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TW201603439A - 混合式高壓直流轉換器系統及其操作方法 - Google Patents

混合式高壓直流轉換器系統及其操作方法 Download PDF

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Publication number
TW201603439A
TW201603439A TW104107321A TW104107321A TW201603439A TW 201603439 A TW201603439 A TW 201603439A TW 104107321 A TW104107321 A TW 104107321A TW 104107321 A TW104107321 A TW 104107321A TW 201603439 A TW201603439 A TW 201603439A
Authority
TW
Taiwan
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voltage
control
converter
signal
current
Prior art date
Application number
TW104107321A
Other languages
English (en)
Inventor
尼藍珍 雷 喬德訶利
藍珍 庫瑪 固普塔
伊納爾 瓦恩 萊森
Original Assignee
奇異電器公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 奇異電器公司 filed Critical 奇異電器公司
Publication of TW201603439A publication Critical patent/TW201603439A/zh

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    • H02M7/757—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/7575—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only for high voltage direct transmission link
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

本發明揭示一種混合式高壓直流(HVDC)轉換器系統，其包含一直流(DC)匯流排、至少一電容換相轉換器(CCC)及至少一自換相轉換器(SCC)，該至少一CCC及該至少一SCC透過該DC匯流排而串聯耦合。該CCC誘發該等DC匯流排上之一第一電壓，該SCC誘發該DC匯流排上之一第二電壓，該第一電壓及該第二電壓經求和以界定一總DC電壓。方法包含下列之至少一者：調節該等DC匯流排上所誘發之該總DC電壓，其包含實質上同時透過該CCC而調節該第一DC電壓及透過該SCC而調節該第二DC電壓；調節該DC匯流排上所誘發之該總DC電壓，其包含透過該SCC而調節該第二DC電壓；及調節該DC匯流排上所誘發之該總DC電壓，其包含透過該CCC而調節該第一DC電壓。

Description

混合式高壓直流轉換器系統及其操作方法
本發明大體上係關於高壓直流(HVDC)傳輸系統，且更特定言之，本發明係關於混合式HVDC轉換器系統及其操作方法。
