JP2021505108A - 直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御方法および装置 - Google Patents

直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御方法および装置 Download PDF

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Abstract

直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御方法は、直列で動作しているコンバータバルブグループの合計数に従い、DC電極直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計DC電圧基準値または合計有効電力基準値を割当て;DC電圧制御端について、各バルブグループが、割り当てられたバルブグループDC電圧基準値に従って、それぞれのバルブグループのDC電圧を制御し;有効電力制御端について、各バルブグループが、割り当てられたバルブグループ有効電力基準値と、バルブグループの電圧均等化効果を有する、バルブグループ有効電力補償量との重ね合わせによって、それぞれのバルブグループ有効電力を制御することを含む。また、直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御装置を提供することによって、DC電圧制御端または有効電力制御端で動作している直列電圧源コンバータバルブグループの、各バルブグループの間のDC電圧バランスが実現できる。【選択図】図2

Description

本発明は、直流(DC)伝送の技術分野に属し、特に、直列電圧源コンバータバルブグループの協調制御方法、および直列電圧源コンバータバルブグループの協調制御装置に関する。
高電圧直流(HVDC)送電システムは、サイリスタコンバータバルブに基づく従来型直流送電システム(LCC―HVDC)と、完全に制御された電圧源コンバータに基づくフレキシブル直流送電システム(VSC−HVDC)の2つのタイプに分けることができる。従来型直流送電システムは、低コスト、低損失、成熟した運用技術を備えている。現在世界中で稼働している直流送電システムのほとんどはLCC−HVDCシステムであるが、この従来型直流送電システムは、コンバータ側で転流障害を起こしやすいこと、交流システムに強く依存すること、多くの無効電力に対処する必要性、およびコンバータ装置のための大きな面積など、多くの欠点を有する。新世代のフレキシブル直流送電システムには、有効電力と無効電力の分離制御、受動回路網への電力供給能力、コンパクトな構造、小さなスペース占有、転流障害がないなどの利点があるが、高コストという欠点もある。従って、従来型直流送電とフレキシブル直流送電との両方の利点を組み合わせ、コンバータ装置の一端にサイリスタコンバータバルブを使用し、コンバータ装置の他端に電圧源コンバータバルブを使用するハイブリッド直流送電技術には、優れたエンジニアリングアプリケーションの展望がある。長期的には、電圧源コンバータバルブに使用される完全に制御された装置の価格が下がるにつれて、コンバータ装置の両端に電圧源コンバータバルブを使用するフレキシブル直流送電技術もますます広く使用されるようになる。
長距離かつ大容量の送電のニーズに応えるため、従来の直流送電プロジェクトでは、2つ以上のサイリスタコンバータバルブグループを直列に使用し、DC電圧レベルおよび直流送電システムの伝送容量を改良している。現在、中国では、従来の直流送電用にサイリスタコンバータバルブグループを直列に使用したプロジェクトが数多くあり、実用化されている。一端のコンバータ装置が直列サイリスタコンバータバルブグループを使用し、他端のコンバータ装置が直列電圧源コンバータバルブグループを使用する直列ハイブリッド直流送電技術、および両端が直列電圧源コンバータバルブグループを使用するフレキシブル直流送電技術は、まだ研究段階である。直列電圧源コンバータバルブグループのトポロジーを、図1に示す。
直列コンバータバルブグループの技術を利用する直流送電システムのために、制御システムは、各コンバータバルブグループを協調的に制御し、各コンバータバルブグループのDC電圧のバランスを実現させることにより、直流システム全体の安定した動作の保証を実現することを必要とする。現在では、従来の直流送電システムにおける直列サイリスタコンバータバルブグループの協調制御技術は成熟している。
直列ハイブリッド直流送電システムおよび直列フレキシブル直流送電システムでの直列電圧源コンバータバルブグループのそれぞれに対し、使用される完全制御型装置の特徴は、半制御型サイリスタとの本質的な相違があるため、直列サイリスタコンバータバルブグループの協調制御方法は、直列電圧源コンバータバルブグループに適用できない。現在では、直列電圧源コンバータバルブのDC電圧バランスに効果的に到達できる方法は、提供されていない。従って、電圧源コンバータバルブの特徴に基づく、直列電圧源コンバータバルブグループの協調的な制御方法および装置を提供し、直列ハイブリッド直流送電または直列フレキシブル直流送電システムの動作要件を満たす必要がある。
従来技術の欠陥に対応するために、本発明の目的は、直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御方法および直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御装置を提供することであり、当該発明は、直列で動作している2つまたは2つ以上の電圧源コンバータバルブグループが直流送電システムのDC電極で使用される場合、電圧源コンバータバルブグループごとのDC電圧バランスを実現し、直列ハイブリッド直流送電システムまたは直列フレキシブル直流送電システムの動作要件を満たすために使用される。
上記の目的を達成するために、本発明に採用された技術的な解決策は、直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御方法を提供することであり、前記直列電圧源コンバータバルブグループは、直列で接続する2つまたは2つ以上の電圧源コンバータバルブグループからなり、直流送電システムの任意のDC電極のDC電圧制御端または有効電力制御端に配置されてもよい。この制御方法は、
前記DC電極のDC電圧制御端に配置された、前記直列電圧源コンバータバルブグループについて、以下のステップを含む:
ステップa1、DC電極のDC電圧制御ターゲットによって、前記直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計DC電圧基準値Udcrefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計DC電圧基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iを取得し、ここで、UdVref-i=Udcref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数であり;
ステップa2、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作しているバルブグループごとのバルブグループDC電圧測定値UdV-iを取得し;
ステップa3、バルブグループのブリッジアーム電圧DCバイアスとして、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧源基準値UdVref-iの1/2を使用し;
