具有不同dc源的鏈路轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)和操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及包括用于把來(lái)自多個(gè)DC電源的多個(gè)直流（DC)電流轉(zhuǎn)換成配電網(wǎng)的交 流(AC)的轉(zhuǎn)換器相臂的電鏈路轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)（electricalchain-linkconvertersystem)。 相臂包括多個(gè)串聯(lián)連接的轉(zhuǎn)換器單元，其各連接到多個(gè)DC電源的相應(yīng)電源。
【背景技術(shù)】
[0002] 三相鏈路轉(zhuǎn)換器由三個(gè)相臂組成，其中每相由多個(gè)串聯(lián)連接的單元轉(zhuǎn)換器組成。 串聯(lián)連接的單元轉(zhuǎn)換器的相臂能夠按照三角形或星形配置來(lái)連接。轉(zhuǎn)換器的各單元包括DC 電容器，其中存儲(chǔ)單元能量。DC電容器的DC電壓將足以在單元AC端子生成AC電壓分量。 DC電容器的能量能夠從饋電網(wǎng)提?。ㄟ@是對(duì)于電壓源轉(zhuǎn)換器（VSC)應(yīng)用的情況）或者從外 部源提取。外部源可以是被充電和放電的電池。注入單元的DC側(cè)的功率將理想地等于單 兀的AC側(cè)的功率輸出。
[0003] 連接到各單元的源的功率在符號(hào)和幅值方面可以不相等。通常對(duì)鏈路轉(zhuǎn)換器假定 每個(gè)單獨(dú)單元的功率輸出將彼此相等，除了擾動(dòng)所引起的DC電壓不平衡必須通過(guò)控制動(dòng) 作來(lái)消除時(shí)之外。為了取得這個(gè)相等輸出，例如，連接到單元的電池可用來(lái)對(duì)外部電源的非 等功率進(jìn)行調(diào)整。
[0004] 另外，如果電源通過(guò)長(zhǎng)電纜連接到轉(zhuǎn)換器單元，則外部電源可以不位于可影響系 統(tǒng)的成本方面的相同點(diǎn)。
[0005] W0 2010/102667涉及包括一相或多相的模塊化電壓源轉(zhuǎn)換器（VSC)。每相包括串 聯(lián)連接的轉(zhuǎn)換器單元模塊。向一相中的至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器單元模塊指配獨(dú)立殼體中的獨(dú)立分 布式能量源。一相中的至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器單元模塊能夠生成有功功率，以及具有所指配能量 源的轉(zhuǎn)換器單元模塊可與一相中的其他所有轉(zhuǎn)換器單元模塊分離地共同放置在遠(yuǎn)處位置。 這據(jù)說(shuō)是與具有在公共位置用于有功功率生成的能量供應(yīng)相比的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槟菍⒗缧枰?長(zhǎng)電纜將轉(zhuǎn)換器單元模塊連接到能量源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個(gè)目的是減輕如何操控連接到具有不同功率（幅值和/或符號(hào)、即加 或減）的不同電源的鏈路轉(zhuǎn)換器的現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。
[0007] 按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種電鏈路轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于把來(lái)自多 個(gè)DC電源的多個(gè)直流（DC)電流轉(zhuǎn)換成配電網(wǎng)的交流（AC)的轉(zhuǎn)換器相臂，相臂包括多個(gè)串 聯(lián)連接的轉(zhuǎn)換器單元，其各連接到多個(gè)DC電源的相應(yīng)電源。該系統(tǒng)還包括與相臂關(guān)聯(lián)的控 制單元。控制單元包括：處理器；以及存儲(chǔ)指令的存儲(chǔ)單元，指令在由處理器運(yùn)行時(shí)使控制 單元對(duì)于轉(zhuǎn)換器單元的每個(gè)：得到轉(zhuǎn)換器單元的專用電壓參考，電壓參考與單元的有功功 率、與相臂的總有功功率以及與相臂所生成的無(wú)功功率相關(guān)；并且向轉(zhuǎn)換器單元傳送電壓 參考。