已知發電設施之至少部分實體地定位於一遠端地理區域中或定位於其中難以進行實體存取之一區域中。一實例包含地理上位於崎嶇及/或偏遠地形(例如多山山坡)中，遠離客戶且離岸之發電設施，例如離岸風力發電機設備。更明確言之，此等風力發電機可實體地一起聚集於一共同地理區域中以形成一風力發電場，且電耦合至一共同交流電(AC)收集器系統。此等已知風力發電場之諸多者包含電耦合至AC收集器系統之一分離式電力轉換總成或系統。此等已知分離式電力轉換總成包含一第一轉換器站，即，將由發電設施產生之AC轉換成直流電(DC)之一整流器。此等已知總成亦包含一第二轉換器站，即，將DC轉換成一預定頻率及電壓振幅之AC之一換流器。第一轉換器站定位於相關聯之發電設施之緊密鄰近處，且第二轉換器站定位於一遠端設施(諸如，一陸基式設施)中。此等第一轉換器站及第二轉換器站通常經由至少部分地界定一高壓直流(HVDC)傳輸系統之水中HVDC電纜而電連接。
此等已知轉換器站之諸多者界定一HVDC轉換器系統且該等轉換器站包含線換相轉換器(LCC)及電容換相轉換器(CCC)之某一組合。 此等轉換器站通常使用包含電流控制(CC)迴路、電壓控制(VC)迴路及電壓限流控制(VDCOL)之某一組合之一控制方案。例如，用於第一轉換器站之控制方案可包含一CC迴路及一VDCOL，且用於第二轉換器站之控制方案可包含一裕度控制方案，即，一CC迴路與一VDCOL及一平行VC迴路之一組合，其中使用電壓命令及電流命令之較大者。 由於命令之值係可變的，所以用於第二轉換器站之控制方案可使模式頻繁地變換於CC迴路與VC迴路之間，藉此增加系統不穩定之一可能性。此外，在無任何進一步頻寬來促成控制之情況下，VDCOL之使用可增加控制迴路達到限值之頻率，藉此增加控制超越量及低越量之可能性。
此外，諸多已知HVDC轉換器系統包含安裝於相關聯之AC開關場中之大量電容器組、AC諧波濾波器及DC側諧波濾波器(用於濾除DC漣波)以補償諧波電流及無效電力。另外，此等電容器組需要相關聯之電氣開關設備來使該等電容器組處於服務中及使該等電容器組停止服務。歸因於所需之陸地及所安裝之大型設備之數量，此等電容器組、相關聯之開關設備、及AC諧波濾波器及DC諧波濾波器需要大量資本投入。另外，對替換部件及預防性及校正性維修活動之大量投資增加操作成本。
另外，用於轉換器站之諸多已知控制系統促成換相裕度角(即，熄弧角)低於預定臨限值。因此，用於自DC系統干擾恢復之增加無效電力流、換相失效及較低裕度變得更有可能。
在一態樣中，提供一種用於控制一混合式高壓直流(HVDC)轉換器系統之方法。該混合式HVDC轉換器系統包含至少一直流(DC)匯流排、至少一電容換相轉換器(CCC)及至少一自換相轉換器(SCC)。該至少一CCC及該至少一SCC串聯地耦合至該至少一DC匯流排。該至 少一CCC經組態以誘發該至少一DC匯流排上之一第一電壓，且該至少一SCC經組態以誘發該至少一DC匯流排上之一第二電壓。該第一電壓及該第二電壓經求和以界定該至少一DC匯流排上所誘發之一總DC電壓。該方法包含下列之至少一者：調節該等DC匯流排上所誘發之該總DC電壓，其包含實質上同時透過該CCC而調節該第一DC電壓及透過該SCC而調節該第二DC電壓；調節該等DC匯流排上所誘發之該總DC電壓，其包含透過該SCC而調節該第二DC電壓；及調節該等DC匯流排上所誘發之該總DC電壓，其包含透過該CCC而調節該第一DC電壓。
在一進一步態樣中，提供一種用於控制一混合式高壓直流(HVDC)轉換器系統之方法。該混合式HVDC轉換器系統包含至少一交流(AC)匯流排、至少一直流(DC)匯流排、至少一電容換相轉換器(CCC)及至少一自換相轉換器(SCC)。該至少一CCC及該至少一SCC串聯地耦合至該至少一DC匯流排。該至少一CCC經組態以誘發該至少一DC匯流排上之一第一電壓，且該至少一SCC經組態以誘發該至少一DC匯流排上之一第二電壓。該第一電壓及該第二電壓經求和以界定該至少一DC匯流排上所誘發之一總DC電壓。該方法包含：在穩態操作條件期間操作該混合式HVDC轉換器系統，其包含調節該至少一CCC以誘發該至少一DC匯流排上之該第一電壓，該第一電壓具有實質上接近於該總DC電壓之一值。該方法亦包含：調節該至少一SCC以誘發該至少一DC匯流排上之該第二電壓，該第二電壓具有實質上等於該總DC電壓減去該第一電壓之一剩餘電壓，藉此使用該至少一SCC來精細地調節該至少一AC匯流排及該至少一DC匯流排之至少一者上之電流及電壓之至少一者。
