CN115516729A - 双极功率传输方案中或与其相关的改进 - Google Patents

Abstract

一种双极功率传输方案(10)包括第一转换器站(12)，其在使用中远离第二转换器站(14)定位。第一转换器站(12)包括与第一可变功率源(38)电连接的第一功率转换器(30)。第一功率转换器(30)还具有第一转换器控制器(44)，其被编程成控制第一功率馈入(46)从第一功率源(38)采取第一功率馈送(76)的形式到第一传输管道(20)中的传递。另外，第一转换器站(12)也包括与第二可变功率源(50)电连接的第二功率转换器(48)。第二功率转换器(48)还具有第二转换器控制器(54)，其被编程成控制第二功率馈入(56)从第二功率源(50)采取第二功率馈送(86)的形式到第二传输管道(22)中的传递。在双极功率传输方案(10)在正常条件下操作期间，第一功率转换器(30)和相关联的第一功率源(38)独立于第二功率转换器(48)和相关联的第二功率源(50)操作，由此到第一传输管道(20)中的第一功率馈入(46)以及到第二传输管道(22)中的第二功率馈入(56)彼此独立。在双极功率传输方案(10)在当返回管道(24)发生故障并且不能提供返回电流路径时的异常条件下操作期间，每个转换器控制器(44、54)被编程成监测第一传输管道(20)中的第一功率馈送(76)和第二传输管道(22)中的第二功率馈送(86)，并且如果第一传输管道(20)中的第一功率馈送(76)与第二传输管道(22)中的第二功率馈送(86)彼此不同，则至少一个转换器控制器(44、54)修改来自其对应功率源(38、50)的功率馈入(46、56)，以减小第一功率馈送(76)与第二功率馈送(86)之间的差。

Description

双极功率传输方案中或与其相关的改进

技术领域

本发明涉及双极功率传输方案并且涉及操作这样的方案的方法。

背景技术

在高压直流(HVDC)功率传输网络中，AC功率通常被转换成DC功率，以用于经由架空线路、海底线缆和/或地下线缆进行传输。这种转换消除对补偿由功率传输介质（即，传输线路或线缆）施加的AC电容性负载效应的需要，并且降低每公里的线路和/或线缆的成本，并且因此当需要通过长距离传输功率时变得成本有效。DC功率也可以直接从离岸风电场传输到岸上AC功率传输网络。

DC功率与AC功率之间的转换用于其中必需互连DC和AC网络的地方。在任何这样的功率传输网络中，在AC与DC功率之间的每个接口处要求转换器（即，功率转换器），以实现从AC到DC或者从DC到AC的所要求转换。

在HVDC功率传输网络内最合适的HVDC功率传输方案的选择根据应用和方案特征而不同。这样的方案的一种类型是双极功率传输方案。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供有一种双极功率传输方案，所述双极功率传输方案包括：第一转换器站，其在使用中远离第二转换器站定位；以及第一传输管道和第二传输管道和返回管道（return conduit），其用来在使用中将所述第一转换器站与所述第二转换器站互连，并且由此允许所述第一转换器站向所述第二转换器站传输功率，

所述第一转换器站包括：

第一功率转换器，其具有与所述第一传输管道连接的第一DC端子、与所述返回管道连接的第二DC端子以及与第一可变功率源电连接的至少一个AC端子，所述第一功率转换器还具有第一转换器控制器，其被编程成控制第一功率馈入（infeed）从所述第一功率源采取第一功率馈送的形式到所述第一传输管道中的传递；以及

第二功率转换器，其具有与所述第二传输管道连接的第一DC端子、与所述返回管道连接的第二DC端子以及与第二可变功率源电连接的至少一个AC端子，所述第二功率转换器还具有第二转换器控制器，其被编程成控制第二功率馈入从所述第二功率源采取第二功率馈送的形式到所述第二传输管道中的传递，

在双极功率传输方案在正常条件下操作期间，第一功率转换器和相关联的第一功率源独立于第二功率转换器和相关联的第二功率源操作，由此到第一传输管道中的第一功率馈入与到第二传输管道中的第二功率馈入彼此独立，以及

在双极功率传输方案在当返回管道发生故障并且不能提供返回电流路径时的异常情况下的操作期间，每个转换器控制器被编程成监测第一传输管道中的第一功率馈送以及第二传输管道中的第二功率馈送，并且如果第一传输管道中的第一功率馈送和第二传输管道中的第二功率馈送彼此不同，则至少一个转换器控制器修改来自其对应功率源的功率馈入，以减小第一功率馈送与第二功率馈送之间的差。

