000095
其中：
Figure BDA0001937276230000096
Figure BDA0001937276230000097
在一个变型中，控制模块被配置为确定存储在转换器的下臂的子模块的电容器中的内部能量的下限
Figure BDA0001937276230000098
所述下限
Figure BDA0001937276230000099
的表达式可以通过使用上臂和下臂之间的对称来确定。在此表达式中，约束的值与应用于上臂的约束的值相同。
在不超出本发明的范围的情况下，存储在上臂或下臂的电容器中的内部能量的下限可以通过使用考虑在时刻tm达到的最不利的配置的方法来确定，满足以下等式：
Figure BDA00019372762300000910
在这种不利的配置中，上臂或下臂中的内部能量达到所述下限。
有利地，控制模块被配置为通过以下函数确定存储在转换器的上臂的子模块的电容器中的内部能量的上限
Figure BDA0001937276230000101
Figure BDA0001937276230000102
其中Ctot是臂中电容器的电容之和，VsmMax是子模块中可接受的最大电压，N是臂中子模块的数量，并且其中tr是臂中的内部能量达到上限
Figure BDA0001937276230000103
的确定时刻，该时刻通过以下公式获得：
Figure BDA0001937276230000104
在一个变型中，控制模块被配置为确定存储在转换器的下臂的子模块的电容器中的内部能量的下限
Figure BDA0001937276230000105
再次，可以通过使用上臂和下臂之间的对称来确定所述下限
Figure BDA0001937276230000106
的表达式。在此表达式中，约束的值与应用于上臂的约束的值相同。
在不超出本发明范围的情况下，可以通过使用考虑到在时刻tr达到最不利配置的方法来确定存储在上臂或下臂的子模块的电容器中的内部能量的下限，满足以下等式：
vcΣ(tr)＝NvcMax
在这种不利的配置中，上臂或下臂中的内部能量达到内部能量的上限。
优选地，控制模块包括确定模块，用于根据在AC供电网络上测量的所述电压值vg、在所述DC供电网络上测量的所述电压值Vdc、所述有功AC功率设定点
Figure BDA0001937276230000107
所述无功AC功率设定点
Figure BDA0001937276230000108
和所述DC功率设定点
Figure BDA0001937276230000109
确定存储在上臂或下臂的子模块的电容器中的内部能量的所述下限和所述上限。
借助于确定模块，根据供电网络的状态，优选地实时地伺服控制内部能量的下限和/或上限。
还优选地，控制模块包括校正模块，用于根据由控制模块提供的所述上限和所述下限来校正内部能量设定点。优点是获得适合于网络状况并确保转换器正常工作的内部能量设定点。存储在电容器中的内部能量的设定点的这种校正用于改善内部能量的控制并且进一步改善转换器的能量存储容量的管理。
因此可以理解，只要输入到校正模块的内部能量设定点不超过所述下限或所述上限，就不会修改所述内部能量设定点。然后，校正模块提供与作为输入接收的设定点相同的内部能量设定点作为输出。
相反，当内部能量设定点低于所述下限或高于所述上限时，校正模块校正设定点使得其高于下限或低于上限。
在本发明的一个特别有利的方面，控制模块包括用于调节转换器的内部能量的调节器，其具有用于转换器的内部能量设定点作为输入，并且传递所述转换器的电容器的功率设定点。所述内部能量调节器用于通过使其趋向于其设定点来调节存储在转换器的上臂或下臂的电容器中的内部能量。
以非限制性方式，内部能量设定点可以由校正模块提供。借助于内部能量调节器，因此可以对每个建模电容器的端子两端的电压进行伺服控制，从而有效地控制存储在电容器中的能量。
优选地，控制模块包括用于调节转换器和AC网络之间的连接点处的功率的调节器，其具有AC有功功率设定点
Figure BDA0001937276230000111
和AC无功功率设定点
Figure BDA0001937276230000112
作为输入，并且传递AC电流设定点
Figure BDA0001937276230000113
和AC电流设定点
Figure BDA0001937276230000114
AC电流设定点
Figure BDA0001937276230000115
与AC功率设定点
Figure BDA0001937276230000116
相关联，而AC电流设定点
Figure BDA0001937276230000117
与AC无功功率设定点
Figure BDA0001937276230000118
相关联。该调节器在转换器和AC网络之间的连接点处实现所谓的“慢速”功率调节。
优选地，控制模块包括用于调节转换器和DC网络之间的连接点处的功率的调节器，其具有DC功率设定点
Figure BDA0001937276230000119
作为输入，并且传递差动电流设定点