ステップa4、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iと、バルブグループDC電圧測定値UdV-iとの差を計算し、前記差をバルブグループのDC電圧制御アウターループに入力し、バルブグループのDC電圧の閉ループ制御を実行し;
前記制御方法は、DC電極の有効電力制御端に配置された、直列電圧源コンバータバルブグループについて、以下のステップを含む:
ステップb1、DC電極の有効電力制御ターゲットによって、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計有効電力基準値Prefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計有効電力基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループ有効電力基準値PVref-iを取得し、ここで、PVref-i=Pref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数であり;
ステップb2、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計DC電圧基準値Udcrefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計DC電圧基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iを取得し、ここで、UdVref-i=Udcref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数であり;
ステップb3、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作しているバルブグループごとのバルブグループDC電圧測定値UdV-iを取得し;
ステップb4、バルブグループのブリッジアーム電圧DCバイアスとして、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iの1/2を使用し;
ステップb5、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作している各バルブグループが、それぞれについて、バルブグループの電圧均等化効果を有するバルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを取得し、前記バルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを、バルブグループ有効電力基準値PVref-iに重ね合わせ、重ね合わせた値をバルブグループの有効電力制御アウターループに入力し、バルブグループの有効電力を制御する。
DC電極の有効電力制御端で配置された、直列電圧源コンバータバルブグループについて、動作している前記各電圧源コンバータバルブグループが、それぞれについて、バルブグループの電圧均等化効果を有するバルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを取得するステップは、以下を含む:
ステップc1、バルブグループDC電圧基準値UdVref-iと、バルブグループDC電圧測定値UdV-iとの差を計算し、バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを取得し;
ステップc2、バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを、バルブグループのバルブグループ電圧均等化補償器に入力し、比例、積分または比例と積分の方法を利用し、前記バルブグループのバルブグループ電圧均等化補償器が、前記バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを計算し、バルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを取得する。
DC電極のDC電圧制御端に配置された、直列電圧源コンバータバルブグループについて、1つの動作しているバルブグループのDC電圧制御アウターループの出力が、電流インナーループ制限値によって制限される場合、本バルブグループの電流インナーループ制限値を、動作している各バルブグループの間のDC電圧バランスを維持するために、他の動作しているバルブグループに同時に適用する。
DC電極の有効電力制御端に配置された、直列電圧源コンバータバルブグループについて、1つの動作しているバルブグループの有効電力制御アウターループの出力が電流インナーループ制限値によって制限される場合、本バルブグループの電流インナーループ制限値を、動作している各バルブグループの間のDC電圧バランスを維持するために、他の動作しているバルブグループに同時に適用する。
本発明はまた、直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御装置を提供し、前記装置は、識別ユニット、取得および割当ユニット、DC電圧制御ユニットおよび有効電力制御ユニットを備え、
前記識別ユニットは、DC電極の動作状態に基づいて、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端が、DC電圧制御端であるかどうかを判断するために構成され;
前記取得および割当ユニットは、DC電極の動作状態に基づいて、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計DC電圧基準値Udcrefと、合計有効電力基準値Prefと、動作している各バルブグループのバルブグループDC電圧測定値UdV-iを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計DC電圧基準値Udcrefおよび合計有効電力基準値Prefを割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iおよびバルブグループ有効電力基準値PVref-iを取得するために構成され;
前記DC電圧制御ユニットは、DC電極のDC電圧制御端での、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iおよびバルブグループDC電圧測定値UdV-iに基づいて、前記バルブグループのDC電圧の制御を行い、DC電極のDC電圧の制御および動作している各バルブグループのDC電圧バランスを実現するために構成され;
前記有効電力制御ユニットは、DC電極の有効電力制御端での、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループ有効電力基準値PVref-iおよびバルブグループ有効電力補償量ΔPV-iに基づいて、バルブグループの有効電力の制御を行い、DC電極の有効電力の制御および動作している各バルブグループのDC電圧バランスを実現するために構成され;
前記DC電圧制御ユニットは、以下のサブユニットを含む:
DC電圧制御のバルブグループDC電圧基準値の算出サブユニット、当該サブユニットは、DC電極のDC電圧制御ターゲットによって、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計DC電圧基準値Udcrefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計DC電圧基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iを取得するために構成され、ここで、UdVref-i=Udcref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数であり;