在使用中，当返回管道发生故障并且不能提供返回电流路径时，在第一传输管道和第二传输管道中的每个传输管道中的相应功率馈送中的任何不平衡(即，差)导致第一传输管道与第二传输管道之间的电流不平衡，在没有起作用的返回管道的情况下，所述电流不平衡改为必须被传输通过地。这样的传输是不希望的，尤其是因为对如下方面的担心：对例如海洋生物的不利影响以及地内的管的腐蚀。

具有如下至少一个转换器控制器：所述转换器控制器修改来自其对应功率源的功率馈入，以减小由每个传输管道携载的功率中的差（即，减小第一功率馈送与第二功率馈送之间的差），由此有利地减小否则必须流过地的不平衡电流的幅度。这依次有利地减小这样的电流流动的不利影响，而同时允许每个功率源继续提供功率，并且由此在使用中避免对从第一转换器站到第二转换器站的功率传输的非常不希望的中断。

功率馈入的这样的修改也能够返回管道一变得不操作就开始，并且因此有助于最小化时间，在所述时间期间，大的不平衡电流以其它方式可能流动。

另外，具有能够仅基于监测第一传输管道中的第一功率馈送和第二传输管道中的第二功率馈送而起作用的至少一个这样的转换器控制器提供一种布置，所述装置能够在没有例如来自第二转换器站的任何其它外部输入的情况下孤立地操作，并且因此避免对转换器站之间的专用(并且通常是昂贵的)远距离通信的需要。

优选地，修改来自其对应功率源的功率馈入以减小第一功率馈送与第二功率馈送之间的差的转换器控制器被编程成修改其所述功率馈入，使得每个传输管道中的功率馈送彼此匹配。

在双极功率传输方案的异常操作期间，即，在没有起作用的返回管道的情况下，在每个传输管道中具有这样匹配的功率馈送是非常希望的，因为它几乎消除传输管道之间的电流不平衡，并且因此基本上避免通过地的电流流动，与此同时继续允许每个功率源提供功率，并且在使用中继续将那个功率传输到第二转换器站。

在本发明的优选实施例中，每个功率源包括至少一个功率控制器，所述至少一个功率控制器根据所述功率源及其关联的功率转换器的操作频率来调节由所述功率源提供的功率馈入，并且每个转换器控制器被编程成通过修改操作频率来修改来自其对应功率源的功率馈入，以所述操作频率，其对应功率转换器进行操作。

以这种方式，给定功率转换器及其关联功率源的操作频率可以用来根据双极功率传输方案作为整体的操作条件来传递功率需求，即，从功率源所要求的功率馈入。

在本发明的另一个优选实施例中，如果第一传输管道中的第一功率馈送大于第二传输管道中的第二功率馈送，则第一转换器控制器被编程成减小来自第一功率源的第一功率馈入，并且如果第二传输管道中的第二功率馈送大于第一传输管道中的第一功率馈送，则第二转换器控制器被编程成减小来自第二功率源的第二功率馈入。

具有如此编程的第一转换器控制器和第二转换器控制器对于诸如下列之类的某些类型的功率源是有益的：更直接地对它们所提供的功率馈入进行节流或以其它方式降低的那些功率源，这与容易增加功率馈入相反。

第一转换器站可以是离岸转换器站，并且第一功率源和第二功率源中的至少一个可以是离岸风电场。

可选地，所述或每个离岸风电场包括多个风力涡轮，所述多个风力涡轮中的每个风力涡轮包括采取个别涡轮功率控制器的形式的功率控制器，所述个别涡轮功率控制器根据风力涡轮的操作频率来调节由个别风力涡轮提供的功率。

用来减少碳排放的动力意味着存在对可再生能量源的增加需求，并且因此本发明对离岸风电场和个别风力涡轮的适用性是非常有利的。

此外，独立方式（本发明能够以所述独立方式操作）特别适用于这样的设备，因为它避免对来自第二转换器站(例如，岸上转换器站)的任何输入的需要，所述第二转换器站可能离第一转换器站极远地定位，并且由此使得两个转换器站之间的任何通信都极其困难和/或不可靠。

优选地，至少一个风力涡轮包括功率耗散元件，所述功率耗散元件可由对应的涡轮功率控制器选择性地操作，以暂时耗散由个别风力涡轮提供的功率馈入。

包括这样的功率耗散元件提供暂时减小由对应的风力涡轮所提供的功率的机会。这样的暂时减小又可以由涡轮功率控制器使用，以适应（accommodate）机械地调整涡轮叶片的节距所需的有限时间量，以便修改由涡轮进行的实际功率输出，即，在涡轮功率控制器观测到相关联的功率转换器的操作频率的改变之后（所述改变表示对于修改风力涡轮的功率输出的需要），例如，以便有助于暂时减小由相关联的离岸风电场提供的总功率馈入。