Figure BDA00019372762300001110
所述调节器在转换器和DC网络之间的连接点处实现所谓的“慢速”功率调节。
还优选地，控制模块包括用于调节AC供电网络的AC电流
Figure BDA0001937276230000121
的调节器，其具有与AC电流ig相关联的AC电流设定点
Figure BDA0001937276230000122
和AC电流设定点
Figure BDA0001937276230000123
作为输入，并且提供等效的AC内部电压设定点
Figure BDA0001937276230000124
作为输出。ig是在AC供电网络中流动的电流。调节AC电流ig相当于根据转换器的配置调节输入或输出AC功率的传输。该调节器实现AC电流ig的所谓“快速”调节。
有利地，控制模块包括用于调节差动电流idiff的调节器，其具有与差动电流idiff相关联的差动电流设定点
Figure BDA0001937276230000125
作为输入，并且提供差动电压设定点
Figure BDA0001937276230000126
作为输出。调节差动电流idiff相当于根据转换器的配置调节输入或输出DC功率的传输。所述调节器实现差动电流idiff的所谓“快速”调节，其中idiff表示DC供电网络的差动电流。
本发明还提供了一种控制模块化多电平电压转换器的方法，用于将AC电压转换为DC电压，并且反之亦然，所述转换器包括用于连接到DC供电网络的DC部分和用于连接到AC供电网络的AC部分，转换器包括多个支路，每个支路包括上臂和下臂，每个臂包括多个子模块，所述多个子模块可由特定于每个子模块的控制构件单独控制，并且每个子模块包括当子模块的控制构件处于“接通”状态时在臂中可串联连接的电容器。
以特有的方式，所述方法包括调节存储在转换器的上臂或下臂的子模块的电容器中的内部能量的步骤，其中通过使用在DC供电网络和在AC供电网络上测量的参数以及转换器工作功率的设定点来将所述内部能量限制为低于上限和/或高于下限。
优选地，所述控制方法包括根据在DC供电网络上和在AC供电网络上测量的所述参数并且还根据转换器的工作功率设定点确定存储在转换器的上臂或下臂的子模块的电容器中的内部能量的所述下限和所述上限。
优选地，所述控制方法包括根据所述上限和所述下限校正内部能量设定点。
还优选地，所述控制方法包括使用转换器的内部能量设定点作为输入来调节转换器的内部能量，并且为所述转换器的电容器传递功率设定点。
以有利的方式，控制方法包括通过使用AC有功功率设定点
Figure BDA0001937276230000131
和AC无功功率设定点
Figure BDA0001937276230000132
作为输入并且通过传递AC电流设定点
Figure BDA0001937276230000133
和AC电流设定点
Figure BDA0001937276230000134
来调节转换器和AC网络之间的连接点处的功率。
有利地，所述控制方法包括通过使用DC功率设定点
Figure BDA0001937276230000135
和通过传递差动电流设定点
Figure BDA0001937276230000136
来调节转换器和DC网络之间的连接点处的功率。
优选地，所述控制方法包括使用与AC电流ig相关联的AC电流设定点
Figure BDA0001937276230000137
和AC电流设定点
Figure BDA0001937276230000138
作为输入并且通过提供等效的AC内部电压设定点
Figure BDA0001937276230000139
作为输出来调节AC电流ig。
优选地，所述控制方法包括使用与差动电流idiff相关联的差动电流设定点
Figure BDA00019372762300001310
作为输入并且提供差动电压设定点
Figure BDA00019372762300001311
作为输出来调节差动电流idiff。
在不超出本发明的范围的情况下，所述控制方法可以借助于在其所有实施例(包括其优选实施例)中如上面定义的转换器来执行。
附图说明
通过阅读作为非限制性示例给出的本发明实施例的以下描述并参考附图，可以更好地理解本发明，其中：
·上述图1示出了现有技术的三相模块化多电平转换器；
·上述图2示出了现有技术的模块化多电平转换器的子模块；
·上述图3示出了现有技术MMC的臂的等效电路；
·上述图4示出了现有技术模块化多电平转换器的等效配置；
·图5是本发明的模块化多电平转换器的等效和图解表示；
·图6示出了包括控制模块的本发明的模块化多电平转换器；
·图7示出了用于确定存储在图6转换器的臂中的内部能量的上限和下限的模块；
·图8示出了第一模拟，其中使DC供电网络的电压变化；
·图9A示出了对于第一系统，内部能量如何变化接近包括控制模块的本发明的转换器的下限，并且响应于图8中所示的电压变化；
·图9B示出了调制指数如何在图9A的第一系统的本发明的转换器中变化；
