KR20180014046A - 전압 소스 컨버터의 제어의 또는 제어에 관한 개량 - Google Patents

전압 소스 컨버터의 제어의 또는 제어에 관한 개량 Download PDF

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제네럴 일렉트릭 테크놀러지 게엠베하
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Abstract

고전압 직류(HVDC) 송전 네트워크의 분야에서, 컨버터의 각각의 위상(A, B, C)에 대응하는 적어도 하나의 컨버터 림(12A, 12B, 12C)을 포함하고, 상기 또는 각각의 컨버터 림(12A, 12B, 12C)은 제1 및 제2 DC 단자(14, 16) 사이로 연장하고 AC 단자(18A, 18B, 18C)에 의해 분리되어 있는 제1 및 제2 림부(12A+, 12A-, 12B+, 12B-, 12C+, 12C-)를 포함하고, 각각의 상기 림부(12A+, 12A-, 12B+, 12B-, 12C+, 12C-)는 단계식 가변 전압 소스를 제공하도록 동작 가능한 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)를 포함하는 것인 전압 소스 컨버터(10)를 제어하는 방법은, (a) 대응하는 컨버터 림(12A, 12B, 12C)이 추적하도록 요구되는 상기 또는 각각의 컨버터 림(12A, 12B, 12C)을 위한 각각의 AC 전류 수요 위상 파형(IA, IB, IC), 및 상기 또는 각각의 컨버터 림(12A, 12B, 12C)이 또한 추적하도록 요구되는 DC 전류 수요를 얻는 단계; 및 (b) 각각의 림부(12A+, 12A-, 12B+, 12B-, 12C+, 12C-) 내의 전류 전도 손실을 최소화하고 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)에 의해 저장된 에너지(
Figure pct00110
)를 부가적으로 관리하면서 각각의 림부(12A+, 12A-, 12B+, 12B-, 12C+, 12C-)가 대응하는 요구된 AC 전류 수요 위상 파형(U, IB, IC) 및 요구된 DC 전류 수요(IDC)를 추적하도록 기여해야 하는 각각의 림부(12A+, 12A-, 12B+, 12B-, 12C+, 12C-)를 위한 최적의 림부 전류(IA+, IA-, IB +, IB-, IC+, IC-)를 결정하도록 수학적 최적화를 수행하는 단계를 포함한다.