双极功率传输方案还可以包括电连接在第一传输管道与返回管道之间的第一过剩功率吸收器以及电连接在第二传输管道与返回管道之间的第二过剩功率吸收器，所述过剩功率吸收器中的对应过剩功率吸收器用来在正发生第一传输管道或第二传输管道中的功率馈送的改变的同时从所述第一传输管道和第二传输管道中的一个传输管道或另一个传输管道吸收功率。

包括这样的过剩功率吸收器提供一种备选部件，所述备选部件适应改变由给定的第一功率源或第二功率源提供的实际功率可能需要的有限时间量。

双极功率传输方案还可以包括通过第一传输管道和第二传输管道以及返回管道与第一转换器站互连的第二转换器站。

包括这样的第二转换器站提供对整个双极功率传输方案进行端到端控制的机会。

根据本发明的第二方面，提供有一种操作双极功率传输方案的方法，所述双极功率传输方案包括：第一转换器站，其在使用中远离第二转换器站定位；以及第一传输管道和第二传输管道和返回管道，其用来在使用中将所述第一转换器站与所述第二转换器站互连，并且由此允许所述第一转换器站向所述第二转换器站传输功率，

所述第一转换器站包括：

第一功率转换器，其具有：与所述第一传输管道连接的第一DC端子；与所述返回管道连接的第二DC端子；以及与第一可变功率源电连接的至少一个AC端子，所述第一功率转换器还具有第一转换器控制器，其被编程成控制第一功率馈入从所述第一功率源采取第一功率馈送的形式到所述第一传输管道中的传递；以及

第二功率转换器，其具有：与所述第二传输管道连接的第一DC端子；与所述返回管道连接的第二DC端子；以及与第二可变功率源电连接的至少一个AC端子，所述第二功率转换器还具有第二转换器控制器，其被编程成控制第二功率馈入从所述第二功率源采取第二功率馈送的形式向所述第二传输管道中的传递，

所述方法包括以下步骤：

在正常条件下通过如下方式来操作双极功率传输方案：使第一功率转换器和相关联的第一功率源独立于第二功率转换器和相关联的第二功率源操作，由此到第一传输管道中的第一功率馈入与到第二传输管道中的第二功率馈入彼此独立，以及

在当返回管道发生故障并且不能提供返回电流路径时的异常条件期间通过如下方式操作双极功率方案：使每个转换器控制器监测第一传输管道中的第一功率馈送和第二传输管道中的第二功率馈送，并且如果第一传输管道中的第一功率馈送和第二传输管道中的第二功率馈送彼此不同，则使至少一个转换器控制器修改来自其对应功率源的功率馈入以减小第一功率馈送与第二功率馈送之间的差。

本发明的方法共享本发明的双极功率传输方案的对应特征的益处。

将领会，本专利说明书中的术语“第一”和“第二”等的使用只是意图帮助区分类似特征(例如，第一传输管道和第二传输管道，以及第一功率转换器和第二功率转换器)，而不是意图指示一个特征优于另一个特征的相对重要性，除非另有指定。

在本申请的范围内，明确地意图的是，在前述段落和权利要求书和/或以下描述和附图中阐述的各个方面、实施例、示例和备选方案，并且特别是其个别特征可以独立地或以任何组合来采用。也就是说，所有实施例和任何实施例的所有特征可以以任何方式和/或组合进行组合，除非这样的特征不相容。申请人保留用来相应地改变任何原始提交的权利要求或提交任何新的权利要求的权利，包括下列权利：修改任何原始提交的权利要求以取决于任何其它权利要求的任何特征和/或并入任何其它权利要求的任何特征，尽管没有以那种方式原始地要求保护。

附图说明

现在接下来是参照以下附图通过非限制性示例的方式的本发明的优选实施例的简要描述，其中：

图1示出根据本发明的第一实施例的双极功率传输方案的示意图；以及

图2图示用于形成图1中所示的双极功率传输方案的一部分的转换器控制器的可能控制算法。

具体实施方式

如图1中所示，根据本发明的第一实施例的双极功率传输方案一般由参考数字10指定。

双极功率传输方案10包括远离第二转换器站14定位的第一转换器站12。在所示的实施例中，第一转换器站12是离岸转换器站16，并且第二转换器站14是岸上转换器站18，然而在本发明的其它实施例中，不需要一定是这种情况，例如，转换器站12、14都可以是岸上转换器站。