·图10A示出了对于第二系统，内部能量如何变化接近不包括控制模块的现有技术MMC的下限，并且响应于图8的电压变化；
·图10B示出了图10A的第二系统的现有技术转换器中调制指数如何变化；
·图11示出了第二模拟，其中使有功AC功率变化；
·图12A示出了对于第一系统，内部能量如何变化接近包括控制模块的本发明的转换器的上限，并且响应于图11中所示的功率变化；
·图12B示出了图12A的第一系统中本发明的转换器的子模块中的电容器的电压如何变化；
·图13A示出了对于第二系统，内部能量如何变化接近不包括控制模块的现有技术MMC的上限，并且响应于图11的功率变化；以及
·图13B示出了图13A的第二系统中的现有技术转换器的子模块的电容器的电压如何变化。
具体实施方式
图6中所示的本发明的实施例涉及包括控制模块12的模块化多电平转换器10。图5示出了单相模型中的本发明的转换器10的行为的等效电路。图5未示出控制模块。使用单相模型还可以简化使用的符号和图表。在该图中，并且以非限制性方式，可以看到用于将DC能量转换成AC能量的MMC 10。
在该示例中，可以看出转换器10具有DC部分10A，其在图的左侧部分中连接到DC供电网络110。在该图的右侧部分中，可以看出转换器10具有连接到AC供电网络120的AC部分10C。在图5中，Larm和Rarm分别表示臂中的电感和电阻，同时Lf和Rf分别表示相线中的电感和电阻。idiff表示通过DC供电网络的差动电流，并且vdiff表示转换器的DC部分的端子两端的差动电压。ig表示通过AC供电网络的电流，并且Vv表示转换器的AC部分的端子两端的等效AC内部电压。vg表示AC供电网络的电压，并且Vdc表示DC供电网络的电压。而且，可以看出，DC供电网络110和转换器10之间交换的电力被写成Pdc，并且转换器10和AC供电网络120之间交换的电力被写成Pac。
图6示出了本发明的模块化多电平转换器10，包括转换器单元11和控制模块12。控制模块12存在于控制回路中，并且其被配置为调节存储在转换器的上臂或下臂的子模块SMxij的电容器中的内部能量。在图6的非限制性示例中，控制模块12还适合于将存储在转换器的上臂或下臂的电容器中的内部能量限制为低于上限
Figure BDA0001937276230000151
和高于下限
Figure BDA0001937276230000152
控制模块用于将内部能量保持在所述上限
Figure BDA0001937276230000153
和所述下限
Figure BDA0001937276230000154
之间，从而确保所述转换器10的正常工作而没有损坏它的风险。
如在图6的示例中可以看到的，控制模块12还包括确定模块14，用于确定转换器的内部能量的所述下限
Figure BDA0001937276230000155
和所述上限
Figure BDA0001937276230000156
该确定模块14接收在AC供电网络120上测量的电压值vg、在DC供电网络110上测量的电压值Vdc、有功AC功率设定点
Figure BDA0001937276230000157
无功AC功率设定点
Figure BDA0001937276230000158
和DC功率设定点
Figure BDA0001937276230000159
作为输入。可以理解，下限
Figure BDA00019372762300001510
和上限
Figure BDA00019372762300001511
不是恒定的，并且它们随着供电网络的状态而变化。
优选地，但是以非限制性方式，实时测量电压值vg和Vdc，使得
Figure BDA00019372762300001512
和
Figure BDA0001937276230000161
的值被实时伺服控制和并且始终适应供电网络的状态。下面详细描述确定模块14的工作。
在图6中，还可以看出控制模块12包括校正模块16。在该非限制性示例中，校正模块16使用存储在转换器10的臂的电容器中的能量的内部能量设定点WΣ*与确定模块14所传递的内部能量的下限
Figure BDA0001937276230000162
和上限
Figure BDA0001937276230000163
一起作为输入。校正模块16传递校正后的内部能量设定点WΣ*′作为输出。
只要输入到校正模块16的内部能量设定点WΣ*不超过所述下限
Figure BDA0001937276230000164
或所述上限
Figure BDA0001937276230000165
就不修改所述内部能量设定点WΣ*。然后，校正模块16输出内部能量设定点WΣ*′作为输出，该内部能量设定点WΣ*′与其作为输入接收的内部能量设定点WΣ*相同。相反，当内部能量设定点WΣ*低于所述下限
Figure BDA0001937276230000166
或高于所述上限
Figure BDA0001937276230000167
时，则校正模块16以这样的方式校正内部能量设定点WΣ*，即，传递高于下限或低于上限的校正后的内部能量设定点WΣ*′作为输出。