DC電圧制御のバルブグループDC電圧測定値の受信サブユニット、当該サブユニットは、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作しているバルブグループごとのバルブグループDC電圧測定値UdV-iを取得するために構成され;
DC電圧制御のバルブグループDCバイパスの算出サブユニット、当該サブユニットは、バルブグループのブリッジアーム電圧DCバイアスとして、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iの1/2を利用するために構成され;
DC電圧制御のバルブグループの制御サブユニット、当該サブユニットは、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作している各バルブグループが、ぞれぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iと、バルブグループDC電圧測定値UdV-iとの差を計算し、前記差をバルブグループのDC電圧制御アウターループに入力し、バルブグループのDC電圧の閉ループ制御を実行するために構成される。
前記有効電力制御ユニットは、以下のサブユニットを含む:
有効電力制御のバルブグループ有効電力基準値の算出サブユニット、当該サブユニットは、DC電極の有効電力制御ターゲットによって、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計有効電力基準値Prefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計有効電力基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループ有効電力基準値PVref-iを取得するために構成され、ここで、PVref-i=Pref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数であり;
有効電力制御のバルブグループDC電圧基準値の算出サブユニット、当該サブユニットは、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計DC電圧基準値Udcrefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計DC電圧基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iを取得するために構成され、ここで、UdVref-i=Udcref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数であり;
有効電力制御のバルブグループDC電圧測定値の受信サブユニット、当該サブユニットは、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作しているバルブグループごとのバルブグループDC電圧測定値UdV-iを取得するために構成され;
有効電力制御のバルブグループDCバイパスの算出サブユニット、当該サブユニットは、バルブグループのブリッジアーム電圧DCバイアスとして、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iの1/2を使用するために構成され;
有効電力制御のバルブグループの制御サブユニット、当該サブユニットは、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作している各バルブグループが、それぞれについて、バルブグループの電圧均等化効果を有するバルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを取得し、前記バルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを、バルブグループ有効電力基準値PVref-iに重ね合わせ、重ね合わせた値をバルブグループの有効電力制御アウターループに入力し、バルブグループの有効電力を制御するために構成される。
前記有効電力制御のバルブグループの制御サブユニットでは、動作している各電圧源コンバータバルブグループが、それぞれについて、バルブグループの電圧均等化効果を有するバルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを取得する詳細なステップとして、以下を含む:
ステップc1、バルブグループDC電圧基準値UdVref-iと、バルブグループDC電圧測定値UdV-iとを比較し、バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを取得し;
ステップc2、バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを、バルブグループのバルブグループ電圧均等化補償器に入力し、比例、積分または比例と積分の方法を使用して、前記バルブグループのバルブグループ電圧均等化補償器が、前記バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを計算し、バルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを取得する。
前記DC電圧制御ユニットでは、1つの動作しているバルブグループのDC電圧制御アウターループの出力が、電流インナーループ制限値によって制限される場合、本バルブグループの電流インナーループ制限値を、動作している各バルブグループの間のDC電圧バランスを維持するために、他の動作しているバルブグループに同時に適用する。
前記有効電力制御ユニットでは、1つの動作しているバルブグループの有効電力制御アウターループの出力が、電流インナーループ制限値によって制限される場合、本バルブグループの電流インナーループ制限値を、動作している各バルブグループの間のDC電圧バランスを維持するために、他の動作しているバルブグループに同時に適用する。
本発明は、直列電圧源コンバータバルブグループに適した協調的な制御方法および装置を提供し、DC電極のDC電圧制御端および有効電力制御端で提案された制御ストラテジーを採用することによって、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループごとのDC電圧バランスを実現でき、DCシステムの安定した動作が確保され得る。
図1は、本発明による直列電圧源コンバータバルブグループのトポロジーの概略図である。 図2は、本発明による直列電圧源コンバータバルブグループの協調制御方法のフローチャートである。 図3は、本発明によるDC電極のDC電圧制御端に配置された、直列電圧源コンバータバルブグループの協調制御ストラテジーの概略図である。 図4は、本発明によるDC電極の有効電力制御端に配置された、直列電圧源コンバータバルブグループの協調制御ストラテジーの概略図である。 図5は、本発明による直列電圧源コンバータバルブグループの協調制御装置の構造ブロック図である。
発明の詳細な説明
図面および明細書の実施形態を引用することにより、本発明の技術的解決策を、以下のように詳しく説明する。