Description

전압 소스 컨버터의 제어의 또는 제어에 관한 개량
본 발명은 전압 소스 컨버터(voltage source converter)의 제어 방법 및 이러한 전압 소스 컨버터에 관한 것이다.
고전압 직류(high voltage direct current: HVDC) 송전 네트워크에서, 교류(alternating current: AC) 전력이 통상적으로 가공선(overhead lines) 및/또는 해저 케이블(under-sea cables)을 거쳐 송전을 위해 직류(direct current: DC) 전력으로 변환된다. 이 변환은 송전 매체, 즉 송전 라인 또는 케이블에 의해 부여되는 AC 용량성 부하 효과를 보상할 필요성을 제거하고, 라인 및/또는 케이블의 킬로미터당 비용을 감소시키고, 따라서 전력이 장거리에 걸쳐 송전될 필요가 있을 때 비용 효과적이 된다.
DC 전력과 AC 전력 사이의 변환은 송전 네트워크에서 이용되는 데, 여기서 DC 및 AC 전기 네트워크를 상호접속해야 할 필요가 있다. 임의의 이러한 송전 네트워크에서, 컨버터가 요구된 변환; AC 대 DC 또는 DC 대 AC를 실행하기 위해 AC 및 DC 전력 사이의 각각의 인터페이스에서 요구된다.
특정 유형의 컨버터는 AC 및 DC 전기 네트워크 사이에서 전술된 전력 전달 기능성을 제공하기 위해 그 하나 이상의 AC 단자에서 AC 전압 파형을 발생하도록 동작 가능한 전압 소스 컨버터이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 컨버터의 각각의 위상에 대응하는 적어도 하나의 컨버터 림(limb)을 포함하고, 상기 또는 각각의 컨버터 림은 제1 및 제2 DC 단자 사이로 연장하고 AC 단자에 의해 분리되어 있는 제1 및 제2 림부(limb portions)를 포함하고, 각각의 림부는 단계식 가변 전압 소스를 제공하도록 동작 가능한 체인 링크 컨버터를 포함하는 것인 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법이 제공되고, 이 방법은
(a) 대응하는 컨버터 림이 추적하도록 요구되는 상기 또는 각각의 컨버터 림을 위한 각각의 AC 전류 수요 위상 파형, 및 상기 또는 각각의 컨버터 림이 또한 추적하도록 요구되는 DC 전류 수요를 얻는 단계; 및
(b) 각각의 림부 내의 전류 전도 손실을 최소화하고 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지를 부가적으로 관리하면서 각각의 림부가 대응하는 요구된 AC 전류 수요 위상 파형 및 요구된 DC 전류 수요를 추적하도록 기여해야 하는 각각의 림부를 위한 최적의 림부 전류를 결정하도록 수학적 최적화를 수행하는 단계를 포함한다.
각각의 림부 내의 전류 전도 손실을 최소화하면서 대응하는 요구된 AC 전류 수요 위상 파형 및 요구된 DC 전류를 추적하는 최적의 림부 전류를 결정하도록 수학적 최적화를 수행하는 것은, 동작 손실을 감소시키고 따라서 상기 특정 전압 소스 컨버터 설비의 효율 및 비용 효용성을 향상시키는 방식으로, 예를 들어 전압 소스 컨버터 소유자의 동작 요구에 따라, 특정 전압 소스 컨버터 설비의 AC 및 DC 전력 수요의 모드가 부합되게 한다.
한편, 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지를 부가적으로 관리하면서 대응하는 요구된 AC 전류 수요 위상 파형 및 요구된 DC 전류를 추적하는 최적의 림부 전류를 결정하도록 수학적 최적화를 수행하는 것은 이러한 저장된 에너지 관리를 취급하기 위한 개별의 제어 루프에 대한 요구를 회피한다. 이러한 개별 제어 루프의 회피는, 이들 제어 루프가 그렇지 않으면 전류 전도 손실을 최소화하도록 결정된 최적의 림부 전류에 악영향을 미쳐, 이에 의해 연계된 효율 향상을 열화하기 때문에 매우 바람직하다. 게다가, 개별 체인 링크 컨버터는 저장된 에너지 관리 관점으로부터 서로 경쟁하게 하고 이에 의해 체인 링크 컨버터가 원하는 타겟 저장된 에너지로부터 거의 0 에너지 편차를 성취하는 것을 방지하게 한다.
바람직하게는, 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지를 관리하는 것은 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지를 균형화하는 것을 포함한다.
각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지를 균형화하는 것은, 이것이 각각의 체인 링크 컨버터 내의 구성요소, 예를 들어 캐패시터의 형태의 에너지 저장 디바이스를 갖는 각각의 체인 링크 모듈에 의해 저장된 에너지가 유사하게 균일하게 균형화되는 것, 즉 캐패시터가 연계된 전압 소스 컨버터의 동작 중에 대략적으로 서로 동일한 충전량을 갖는 것을 보장하는 것을 돕기 때문에 유리하다. 예를 들어, 체인 링크 모듈의 이러한 에너지 균형화는, 이것이 전압 소스 컨버터의 정확한 기능을 유지하고, 따라서 그 수명, 강인성, 성능 및 안정성을 최대화하는 것을 돕기 때문에 매우 유리하다.
본 발명의 바람직한 방법에서, 단계 (a) 중에, 각각의 체인 링크 컨버터가 정상 상태 동작 조건 하에서 그 내에 저장하도록 목표로 하는 타겟 저장된 에너지를 얻는 단계를 더 포함하고, 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지를 관리하는 것은 그가 저장해야 하는 타겟 저장된 에너지로부터 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지의 편차를 최소화하는 것을 포함한다.
타겟 저장된 에너지 레벨로부터 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지의 편차를 최소화하는 것은, 이것이 전술된 연계된 이점과 함께, 각각의 체인 링크 컨버터 및 그 내부의 구성요소에 의해 저장된 에너지의 균형을 유도하는 것을 돕기 때문에 유리하다. 더욱이, 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지가 원하는 목표에 합치하게 하는 것은, 소정의 컨버터 림 내의 각각의 림부가 전압 소스 컨버터의 전체 성능도 또한 내구성도 시간 경과에 따라 열화되게 하지 않는 것을 보장하는 것을 돕는 최적의 방식으로 동작한다는 것을 의미한다.
선택적으로, 각각의 림부를 위한 최적의 림부 전류를 결정하도록 수학적 최적화를 수행하는 단계 (b)는 전류 전도 손실이 최소화되어야 하는 정도로 제1 가중치 및 수행된 저장된 에너지 관리의 정도로 제2 상이한 가중치를 인가하는 것을 포함한다.
각각의 림부를 위한 최적의 림부 전류를 결정하도록 수학적 최적화를 수행하는 단계 (b)는 수행된 저장된 에너지 균형화의 정도로 제2 상이한 가중치 및 저장된 에너지 편차가 최소화되는 정도로 제3 다른 상이한 가중치를 인가하는 것을 포함한다.
상기 단계들은, 상기 또는 각각의 요구된 AC 전류 수요 위상 파형 및 요구된 DC 전류 수요를 계속 추적하고, 뿐만 아니라 각각의 림부 내의 전류 전도 손실을 최소화하고 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지를 부가적으로 관리하면서, 전력 상승, 정상 상태 전력 공급 또는 고장 조건과 같은 상이한 동작 조건을 수용하기 위해, 본 발명의 방법이 그 기능성을 적합되게 한다.
바람직하게는, 각각의 림부를 위한 최적 림부 전류를 결정하도록 수학적 최적화를 수행하는 단계 (b)는 이하의 일반 형태의 2차 최적화 문제를 설정하는 것을 포함하고,
Figure pct00001
여기서,
J는 최소화될 전류 목적 함수이고;
ψ는 시간 t1에서 전류 가중치이고;
f는 전류 비용 함수이고;
t0는 특정 전압 소스 컨버터의 제어의 특정 주기가 시작하는 시간이고;