图6的控制模块12还包括用于调节转换器10的内部能量的调节器18。用于调节转换器的内部能量的调节器18为转换器10的电容器提供功率设定点
Figure BDA0001937276230000168
如从校正模块16提供的校正后的内部能量设定点WΣ*′确定的。因此，存储在电容器中的转换器的内部能量借助于优选地被实时校正的内部能量设定点WΣ*′优选地得到实时调节。
还可以观察到，在该示例中，控制模块10包括调节器20，用于调节转换器和AC网络之间的连接点处的功率。用于调节转换器和AC网络之间的连接点处的功率的该调节器20接收AC有功功率设定点
Figure BDA0001937276230000169
和AC无功功率设定点
Figure BDA00019372762300001610
作为输入，并且其传递AC电流设定点
Figure BDA00019372762300001611
和AC电流设定点
Figure BDA00019372762300001612
在非限制性方式中，控制模块10包括用于调节AC供电网络120的AC电流ig的调节器22，其接收由调节器20提供的AC电流设定点
Figure BDA00019372762300001613
和AC电流设定点
Figure BDA00019372762300001614
作为输入，用于调节转换器和AC网络之间的连接点处的功率。该调节器22用于调节AC电流ig，为MMC 10传递等效的AC内部电压设定点
Figure BDA0001937276230000171
作为输出。
此外，在图6的示例中，用作确定模块14的输入的有功AC功率设定点
Figure BDA0001937276230000172
也与来自调节器18的功率设定点
Figure BDA0001937276230000173
进行比较并相加，以调节转换器10的内部能量。比较结果是作为输入到调节器24的DC功率设定点
Figure BDA0001937276230000174
用于调节转换器和DC网络之间的连接点处的功率。用于调节转换器和DC网络之间的连接点处的功率的该调节器24传递差动电流设定点
Figure BDA0001937276230000175
其中
Figure BDA0001937276230000176
表示DC供电网络的差动电流。
仍然以非限制性方式，控制模块10包括调节器26，用于调节差动电流idiff并接收由用于调节转换器10和DC供电网络110之间的连接点处的功率的调节器24提供的、与差动电流idiff相关联的差动电流设定点
Figure BDA0001937276230000177
用于调节差动电流idiff的调节器26将差动电压设定点
Figure BDA0001937276230000178
作为输出提供给MMC10。
图7示出了确定模块14用于确定转换器10的内部能量的下限
Figure BDA0001937276230000179
和上限
Figure BDA00019372762300001710
的工作。在非限制性方式中，确定模块14包括计算单元28，用于根据在AC供电网络上测量的电压vg的值、在DC供电网络上测量的电压Vdc的值、有功AC功率设定点
Figure BDA00019372762300001711
无功AC功率设定点
Figure BDA00019372762300001712
和DC功率设定点
Figure BDA00019372762300001713
构成的输入变量以及一组已知且特定于转换器10的状态参数计算中间变量。
在该示例中，状态参数包括臂的电感Larm、相线的电感Lf和电阻Rf、臂中的电容器的电容C(电容器优选地具有相同的电容)、子模块可接受的最大电压VsmMax、臂中的子模块的数量N以及构成每个子模块的开关元件T1和T2的绝缘栅双极晶体管的电阻RIGBT。
在非限制性方式中，中间变量还包括表示在稳定条件下转换器的单相模型中流过DC供电网络的电流的等效差动电流变量Idiff、表示稳定条件下的在所述模型中的转换器的DC部分的端子处的电压的等效差动电压变量Vdiff、稳定条件下在所述转换器的所述单相模型中的等效AC内部电压变量Vv、以及表示同样在稳定条件下在转换器的所述单相模型中流向AC供电网络的电流的等效中间电流变量Ig。
中间变量还包括角频率ω，用于AC供电网络的电压向量和流到AC供电网络的电流向量之间的相位差的相位变量θ。中间变量还包括表示AC供电网络的电压向量和等效AC内部电压向量Vv之间的相位差的中间角度变量δ。
在这些中间变量的基础上，确定模块14适合于确定配置对转换器10最不利并且臂中的内部能量达到内部能量的下限
Figure BDA0001937276230000181
的时刻tm。在此时刻tm，插入臂中的电压vm等于该臂中子模块的电压之和vcΣ。确定模块14还适用于确定配置对转换器最不利并且臂中的内部能量达到内部能量的上限
Figure BDA0001937276230000182
的时刻tr。