[0008] 按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種包括各連接到相應(yīng)DC電源的串聯(lián)連接轉(zhuǎn)換 器單元的相臂的電鏈路轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的方法。該方法包括對(duì)轉(zhuǎn)換器單元的每個(gè)：得到轉(zhuǎn)換器 單元的專用電壓參考，電壓參考與單元的有功功率、與相臂的總有功功率以及與相臂所生 成的無(wú)功功率相關(guān)；并且向轉(zhuǎn)換器單元傳送電壓參考，其中來(lái)自其相應(yīng)電源的轉(zhuǎn)換器單元 的相應(yīng)功率輸入彼此相等。
[0009] 本公開(kāi)的鏈路轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)方面的一實(shí)施例可用于執(zhí)行本公開(kāi)的方法方面的任何 實(shí)施例。
[0010] 按照本發(fā)明的另一方面，提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行組件，以 用于在計(jì)算機(jī)可執(zhí)行組件運(yùn)行于系統(tǒng)的控制單元中包含的處理器時(shí)使電鏈路轉(zhuǎn)換器系統(tǒng) 執(zhí)行本公開(kāi)的方法的任何實(shí)施例。
[0011] 按照本發(fā)明的另一方面，提供一種包括計(jì)算機(jī)程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程 序代碼在運(yùn)行于電鏈路轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)中包含的控制單元的處理器時(shí)能夠使控制單元對(duì)所述 轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的相臂的多個(gè)串聯(lián)連接單元的每個(gè)：得到轉(zhuǎn)換器單元的專用電壓參考，電壓參 考與單元的有功功率、與相臂的總有功功率以及與相臂所生成的無(wú)功功率相關(guān)；并且向轉(zhuǎn) 換器單元傳送電壓參考。
[0012] 按照本發(fā)明的另一方面，提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括本公開(kāi)的計(jì)算機(jī)程序方 面的任何實(shí)施例以及其上存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀部件。
[0013] 本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，專用電壓參考能夠?qū)D(zhuǎn)換器單元的每個(gè)來(lái)得到和傳送。 因此，單元的每個(gè)的電力輸出無(wú)需彼此相等，這就是具有變化功率輸出的電源、例如風(fēng)力渦 輪機(jī)和太陽(yáng)能電池可用作轉(zhuǎn)換器單元的DC源的原因，而無(wú)需例如通過(guò)電池來(lái)調(diào)整對(duì)單元 的功率輸入。專用（單獨(dú)、小區(qū)特定的）電壓參考可根據(jù)不同電源的非等功率輸出來(lái)計(jì)算， 使得得到相臂所生成的預(yù)期有功和無(wú)功電力以供注入分配網(wǎng)絡(luò)。
[0014] 在一些實(shí)施例中，專用電壓參考的得到包括基于與單元的有功功率、相臂的總有 功功率和將要由相臂所生成的無(wú)功功率有關(guān)的所接收信息來(lái)計(jì)算電壓參考。因此，可計(jì)算 專用電壓參考，使得電源的非等功率輸出得到補(bǔ)償。備選地，電壓參考可在其他位置來(lái)計(jì) 算，由此專用電壓參考的得到可包括接收經(jīng)由用戶接口（UI)所輸入或者來(lái)自外部計(jì)算單 元的電壓參考。