t1은 특정 전압 소스 컨버터의 제어의 특정 주기가 종료하는 시간이다.
최소화될 전류 목적 함수는 이하의 형태를 취할 수도 있고,
Figure pct00002
여기서,
I는 각각의 대응하는 림부가 기여해야 하는 개별 림부 전류로 구성된 최적의 림부 전류이고;
Figure pct00003
는 각각의 체인 링크 컨버터가 실제로 저장하는 개별 평균 에너지량으로 구성된 평균 체인 링크 컨버터 저장된 에너지 벡터이다.
선택적으로, 최소화될 전류 목적 함수는 전류 전도 손실, 체인 링크 컨버터 사이의 저장된 에너지 편차, 및 타겟 저장된 에너지로부터의 저장된 에너지 편차의 선형 합성에 의해 정의된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 전류 전도 손실은 이하의 식에 의해 주어지고,
Figure pct00004
여기서,
I는 각각의 대응하는 림부가 기여해야 하는 개별 림부 전류로 구성된 최적의 림부 전류이다.
체인 링크 컨버터 사이의 저장된 에너지 편차는 이하의 식에 의해 주어질 수도 있고,
Figure pct00005
여기서,
Figure pct00006
는 i번째 체인 링크 컨버터에 저장된 평균 에너지이고;
Figure pct00007
는 j번째 체인 링크 컨버터에 저장된 평균 에너지이다.
선택적으로, 타겟 저장된 에너지로부터의 저장된 에너지 편차는 이하의 식에 의해 주어지고,
Figure pct00008
여기서,
Figure pct00009
는 i번째 체인 링크 컨버터에 저장된 평균 에너지이고;
Figure pct00010
식는 i번째 체인 링크 컨버터가 정상 상태 동작 조건 하에서 저장해야 하는 타겟 저장된 에너지이다.
다양한 상기 특징은 바람직하게는, 소정의 전압 소스 컨버터의 특정 구성에 즉시 적합되는 방식으로, 전압 소스 컨버터의 제어시에 수학적 최적화의 이용을 허용하고, 이에 의해 연계된 장점을 제공한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 전류 목적 함수는 이하의 형태의 선형식으로서 표현된 제1 등식 제약을 조건으로 최소화되고,
Figure pct00011
첫째로 상기 또는 각각의 컨버터 림을 위한 각각의 AC 전류 수요 위상 파형과 상기 DC 전류 수요에 기초하여 전력 수요를 통합하고, 뿐만 아니라 둘째로 저장된 에너지 보상 팩터를 통합한다.
이러한 단계는 바람직하게는 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지의 관리를 바람직하게 통합하는 방식으로 전류 목적 함수를 최소화하는 해결책의 가능한 세트를 제약한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 전류 목적 함수는 이하의 형태의 선형식으로서 표현된 부가의 제2 등식 제약을 조건으로 최소화되고,
Figure pct00012
각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 평균 에너지의 변화의 고려를 통합한다.
전류 목적 함수는 특정 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 시간 평균화된 에너지를 관리하기 위해 이러한 순시 전류를 수정하기 때문에, 대응 체인 링크 컨버터가 저장하는 평균 에너지에 최적 림부 전류의 순시 레벨이 미치는 영향을 고려하는 것이 유리하다.
복수의 컨버터 림을 포함하는 전압 소스 컨버터를 제어하는 바람직한 방법에서, 전류 목적 함수는 이하의 형태의 선형식으로서 표현된 부가의 제3 등식 제약을 조건으로 최소화되고,
Figure pct00013
상기 각각의 컨버터 림을 위한 AC 전류 수요 위상 파형이 대응하는 AC 단자에서 0으로 합산되는 요구를 통합한다.
이러한 단계는 제1 및 제2 DC 단자 사이에 라우팅되는 DC 전류 수요의 AC 성분의 포함을 배제하는 것을 돕고, 따라서 예를 들어 제1 및 제2 DC 단자에 사용시에 접속된 DC 네트워크에 전달하기 전에 이 전류를 필터링할 필요성을 회피한다.
예를 들어, HVDC 설비에서 임의의 종류의 필터는 최종적인 컨버터 스테이션의 푸트프린트에 관하여 주요 관련을 갖고, 따라서 이러한 필터를 회피하는 것은 매우 유리하다.
바람직하게는, 제1, 제2, 및 제3 등식 제약은 이하의 형태의 간략한 선형 시스템으로 연접되고(concatenated),
Figure pct00014
여기서,
A는 이하의 같이 정의되고
Figure pct00015
b는 이하와 같이 정의된다.
Figure pct00016
이러한 연접을 수행하는 것은 단일의 연산적으로 효율적인 등식 제약을 유도하고, 따라서 본 발명의 방법과 연계된 프로세싱 비용을 절감한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 상태 벡터는 이하의 식에 의해 주어지고,
Figure pct00017
여기서,
I는 각각의 대응하는 림부가 기여해야 하는 개별 림부 전류로 구성된 최적의 림부 전류이고;
Figure pct00018
는 각각의 체인 링크 컨버터가 실제로 저장하는 개별 평균 에너지량으로 구성된 평균 체인 링크 컨버터 저장된 에너지 벡터이다.
이 방식으로 상태 벡터, 즉 x(k)를 정의하는 것은, 이어서 요구되는 바와 같이 즉시 제약될 수 있는 단일의 식에서 2개의 미지수, 즉
Figure pct00019
을 유리하게 통합한다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 컨버터의 각각의 위상에 대응하는 적어도 하나의 컨버터 림을 포함하고, 상기 또는 각각의 컨버터 림은 제1 및 제2 DC 단자 사이로 연장하고 AC 단자에 의해 분리되어 있는 제1 및 제2 림부를 포함하고, 각각의 림부는 단계식 가변 전압 소스를 제공하도록 동작 가능한 체인 링크 컨버터를 포함하는 것인 전압 소스 컨버터가 제공되고, 상기 전압 소스 컨버터는
(a) 대응하는 컨버터 림이 추적하도록 요구되는 상기 또는 각각의 컨버터 림을 위한 각각의 AC 전류 수요 위상 파형, 및 상기 또는 각각의 컨버터 림이 또한 추적하도록 요구되는 DC 전류 수요를 얻고;
(b) 각각의 림부 내의 전류 전도 손실을 최소화하고 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지를 부가적으로 관리하면서 각각의 림부가 대응하는 요구된 AC 전류 수요 위상 파형 및 요구된 DC 전류 수요를 추적하도록 기여해야 하는 각각의 림부를 위한 최적의 림부 전류를 결정하도록 수학적 최적화를 수행하도록
프로그램된 제어기를 더 포함한다.
본 발명의 전압 소스 컨버터는 본 발명의 대응하는 방법 단계와 연계된 이익을 공유한다.
이하의 도면을 참조하여, 비한정적인 예로서, 본 발명의 바람직한 실시예의 간단한 설명이 이제 이어진다.
도 1은 전압 소스 컨버터를 제어하는 본 발명의 제1 실시예에 따른 방법의 원리 단계를 예시하고 있는 흐름도를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 제1 방법에 의해 제어되는 예시적인 전압 소스 컨버터의 개략도를 도시하고 있다.
도 3은 도 2에 도시되어 있는 전압 소스 컨버터가 어떻게 전압 소스 컨버터 내의 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지를 관리하도록 제어되는지를 도시하고 있다.
전압 소스 컨버터를 제어하는 본 발명의 제1 실시예에 따른 방법의 원리 단계가 도 1에 도시되어 있는 흐름도(100)에 예시되어 있다.