此外，在所示的实施例中，本发明的双极功率传输方案10包括第二转换器站14，即，岸上转换器站18，但是本发明的其它实施例可以仅包括第一转换器站12，例如，仅包括离岸转换器站。当第三方拥有或管理第二转换器站和与其相关联的下游功率传输网络时，本发明的这样的其它实施例也可适用，并且本发明的双极功率传输方案旨在与这样的第二转换器站和相关联的功率传输网络进行互操作。

返回到所示的实施例，第一转换器站12和第二转换器站14（即，离岸转换器站和岸上转换器站16、18）通过第一传输管道20和第二传输管道22（即，第一‘极’和第二‘极’(因此构成‘双极’方案的方案)）和返回管道24互连，其允许第一离岸转换器站16向第二岸上转换器站18传输功率。

第一传输管道20和第二传输管道22中的每个都是海底线缆26或包括海底线缆26，然而在本发明的其它实施例中，一个或其它传输管道可以是或者包括地下线缆、架空线路或这样的线缆和线路的混合物。

同时，返回管道24是或者包括专用的金属返回件28，所述金属返回件28通常采用另外的海底线缆26的形式，然而也可以使用某种其它形式的电导体。

第一离岸转换器站16包括第一功率转换器30，所述第一功率转换器30具有与第一传输管道20连接的第一DC端子32和与返回管道24连接的第二DC端子34。上述返回管道24连接到地84，所述地84刻意用作参考，第一DC端子32和第二DC端子34可以与之进行比较。

第一功率转换器30也包括三个AC端子36A、36B、36C，其中所述三个AC端子36A、36B、36C中的每个AC端子对应与AC端子36A、36B、36C电连接的第一可变功率源38的相应相A、B、C。

在所示的实施例中，第一可变功率源38是包括多个风力涡轮42的第一离岸风电场40。每个风力涡轮42包括采取个别涡轮功率控制器(未示出)的形式的功率控制器，所述功率控制器可以采用本地锁相环(PLL)控制器的形式，但是无论如何根据风力涡轮42的操作频率来调节由个别风力涡轮42提供的功率。

除上述之外，第一功率转换器30也包括它自己的第一转换器控制器44，所述第一转换器控制器44被编程成控制第一功率馈入46从第一功率源38(即，第一离岸风电场40)采取第一功率馈送76的形式到第一传输管道20中的传递，所述第一功率馈送76是DC功率馈送。

每个风力涡轮42也包括功率耗散元件(未示出)，例如，动态制动电阻器，所述功率耗散元件可用来暂时耗散提供给每个风力涡轮42的个别功率，这样的个别功率贡献以其它方式组合以作为整体限定来自第一离岸风电场40的第一功率馈入46。更特别地，第一离岸风电场40被配置为离岸AC电网，并且第一功率馈入46采用AC功率馈入的形式，然而在本发明的其它实施例中，这样的配置和类型的功率馈入不必一定是这种情况。另外，第一转换器控制器44以如下方式控制第一功率转换器30：由此它向离岸AC电网（即，向第一离岸风电场40）提供电压。

所示的第一功率转换器30是电压源转换器，然而也可以使用其它类型的功率转换器。

所示的电压源转换器具有已知配置，所述已知配置包括：在第一DC端子32与第二DC端子34之间延伸并且对应第一功率源38的相应相A、B、C的三个转换器分支。每个转换器分支包括由对应的AC端子36A、36B、36C分开的第一分支部分和第二分支部分。

每个分支部分包括：在相关联的AC端子36A、36B、36C与第一DC端子32或第二DC端子34中对应的一个DC端子之间延伸的链式链路转换器。每个链式链路转换器包括多个串联连接的链式链路模块，而每个链式链路模块包括多个开关元件，所述多个开关元件与采取电容器的形式的能量存储装置并联连接(虽然，然而也可以使用其它类型的能量存储装置，即，能够存储和释放能量以选择性地提供电压的任何装置，例如，燃料电池或电池)。

供应多个链式链路模块意味着有可能经由插入多个链式链路模块(其中每个链式链路模块提供其自己的电压)的能量存储装置(即，电容器)跨每个链式链路转换器积聚（build up）组合电压，所述组合电压高于可从每个个别链式链路模块可得的电压。

因此，所述链式链路模块中的每个链式链路模块一起工作，以允许链式链路转换器提供阶跃可变电压源。这允许使用逐步近似、跨每个链式链路转换器来生成电压波形。因此，每个链式链路转换器能够提供宽范围的复杂波形。

