用于控制并联连接的功率转换器的方法和控制系统与流程

本披露内容总体上涉及对构成交流“ac”系统(例如微电网)的一部分的功率转换器的控制。更具体地，本披露内容涉及一种用于控制其交流电压端子彼此连接的功率转换器的控制系统以及方法。此外，本披露内容涉及一种功率转换器。此外，本披露内容涉及一种用于控制其交流电压端子彼此连接的功率转换器的计算机程序。

背景技术：

1、在很多情况下，交流电“ac”系统(比如，微电网)被供应有其交流电压端子彼此连接的功率转换器。这些功率转换器中的每一个都可以通过该功率转换器的中间直流电压链路馈送有例如直流“dc”能量源。dc能量源可以包括例如电池、燃料电池和/或发电机组，该发电机组包括整流器和由内燃机、风力涡轮机、水力涡轮机或一些其他原动机驱动的发电机。这些功率转换器中的每一个被配置成将其直流电压链路的直流电压转换成一个或多个交流电压，例如转换成三相交流电压。

2、以上述方式将功率转换器并联的原因之一是希望具有冗余，使得在功率转换器之一变得不可操作的故障情况下，剩余的功率转换器可以继续向ac负载进行馈送，但是总功率减少。并联还使得可以使用较小的功率转换器和较小的能量源来提供ac负载所需的功率。

3、并联连接的功率转换器产生ac电压电网，并且它们必须以足够的精度将ac电压电网的频率和电压维持在它们的设定点。典型的设定点是例如400v的线间均方根“rms”电压和50hz的频率。连接到ac电压电网的ac负载从ac电压电网汲取有功功率和无功功率。为了允许若干个功率转换器的有利并联，功率转换器应当在各功率转换器之间均等地均衡其负载，或者以另一期望的方式均衡其负载。在许多情况下，均衡的需求不仅涉及有功功率，而且还涉及无功功率。

4、用于在并联连接的功率转换器之间均衡功率的传统解决方案是使用频率下垂，其中，每个功率转换器的频率参考由该功率转换器的频率下垂值改变，其中，频率下垂值取决于由功率转换器供应的电功率，并且当电力流动方向为从功率转换器的交流电压端子向外时，频率下垂值减小频率参考。由于功率转换器之间的功率共享取决于这些功率转换器的频率参考之间的差，而不是取决于这些频率参考的绝对值，所以存在由并联连接的功率转换器产生的ac电压电网的频率与期望的标称频率(例如，50hz)漂移太远的风险。

5、在用于在并联连接的功率转换器之间均衡功率的另一传统解决方案中，这些功率转换器之一充当主设备，用于确定系统的ac电压频率，而其他功率转换器充当从设备，用于控制其频率参考，从而实现期望的功率共享。主设备中出现故障将导致整个系统不可操作，或者系统应该具有用于以可靠的方式动态地使主设备即时发生改变的机制。该用于动态地使主设备发生改变的机制进而可能涉及其自身的技术挑战。

技术实现思路

1、下文呈现了简化的技术实现要素：以提供对各个发明实施例的某些方面的基本理解。该发明内容不是本发明的广泛概要。其既不旨在标识出本发明的关键或必不可少的要素，也不旨在界定本发明的范围。以下发明内容仅仅以简化的形式呈现本发明的一些概念作为对本发明的示例性实施例的更详细的说明的序言。

2、根据本发明，提供了一种用于控制其交流电压端子彼此连接的功率转换器的新的控制系统。这些功率转换器可以构成例如交流电“ac”微电网。

3、根据本发明的控制系统包括数据处理系统，该数据处理系统被配置成：

4、-针对这些功率转换器中的每一个，基于指示功率转换器的电功率的数据形成频率下垂值，以及

5、-通过这些功率转换器中的每一个功率转换器的频率下垂值改变功率转换器的频率参考，该频率参考决定功率转换器的交流电压频率，并且当电力流动方向为从功率转换器的交流电压端子向外时，频率下垂值减小频率参考，

6、-形成这些功率转换器的频率下垂值的算术平均值，

7、-基于这些频率下垂值的算术平均值形成校正值，以及

8、-通过校正值改变这些功率转换器中的每一个功率转换器的频率下垂值，以使这些频率下垂值的算术平均值驱向零。

9、使频率下垂值的算术平均值驱向零会减少由功率转换器构成的ac系统的不期望的频率漂移，即使没有功率转换器充当主设备和/或没有用于以集中方式控制功率转换器的频率参考的更高层控制器也是如此。

10、由于功率转换器可以以彼此相同的方式被控制，所以可以具有冗余，使得在这些功率转换器之一变得不可操作的故障情况下，剩余的一个或多个功率转换器可以继续向ac负载进行馈送，但是总功率减少。