본 발명의 제1 방법은 특정 컨버터 구조에 무관하게, 임의의 전압 소스 컨버터 토폴로지, 즉 단계식 가변 전압 소스를 제공하도록 동작 가능한 체인 링크 컨버터를 그 각각의 림부에 포함하는 컨버터에 적용 가능하다. 그러나, 예로서, 그 각각이 3개의 위상(A, B, C) 중 하나에 대응하는 3개의 컨버터 림(12A, 12B, 12C)을 갖는 3상 전압 소스 컨버터(10)와 관련하여 설명된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 제어되고 있는 전압 소스 컨버터 구조는 3개 미만 또는 초과의 위상 및 따라서 상이한 적당한 수의 대응 컨버터 림을 가질 수도 있다.
도시되어 있는 예시적인 3상 전압 소스 컨버터(10)에서, 각각의 컨버터 림(12A, 12B, 12C)은 DC 네트워크(30)에 사용을 위해 접속되어 있는 제1 및 제2 DC 단자(14, 16) 사이로 연장하고, 각각의 컨버터 림(12A, 12B, 12C)은 제1 림부(12A+, 12B+, 12C+) 및 제2 림부(12A-, 12B-, 12C-)를 포함한다. 각각의 컨버터 림(12A, 12B, 12C)의 각각의 쌍의 제1 및 제2 림부(12A+, 12A-, 12B+, 12B-, 12C+, 12C-)는 AC 네트워크(40)의 각각의 위상(A, B, C)에 사용시에 접속되는 대응 AC 단자(18A, 18B, 18C)에 의해 분리되어 있다.
각각의 림부(12A+, 12A-, 12B+, 12B-, 12C+, 12C-)는 대응하는 단계식 가변 전압 소스(VA+)(하나의 이러한 가변 전압 소스만이 도 2에 도시되어 있음)를 제공하도록 동작 가능한 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)를 포함한다.
각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)는 복수의 직렬 접속된 체인 링크 모듈(도시 생략)을 포함한다. 각각의 체인 링크 모듈은 캐패시터의 형태의 에너지 저장 디바이스와 병렬로 접속된 다수의 스위칭 요소를 포함한다. 각각의 스위칭 요소는 예를 들어, 역병렬 다이오드와 병렬로 접속되어 있는 절연 게이트 쌍극 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor: IGBT)의 형태의 반도체 디바이스를 포함한다. 그러나, 다른 반도체 디바이스를 사용하는 것이 가능하다.
예시적인 제1 체인 링크 모듈은 제1 및 제2 쌍의 스위칭 요소 및 캐패시터가 공지의 풀 브리지 배열로 접속되어 4-쿼드런트 쌍극 모듈을 형성하는 것이다. 스위칭 요소의 스위칭은 캐패시터를 통해 전류를 선택적으로 유도하고 또는 전류가 캐패시터를 바이패스하게 하여, 제1 모듈이 0, 양 또는 음 전압을 제공할 수 있고 2개의 방향에서 전류를 전도할 수 있게 된다.
예시적인 제2 체인 링크 모듈은 단지 제1 쌍의 스위칭 요소만이 공지의 하프 브리지 배열로 접속되어 2-쿼드런트 단극 모듈을 형성하는 것이다. 제1 체인 링크 모듈과 유사한 방식으로, 스위칭 요소의 스위칭은 재차 캐패시터를 통해 전류를 선택적으로 유도하거나 또는 전류가 캐패시터를 바이패스하게 하여, 제2 체인 링크 모듈이 0 또는 양 전압을 제공할 수 있고 2개의 방향에서 전류를 전도할 수 있게 한다.
상기 방식의 어느 것에서도, 각각의 체인 링크 모듈로부터 이용 가능한 개별 전압을 합성함으로써 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 208+, 20B-, 20C+, 20C-)를 가로질러 합성 전압을 축적하는 것이 가능하다.
이에 따라, 각각의 체인 링크 모듈은 함께 작동하여 연계된 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)가 단계식 가변 전압 소스를 제공하는 것을 허용한다. 이는 단계식 근사를 사용하여 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)를 가로지르는 전압 파형의 발생을 허용한다. 이 방식으로 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)의 동작은 대응하는 AC 단자(18A, 18B, 18C)에서 AC 전압 파형을 발생하는 데 사용될 수 있다.
상기에 추가하여, 전압 소스 컨버터(10)는 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)와 동작식으로 통신하여 배열되고 또한 본 발명의 제1 방법을 수행하도록 프로그램된 제어기(22)를 포함한다.
더 구체적으로, 제어기는
- 각각의 컨버터 림(12A, 12B, 12C)이 추적하도록 요구되는 각각의 컨버터 림(12A, 12B, 12C)을 위한 AC 전류 수요 위상 파형(IA, IB, IC)을 얻고;
- 컨버터 림(12A, 12B, 12C)이 또한 추적되도록 요구되는 DC 전류 수요(IDC)를 얻고;
- 각각의 대응하는 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)가 정상 상태 동작 조건 하에서 그 내부에 저장하도록 목표로 하는 타겟 저장된 에너지값(E0A+, E0A-, E0B+, E0B-, E0C+, E0C-)을 얻는 제1 단계(a)를 수행한다.
다양한 AC 전류 수요 위상 파형(IA, IB, IC), DC 전류 수요(IDC) 및 타겟 저장된 에너지값(E0A +, E0A -, E0B +, E0B -, E0C +, E0C -)은 특정 전압 소스 컨버터(10) 내의 더 상위 레벨 제어기로부터 또는 몇몇 다른 외부 엔티티로부터 직접 얻어질 수도 있다. 대안적으로, 특정 전압 소스 컨버터는 예를 들어 능동 및 반응성 전력 제어 루프를 사용하여, 그 자신의 계산을 수행함으로써 이들을 직접 얻을 수도 있다.
다양한 AC 전류 수요 위상 파형(IA, IB, IC) 및 DC 전류 수요(IDC)는 이하와 같이 타겟 전류 수요 벡터
Figure pct00020
로서 표현되는 데,
Figure pct00021
여기서,
Figure pct00022
여기서,
IA(k), IB(k), IC(k)는 시간 순간(k)에서 각각의 컨버터 림(12A, 12B, 12C)에 대한 각각의 AC 전류 수요 위상 파형(IA, IB, IC)이고,
IDC(k)는 그 동일한 시간 순간에 DC 전류 수요(IDC)이다.
각각의 대응하는 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)에 대한 각각의 타겟 저장된 에너지값(E0A +, E0A -, E0B +, E0B -, E0C +, E0C -)은 이하와 같이 타겟 저장된 에너지 벡터(E 0 )로서 표현된다.
Figure pct00023
각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)는 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)를 구성하는 복수의 체인 링크 모듈의 각각 내에 포함된 캐패시터를 거쳐 에너지를 저장하고, 전술된 바와 같이, 타겟 저장된 에너지값(E0A +, E0A -, E0B +, E0B -, E0C +, E0C -)은 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)가 정상 상태 조건 하에서 동작할 때 이상적으로 저장해야 하는 타겟 에너지이다.
이와 같이, 각각의 특정 타겟 저장된 에너지(E0A +, E0A -, E0B +, E0B -, E0C +, E0C -)는 바람직하게는 이하의 식에 의해 얻어지고,
Figure pct00024
여기서,
C는 각각의 체인 링크 모듈 내의 캐패시터의 캐패시턴스이고;
Ncmax는 각각의 체인 링크 컨버터 내의 캐패시터의 총 수이고;
Vt는 정상 상태 조건 하에서 동작할 때 각각의 체인 링크 모듈 내의 각각의 개별 캐패시터의 사전 규정된 타겟 전압이다.
