[发明专利]输电网络中的纹波控制与优化

说明书

公开了用于输电网络（100）的电力电子网络元件（110）的控制器（112），其中控制器（112）被配置成改变网络元件（110）的控制参数，该控制参数至少部分地确定网络的传输线路中的纹波曲线。控制器（112）配置成在至少第一值和第二值之间改变控制参数，以促使传输线路中的纹波曲线改变；并且控制器被配置成周期地或响应于指示在沿传输线路的热点位置处的阈值温度的信号来改变控制参数。还公开了优化用于输电网络100的控制参数的方法。

技术领域

本发明涉及优化用于输电网络的控制参数的方法，特别是，涉及减轻由网络的传输线路中的纹波引起的热和/或电应力。本发明还涉及控制输电网络的对应的方法、相关联的控制器和网络。

背景技术

输电网络，特别是高压直流（HVDC）网络，包括用于控制通过网络的功率传输的诸如变换器和电流控制器之类的电力电子网络元件。这种网络元件使用电力电子（即固态）开关来控制网络中的功率传输。这种网络元件的切换行为可导致沿网络的输电线路的驻波信号，该驻波信号被称为纹波（即，电流纹波和/或电压纹波）。

电力电子网络元件（例如变换器和电流控制器）的最新发展已经服务于减小纹波效应。例如，诸如线换向变换器（LCC）、二极管桥式整流器、2级电压源变换器（VSC）以及DC-DC变换器之类的变换器可导致相对强的纹波曲线，而较新的模块化多级变换器（MMC VSC）可操作以显着减小纹波。

发明内容

根据第一方面，提供了一种用于输电网络的电力电子网络元件的控制器，其中控制器被配置成改变网络元件的控制参数，该控制参数至少部分地确定网络的传输线路中的纹波曲线，其中控制器被配置成在至少第一值和第二值之间改变控制参数，以促使传输线路中的纹波曲线改变；并且其中控制器被配置成周期地和/或响应于指示在沿传输线路的热点位置处的阈值温度的信号来改变控制参数。

例如，控制器可配置成每2小时改变控制参数。控制参数的周期性改变可根据预定的时间表。

控制参数可从由以下参数组成的群组中选择：电力电子网络元件的切换频率；以及视在阻抗参数，该视在阻抗参数确定网络元件的视在阻抗。

例如，视在阻抗参数可与变换器的控制模式有关。改变视在阻抗参数可包括改变多个网络元件的参数，例如在传输线路的相对端处的两个网络元件。例如，为了维持功率传输的需求曲线（即沿传输线路的电流和电压性质）同时改变在诸如变换器或电流控制器之类的一个或多个网络元件处的视在阻抗，可改变诸如变换器的控制模式之类的两个或更多个网络元件的控制参数。

网络元件可包括变换器，并且在传输线路和网络元件之间的端子处的视在阻抗可以是变换器的控制模式的函数。例如，变换器可选择性地在电压控制模式或功率控制模式中操作。在电压控制模式中，变换器可被配置成调节变换器的DC电压（例如，电压源变换器）。在功率控制模式中，变换器可被配置成调节经由变换器（例如，电压源变换器）的功率流。

根据第二方面，提供了一种输电网络，该输电网络包括输电线路、用于控制通过输电线路的功率传输的电力电子网络元件、以及根据第一方面的用于改变网络元件的控制参数的控制器。

输电网络可进一步包括：温度感测设备，该温度感测设备被配置成监测沿传输线路的温度曲线。可存在热点检测单元，该热点检测单元被配置成基于温度感测设备的输出确定沿传输线路的局部温度最大值何时达到阈值。控制器可被配置成基于被确定的局部加热的阈值量来改变网络元件的控制参数。

额外地或备选地，可存在热点模拟单元，该热点模拟单元被配置成预测输电网络中的热点，并且生成指示在沿传输线路的热点位置处的阈值温度的信号。

可存在由多个传输线路互连的多个电力电子网络元件。控制器可被配置成改变网络元件中的至少两个网络元件的控制参数，以在网络的相应配置之间改变。每个配置可对应于用于网络元件或网络的控制参数的不同配置，以导致相应的纹波曲线。