例如，以前述方式对每个链式链路转换器的操作可以用来在每个AC端子36A、36B处生成AC电压波形，并且由此使得电压源转换器能够提供上述的功率传递功能性，即，第一功率馈入46从第一功率源38(即，第一离岸风电场40)到第一传输管道20中的传递。

第一离岸转换器站16也包括第二功率转换器48，所述第二功率转换器48也是电压源转换器，并以与第一功率转换器30基本相同的方式配置，如上所述。

然而，第二功率转换器48确实具有与第二传输管道22连接的第一DC端子32，而它的第二DC端子34类似地与返回管道24连接。

第二功率转换器48的三个AC端子36A、36B、36C中的每个AC端子与第二可变功率源50电连接。

在所示的实施例中，第二可变功率源50是第二离岸风电场52，所述第二离岸风电场52类似地包括多个风力涡轮42。每个风力涡轮42又包括采取个别涡轮功率控制器(未示出)的形式的功率控制器，例如采取本地锁相环(PLL)控制器的形式的功率控制器，所述功率控制器根据风力涡轮42的操作频率来调节由个别风力涡轮42提供的功率。

类似地，第二功率转换器48也包括它自己的第二转换器控制器54，所述第二转换器控制器54被编程成控制第二功率馈入56从第二功率源50(即，第二离岸风电场52)采取第二功率馈送86的形式到第二传输管道22中的传递，所述第二功率馈送86类似地是DC功率馈送。

类似地，第二离岸风电场52中的每个风力涡轮42也包括功率耗散元件(未示出)，所述功率耗散元件可用来暂时耗散提供给每个风力涡轮42的个别功率，这样的个别功率贡献又以其它方式组合以作为整体限定来自第二离岸风电场52的第二功率馈入56。如同第一离岸风电场40一样，第二离岸风电场52被类似地配置为离岸AC电网，并且第二功率馈入56又采用AC功率馈入的形式。不过，在本发明的其它实施例中，这样的配置和类型的功率馈入不必一定是这种情况。另外，第二转换器控制器54类似地以如下方式控制第二功率转换器48：由此它向离岸AC电网（即，向第二离岸风电场52）提供电压。

除上述之外，双极功率传输方案10也包括电连接在第一传输管道20与返回管道24之间的第一过剩功率吸收器58，以及电连接在第二传输管道22与返回管道24之间的第二过剩功率吸收器60。在所示的实施例中，两个过剩功率吸收器58、60都位于第二转换器站14内，即，位于岸上转换器站18内，然而不必一定是这种情况。

每个过剩功率吸收器58、60优选地是动态制动系统，然而也可以使用其它类型的功率吸收器。无论如何，给定的过剩功率吸收器58、60被配置成使得它可以用来从第一传输管道和第二传输管道20、22中与其连接的对应一个传输管道吸收功率。

同时，在所示的实施例中，第二岸上转换器站18包括第三功率转换器和第四功率转换器68、70，它们也是电压源转换器，基本上以与第一离岸转换器站16中的第一功率转换器和第二功率转换器30、48相同的方式配置，尽管以镜像方式配置。然而，其它类型的功率转换器以及功率转换器的其它配置可以改为包括在第二岸上转换器站18中。第三功率转换器68和第四功率转换器70被配置成将对应的第一功率馈送76或第二功率馈送86（即，相应的DC功率馈送）从对应的第一传输管道20或第二传输管道22传递到对应的第一AC网络72或第二AC网络74。然而，在本发明的其它实施例中，第三功率转换器和第四功率转换器可以改为被配置成将第一功率馈送和第二功率馈送(即，来自第一管道和第二管道的DC功率馈送)传递到单个AC网络。

在双极功率传输方案10在正常条件下操作期间，第一功率转换器30和相关联的第一功率源38独立于第二功率转换器48和相关联的第二功率源50操作，使得到第一传输管道20中的第一功率馈入46以及到第二传输管道22中的第二功率馈入56彼此完全独立。换句话说，个别离岸风电场40、52能够彼此独立地将功率馈送到每个传输管道20、22中。

相比之下，在双极功率传输方案10在异常条件下操作期间，在本发明的上下文中，所述异常条件是当返回管道24发生故障并且不能提供返回电流路径(或者在它必须与方案10断开连接的程度上被损坏或不操作)时，第一转换器控制器44和第二转换器控制器54中的每个转换器控制器都被编程成监测第一传输管道20中的第一功率馈送76和第二传输管道22中的第二功率馈送86。