각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)를 위한 타겟 저장된 에너지(E0A +, E0A -, E0B +, E0B -, E0C +, E0C -)는 서로 상이할 수도 있고, 또는 본 명세서에 설명된 예시적인 실시예의 경우에서와 같이, 서로 동일할 수도 있어, 즉 동일한 타겟 저장된 에너지값(E0)에 각각 동일하여, 타겟 저장된 에너지 벡터(E 0 )가 이하의 식에 의해 제공되게 된다.
Figure pct00025
제어기(22)는 또한 각각의 림부(12A+, 12A-, 12B+, 12B-, 12C+, 12C-) 내의 전류 전도 손실을 최소화하고 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)에 의해 저장된 에너지(
Figure pct00026
)를 부가적으로 관리하면서, 림부(12A+, 12A-, 12B+, 12B-, 12C+, 12C-)가 대응하는 요구된 AC 전류 수요 위상 파형(IA, IB, IC) 및 요구된 DC 전류 수요(IDC)를 추적하도록 기여해야 하는 각각의 림부(12A+, 12A-, 12B+, 12B-, 12C+, 12C-)를 위한 최적의 림부 전류(IA+, IA-, IB +, IB -, IC+, IC-)를 결정하기 위해 수학적 최적화를 수행함으로써, 본 발명의 제1 방법의 제2 단계[흐름도(100)에서 프로세스 박스(102)에 의해 지시되어 있는 바와 같이], 즉 단계 (b)를 또한 구현한다.
더 구체적으로, 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)에 의해 저장된 에너지(
Figure pct00027
)를 부가적으로 관리하는 것은 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)에 의해 저장된 에너지를 균형화하는 것, 즉 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)가 실질적으로 동일한 양의 에너지를 저장하게 하는 것, 및 타겟 저장된 에너지(E0A +, E0A -, E0B +, E0B -, E0C +, E0C -)로부터 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)에 의해 저장된 에너지(
Figure pct00028
)의 편차를 최소화하는 것을 포함한다. 이는 즉, 설명된 실시예에서, 동일한 타겟 저장된 에너지값(E0)을 저장해야 한다.
상기에 추가하여, 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 각각의 림부(12A+, 12A-, 12B+, 12B-, 12C+, 12C-)에 대한 최적의 림부 전류(IA+, IA-, IB +, IB -, IC+, IC-)를 결정하기 위해 수학적 최적화를 수행하는 단계 (b)는 전류 전도 손실이 최소화되는 정도로 제1 가중치(α), 저장된 에너지 균형화가 수행되는 정도로 제2 상이한 가중치(β), 및 저장된 에너지 편차가 최소화되는 정도로 제3 다른 상이한 가중치(γ)를 인가하는 것을 또한 더 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 가중치(α, β, γ) 중 2개 이상은 서로 동일할 수도 있다.
수행된 수학적 최적화의 유형을 특히 참조하면, 예로서(다른 수학적 최적화가 가능함), 본 발명의 제1 방법에서, 2차 최적화 문제가 이하의 일반적인 형태로 성립되고,
Figure pct00029
여기서,
J는 최소화될 전류 목적 함수이고;
ψ는 시간 t1에서 전류 가중치이고;
f는 전류 비용 함수이고;
t0는 전압 소스 컨버터(10)의 제어의 특정 주기가 시작하는 시간이고;
t1은 전압 소스 컨버터(10)의 제어의 특정 주기가 종료하는 시간이다.
최소화될 전류 목적 함수는 다음에 이하의 형태를 취하는 것으로 정의되고,
Figure pct00030
여기서,
I는 각각의 대응하는 림부(12A+, 12A-, 12B+, 12B-, 12C+, 12C-)가 기여해야 하는 개별 림부 전류(IA+, IA-, IB +, IB -, IC+, IC-)로 구성된 최적의 림부 전류 벡터이고;
Figure pct00031
는 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)가 실제로 저장하는 개별 평균 에너지량(
Figure pct00032
)으로 구성된 평균 체인 링크 컨버터 저장된 에너지 벡터이다.
더 구체적으로, I는 칼럼 벡터의 형태, 즉 이하의 형태를 취하고,
Figure pct00033
여기서,
Figure pct00034
는 시간 순간(k)에서 림부(12A+)를 통해 흐르는 최적의 림부 전류이고, 동일한 명명법이 최적의 림부 전류의 나머지, 즉 IA-, IB +, IB -, IC+, IC-에 적용된다. 림부 전류(IA+, IA-, IB +, IB -, IC+, IC-)에 대한 부호 규약은 도 2에 도시되어 있다.
이와 관련하여, 림부 전류(IA+, IA-, IB +, IB -, IC+, IC-)는 전체 제어 변수를 표현하고 있는 데, 이는 이들 림부 전류가 자유롭게 결정될 수 있다는, 즉 최적의 림부 전류(IA+, IA-, IB +, IB -, IC+, IC-)가 제어의 방법에 의해 충족되도록 요구되는 전력 수요 및 다른 전류 전도 및 저장된 에너지 관리 제약을 충족하기 위해 결정될 수 있다는 것을 의미한다.
한편, 시간 순간(k)에서 평균 체인 링크 컨버터 저장된 에너지 벡터(
Figure pct00035
)는 이하와 같이 완전히 정의된다.
Figure pct00036
그 후에, 최소화될 전류 목적 함수(
Figure pct00037
)는 또한 전류 전도 손실, 체인 링크 컨버터 사이의 저장된 에너지 편차, 및 타겟 저장된 에너지로부터의 저장된 에너지 편차의 선형 합성에 의해 정의된다.
더 구체적으로, 전류 목적 함수는 도시되어 있는 실시예에서(다른 정의가 또한 가능하지만), 이하의 식에 의해 정의되고,
Figure pct00038
여기서,
(i) 전류 전도 손실은 제1 가중치(α)로 곱셈되고, 이하의 식에 의해 주어지고,
Figure pct00039
여기서 I는 전술된 최적의 림부 전류 벡터이고;
(ii) 체인 링크 컨버터 사이의 저장된 에너지 편차는 제2 가중치(β)로 곱셈되고, 이하의 식에 의해 주어지고,
Figure pct00040
여기서,
Figure pct00041
는 i번째 체인 링크 컨버터(여기서, i = A+, A-, B+, B-, C+, C-) 내의 평균 에너지이고,
Figure pct00042
는 j번째 체인 링크 컨버터(여기서, j = A+, A-, B+, B-, C+, C-) 내의 평균 에너지이고,
(iii) 타겟 저장된 에너지로부터의 저장된 에너지 편차는 제3 가중치(γ)로 곱셈되고, 이하의 식에 의해 주어지고,
Figure pct00043
여기서,
Figure pct00044
는 i번째 체인 링크 컨버터에 저장된 평균 에너지이고;
Figure pct00045
는 i번째 체인 링크 컨버터가 정상 상태 동작 조건 하에서 저장해야 하는 타겟 저장된 에너지이다.
전술된 단계 후에, 전류 목적 함수, 즉
Figure pct00046
은 이하의 조건에 따라 최소화된다:
(i) 이하의 형태의 선형식으로서 표현되는 제1 등식 제약
Figure pct00047
(ii) 이하의 형태의 선형식으로서 표현되는 부가의 제2 등식 제약
Figure pct00048
(iii) 이하의 형태의 선형식으로서 표현되는 제3 등식 제약.
Figure pct00049
상기 인스턴스의 각각에서, 상태 벡터, 즉 x는 이하의 식에 의해 주어지고,
Figure pct00050
여기서, 전술된 바와 같이,
I는 각각의 대응하는 림부가 기여해야 하는 개별 림부 전류로 구성된 최적의 림부 전류이고;
Figure pct00051
는 각각의 체인 링크 컨버터가 실제로 저장하는 개별 평균 에너지량으로 구성된 평균 체인 링크 컨버터 저장된 에너지 벡터이다.