105‧‧‧運算器件
110‧‧‧記憶體器件
115‧‧‧處理器
120‧‧‧呈現介面
125‧‧‧使用者
130‧‧‧使用者輸入介面
135‧‧‧通信介面
200‧‧‧監測及控制系統
215‧‧‧中央處理單元(CPU)
220‧‧‧其他器件
225‧‧‧通信網路
230‧‧‧第一操作者
235‧‧‧第二操作者
240‧‧‧監測感測器
245‧‧‧輸入通道
300‧‧‧高壓直流(HVDC)傳輸系統
302‧‧‧交流(AC)電源
304‧‧‧交流(AC)電力傳輸及分配電網
306‧‧‧分離式電力轉換系統
308‧‧‧第一混合式高壓直流(HVDC)轉換器系統
310‧‧‧電容換相轉換器(CCC)
312‧‧‧變壓器
314‧‧‧變壓器
316‧‧‧交流(AC)匯流排
318‧‧‧閘流體
320‧‧‧電感性器件/電容性器件
321‧‧‧交流(AC)濾波系統
322‧‧‧自換相轉換器(SCC)/游標
324‧‧‧變壓器
326‧‧‧交流(AC)轉直流(DC)(AC/DC)轉換器級
328‧‧‧直流(DC)轉直流(DC)(DC/DC)轉換器級
330‧‧‧直流(DC)鏈路
332‧‧‧直流(DC)匯流排
334‧‧‧第二高壓直流(HVDC)轉換器系統
336‧‧‧交流(AC)匯流排
338‧‧‧高壓直流(HVDC)傳輸匯流排
340‧‧‧高壓直流(HVDC)傳輸匯流排
400‧‧‧第一轉換器系統之控制方案
402‧‧‧直流(DC)線電流裕度協調信號(IDC-mstr-cmd)
404‧‧‧電流控制(CC)迴路模組
406‧‧‧電壓限流(VDCOL)模組
408‧‧‧求和模組
410‧‧‧比例積分(PI)控制器模組
412‧‧‧積分器模組
420‧‧‧引發角/閘控模組
430‧‧‧絕緣閘雙極性電晶體(IGBT)(游標)及閘流體(CCC)轉換器共用控制模組
432‧‧‧加權因數模組
434‧‧‧游標可控信號
435‧‧‧微分器模組
436‧‧‧求和模組
438‧‧‧求和模組
440‧‧‧前饋迴路
442‧‧‧增益模組
444‧‧‧輸出信號
446‧‧‧游標約束模組
448‧‧‧游標約束信號
450‧‧‧積分器模組
452‧‧‧求和模組輸出信號
454‧‧‧求和模組
456‧‧‧原始電容換相轉換器(CCC)閘流體電壓命令信號
458‧‧‧轉換器方程式模組
460‧‧‧即時前饋量測信號
462‧‧‧求和模組
464‧‧‧閘流體引發命令限制模組
466‧‧‧直流(DC)諧波調節器
468‧‧‧求和模組
470‧‧‧信號
472‧‧‧脈寬調變(PWM)信號
500‧‧‧第二轉換器系統之控制方案
502‧‧‧直流(DC)線電流裕度協調信號(IDC-mstr-cmd)
504‧‧‧電流控制(CC)迴路模組
506‧‧‧電壓限流(VDCOL)模組
508‧‧‧求和模組
510‧‧‧比例積分(PI)控制器模組
512‧‧‧積分器模組
514‧‧‧電壓控制(VC)迴路模組
516‧‧‧求和模組
518‧‧‧比例積分(PI)控制器模組
519‧‧‧積分器模組
520‧‧‧引發角/閘控模組
521‧‧‧選擇模組
530‧‧‧絕緣閘雙極性電晶體(IGBT)(游標)及閘流體(CCC)轉換器共用控制模組
532‧‧‧加權因數模組
534‧‧‧游標可控信號
535‧‧‧微分器模組
536‧‧‧求和模組
538‧‧‧求和模組
540‧‧‧熄弧角(γ)回饋迴路
542‧‧‧增益模組
544‧‧‧輸出信號
546‧‧‧游標約束模組
548‧‧‧游標約束信號
550‧‧‧積分器模組
552‧‧‧求和模組輸出信號
554‧‧‧求和模組
556‧‧‧原始電容換相轉換器(CCC)閘流體電壓命令信號
558‧‧‧轉換器方程式模組
560‧‧‧即時前饋量測信號
564‧‧‧閘流體引發命令限制模組
600‧‧‧外Volt-VAR(伏安反應)控制迴路/游標(SCC)交流(AC)控制方案