第一转换器控制器44和第二转换器控制器54可以通过如下方式来监测对应的传输管道20、22中的第一功率馈送76和第二功率馈送86中的每个功率馈送：直接通过测量或以其它方式计算相应的功率馈送76、86；或者间接经由测量或以其它方式计算来自相关联的第一功率源38或第二功率源50的对应功率馈入46、56并例如基于对应的第一功率转换器30或第二功率转换器48的操作参数从中确定对应的第一传输管道20或第二传输管道22中的实际或预期功率馈送76、86。

更特别地，所述转换器控制器44、54被进一步编程，使得如果第一传输管道20中的第一功率馈送76与第二传输管道22中的第二功率馈送86彼此不同，则至少一个转换器控制器44、54修改来自其对应功率源38、50的功率馈入46、56，以减小第一功率馈送76与第二功率馈送86之间的差。

此外，正修改来自其对应功率源38、50的功率馈入46、56以减小第一功率馈送76与第二功率馈送86之间的差的无论哪个转换器控制器44、54被编程成修改所述功率馈入46、56，使得每个传输管道20、22中的功率馈送76、86彼此匹配。

如上所指示，每个功率源38、50包括多个功率控制器，即，每个风力涡轮42的个别涡轮功率控制器，所述功率控制器根据功率源38、50及其相关联的功率转换器30、48的操作频率一起调节由所述功率源38、50提供的功率馈入46、56，即，根据操作频率调节由每个个别风力涡轮42提供的功率，以所述操作频率，给定离岸风电场40、52内的风力涡轮42中的所有风力涡轮42进行操作。

此外，每个转换器控制器44、54被编程成通过修改操作频率来修改来自其对应功率源38、50的功率馈入46、56，以所述操作频率，其对应功率转换器30、48进行操作，其又修改操作频率，以所述操作频率，对应的离岸风电场40、52内的风力涡轮42中的所有风力涡轮42被迫工作。

换句话说，在双极功率传输方案10在上述异常条件下操作期间，如图2中示意性图示，每个转换器控制器44、54被编程成：

-监测在相应第一传输管道20和第二传输管道22中的第一功率馈送76和第二功率馈送86；以及

-如果第一功率馈送76和第二功率馈送86彼此不同；

-则一个转换器控制器44、54确定所要求的操作频率改变62，以使其对应功率转换器30、48当前正操作所在的标称操作频率64改变成新的操作频率66，所述新的操作频率66又将把由对应的第一功率源38或第二功率源50提供的功率馈入46、56调节到期望的程度，使得第一功率馈送76和第二功率馈送86彼此匹配。

仍然更特别地，如果第一传输管道20中的第一功率馈送76大于第二传输管道22中的第二功率馈送86，则第一转换器控制器44被编程成减小来自第一功率源38的第一功率馈入46，并且如果第二传输管道22中的第二功率馈送86大于第一传输管道20中的第一功率馈送76，则第二转换器控制器54被编程成减小来自第二功率源50的第二功率馈入56。使得在每个实例中第一功率馈送76和第二功率馈送86彼此匹配。

在实践中，当每个涡轮功率控制器检测到功率转换器30、56（所述每个涡轮功率控制器正将功率馈送到功率转换器中）的操作频率中的改变，并且因此检测到要求关联的风力涡轮42工作所在的操作频率的改变时，相应的涡轮功率控制器改变用于风力涡轮42的功率参考，并且此后机械地调整风力涡轮42的涡轮叶片的节距，以实现所要求的对风力涡轮42的功率输出的降低。

尽管每个涡轮功率控制器能够非常快速地（通常在100毫秒或更短的时间内）响应要求相关联风力涡轮42操作所在的操作频率的改变，改变每个涡轮叶片的节距却花费更多的时间。因此，在可以减少相应的功率馈入46、56之前存在相当的有限时间量，以便又减少传输管道20、22中的功率馈送76、86的差，并最终消除那个差。

同样，当由于每个传输管道20、22中的功率馈送76、86的不平衡，不平衡电流将流过地，伴随着这对例如海洋生物的不利影响和管腐蚀时，在返回管道24的失效以及双极功率传输方案10开始在异常条件下操作之后，将以其它方式保持有限的时间段。

为了在相应功率馈送76、86被减小的同时（即，在个别风力涡轮42的机械响应时间期间消除这样的影响，可以操作与具有更大功率馈送76、86的传输管道20、22连接的对应第一过剩功率吸收器58或第二过剩功率吸收器60（例如，对应的动态制动系统）以暂时吸收在第一传输管道和第二传输管道20、22中暂时均衡第一功率馈送76和第二功率馈送86所必需的功率量。