确定模块14还适用于确定存储在转换器的上臂的子模块的电容器中的内部能量的振荡分量
Figure BDA0001937276230000183
在不超出本发明的范围的情况下，确定模块14还适合于确定存储在转换器的下臂的子模块的电容器中的内部能量的振荡分量
Figure BDA0001937276230000184
从内部能量的振荡分量
Figure BDA0001937276230000185
时刻tr和tm、以及确定的中间变量开始，确定模块14适合于确定内部能量的下限
Figure BDA0001937276230000186
和上限
Figure BDA0001937276230000187
图8至13B示出了控制存储在转换器臂的电容器中的内部能量的两种模拟。在这些图中，为了更加清楚，除了子模块的电容器两端的电压之外，使用每单位系统[p.u.]给出功率、能量和电压的大小，而以秒表示时间。
特别地，图8至10B示出了当内部能量水平在下限
Figure BDA0001937276230000188
附近时揭示两个系统的行为的第一模拟。图11至13B示出了当内部能量水平在上限
Figure BDA0001937276230000189
附近时揭示两个系统的行为的第二模拟。
在第一模拟中，如图8至10B所示，在两个系统的行为之间进行比较。由图9A和9B中的曲线示出的行为的第一系统存在于本发明的模块化多电平转换器，其包括内部能量控制模块。由图10A和10B的曲线示出行为的第二系统包括现有技术的模块化多电平转换器，其没有内部能量控制模块。因此不调节第二系统的内部能量。
图8示出了作为时间的函数的DC供电网络的电压Vdc的变化，并且该变化是针对模拟的需要而施加的。电压Vdc最初经历从时刻t0到时刻t1的增加，然后电压Vdc从时刻t2减小到时刻t3。
图9A示出了响应于图8的电压变化，对于第一系统，存储在本发明的转换器10的臂的电容器中的内部能量的均值的变化。在该图中，曲线a表示作为时间的函数的内部能量的下限
Figure BDA0001937276230000191
的变化。从上面可以看出，该限制由控制模块12确定，更具体地由确定模块14确定。可以看出，该下限
Figure BDA0001937276230000192
遵循DC供电网络的电压Vdc的变化。Vdc是对下限
Figure BDA0001937276230000193
具有相当大影响的参数，使得通过改变该参数，可以容易地跟踪存储在转换器10的臂的电容器中的内部能量的变化。因此下限
Figure BDA0001937276230000194
从时刻t0增加到时刻t1，然后它从时刻t2减少到时刻t3。
在图9A的示例中，由曲线b表示的转换器的内部能量的均值保持在初始参考值处。当该内部能量水平接近下限
Figure BDA0001937276230000195
时，控制模块以使该水平保持在所述下限之上的方式调节内部能量。
图9B示出了响应于如图8所示的DC供电网络的电压Vdc的变化，该第一系统中的调制指数m的变化。已知插入臂中的电压vm与DC供电网络的电压Vdc成比例。因此，电压Vdc的增加意味着插入电压vm的增加，从而导致调制指数m的增加。在图9B的示例中，在转换器的内部能量由控制模块调节的情况下，调制指数m保持在1以下，使得以下不等式成立：
Figure BDA0001937276230000196
因此确保了转换器的适当工作。
在图10A中，可以看出，响应于图8的电压变化，对于第二系统，存储在现有技术转换器的臂的电容器中的内部能量的均值的变化。
该曲线a示出了由第一系统的控制模块确定的内部能量下限
Figure BDA0001937276230000201
的变化。可以看出，由曲线b′绘制的转换器的内部能量的均值未受到调节，使得该内部能量的水平保持恒定并且在时刻tv下降到低于下限
Figure BDA0001937276230000202
图10B示出了第二系统的调制指数m的变化。由于现有技术的转换器不具有控制模块，并且由于转换器的内部能量不受调节，因此调制指数m不受调节并且超过1，使得从时刻tv开始以下不等式不再成立：
Figure BDA0001937276230000203
然后不再确保转换器的正常工作，并且存在转换器损坏的风险。
因此可以理解，除了确定适合于网络状态的下限
Figure BDA0001937276230000204
之外，在图9A和9B的非限制性模拟示例中使用的本发明的转换器10的控制模块12用于保持内部能量高于下限
Figure BDA0001937276230000205
这使调制指数保持在1以下并确保转换器正常运行。
参考图11至13B描述当内部能量水平接近上限
Figure BDA0001937276230000206
时，转换器的行为的第二模拟的结果。在第二模拟中，同样在两个系统的行为之间进行比较。再一次，图12A和12B中的曲线所示的行为的第一系统存在于本发明的模块化多电平转换器，其包括内部能量控制模块。由图13A和13B的曲线示出的行为的第二系统存在于现有技术的模块化多电平转换器，其没有内部能量控制模块。因此不调节第二系统的内部能量。