本発明は、直列電圧源コンバータバルブグループの協調制御方法、および直列電圧源コンバータバルブグループの協調制御装置を提供し、直列で動作している2つまたは2つ以上の電圧源コンバータバルブグループが直流送電システムのDC電極で使用される場合、電圧源コンバータバルブグループごとのDC電圧バランスを実現し、直列ハイブリッド直流送電システムまたは直列フレキシブル直流送電システムの動作条件を満たす。直列電圧源コンバータバルブグループのトポロジー概略図は、図1に示すように、当該直列電圧源コンバータバルブグループは、直流送電システムのいずれか1つのDC電極のDC電圧制御端または有効電力制御端のいずれかに配置できる。
上記の目的に達成するために、本発明の技術的な解決策として、図2に示すように、直列電圧源コンバータバルブグループの協調制御方法を提供する。
DC電極のDC電圧制御端に配置された、直列電圧源コンバータバルブグループについて、以下の実施ステップを含む:
ステップa1、DC電極のDC電圧制御ターゲットによって、前記直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計DC電圧基準値Udcrefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計DC電圧基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iを取得し、ここで、UdVref-i=Udcref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数であること;
通常、DC電極のDC電圧制御ターゲットは、作業員によって設定された整流ステーションのDC電圧基準値である。直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端が、整流ステーションである場合、合計DC電圧基準値Udcrefは、作業員によって設定された整流ステーションのDC電圧基準値と同等であり、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端が、インバーターステーションである場合、合計DC電圧基準値Udcrefは、作業員よって設定された整流ステーションのDC電圧基準値からDCラインの電圧降下を差し引いた値と同等である。
ステップa2、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作しているバルブグループごとのバルブグループDC電圧測定値UdV-iを取得すること;
電圧源コンバータバルブグループについて、その動作の特徴は、式(1)に示される:
ここで、upjおよびunjは、電圧源コンバータバルブグループのj(j=a,b,c) フェーズの上部ブリッジアーム電圧および下部電圧アーム電圧であり、(1/2)・UdVは、ブリッジアーム電圧のDCバイアスであり、uvjrefは、jフェーズのAC電圧基準波である。
電圧源コンバータバルブグループの制御は、各フェーズの上部および下部ブリッジアームの電圧の制御によって実現される。式(1)に示すように、ブリッジアーム電圧は、DCバイアスおよびAC電圧基準波の2つの部分を含むため、図3に示される協調的な制御ストラテジーは使用でき、具体的に、以下のステップを含む:
ステップa3、バルブグループのブリッジアーム電圧DCバイアスとして、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iの1/2を使用すること;
ステップa4、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iと、バルブグループDC電圧測定値UdV-iとの差を計算し、前記差をバルブグループのDC電圧制御アウターループに入力し、DC電圧制御アウターループの出力は、インナーループ電流制限値によって制限され、生成したd軸電流インナーループ基準値idrefを、バルブグループの電流制御インナーループに入力し、前記電流制御インナーループが、本バルブグループのAC電圧基準波を出力すること;
バルブグループDC電圧の制御は、ステップa3に記載のバルブグループのブリッジアーム電圧DCバイパス、およびステップa4に記載のバルブグループのAC電圧基準波を使用し、バルブグループの各フェーズの上部および下部ブリッジアームのブリッジアーム電圧を制御することによって実現できる。直列電圧コンバータバルブグループの動作している各バルブグループは、上記の制御ストラテジーを使用することによって、DC電圧制御端での、動作している各バルブグループのDC電圧制御のバランスを実現できる。
制御方法は、DC電極の有効電力制御端に配置された、直列電圧源コンバータバルブグループについて、以下の実施ステップを含む:
ステップb1、DC電極の有効電力制御ターゲットによって、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計有効電力基準値Prefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計有効電力基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループ有効電力基準値PVref-iを取得し、ここで、PVref-i=Pref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数であること;
ステップb2、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計DC電圧基準値Udcrefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計DC電圧基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iを取得し、ここで、UdVref-i=Udcref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数であること;
ステップb3、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作しているバルブグループごとのバルブグループDC電圧測定値UdV-iを取得すること;
図4に示される協調的な制御ストラテジーを使用し、具体的には以下を含む:
ステップb4、バルブグループのブリッジアーム電圧DCバイアスとして、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iの1/2を使用すること;
ステップb5、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作している各バルブグループが、それぞれについて、バルブグループの電圧均等化効果を有するバルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを取得し、前記バルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを、バルブグループ有効電力基準値PVref-iに重ね合わせ、重ね合わせた値をバルブグループの有効電力制御アウターループに入力し、有効電力制御アウターループの出力は、インナーループ電流制限値によって制限され、生成したd軸電流インナーループ基準値idrefを、バルブグループの電流制御インナーループに入力し、前記電流制御インナーループが、本バルブグループのAC電圧基準波を出力すること;