한편, 제1, 제2, 및 제3 등식 제약은 이하의 형태의 간략한 선형 시스템으로 연접되고,
Figure pct00052
여기서,
A는 이하의 같이 정의되고
Figure pct00053
b는 이하와 같이 정의된다.
Figure pct00054
한편, 제1 등식 제약 A 1· x = b 1 은 첫째로 각각의 컨버터 림(12A, 12B, 12C) 및 DC 전류 수요(IDC)에 대해, 각각의 AC 전류 수요 위상 파형(IA, IB, IC)에 기초하여 전류 수요를 통합한다.
더 구체적으로,
Figure pct00055
여기서 행렬 A 1 은 이하와 같이 정의되는 행렬 M 6 에 의해 전력 수요를 통합하고,
Figure pct00056
이는 각각의 컨버터 림(12A, 12B, 12C) 및 DC 전류 수요(IDC)에 대해, AC 전류 수요 및 위상 파형(IA, IB, IC)을 포함하는 선형식의 이하의 시스템에 기초하고,
Figure pct00057
여기서, 변수
Figure pct00058
는 각각의 림부(12A+, 12A-, 12B+, 12B-, 12C+, 12C-) 내의 대응하는 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)의 동작 상태를 각각 표현하고 있는 데, 즉 2진 변수
Figure pct00059
는 각각의 림부(12A+, 12A-, 12B+, 12B-, 12C+, 12C-)가 요청된 기준 전압을 일반적으로 변조하는지(
Figure pct00060
) 또는 차단하는지(
Figure pct00061
) 여부를 지시한다.
게다가, 제1 등식 제약 A 1 ·x = b 1 은 둘째로 행렬 M E 및 벡터 b 1 에 의해 저장된 에너지 보상 팩터를 통합한다.
행렬 M E 는 이하에 의해 정의되고
Figure pct00062
여기서,
상수 Kp AC , Ki AC , Kp DC , Ki DC 는 에너지 보정 이득이고, Kp AC , Ki AC 의 각각은 (3, 6) 행렬이고, Kp DC , Ki DC 의 각각은 (1, 6) 행렬이고;
Ti는 사전 규정된 적분 시간이다.
상기 행렬 M E 는 저장된 에너지 편차와 대응하는 에너지 보정 전류를 이하의 방식으로 서로 관련시키는 이하의 비례-플러스-적분 피드백 루프(다른 제어 루프가 사용될 수도 있지만)에 기초하고,
Figure pct00063
여기서,
Figure pct00064
는 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-) 내에 저장된 에너지를 균형화하고 타겟 저장된 에너지값으로부터 저장된 에너지의 편차를 최소화하는 데 필요한 AC 보정 전류를 설정하고;
Figure pct00065
는 동일한 전술된 저장된 에너지 관리 결과를 성취하는 데 필요한 DC 보정 전류를 설정한다.
Figure pct00066
및
Figure pct00067
는 에너지 균형화 전류 벡터
Figure pct00068
를 고려함으로써 유도되고, 이 벡터는 에너지 편차 ΔE(k)를 보정 전류로 맵핑하고, 이하와 같이 정의되고,
Figure pct00069
총 전류 수요 벡터
Figure pct00070
가 타겟 전류 수요 벡터
Figure pct00071
(상기에 정의된 바와 같은)와 전술된 에너지 균형화 전류 벡터
Figure pct00072
의 조합으로서 얻어진다는 이해로부터 따르는 데, 즉
Figure pct00073
한편,
ΔE(k)는 타겟 저장된 에너지 벡터(E 0 )와 평균 체인 링크 저장된 에너지 벡터(
Figure pct00074
) 사이의 차이로서 얻어진 에너지 편차 벡터인 데, 즉
Figure pct00075
Figure pct00076
및
Figure pct00077
은 그 대응하는 타겟 저장된 에너지(E0A+, E0A -, E0B +, E0B -, E0C +, E0C -)로의 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)의 저장된 에너지(
Figure pct00078
)의 평활한 수렴을 성취하는 데 사용된 누적된 에너지 보정값이다.
한편, 벡터 b 1 은 이하에 의해 정의되고
Figure pct00079
여기서,
Figure pct00080
은 전술된 바와 같이 이하에 의해 주어지고,
Figure pct00081
E 0 는 상기에 정의된 바와 같이 타겟 저장된 에너지 벡터이다.
제2 등식 제약 A 2· x = b 2 는 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 평균 에너지의 변화의 고려를 통합한다.
더 구체적으로,
Figure pct00082
및
Figure pct00083
여기서,
Figure pct00084
및
Figure pct00085
은 시간 순간(k)에 다양한 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-) 내의 각각의 캐패시터의 전압 V caps 를 독립변수로서 취하는 선형 벡터 함수이고,
Identity(6)은 주 좌우 대각선에 1 및 나머지 다른 위치에 0으로 구성된 차원 6곱하기6의 정사각 행렬이다.
제3 등식 제약 A 3· x = b 3 는 각각의 컨버터 림을 위한 AC 전류 수요 위상 파형이 대응하는 AC 단자에서 0으로 합산되는 요구를 통합하는 데, 즉 제3 등식 제약은 이하의 요구를 통합하고:
Figure pct00086
이는 전술된 행렬 형태, 즉 A 3· x = b 3 로서 기입될 수 있고,
여기서
Figure pct00087
및
Figure pct00088
사용시에, 제어기(22)는 림부(12A+, 12A-, 12B+, 12B-, 12C+, 12C-)가
- 각각의 림부(12A+, 12A-, 12B+, 12B-, 12C+, 12C-) 내의 전류 전도 손실을 최소화하고;
- 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)에 의해 저장된 에너지(
Figure pct00089
)을 부가적으로 균형화하고, 즉 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)가 실질적으로 동일한 양의 에너지(E0)를 저장하게 하고;
- 타겟 저장된 에너지(E0A +, E0A -, E0B +, E0B -, E0C +, E0C -)로부터 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)에 의해 저장된 에너지(
Figure pct00090
)의 편차를 최소화하기 위해 - 이는 즉 설명된 실시예에서, 동일한 타겟 저장된 에너지값(E0)을 저장해야 함 -
기여해야 하는 각각의 림부(12A+, 12A-, 12B+, 12B-, 12C+, 12C-)에 대한 최적의 림부 전류(IA+, IA-, IB +, IB -, IC+, IC-)를, 전술된 수학적 최적화를 사용하여 결정한다.
후자의 2개의 성과의 결과로서, 각각의 체인 링크 컨버터(20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-)에 의해 저장된 에너지(
Figure pct00091
)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 원하는 타겟 저장된 에너지값(E0), 예를 들어, 0 주울(J)에 수렴한다.
한편, 제어기(22)는 요구된 AC 전류 수요 위상 파형(IA, IB, IC) 및 요구된 DC 전류 수요(IDC)를 계속 추적하면서 상기를 성취한다.
10: 전압 소스 컨버터 12A, 12B, 12C: 컨버터 림
12A+, 12B+, 12C+: 제1 림부 12A-, 12B-, 12C-: 제2 림부
18A, 18B, 18C: AC 단자
20A+, 20A-, 20B+, 20B-, 20C+, 20C-: 체인 링크 컨버터
22: 제어기 30: DC 네트워크
40: AC 네트워크 100: 흐름도