601‧‧‧外伏安反應(VAR)控制迴路
602‧‧‧無效電力(Q)命令限制模組
604‧‧‧求和模組
606‧‧‧比例積分(PI)控制器模組
608‧‧‧積分器模組
610‧‧‧外電壓控制迴路
614‧‧‧鎖相迴路(PLL)
616‧‧‧演算法模組
617‧‧‧求和模組
618‧‧‧比例積分(PI)控制器模組
700‧‧‧外直流(DC)鏈路電壓控制迴路/游標(SCC)直流(DC)控制方案
708‧‧‧求和模組
710‧‧‧比例積分(PI)控制器模組
712‧‧‧積分器模組
800‧‧‧內電流控制迴路
802‧‧‧正序調節器
804‧‧‧負序調節器
900‧‧‧內電流控制迴路
902‧‧‧無效電力電流命令通道
904‧‧‧直流(DC)鏈路電流命令通道
906‧‧‧求和模組
908‧‧‧即時直流(DC)側電壓信號
910‧‧‧信號
912‧‧‧求和模組
914‧‧‧求和模組
916‧‧‧即時直流(DC)側電壓信號
918‧‧‧信號
920‧‧‧求和模組
922‧‧‧內電流控制迴路模組
924‧‧‧即時前饋量測信號
926‧‧‧閘極脈衝產生器
928‧‧‧閘極脈衝
1000‧‧‧黑啟動組態
1002‧‧‧開關器件
1004‧‧‧路徑
1006‧‧‧箭頭
1100‧‧‧曲線圖
1102‧‧‧y軸
1104‧‧‧x軸
1106‧‧‧原點
1108‧‧‧第一曲線
1110‧‧‧點
1112‧‧‧第二曲線
1114‧‧‧點
1116‧‧‧點
1200‧‧‧控制方案400之高階圖
1202‧‧‧高壓直流(HVDC)暫態校正器
1204‧‧‧曲線圖
1206‧‧‧y軸
1208‧‧‧x軸
1210‧‧‧高壓直流(HVDC)電壓及電流控制
1212‧‧‧脈寬調變(PWM)模組
1214‧‧‧絕緣閘雙極性電晶體(IGBT)閘極信號
1216‧‧‧第一引發角調節器
1218‧‧‧參考角前饋信號
1220‧‧‧第二引發角調節器
α1‧‧‧閘流體引發命令偏移信號
α 2‧‧‧引發角命令偏移信號
αcmd‧‧‧引發角命令信號/閘流體引發命令信號
αcmd-max‧‧‧最大閘流體引發命令信號
αcmd-min‧‧‧最小閘流體引發命令信號
αerror‧‧‧引發角誤差信號
γerror‧‧‧熄弧角誤差信號
γ fbk‧‧‧閘流體熄弧角回饋信號
γmin‧‧‧熄弧角(γ)「反衝器」信號
θ PLL‧‧‧相位角信號
△IDC-cmd‧‧‧電流差動命令信號
△Id-ver‧‧‧直流(DC)鏈路電流命令差動信號
△Iq-ver‧‧‧無效電力電流命令差動信號
△Qcmd‧‧‧無效電力(Q)差動信號
△VDC-cmd‧‧‧電壓差動命令信號
△Vd-ver‧‧‧求和模組708之輸出
IDC‧‧‧直流(DC)電流
IDC-fbk‧‧‧電流傳輸回饋信號
IDC-margin‧‧‧電流裕度(偏移)信號
Id-ver‧‧‧直流(DC)電流信號
Id-ver-cmd‧‧‧游標直流(DC)鏈路電壓控制電流命令信號
Id-ver-cmd-max‧‧‧最大電流命令值
Id-ver-cmd-min‧‧‧最小電流命令值
Id-ver-fbk‧‧‧直流(DC)鏈路電流命令回饋信號
Id-ver-rating-max‧‧‧DC/DC轉換器級之最大電流額定值
Id-ver-rating-min‧‧‧DC/DC轉換器級之最小電流額定值
IQ-ver‧‧‧無效電力(Q)控制電流
Iq-ver-cmd‧‧‧游標無效電力控制電流命令信號
+Iq-ver-cmd‧‧‧正游標無效電力控制電流命令信號
-Iq-ver-cmd‧‧‧負游標無效電力控制電流命令信號
Iq-ver-fbk‧‧‧無效電力電流命令回饋信號
+md‧‧‧正調變指數
-md‧‧‧負調變指數
+mq‧‧‧正調變指數
-mq‧‧‧負調變指數
Qcmd‧‧‧游標無效電力(Q)命令及協調信號
Qcmd-max‧‧‧最大無效電力(Q)命令值
Qcmd-min‧‧‧最小無效電力(Q)命令值
VAC-1‧‧‧交流(AC)匯流排之電壓
VAC-2‧‧‧交流(AC)匯流排之電壓