备选地，在实现对相应功率馈送76、86的减小的同时，即，在个别风力涡轮42的上述机械响应时间期间，可以操作包括在每个风力涡轮42中的个别功率耗散元件（例如，动态制动电阻器）以暂时耗散每个风力涡轮42提供的相当的个别功率量，以便根据需要暂时减小来自相关联的功率源38、50的作为整体的组合总体功率馈入46、56，即，来自相关联的第一离岸风电场40或第二离岸风电场40、52的组合总体功率馈入46、56，以暂时均衡第一传输管道20和第二传输管道22中的第一功率馈送76和第二功率馈送86。

Claims (11)

1.一种双极功率传输方案(10)，包括：第一转换器站(12)，其在使用中远离第二转换器站(14)定位；以及第一传输管道和第二传输管道(20、22)和返回管道(24)，其用来在使用中将所述第一转换器站(12)与所述第二转换器站(14)互连，并且由此允许所述第一转换器站(12)向所述第二转换器站(14)传输功率，

所述第一转换器站(12)包括：

第一功率转换器(30)，其具有：与所述第一传输管道(20)连接的第一DC端子(32)；与所述返回管道(24)连接的第二DC端子(34)；以及与第一可变功率源(38)电连接的至少一个AC端子(36A、36B、36C)，所述第一功率转换器(30)还具有第一转换器控制器(44)，其被编程成控制第一功率馈入(46)从所述第一功率源(38)采取第一功率馈送(76)的形式到所述第一传输管道(20)中的传递；以及

第二功率转换器(48)，其具有：与所述第二传输管道(22)连接的第一DC端子(32)；与所述返回管道(24)连接的第二DC端子(34)；以及与第二可变功率源(50)电连接的至少一个AC端子(36A、36B、36C)，所述第二功率转换器(48)还具有第二转换器控制器(54)，其被编程成控制第二功率馈入(56)从所述第二功率源(50)采取第二功率馈送(86)的形式到第二传输管道(22)中的传递，

在所述双极功率传输方案(10)在正常条件下操作期间，所述第一功率转换器(30)和相关联的第一功率源(38)独立于所述第二功率转换器(48)和相关联的第二功率源(50)操作，由此到所述第一传输管道(20)中的所述第一功率馈入(46)与到所述第二传输管道(22)中的所述第二功率馈入(56)彼此独立，以及

在所述双极功率传输方案(10)在当所述返回管道(24)发生故障并且不能提供返回电流路径时的异常条件下操作期间，每个转换器控制器(44、54)被编程成监测所述第一传输管道(20)中的所述第一功率馈送(76)和所述第二传输管道(22)中的所述第二功率馈送，并且如果所述第一传输管道(20)中的所述第一功率馈送(76)与所述第二传输管道(22)中的所述第二功率馈送(86)彼此不同，则至少一个转换器控制器(44、54)修改来自其对应功率源(38、50)的功率馈入，以减小所述第一功率馈送(76)与所述第二功率馈送(86)之间的差。

2.根据权利要求1所述的双极功率传输方案(10)，其中，修改来自其对应功率源(38、50)的所述功率馈入(46、56)以减小所述第一功率馈送(76)与所述第二功率馈送(86)之间的所述差的所述转换器控制器(44、54)被编程成修改其所述功率馈入(46、56)，使得在每个传输管道(20、22)中的所述功率馈送(76，86)彼此匹配。

3.根据权利要求1或2所述的双极功率传输方案(10)，其中，每个功率源(38、50)包括至少一个功率控制器，所述至少一个功率控制器根据所述功率源(38、50)及其相关联的功率转换器(30、48)的操作频率来调节由所述功率源(38、50)提供的所述功率馈入(46、56)，并且每个转换器控制器(44、54)被编程成通过修改所述操作频率来修改来自其对应功率源(38、50)的所述功率馈入(46、56)，以所述操作频率，其对应功率转换器(30、48)进行操作。

4.根据任何前述权利要求所述的双极功率传输方案(10)，其中，所述第一转换器控制器(44)被编程成：如果所述第一传输管道(20)中的所述第一功率馈送(76)大于所述第二传输管道(22)中的所述第二功率馈送(86)，则减小来自所述第一功率源(38)的所述第一功率馈入(46)，并且所述第二转换器控制器(54)被编程成：如果所述第二传输管道(22)中的所述第二功率馈送(86)大于所述第一传输管道(20)中的第一功率馈送(76)，则减小来自所述第二功率源(50)的所述第二功率馈入(56)。