图11的曲线c示出无功AC功率Qac保持恒定，而曲线d示出有功AC功率Pac为时间的函数。这些功率是转换器和AC供电网络之间传输的功率。出于模拟的目的，有功AC功率Pac最初经历从时刻t4到时刻t5的增加，然后功率Pac从时刻t6减小到时刻t7。
图12A示出了响应于图11的功率变化对于第一系统存储在本发明的转换器的臂的电容器中的内部能量的均值的变化。在该图中，曲线e表示内部能量的上限
Figure BDA0001937276230000211
的变化。如上所述，该限制由控制模块实时确定。可以看出，该上限以与有功AC功率Pac相反的方式变化。Pac是一个对上限
Figure BDA0001937276230000212
有相当大影响的参数，使得通过改变该参数，很容易跟踪存储在转换器10的臂的电容器中的内部能量的变化。因此，上限
Figure BDA0001937276230000213
从时刻t4减小到时刻t5，然后从时刻t6增加到时刻t7。
在图12A的示例中，由曲线f表示的第一系统的转换器的内部能量的均值保持在初始参考值。当内部能量的水平接近上限
Figure BDA0001937276230000214
时，控制模块调节所述内部能量，以便将内部能量的水平保持在所述上限以下。
图12B中的曲线g示出了响应于图11的功率变化，第一系统的子模块的电容器的电压vc随时间的变化。有功功率Pac的增加以及因此转换器和AC供电网络之间的功率交换的增加导致电容器电压vc的振荡幅度在时刻t4增加。
应该记得，为了避免损坏子模块并且为了保证转换器的正常工作，电容器电压vc必须小于对应于所述子模块的开关元件的电压限制的最大电压vcMax。在图12B的示例中，由于第一系统的转换器的内部能量由控制模块调节，因此电容器电压vc以这样的方式受到调节和峰值限制，即，由曲线g表示的电压vc始终保持低于如曲线h所示的开关元件的电压极限vcMax。
因此确保了转换器的正常工作，并且不存在子模块损坏的风险。
图13A示出了响应于图11的功率变化，存储在第二系统的转换器的臂的电容器中的内部能量的变化，该转换器不包括控制模块。该曲线e示出了由第一系统的控制模块确定的内部能量
Figure BDA0001937276230000215
的上限的变化。
在该图13A中可以看出，由曲线f′表示的转换器的内部能量水平未受到调节，使得该内部能量水平保持恒定并且在时刻tu超过上限
Figure BDA0001937276230000216
图13B中的曲线g′示出了响应于图11的功率变化，作为时间的函数的第二系统的子模块的电容器的电压vc的变化。在该示例中，由于第二系统的转换器不具有内部能量控制模块，因此不调节第二系统的转换器的内部能量。而且，电容器电压vc未受到调节，使得电压vc从时刻tu开始变得大于如曲线h所示的开关元件的电压极限vcMax。
子模块存在损坏的风险，因此不再确保转换器的正常工作。
因此可以理解，除了确定适合于网络状态的内部能量的上限
Figure BDA0001937276230000221
之外，本发明的转换器10的控制模块12，如在图12A和图12B的非限制性模拟示例中所使用的，用于将内部能量保持在所述上限
Figure BDA0001937276230000222
之下。这使电压vc保持在开关元件的电压极限vcMax以下。

Claims (21)

1.一种用于将AC电压转换为DC电压并且反之亦然的模块化多电平电压转换器(10)，所述转换器包括用于连接到DC供电网络(110)的DC部分(10A)和用于连接到AC供电网络(120)的AC部分(10C)，所述转换器包括多个支路，每个支路包括上臂和下臂，每个臂包括多个子模块(SMxij)，所述多个子模块能够由专用于每个子模块的控制构件单独控制，并且每个子模块包括电容器(CSM)，当子模块的控制构件处于“接通”状态时，所述电容器能够在臂中串联连接；所述转换器的特征在于其包括控制模块(12)，所述控制模块(12)被配置为调节存储在所述转换器的上臂或下臂的子模块的电容器中的内部能量，所述控制模块适于通过使用在所述DC供电网络和在所述AC供电网络上测量的参数以及所述转换器的工作功率的设定点，将所述内部能量限制为低于上限和/或高于下限，所述控制模块被配置为通过使用在所述DC供电网络和在所述AC供电网络上测量的参数来确定所述内部能量的所述下限和/或所述上限，使得所述下限和所述上限随所述DC供电网络和所述AC供电网络的状态而变化。
2.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，在所述DC供电网络和在所述AC供电网络上测量的所述参数包括在所述AC供电网络上测量的电压值vg和在所述DC供电网络上测量的电压值Vdc。
3.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述转换器的工作功率的设定点包括有功AC功率设定点