VAC-a,b,c‧‧‧交流(AC)端電壓
VAC-cmd‧‧‧電壓命令信號
VAC-cmd-max‧‧‧最大交流(AC)電壓命令值
VAC-cmd-min‧‧‧最小交流(AC)電壓命令值
VAC-cmd-outer‧‧‧外伏安反應(VAR)控制迴路電壓命令信號
VAC-d‧‧‧有效電力交流(AC)電壓
VAC-q‧‧‧無效電力交流(AC)電壓
Vcmd-CC‧‧‧電流控制(CC)迴路電壓命令信號
Vcmd-CC/VC‧‧‧所選電壓信號
Vcmd-max‧‧‧最大電壓命令值
Vcmd-min‧‧‧最小電壓命令值
Vcmd-VC‧‧‧電壓控制(VC)迴路電壓命令信號
VDC‧‧‧直流(DC)電壓
VDC-cmd‧‧‧電壓命令信號
VDC-fbk‧‧‧電壓回饋信號
VDC-max‧‧‧最大電壓命令值
VDC-min‧‧‧最小電壓命令值
VDC-mstr-cmd‧‧‧電壓主命令信號
VDC-ver‧‧‧直流(DC)鏈路電壓
VDC-ver-cmd‧‧‧游標電壓命令信號
VDC-ver-fbk‧‧‧直流(DC)鏈路電壓回饋信號
Vq-ver-cmd‧‧‧游標無效電力控制電壓信號
+Vq-ver-cmd‧‧‧正游標無效電力控制電壓命令信號
-Vq-ver-cmd‧‧‧負游標無效電力控制電壓命令信號
VT‧‧‧總電壓(Vth+Vvernier)
Vth‧‧‧閘流體電壓
Vvernier‧‧‧游標電壓
Vver-max‧‧‧最大游標電壓命令值
Vver-min‧‧‧最小游標電壓命令值
當參考附圖來閱讀[實施方式]時，將更佳地理解本發明之此等及 其他特徵、態樣及優點，在附圖中，相同元件符號表示所有圖式中之相同部件，其中：圖1係一例示性運算器件之一方塊圖；圖2係一例示性監測及控制系統(其可包含圖1中所展示之運算器件)之一部分之方塊圖；圖3係一例示性高壓直流(HVDC)傳輸系統之一示意圖；圖4係可與圖3中所展示之HVDC傳輸系統一起使用之用於一第一混合式HVDC轉換器系統之一例示性控制方案之一示意圖；圖5係可與圖3中所展示之HVDC傳輸系統一起使用之用於一第二混合式HVDC轉換器系統之一例示性控制方案之一示意圖；圖6係可與圖3中所展示之HVDC傳輸系統一起使用之用於一SCC之一AC/DC轉換器級之一例示性控制方案之一示意圖；圖7係可與圖3中所展示之HVDC傳輸系統一起使用之用於一SCC之一DC/DC轉換器級之一例示性控制方案之一示意圖；圖8係可與圖3中所展示之HVDC傳輸系統一起使用之用於一SCC之一低階AC側諧波控制器之一示意圖；圖9係可與圖3中所展示之HVDC傳輸系統一起使用之用於一SCC之一額外低階AC側諧波控制器之一示意圖；圖10係可與圖3中所展示之HVDC傳輸系統一起使用之一例示性黑啟動組態之一示意圖；圖11係可與圖3中所展示之HVDC傳輸系統一起使用之相對於一SCC(即，一游標(vernier))之DC電壓與DC電流之間之正交關係之一圖形；及圖12係用於圖4中所展示之第一混合式HVDC轉換器系統之控制方案之一示意性高階圖。
若無另外指示，則本文中所提供之圖式意謂繪示本發明之關鍵 發明特徵。據信，此等關鍵發明特徵可應用於包括本發明之一或多個實施例之各種系統中。因而，圖式不意謂包含實踐本發明時所需之一般技術者已知之所有習知特徵。
在本說明書及申請專利範圍中，將參考應被界定為具有下列含義之大量術語。
若內文無明確規定，則單數形式「一」及「該」包括複數參考項。
「選用」或「視情況」意謂：隨後所描述之事件或情境可發生或可不發生，且描述包含其中發生事件之例項及其中不發生事件之例項。
如本文之說明書及申請專利範圍中所使用，可應用近似用語來修改容許變動且不導致與其相關之基本功能之變化的任何定量表示。據此，由一或若干術語(諸如「約」及「實質上」)修飾之一值不受限於所指定之精確值。在至少一些例項中，近似用語可對應於用於量測值之一儀器之精度。此處及本說明書及申請專利範圍中，若內文或用語無另外指示，則範圍限值可經組合及/或互換，此等範圍經識別且包含本文中所含之所有子範圍。