[0015] 在一些實(shí)施例中，相臂分布成使得轉(zhuǎn)換器單元的每個(gè)位于其相應(yīng)電源附近。因此， 單元與其相應(yīng)DC電源而不是相互之間共同定位。這減少用于將電源與其相應(yīng)轉(zhuǎn)換器單元 連接所需的布線長(zhǎng)度。例如，如果電源是風(fēng)力田的風(fēng)力渦輪機(jī)，則轉(zhuǎn)換器單元可與風(fēng)力渦 輪機(jī)的每個(gè)并存，并且風(fēng)力田整體上可服務(wù)于相臂或者全部三個(gè)相臂。相似布置可用于例 如太陽(yáng)能電池板場(chǎng)。在一些情況下，有利的是在場(chǎng)中僅產(chǎn)生一相，從而從其他場(chǎng)產(chǎn)生其他兩 個(gè)，以減少導(dǎo)線/電纜的數(shù)量。
[0016] 因此，在一些實(shí)施例中，相應(yīng)DC電源是風(fēng)力渦輪機(jī)。由于風(fēng)力渦輪機(jī)最初可產(chǎn)生AC電流，所以連接到風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)換器單元可經(jīng)由AC/DC整流器來(lái)連接。
[0017] 在一些實(shí)施例中，相臂的轉(zhuǎn)換器單元的至少一個(gè)連接到多個(gè)相應(yīng)電源。示例包括 兩個(gè)或更多風(fēng)力渦輪機(jī)和/或太陽(yáng)能電池板以及（一個(gè)或多個(gè)）風(fēng)力渦輪機(jī)八一個(gè)或多 個(gè)）太陽(yáng)能電池板與電力貯存、例如電池的組合。
[0018] 一般來(lái)說(shuō)，權(quán)利要求書中使用的所有術(shù)語(yǔ)將要按照它們?cè)诩夹g(shù)領(lǐng)域中的普通含意 來(lái)解釋，除非本文中另加明確說(shuō)明。對(duì)"一個(gè)/該元件、設(shè)備、組件、部件、步驟等"的所有提 法均開(kāi)放式地理解為表示元件、設(shè)備、組件、部件、步驟等的至少一個(gè)實(shí)例，除非另加明確說(shuō) 明。本文所公開(kāi)的任何方法的步驟無(wú)需按照所公開(kāi)的準(zhǔn)確順序來(lái)執(zhí)行，除非另加明確說(shuō)明。 "第一"、"第二"等用于本公開(kāi)的不同特征/組件僅意在區(qū)分特征/組件與其他相似特征/ 組件，而不是對(duì)特征/組件賦予任何順序或分級(jí)結(jié)構(gòu)。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 現(xiàn)在作為示例、參照附圖來(lái)描述本發(fā)明，附圖包括： 圖1是本發(fā)明的鏈路轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的一實(shí)施例的示意框圖。
[0020] 圖2是本發(fā)明的控制單元的一實(shí)施例的示意框圖。
[0021] 圖3是本發(fā)明的方法的一實(shí)施例的示意流程圖。
[0022] 圖4是示出按照本發(fā)明的一示例實(shí)施例的轉(zhuǎn)換器單元的功率輸出的電氣性質(zhì)的 簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面將參照附圖更全面地描述本發(fā)明，附圖中示出本發(fā)明的某些實(shí)施例。但是，本 發(fā)明可通過(guò)許多不同形式來(lái)實(shí)施，而不應(yīng)被理解為局限于本文所提出的實(shí)施例；相反，這些 實(shí)施例作為示例來(lái)提供，以使得本公開(kāi)將是透徹和全面的，并且將向本領(lǐng)域的技術(shù)人員全 面地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在整個(gè)描述中，相似的標(biāo)號(hào)表示相似的元件。
[0024] 配電網(wǎng)可以是任何電力網(wǎng)，例如用于將電力分配給工業(yè)和住宅建筑或者在較小規(guī) 模分配給工廠或工業(yè)建筑以及在其中分配電力的電力網(wǎng)。
[0025] 相臂可以是或者可以不是三相電氣系統(tǒng)的相之一。相臂的單元通過(guò)單相AC電纜 串聯(lián)連接。單元能夠是星形連接（在電力系統(tǒng)的一相與中性線之間）或者三角形連接（在 電力系統(tǒng)的兩相之間）。相臂配置用于產(chǎn)生預(yù)定預(yù)期有功和無(wú)功功率，以便注入配電網(wǎng)中。 所產(chǎn)生的功率可以為正、即向網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)電力或者為負(fù)、即從網(wǎng)絡(luò)吸取電力，這取決于工作條 件。