Claims (17)

  1. 컨버터의 각각의 위상에 대응하는 적어도 하나의 컨버터 림(limb)을 포함하고, 상기 또는 각각의 컨버터 림은 제1 및 제2 DC 단자 사이로 연장하고 AC 단자에 의해 분리되어 있는 제1 및 제2 림부를 포함하고, 각각의 상기 림부는 단계식 가변 전압 소스를 제공하도록 동작 가능한 체인 링크 컨버터를 포함하는 것인 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법으로서,
    (a) 대응하는 컨버터 림이 추적하도록 요구되는 상기 또는 각각의 컨버터 림을 위한 각각의 AC 전류 수요 위상 파형, 및 상기 또는 각각의 컨버터 림이 또한 추적하도록 요구되는 DC 전류 수요를 얻는 단계; 및
    (b) 각각의 림부 내의 전류 전도 손실을 최소화하고 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지를 부가적으로 관리하면서 각각의 림부가 대응하는 요구된 AC 전류 수요 위상 파형 및 요구된 DC 전류 수요를 추적하도록 기여해야 하는 각각의 림부를 위한 최적의 림부 전류를 결정하도록 수학적 최적화를 수행하는 단계
    를 포함하는 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지를 관리하는 것은 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지를 균형화하는 것을 포함하는 것인 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단계 (a) 중에, 각각의 체인 링크 컨버터가 정상 상태 동작 조건 하에서 그 내에 저장하도록 목표로 하는 타겟 저장된 에너지를 얻는 단계를 더 포함하고, 상기 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지를 관리하는 것은 그가 저장해야 하는 타겟 저장된 에너지로부터 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지의 편차를 최소화하는 것을 포함하는 것인 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 림부를 위한 최적의 림부 전류를 결정하도록 수학적 최적화를 수행하는 단계 (b)는 전류 전도 손실이 최소화되어야 하는 정도로 제1 가중치 및 수행된 저장된 에너지 관리의 정도로 제2 상이한 가중치를 인가하는 것을 포함하는 것인 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법.
  5. 제2항 및 제3항의 모두에 따른 제4항에 있어서, 상기 각각의 림부를 위한 최적의 림부 전류를 결정하도록 수학적 최적화를 수행하는 단계 (b)는 수행된 저장된 에너지 균형화의 정도로 제2 상이한 가중치 및 저장된 에너지 편차가 최소화되는 정도로 제3 다른 상이한 가중치를 인가하는 것을 포함하는 것인 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 림부를 위한 최적 림부 전류를 결정하도록 수학적 최적화를 수행하는 단계 (b)는 이하의 일반 형태의 2차 최적화 문제를 설정하는 것을 포함하고,
    Figure pct00092