11、在根据有利且非限制性的实施例的控制系统中，上述数据处理系统由这些功率转换器的数据处理器构成，并且该控制系统包括数据传输网络，该数据传输网络被配置成将每个功率转换器的频率下垂值从所考虑的功率转换器的数据处理器传输到其他一个或多个功率转换器的一个或多个数据处理器。

12、在本文档中，术语“电功率”是指结合ac系统的有功功率，即，不是无功功率也不是视在功率。之所以使用术语“电功率”是因为该术语既可与ac系统结合应用，也可与直流“dc”系统结合应用。

13、根据本发明，还提供了一种新的电功率系统，该电功率系统包括：

14、-其交流电压端子彼此连接的功率转换器，这些功率转换器中的每一个包括：被配置成形成一个或多个交流电压的转换器级、被配置成控制该转换器级根据表达该一个或多个交流电压的频率的频率参考形成一个或多个交流电压的驱动器级、以及在转换器级与这些交流电压端子之间的线路滤波器，以及

15、-根据本发明的且被配置成确定功率转换器的频率参考的控制系统。

16、根据本发明，还提供了一种新的功率转换器，该功率转换器包括：

17、-转换器级，该转换器级被配置成形成一个或多个交流电压，

18、-驱动器级，该驱动器级被配置成控制转换器级根据表达一个或多个交流电压的频率的频率参考形成一个或多个交流电压，以及

19、-数据处理器，该数据处理器被配置成基于指示功率转换器的电功率的数据形成局部频率下垂值并且通过局部频率下垂值改变频率参考，当由一个或多个交流电压维持的电力流动的方向为从转换器级向外时，局部频率下垂值减小频率参考，

20、其中，该数据处理器被配置成：

21、-从数据传输网络接收一个或多个其他频率下垂值，

22、-将局部频率下垂值传输到数据传输网络，

23、-形成局部频率下垂值和所接收的一个或多个其他频率下垂值的算术平均值，

24、-基于算术平均值形成校正值，以及

25、-通过校正值改变局部频率下垂值，以使算术平均值驱向零。

26、根据示例性且非限制性的实施例的功率转换器进一步包括连接到转换器级的线路滤波器。然而，线路滤波器也可以是电力系统的一部分，功率转换器连接到该电力系统。词语“线路滤波器”应被广义地理解，使得例如变压器的初级和次级杂散电感可以构成线路滤波器。

27、根据本发明，还提供了一种用于控制其交流电压端子彼此连接的功率转换器的新的方法。根据本发明的方法包括：

28、-针对这些功率转换器中的每一个，基于指示功率转换器的电功率的数据形成频率下垂值，以及

29、-通过这些功率转换器中的每一个功率转换器的频率下垂值改变功率转换器的频率参考，该频率参考决定功率转换器的交流电压频率，并且当电力流动方向为从功率转换器的交流电压端子向外时，频率下垂值减小频率参考，

30、-形成这些功率转换器的频率下垂值的算术平均值，

31、-基于这些频率下垂值的算术平均值形成校正值，以及

32、-通过校正值改变这些功率转换器中的每一个功率转换器的频率下垂值，以使这些频率下垂值的算术平均值驱向零。

33、根据本发明，还提供了一种用于控制其交流电压端子彼此连接的功率转换器的新的计算机程序。根据本发明的计算机程序包括计算机可执行指令，这些计算机可执行指令用于控制可编程数据处理系统进行以下操作：

34、-针对这些功率转换器中的每一个，基于指示功率转换器的电功率的数据形成频率下垂值，以及

35、-通过这些功率转换器中的每一个功率转换器的频率下垂值改变功率转换器的频率参考，该频率参考决定功率转换器的交流电压频率，并且当电力流动方向为从功率转换器的交流电压端子向外时，频率下垂值减小频率参考，

36、-形成这些功率转换器的频率下垂值的算术平均值，

37、-基于这些频率下垂值的算术平均值形成校正值，以及

38、-通过校正值改变这些功率转换器中的每一个功率转换器的频率下垂值，以使这些频率下垂值的算术平均值驱向零。

39、根据本发明，还提供了一种新的计算机程序产品。该计算机程序产品包括编码有根据本发明的计算机程序的非易失性计算机可读介质，例如光盘“cd”。

40、在所附从属权利要求中描述了示例性且非限制性的实施例。

41、当结合附图阅读时，将根据以下对具体示例性且非限制性的实施例的说明最佳地理解关于构造和操作方法两者的示例性且非限制性的实施例及其附加目的和优点。

42、动词“包括(to comprise和to include)”在此文档中用作既不排除也不要求存在未记载的特征的开放性限制。

43、除非另外明确地说明，否则可以自由地将从属权利要求中记载的特征相互组合。

44、此外，应理解的是，贯穿本文档，使用“一个”或“一种”(即单数形式)并不排除多个。