Figure FDA0003176986890000011
无功AC功率设定点
Figure FDA0003176986890000012
和DC功率设定点
Figure FDA0003176986890000013
4.根据权利要求3所述的转换器，其特征在于，在所述DC供电网络和在所述AC供电网络上测量的所述参数包括在所述AC供电网络上测量的电压值vg和在所述DC供电网络上测量的电压值Vdc，并且所述控制模块(12)被配置为根据在所述DC供电网络和在所述AC供电网络上测量的所述参数并且还根据所述转换器的工作功率的所述设定点来计算中间变量。
5.根据权利要求4所述的转换器，其特征在于，所述中间变量包括等效差动电流变量Idiff，等效差动电流变量Idiff表示在稳定条件下平衡的三相系统中的一相对所述DC供电网络的电流的贡献，其通过以下函数确定：
Figure FDA0003176986890000021
其中，Pdc是所述DC供电网络和所述转换器之间交换的电力。
6.根据权利要求5所述的转换器，其特征在于，所述中间变量包括等效差动电压变量Vdiff，等效差动电压变量Vdiff表示在稳定条件下所述转换器的所述DC部分的端子两端的电压，其通过以下函数确定：
Figure FDA0003176986890000022
其中Rarm是所述转换器的臂中的电阻。
7.根据权利要求4所述的转换器，其特征在于，所述中间变量包括表示在稳定条件下流到所述AC供电网络的电流的等效中间电流变量Ig，其通过以下函数确定：
Figure FDA0003176986890000023
其中Vg表示在稳定条件下所述AC供电网络的电压，Pac是所述转换器和所述AC供电网络之间传输的有功AC功率，Qac是所述转换器和所述AC供电网络之间传输的无功AC功率。
8.根据权利要求4所述的转换器，其特征在于，所述中间变量还包括用于所述AC供电网络的电压向量与流向所述AC供电网络的电流的向量之间的相位差的相移变量θ。
9.根据权利要求4所述的转换器，其特征在于，所述中间变量包括中间角度变量δ，中间角度变量δ表示在稳定条件下的所述AC供电网络的电压向量与在稳定条件下由转换器合成的等效AC内部电压的向量之间的相位差，δ通过以下函数确定：
Figure FDA0003176986890000031
其中Vg是在稳定条件下所述AC供电网络的电压，Req是臂中的等效电阻，Xeq是臂中的等效电抗，Pac是所述转换器和所述AC供电网络之间传输的有功AC功率，Qac是所述转换器和所述AC供电网络之间传输的无功AC功率。
10.根据权利要求4所述的转换器，其特征在于，所述中间变量包括在稳定条件下由所述转换器通过以下函数合成的等效AC内部电压变量Vv：
Figure FDA0003176986890000032
其中Vg是在稳定条件下所述AC供电网络的电压，Req是臂中的等效电阻，Xeq是臂中的等效电抗，Pac是所述转换器和所述AC供电网络之间传输的有功AC功率，Qac是所述转换器和所述AC供电网络之间传输的无功AC功率。
11.根据权利要求5所述的转换器，其特征在于，所述控制模块被配置为通过以下函数确定存储在所述转换器的上臂的电容器中的内部能量的振荡分量
Figure FDA0003176986890000033
Figure FDA0003176986890000034
其中ω是角频率，δ是表示在稳定条件下所述AC供电网络的电压向量与在稳定条件下由所述转换器合成的等效AC内部电压的向量之间的相位差的中间角度变量，Ig是表示在稳定条件下流到所述AC供电网络的电流的等效中间电流变量，Vdiff是表示在稳定条件下所述转换器的所述DC部分的端子两端的电压的等效差动电压变量，θ是用于所述AC供电网络的电压向量和流到所述AC供电网络的电流的向量之间的相位差的相位变量，Vv是稳定条件下在所述转换器的单相模型中的等效AC内部电压变量。
12.根据权利要求11所述的转换器，其特征在于，所述控制模块被配置为通过以下函数确定存储在所述转换器的上臂的子模块的电容器中的内部能量的下限
Figure FDA0003176986890000041
Figure FDA0003176986890000042
其中Ctot是上臂中的电容器的电容总和，并且其中tm是上臂中的内部能量达到下限
Figure FDA0003176986890000043
的确定时刻，此时刻通过下式得到：
Figure FDA0003176986890000044
其中：
Figure FDA0003176986890000045
Figure FDA0003176986890000046
其中，k是正整数。
13.根据权利要求11所述的转换器，其特征在于，所述控制模块被配置为通过以下函数确定存储在所述转换器的上臂的子模块的电容器中的内部能量的上限
Figure FDA0003176986890000047
Figure FDA0003176986890000048