    J는 최소화될 전류 목적 함수이고;
    ψ는 시간 t1에서 전류 가중치이고;
    f는 전류 비용 함수이고;
    t0는 특정 전압 소스 컨버터의 제어의 특정 주기가 시작하는 시간이고;
    t1은 특정 전압 소스 컨버터의 제어의 특정 주기가 종료하는 시간인 것인 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 최소화될 전류 목적 함수는 이하의 형태를 취하고,
    Figure pct00093

    I는 각각의 대응하는 림부가 기여해야 하는 개별 림부 전류로 구성된 최적의 림부 전류이고;
    Figure pct00094
    는 각각의 체인 링크 컨버터가 실제로 저장하는 개별 평균 에너지량으로 구성된 평균 체인 링크 컨버터 저장된 에너지 벡터인 것인 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 최소화될 전류 목적 함수는 전류 전도 손실, 체인 링크 컨버터 사이의 저장된 에너지 편차, 및 타겟 저장된 에너지로부터의 저장된 에너지 편차의 선형 합성에 의해 정의되는 것인 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전류 전도 손실은 이하의 식에 의해 주어지고,
    Figure pct00095

    I는 각각의 대응하는 림부가 기여해야 하는 개별 림부 전류로 구성된 최적의 림부 전류인 것인 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 체인 링크 컨버터 사이의 저장된 에너지 편차는 이하의 식에 의해 주어지고,
    Figure pct00096

    Figure pct00097
    는 i번째 체인 링크 컨버터에 저장된 평균 에너지이고;
    Figure pct00098
    는 j번째 체인 링크 컨버터에 저장된 평균 에너지인 것인 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 타겟 저장된 에너지로부터의 상기 저장된 에너지 편차는 이하에 의해 주어지고,
    Figure pct00099

    Figure pct00100
    는 i번째 체인 링크 컨버터에 저장된 평균 에너지이고;
    Figure pct00101
    식는 i번째 체인 링크 컨버터가 정상 상태 동작 조건 하에서 저장해야 하는 타겟 저장된 에너지인 것인 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류 목적 함수는 이하의 형태의 선형식으로서 표현된 제1 등식 제약을 조건으로 최소화되고,
    Figure pct00102

    첫째로 상기 또는 각각의 컨버터 림을 위한 각각의 AC 전류 수요 위상 파형과 상기 DC 전류 수요에 기초하여 전력 수요를 통합(incorporate)하고, 뿐만 아니라 둘째로 저장된 에너지 보상 팩터를 통합하는 것인 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전류 목적 함수는 이하의 형태의 선형식으로서 표현된 부가의 제2 등식 제약을 조건으로 최소화되고,
    Figure pct00103

    각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 평균 에너지의 변화의 고려를 통합하는 것인 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법.
  14. 복수의 컨버터 림을 포함하는 전압 소스 컨버터를 제어하는 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 전류 목적 함수는 이하의 형태의 선형식으로서 표현된 부가의 제3 등식 제약을 조건으로 최소화되고,
    Figure pct00104

    상기 각각의 컨버터 림을 위한 AC 전류 수요 위상 파형이 대응하는 AC 단자에서 0으로 합산되는 요구를 통합하는 것인 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법.
  15. 제12항 및 제13항에 따른 제14항에 있어서, 상기 제1, 제2, 및 제3 등식 제약은 이하의 형태의 간략한 선형 시스템으로 연접되고,
    Figure pct00105

    A는 이하와 같이 정의되고
    Figure pct00106

    b는 이하와 같이 정의되는
    Figure pct00107

    것인 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상태 벡터는 이하에 의해 제공되고,
    Figure pct00108

    I는 각각의 대응하는 림부가 기여해야 하는 개별 림부 전류로 구성된 최적의 림부 전류이고;
    Figure pct00109
    는 각각의 체인 링크 컨버터가 실제로 저장하는 개별 평균 에너지량으로 구성된 평균 체인 링크 컨버터 저장된 에너지 벡터인 것인 전압 소스 컨버터를 제어하는 방법.
  17. 컨버터의 각각의 위상에 대응하는 적어도 하나의 컨버터 림을 포함하고, 상기 또는 각각의 컨버터 림은 제1 및 제2 DC 단자 사이로 연장하고 AC 단자에 의해 분리되어 있는 제1 및 제2 림부를 포함하고, 각각의 상기 림부는 단계식 가변 전압 소스를 제공하도록 동작 가능한 체인 링크 컨버터를 포함하는 것인 전압 소스 컨버터로서,
    (a) 대응하는 컨버터 림이 추적하도록 요구되는 상기 또는 각각의 컨버터 림을 위한 각각의 AC 전류 수요 위상 파형, 및 상기 또는 각각의 컨버터 림이 또한 추적하도록 요구되는 DC 전류 수요를 얻고;
    (b) 각각의 림부 내의 전류 전도 손실을 최소화하고 각각의 체인 링크 컨버터에 의해 저장된 에너지를 부가적으로 관리하면서 각각의 림부가 대응하는 요구된 AC 전류 수요 위상 파형 및 요구된 DC 전류 수요를 추적하도록 기여해야 하는 각각의 림부를 위한 최적의 림부 전류를 결정하도록 수학적 최적화를 수행하도록
    프로그램된 제어기를 더 포함하는 전압 소스 컨버터.
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