バルブグループの有効電力制御は、ステップb4に記載のバルブグループのブリッジアーム電圧のDCバイパス、およびステップb5に記載のバルブグループのAC電圧基準波の使用し、バルブグループの各フェーズの上部および下部ブリッジアームのブリッジアーム電圧を制御することによって実現できる。
DC電極の有効電力制御端で配置された、直列電圧源コンバータバルブグループについて、動作している前記各電圧源コンバータバルブグループが、それぞれについて、バルブグループの電圧均等化効果を有するバルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを取得するステップは、以下を含む:
ステップc1、バルブグループDC電圧基準値UdVref-iと、バルブグループDC電圧測定値UdV-iとの差を計算し、バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを取得すること;
ステップc2、バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを、バルブグループのバルブグループ電圧均等化補償器に入力し、比例、積分または比例と積分の方法を利用し、前記バルブグループの前記バルブグループ電圧均等化補償器が、前記バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを計算し、バルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを取得すること。
バルブグループ有効電力基準値PVref-iを基礎として、バルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを重ね合わせることによって、バルブグループ有効電力の出力を、動的に調整することができ、バルブグループのDC電圧の制御を間接的に実現できる。上記に記載の制御ストラテジーによって、有効電力制御端での、動作している各バルブグループのDC電圧のバランスの取れた制御を実現できる。
DC電極のDC電圧制御端に配置された、直列電圧源コンバータバルブグループについて、1つの動作しているバルブグループのDC電圧制御アウターループの出力が、インナーループ電流制限値idmaxの減少による原因で、インナーループ電流制限値によって制限される場合、本バルブグループのDC電圧は、制限された電力出力によってバルブグループのDC電圧の基準値から逸脱するため、バルブグループの電流インナーループ制限値を、動作している各バルブグループの間のDC電圧バランスを維持するために、他の動作しているバルブグループに同時に適用する。
DC電極の有効電力制御端に配置された、直列電圧源コンバータバルブグループについて、1つの動作しているバルブグループの有効電力制御アウターループの出力が、インナーループ電流制限値idmaxの減少による原因で、インナーループ電流制限値によって制限される場合、本バルブグループのDC電圧は、制限された電力出力によってバルブグループのDC電圧の基準値から逸脱するため、バルブグループの電流インナーループ制限値を、動作している各バルブグループの間のDC電圧バランスを維持するために、他の動作しているバルブグループに同時に適用する。
本発明はまた、直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御装置を提供し、図5に示すように、前記装置は、識別ユニット、取得および割当ユニット、DC電圧制御ユニットおよび有効電力制御ユニットを備える。
前記識別ユニットは、DC電極の動作状態に基づいて、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端が、DC電圧制御端であるかどうかを判断するために構成される;
前記取得および割当ユニットは、DC電極の動作状態に基づいて、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計DC電圧基準値Udcrefと、合計有効電力基準値Prefと、動作している各バルブグループのバルブグループDC電圧測定値UdV-iを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計DC電圧基準値Udcrefおよび合計有効電力基準値Prefを割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iおよびバルブグループ有効電力基準値PVref-iを取得するために構成される;
前記DC電圧制御ユニットは、DC電極のDC電圧制御端での、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループのDC電圧基準値UdVref-iおよびバルブグループDC電圧測定値UdV-iに基づいて、前記バルブグループのDC電圧の制御を行い、DC電極のDC電圧の制御および動作している各バルブグループのDC電圧バランスを実現するために構成される;
前記有効電力制御ユニットは、DC電極の有効電力制御端での、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループの有効電力基準値PVref-iおよびバルブグループ有効電力補償量ΔPV-iに基づいて、バルブグループの有効電力の制御を行い、DC電極の有効電力の制御および動作している各バルブグループのDC電圧バランスを実現するために構成される。
DC電圧制御ユニットは、以下のサブユニットを含む:
DC電圧制御のバルブグループDC電圧基準値の算出サブユニット、当該サブユニットは、DC電極のDC電圧制御ターゲットによって、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計DC電圧基準値Udcrefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計DC電圧基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iを取得するために構成され、ここで、UdVref-i=Udcref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数である;
DC電圧制御のバルブグループDC電圧測定値の受信サブユニット、当該サブユニットは、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作しているバルブグループごとのバルブグループDC電圧測定値UdV-iを取得するために構成される;
DC電圧制御のバルブグループDCバイアスの算出サブユニット、当該サブユニットは、バルブグループのブリッジアーム電圧DCバイアスとして、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iの1/2を使用するために構成される;
DC電圧制御のバルブグループの制御サブユニット、当該サブユニットは、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iと、バルブグループDC電圧測定値UdV-iとの差を計算し、前記差をバルブグループのDC電圧制御アウターループに入力し、バルブグループのDC電圧の閉ループ制御を実行するために構成される。
有効電力制御ユニットは、以下のサブユニットを含む:
有効電力制御のバルブグループ有効電力基準値の算出サブユニット、当該サブユニットは、DC電極の有効電力制御ターゲットによって、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端の、合計有効電力基準値Prefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計有効電力基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループ有効電力基準値PVref-iを取得するために構成され、ここで、PVref-i=Pref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数である;
有効電力制御のバルブグループDC電圧基準値の算出サブユニット、当該サブユニットは、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計DC電圧基準値Udcrefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計DC電圧基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iを取得するために構成され、ここで、UdVref-i=Udcref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数である;
有効電力制御のバルブグループDC電圧測定値の受信サブユニット、当該サブユニットは、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作しているバルブグループごとのバルブグループDC電圧測定値UdV-iを取得するために構成される;
有効電力制御のバルブグループDCバイパスの算出サブユニット、当該サブユニットは、バルブグループのブリッジアーム電圧DCバイアスとして、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iの1/2を使用するために構成される;
有効電力制御のバルブグループの制御サブユニット、当該サブユニットは、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作している各バルブグループが、それぞれについて、バルブグループの電圧均等化効果を有するバルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを取得し、前記バルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを、バルブグループ有効電力基準値PVref-iに重ね合わせ、重ね合わせた値をバルブグループの有効電力制御アウターループに入力し、バルブグループの有効電力を制御するために構成される。
前記有効電力制御のバルブグループの制御サブユニットでは、動作している各電圧源コンバータバルブグループが、それぞれについて、バルブグループの電圧均等化効果を有するバルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを取得する詳細なステップとして、以下を含む:
ステップc1、バルブグループDC電圧基準値UdVref-iと、バルブグループDC電圧測定値UdV-iとを比較し、バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを取得するステップ;
ステップc2、バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを、バルブグループのバルブグループ電圧均等化補償器に入力し、比例、積分または比例と積分の方法を使用して、前記バルブグループの前記バルブグループ電圧均等化補償器が、バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを計算し、バルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを取得するステップ。
DC電圧制御ユニットでは、1つの動作しているバルブグループのDC電圧制御アウターループの出力が、電流インナーループ制限値によって制御される場合、本バルブグループの電流インナーループ制限値を、動作している各バルブグループの間のDC電圧バランスを維持するために、他の動作しているバルブグループに同時に適用する。
有効電力制御ユニットでは、1つの動作しているバルブグループの有効電力制御アウターループの出力が、電流インナーループ制限値によって制限される場合、本バルブグループの電流インナーループ制限値を、動作している各バルブグループの間のDC電圧バランスを維持するために、他の動作しているバルブグループに同時に適用する。
上記の実施形態は、本発明の技術的な発想を説明するだけであり、本発明の保護の範囲はこれに制限されない。本発明の技術的な発想に従った技術的な発想に基づく修正は、本発明の保護の範囲内にある。

Claims (8)

  1. 直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御方法であって、前記直列電圧源コンバータバルブグループは、直列で接続する2つまたは2つ以上の電圧源コンバータバルブグループからなり、直流送電システムの任意のDC電極のDC電圧制御端または有効電力制御端に配置されてもよく、前記制御方法は、
    前記DC電極のDC電圧制御端に配置された、前記直列電圧源コンバータバルブグループについて、
    ステップa1、DC電極のDC電圧制御ターゲットによって、前記直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計DC電圧基準値Udcrefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計DC電圧基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iを取得し、ここで、UdVref-i=Udcref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数であるステップ、と
    ステップa2、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作しているバルブグループごとのバルブグループDC電圧測定値UdV-iを取得するステップ、と
    ステップa3、バルブグループのブリッジアーム電圧DCバイアスとして、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧源基準値UdVref-iの1/2を使用するステップ、と
    ステップa4:直列電圧源コンバータバルブグループの、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iと、バルブグループDC電圧測定値UdV-iとの差を計算し、前記差をバルブグループのDC電圧制御アウターループに入力し、バルブグループのDC電圧の閉ループ制御を実行するステップ、とを含み、
    DC電極の有効電力制御端に配置された、直列電圧源コンバータバルブグループについて、
    ステップb1、DC電極の有効電力制御ターゲットによって、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計有効電力基準値Prefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計有効電力基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループ有効電力基準値PVref-iを取得し、ここで、PVref-i=Pref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数であるステップ、と