5.根据任何前述权利要求所述的双极功率传输方案(10)，其中，每个转换器控制器(44、54)被编程成通过如下方式监测所述第一传输管道(20)中的所述第一功率馈送(76)和所述第二传输管道(22)中的所述第二功率馈送：

直接；或

间接地经由来自相关联的第一功率源38或第二功率源50的对应功率馈入46、56。

6.根据任何前述权利要求所述的双极功率传输方案(10)，其中，所述第一转换器站(12)是离岸转换器站(16)，并且所述第一功率源和第二功率源(38、50)中的至少一个功率源是离岸风电场(40、52)。

7.根据权利要求6所述的双极功率传输方案(10)，其中，所述或每个离岸风电场(40、52)包括多个风力涡轮(42)，所述多个风力涡轮(42)中的每个风力涡轮(42)包括采取个别涡轮功率控制器的形式的功率控制器，所述个别涡轮功率控制器根据所述风力涡轮(42)的操作频率来调节由所述个别风力涡轮(42)提供的功率。

8.根据权利要求7所述的双极功率传输方案，其中，至少一个风力涡轮(42)包括功率耗散元件，所述功率耗散元件可由对应的涡轮功率控制器选择性地操作，以暂时耗散由所述个别风力涡轮(42)提供的所述功率馈入。

9.根据任何前述权利要求所述的双极功率传输方案(10)，还包括：电连接在所述第一传输管道(20)与所述返回管道(24)之间的第一过剩功率吸收器(58)；以及电连接在所述第二传输管道(22)与所述返回管道(24)之间的第二过剩功率吸收器(60)，所述过剩功率吸收器(58，60)中的对应过剩功率吸收器用来在正发生所述第一传输管道或第二传输管道（20、22）中的功率馈送（76、86）的改变的同时从所述第一传输管道(20)和所述第二传输管道(20、22)中的一个或另一个吸收功率。

10.根据任何前述权利要求所述的双极功率传输方案(10)，还包括第二转换器站(14)，其通过所述第一传输管道和第二传输管道(20、22)以及所述返回管道(24)与所述第一转换器站(12)互连。

11.一种操作双极功率传输方案(10)的方法，所述双极功率传输方案(10)包括：第一转换器站(12)，其在使用中远离第二转换器站(14)定位；以及第一传输管道和第二传输管道(20、22)和返回管道(24)，其用来在使用中将所述第一转换器站(12)与所述第二转换器站(14)互连，并且由此允许所述第一转换器站(12)向所述第二转换器站(14)传输功率，

所述第一转换器站(12)包括：

第一功率转换器(30)，其具有：与所述第一传输管道(20)连接的第一DC端子(32)；与所述返回管道(24)连接的第二DC端子(34)；以及与第一可变功率源(38)电连接的至少一个AC端子(36A、36B、36C)，所述第一功率转换器(30)还具有第一控制器(44)，其被编程成控制第一功率馈入(46)从所述第一功率源(38)采取第一功率馈送(76)的形式到所述第一传输管道(20)中的传递；以及

第二功率转换器(48)，其具有：与所述第二传输管道(22)连接的第一DC端子(32)；与所述返回管道(24)连接的第二DC端子(34)；以及与第二可变功率源(50)电连接的至少一个AC端子(36A、36B、36C)，所述第二功率转换器(48)还具有第二控制器(54)，其被编程成控制所述第二功率馈入(56)从所述第二功率源(50)采取第二功率馈送(86)的形式到所述第二传输管道(22)中的传递,

所述方法包括以下步骤：

通过如下方式在正常条件下操作所述双极功率传输方案(10)：使所述第一功率转换器(30)和相关联的第一功率源(38)独立于所述第二功率转换器(48)和相关联的第二功率源(50)操作，由此到所述第一传输管道(20)中的所述第一功率馈入(46)与到所述第二传输管道(22)中的所述第二功率馈入(56)彼此独立，以及

在当所述返回管道(24)发生故障并且不能提供返回电流路径时的异常条件期间通过如下方式操作所述双极功率方案(10)：使每个控制器(44、54)监测所述第一传输管道(20)中的所述第一功率馈送(76)和所述第二传输管道(22)中的所述第二功率馈送(86)，并且如果所述第一传输管道(20)中的所述第一功率馈送(76)与到所述第二传输管道(22)中的所述第二功率馈送(86)彼此不同，则使至少一个控制器(44、54)修改来自其对应功率源(38、50)的所述功率馈入(46、56)，以减小所述第一功率馈送(76)与所述第二功率馈送(86)之间的差。

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