其中Ctot是臂中电容器的电容总和，VsmMax是子模块中可接受的最大电压，N是臂中子模块的数量，并且其中tr是臂中的内部能量到达上限
Figure FDA0003176986890000049
的确定时刻，此时刻通过以下公式获得：
Figure FDA0003176986890000051
其中，Idiff是表示在稳定条件下所述转换器的单相模型中流过所述DC供电网络的电流的等效差动电流变量，k是正整数。
14.根据权利要求3所述的转换器，其特征在于，在所述DC供电网络和在所述AC供电网络上测量的所述参数包括在所述AC供电网络上测量的电压值vg和在所述DC供电网络上测量的电压值Vdc，并且所述控制模块包括确定模块(14)，用于根据在所述AC供电网络上测量的所述电压值vg、在所述DC供电网络上测量的所述电压值Vdc、所述有功AC功率设定点
Figure FDA0003176986890000052
所述无功AC功率设定点
Figure FDA0003176986890000053
和所述DC功率设定点
Figure FDA0003176986890000054
确定存储在上臂或下臂的子模块的电容器中的内部能量的所述下限和所述上限。
15.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述控制模块包括校正模块(16)，用于根据所述控制模块提供的所述上限和所述下限来校正内部能量设定点。
16.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述控制模块包括用于调节所述转换器的内部能量的调节器(18)，调节器(18)具有用于所述转换器的内部能量设定点作为输入，并且传递用于所述转换器的电容器的功率设定点。
17.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述控制模块包括用于调节所述转换器和所述AC供电网络之间的连接点处的功率的调节器(20)，调节器(20)具有AC有功功率设定点
Figure FDA0003176986890000055
和AC无功功率设定点
Figure FDA0003176986890000056
作为输入，并传递AC电流设定点
Figure FDA0003176986890000057
和AC电流设定点
Figure FDA0003176986890000058
18.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述控制模块包括用于调节所述转换器和所述DC供电网络之间的连接点处的功率的调节器(24)，调节器(24)具有DC功率设定点
Figure FDA0003176986890000061
作为输入，并且传递差动电流设定点
Figure FDA0003176986890000062
19.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述控制模块包括用于调节所述AC供电网络的AC电流ig的调节器(22)，调节器(22)具有与AC电流ig相关联的AC电流设定点
Figure FDA0003176986890000063
和AC电流设定点
Figure FDA0003176986890000064
作为输入，并且提供等效AC内部电压设定点
Figure FDA0003176986890000065
作为输出。
20.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述控制模块包括用于调节流过所述DC供电网络的差动电流idiff的调节器(26)，调节器(26)具有与所述差动电流idiff相关联的差动电流设定点
Figure FDA0003176986890000066
作为输入并且提供差动电压设定点
Figure FDA0003176986890000067
作为输出。
21.一种控制模块化多电平电压转换器(10)的方法，用于将AC电压转换为DC电压，并且反之亦然，所述转换器包括用于连接到DC供电网络的DC部分和用于连接到AC供电网络的AC部分，所述转换器包括多个支路，每个支路包括上臂和下臂，每个臂包括多个子模块，所述多个子模块能够由专用于每个子模块的控制构件单独控制，并且每个子模块包括电容器，当子模块的控制构件处于“接通”状态时，所述电容器能够在臂中串联连接；所述方法的特征在于其包括调节存储在所述转换器的上臂或下臂的子模块的电容器中的内部能量的步骤，其中通过使用在所述DC供电网络和在所述AC供电网络上测量的参数以及所述转换器的工作功率的设定点将所述内部能量限制为低于上限和/或高于下限，所述内部能量的所述下限和/或所述上限通过使用在所述DC供电网络和在所述AC供电网络上测量的参数来确定，使得所述下限和所述上限随所述DC供电网络和所述AC供电网络的状态而变化。
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