    ステップb2、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計DC電圧基準値Udcrefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計DC電圧基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iを取得し、ここで、UdVref-i=Udcref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数であるステップ、と
    ステップb3、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作しているバルブグループごとのバルブグループDC電圧測定値UdV-iを取得するステップ、と
    ステップb4、バルブグループのブリッジアーム電圧DCバイアスとして、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iの1/2を使用するステップ、と
    ステップb5、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作している各バルブグループが、それぞれについて、バルブグループの電圧均等化効果を有するバルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを取得し、前記バルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを、バルブグループ有効電力基準値PVref-iに重ね合わせ、重ね合わせた値をバルブグループの有効電力制御アウターループに入力し、バルブグループの入力を制御するステップ、と
    を含むことを特徴とする、直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御方法。
  2. 請求項1に記載の前記直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御方法において、DC電極の有効電力制御端に配置された、直列電圧源コンバータバルブグループについて、動作している各電圧源バルブグループが、バルブグループの電圧均等化効果を有するバルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを取得する前記ステップb5は、
    ステップc1、バルブグループDC電圧基準値UdVref-iと、バルブグループDC電圧測定値UdV-iとの差を計算し、バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを取得するステップ、と
    ステップc2、バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを、バルブグループのバルブグループ電圧均等化補償器に入力し、比例、積分または比例と積分の方法を利用し、前記バルブグループのバルブグループ電圧均等化補償器が、前記バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを計算し、バルブグループの有効電力補償量ΔPV-iを取得するステップ、を含む前記直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御方法。
  3. 請求項1に記載の前記直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御方法において、DC電極のDC電圧制御端に配置された、直列電圧源コンバータバルブグループについて、1つの動作しているバルブグループのDC電圧制御アウターループの出力が、電流インナーループ制限値によって制限される場合、本バルブグループの電流インナーループ制限値を、動作している各バルブグループの間のDC電圧バランスを維持するために、他の動作しているバルブグループに同時に適用する、前記直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御方法。
  4. 請求項1に記載の前記直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御方法において、DC電極の有効電力制御端に配置された、直列電圧源コンバータバルブグループについて、1つの動作しているバルブグループの有効電力制御アウターループの出力が、電流インナーループ制限値によって制限される場合、本バルブグループの電流インナーループ制限値を、動作している各バルブグループの間のDC電圧バランスを維持するために、他の動作しているバルブグループに同時に適用する、前記直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御方法。
  5. 直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御装置であって、前記直列電圧源コンバータバルブグループは、直列で接続する2つまたは2つ以上の電圧源コンバータバルブグループからなり、直流送電システムの任意のDC電極のDC電圧制御端または有効電力制御端に配置されてもよく、前記装置は、識別ユニット、取得および割当ユニット、DC電圧制御ユニットおよび有効電力制御ユニットを備え、
    前記識別ユニットは、DC電極の動作状態に基づいて、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端が、DC電圧制御端であるかどうかを判断するために構成され、
    前記取得および割当ユニットは、DC電極の動作状態に基づいて、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計DC電圧基準値Udcrefと、合計有効電力基準値Prefと、動作している各バルブグループのバルブグループDC電圧測定値UdV-iを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計DC電圧基準値Udcrefおよび合計有効電力基準値Prefを割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iおよびバルブグループ有効電力基準値PVref-iを取得するために構成され、
    前記DC電圧制御ユニットは、DC電極のDC電圧制御端での、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iおよびバルブグループDC電圧測定値UdV-iに基づいて、前記バルブグループのDC電圧の制御を行い、DC電極のDC電圧の制御および動作している各バルブグループのDC電圧バランスを実現するために構成され;
    前記有効電力制御ユニットは、DC電極の有効電力制御端での、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループ有効電力基準値PVref-iおよびバルブグループ有効電力補償量ΔPV-iに基づいて、前記バルブグループの有効電力の制御を行い、DC電極の有効電力の制御および動作している各バルブグループのDC電圧バランスを実現するために構成され、
    前記DC電圧制御ユニットは、以下のサブユニットを含む:
    DC電圧制御のバルブグループDC電圧基準値の算出サブユニット、当該サブユニットは、DC電極のDC電圧制御ターゲットによって、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計DC電圧基準値Udcrefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計DC電圧基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iを取得するために構成され、ここで、UdVref-i=Udcref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数であり、
    DC電圧制御のバルブグループDC電圧測定値の受信サブユニット、当該サブユニットは、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作しているバルブグループごとのバルブグループDC電圧測定値UdV-iを取得するために構成され、
    DC電圧制御のバルブグループDCバイパスの算出サブユニット、当該サブユニットは、バルブグループのブリッジアーム電圧DCバイアスとして、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iの1/2を利用するために構成され、
    DC電圧制御のバルブグループの制御サブユニット、当該サブユニットは、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作している各バルブグループが、ぞれぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iと、バルブグループDC電圧測定値UdV-iとの差を計算し、前記差をバルブグループのDC電圧制御アウターループに入力し、バルブグループのDC電圧の閉ループ制御を実行するために構成され、
    前記有効電力制御ユニットは、以下のサブユニットを含む:
    有効電力制御のバルブグループ有効電力基準値の算出サブユニット、当該サブユニットは、DC電極の有効電力制御ターゲットによって、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計有効電力基準値Prefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計有効電力基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループ有効電力基準値PVref-iを取得するために構成され、ここで、PVref-i=Pref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数であり、
    有効電力制御のバルブグループDC電圧基準値の算出サブユニット、当該サブユニットは、直列電圧源コンバータバルブグループが位置する端での、合計DC電圧基準値Udcrefを取得し、直列で動作している電圧源コンバータバルブグループの合計数Nに従って、合計DC電圧基準値を割当て、均等に割当てられた後の、動作している電圧源コンバータバルブグループごとのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iを取得するために構成され、ここで、UdVref-i=Udcref/N、i∈(1,...,N)、Nは正の整数であり、
    有効電力制御のバルブグループDC電圧測定値の受信サブユニット、当該サブユニットは、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作しているバルブグループごとのバルブグループDC電圧測定値UdV-iを取得するために構成され、
    有効電力制御のバルブグループDCバイパスの算出サブユニット、当該サブユニットは、バルブグループのブリッジアーム電圧DCバイアスとして、直列電圧源コンバータバルブグループ内で、動作している各バルブグループが、それぞれのバルブグループDC電圧基準値UdVref-iの1/2を使用するために構成され、
    有効電力制御のバルブグループの制御サブユニット、当該サブユニットは、直列電圧源コンバータバルブグループの、動作している各バルブグループが、それぞれについて、バルブグループの電圧均等化効果を有するバルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを取得し、前記バルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを、バルブグループ有効電力基準値PVref-iに重ね合わせ、重ね合わせた値をバルブグループの有効電力制御アウターループに入力し、バルブグループの有効電力を制御するために構成される、
    ことを特徴とする、直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御装置。
  6. 請求項5に記載の前記直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御装置において、前記有効電力制御のバルブグループの制御サブユニットでは、動作している各電圧源コンバータバルブグループが、それぞれについて、バルブグループの電圧均等化効果を有するバルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを取得する詳細なステップとして、
    ステップc1、バルブグループDC電圧基準値UdVref-iと、バルブグループDC電圧測定値UdV-iとを比較し、バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを取得するステップ、と
    ステップc2、バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを、バルブグループのバルブグループ電圧均等化補償器に入力し、比例、積分または比例と積分の方法を使用して、前記バルブグループのバルブグループ電圧均等化補償器が、前記バルブグループDC電圧偏差ΔUdV-iを計算し、バルブグループ有効電力補償量ΔPV-iを取得するステップ、を含む前記直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御装置。
  7. 請求項5に記載の前記直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御装置において、前記DC電圧制御ユニットでは、1つの動作しているバルブグループのDC電圧制御アウターループの出力が、電流インナーループ制限値によって制限される場合、本バルブグループの電流インナーループ制限値を、動作している各バルブグループの間のDC電圧バランスを維持するために、他の動作しているバルブグループに同時に適用する、前記直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御装置。
  8. 請求項5に記載の前記直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御装置において、前記有効電力制御ユニットでは、1つの動作しているバルブグループの有効電力制御アウターループの出力が、電流インナーループ制限値によって制限される場合、本バルブグループの電流インナーループ制限値を、動作している各バルブグループの間のDC電圧バランスを維持するために、他の動作しているバルブグループに同時に適用する、前記直列電圧源コンバータバルブグループのための協調制御装置。
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