[发明专利]电源变换系统的控制系统

说明书

本发明涉及一种电源变换系统的控制系统，尤其涉用一种用于诸如互连系统的、由多个把交流电源变换成直流电源或者把直流电源变换成交流电源的电源变换器组成的、连接在多个交流电源系统与直流线路之间用于在交流电源系统与直流线路之间改变电源的电源变换系统的控制系统。

图18是传统的电压源型自整流电源变换系统(下文称为电源变换系统)的主电路的一个例子的示意框图。电源变换系统100由电源变换器10、直流电容器20、连接电抗器30和变换变压器40组成，它连接在含有直流电源50的直流线路与含有交流系统电源60的交流系统之间。

如图18所示的由电源变换器10、直流电容器20、连接电抗器30与变换变压器40组成的、连接在直流线路与交流电源系统之间在它们之间改变电源的电源变换系统100的工作原理是众所周知的。例如，在“半导体电源变换电路”第216至220页中有所描述(日本电气工程师协会半导体电源变换系统研究专门委员会编辑，1987年3月31日第一版发行)。

图19示出了电源变换器10的主电路的一个例子。该电路由多个例如门断路闸流管GU，GV，GW，GX，GY和GZ的桥接自断路器件(此处为6个)和与这些闸流管反向并联的二极管DU，DV，DW，DX，DY和DZ组成，并且设置有直流端PT和NT以及交流端R，S和T。

图20示出了电源变换系统100的传统的控制系统的一个例子，与图18和19中相同的部分赋予了相同的参考号，对它们的描述就省略了。变流器45检测在变换变压器40与交流系统电源60之间流动的交流电流i。电压变压器46检测施加在变换变压器40与交流系统电源60之间的交流电压v。

功率检测器(PQ检测)70通过变流器45检测到的交流电流i和电压变压器46检测到的交流电压v检测有功功率Pd和无功功率Qd。电源控制系统80由有功功率基准设定器71、无功功率基准设定器72、有功功率控制器(APR)73、无功功率控制器(AQR)74、电压相位检测器(PLL)、恒电流控制电路(ACR)76和比较器77、78组成。

比较器77把有功功率基准设定器71设定的有功功率基准Pdp与功率检测器70检测到的有功功率检测值Pd比较，得到它们之间的差值。有功功率控制器73从比较器77输入有功功率基准Pdp与有功功率检测值Pd之间的差值，并输出有功电流指令值Ipref，以使该差值最小。

比较器78把无功功率基准设定器72设定的无功功率基准Qdp与功率检测器70检测到的无功功率检测值Qd比较，得到它们之间的差值。无功功率控制器74从比较器78输入无功功率基准Qdp与无功功率检测值Qd之间的差值，并输出电流指令值Iqref，以使该差值最小。

恒电流控制电路(ACR)76接收变流器45检测到的交流电流i，电压变压器46检测到的交流电压v、电压相位检测器75检测到的系统相位θ，它起到用电压相位检测器75检测到的系统相位信号θ和系统电压信号v使系统电流检测值i与有功功率控制器73输出的有功功率指令值Ipref和无功功率控制器74输出的无功电流指令值Iqref一致的作用，并输出输出电压指令值Vuc，Vvc和Vwc。

恒电流控制电路76的原理在日本专利公开(Kakai)No.Heil-77110中有揭示。在Shun-ichiHirose等人著的(刊载于1988年12月8日PCIMProceeding上)名称为“在公用线上的静态感应闸流管的数字瞬时电流控制的应用”的文章中揭示了恒电流控制电路76的例子，在此不再详细解释。

门控制电路90根据恒电流控制电路76输出的输出电压指令值Vuc、Vvc和Vwc决定电源变换器10的每个器件的开启模式(通/断定时)。

图21示出了电源变换系统的控制系统的一个例子，其中，图20中的直流电源50由几乎与电压源型自断路型变换系统100的结构相同的电压源型自断路电源变换系统100B构成，对与图20相同的部分赋予带有A或B后缀的相同的参考号，对它们的解释就省略了。

在电源变换系统100B中，比较器84得到直流电压基准设定器79设定的直流电压基准Edp与直流电压检测器21检测到的直流电压检测值Ed之间的差值。直流电压控制器(AVR)81从比较器84输入直流电压基准Edp与直流电压检测值Ed之间的差值，并输出有功电流指令值Ipref，以使该差值最小。