如本文中所使用，術語「黑啟動」係指：將電力提供至至少一發電設施，該發電設施位於與該發電設施外部之一電源地理隔離之一位置中。當發電設施中之發電機不在服務中且地理隔離之發電設施中不存在其他電源時，可認為存在一黑啟動條件以促成發電設施內之至少一發電機之一重新啟動。
如本文中所使用，術語「電腦」及相關術語(例如「運算器件」)不受限於積體電路(其在此項技術中指稱一電腦)，而是廣泛地係指一微控制器、一微電腦、一可程式化邏輯控制器(PLC)、一專用積體電 路及其他可程式化電路，且此等術語可在本文中互換地使用。
進一步言之，如本文中所使用，術語「軟體」及「韌體」係可互換的，且包含儲存於記憶體中以由個人電腦、工作站、用戶端及伺服器執行之任何電腦程式。
再者，如本文中所使用，術語「非暫時性電腦可讀媒體」包含所有有形電腦可讀媒體，諸如韌體、軟碟、CD-ROM、DVD及另一數位源(諸如一網路或網際網路)，以及待開發之數位構件，唯一之例外係一暫時性傳播信號。
此外，如本文中所使用，術語「即時」係指相關聯事件之發生時間、預定資料之量測及收集時間、處理該資料之時間及一系統對該等事件及該環境作出回應之時間之至少一者。在本文所描述之實施例中，此等活動及事件實質上瞬時地發生。
用於高壓直流(HVDC)轉換器系統及相關聯HVDC傳輸系統之控制系統之實施例包含耦合至一電容換相轉換器(CCC)之一自換相轉換器(SCC)。例示性實施例將SCC及CCC描述為包含複數個基於半導體之開關。明確言之，SCC包含絕緣閘雙極性電晶體(IGBT)且CCC包含閘流體。SCC(游標)及CCC之組合在確定參數內調節轉換器之DC側上之DC電壓(VDC)。SCC之實體尺寸及額定值遠小於CCC之實體尺寸及額定值。因而，CCC產生一閘流體電壓(Vth)(其構成所誘發之總DC電壓(VT)之大部分)且SCC產生一小得多之電壓。因此，CCC用於行使VT之廣泛控制，且SCC行使VT之窄或游標控制且產生一Vvernier。Vvernier及Vth之總和係VT，且VT經調節以在考量橫跨傳輸系統之電壓降之後提供VDC之預定值。對於具有兩個轉換器系統(即，HVDC傳輸系統之各端上之一個轉換器系統)之該等HVDC傳輸系統，用於HVDC傳輸系統之VDC由該兩個轉換器系統之僅一者控制以調節透過HVDC傳輸系統之電流傳輸，即，IDC。
在本文所描述之例示性實施例中，轉換器控制系統包含一電流控制(CC)迴路(其產生Vcmd-CC控制信號)及一電壓控制(VC)迴路(其產生Vcmd-VC控制信號)之至少一者以透過隨後產生至閘流體及IGBT之引發命令信號而調節VDC及因此IDC。此等引發命令信號按比例分配於SCC與CCC之間以依適當比例調節Vvernier及Vth之各者。另外，產生具有依據可量測前饋信號及回饋信號(即，包含轉換器系統DC側電壓及電流之即時系統條件)而變化之限值之此等控制信號。此等前饋信號及回饋信號之使用促成維持控制系統信號限值，使得達到此等限值之可能性顯著減小，藉此促成較平穩控制。此外，此等前饋信號及回饋信號之使用減小CC迴路與VC迴路之間之模式變換之可能性。進一步言之，若達到一控制限值以藉此至少暫時減緩閘流體及IGBT之引發控制，則在調整限值及/或命令信號遠離限值之後恢復有效控制。進一步言之，若對HVDC傳輸系統之干擾較大或若CC與VC之間存在一模式變換，則透過使用前饋信號及回饋信號而促成加速恢復。
如上文所討論，本文中所描述之控制系統包含穩態條件及動態條件(其包含HVDC傳輸系統上之有效暫態)期間之SCC與CCC之間之共用控制。此協調控制促成回應於動態條件而減小控制動作之低越量及超越量。為達成此等結果，透過使用包含具有上限參數設定點及下限參數設定點之積分器之控制機構而減小SCC及CCC之動態額定值，藉此亦減小引發角控制信號達到一限值之可能性。此外，減少達到控制限值促成透過一線性控制區域而擴展SCC之操作，藉此增大範圍，即，暫態條件期間之精細控制之操作頻寬。若所需之操作頻寬之範圍超出SCC之控制範圍，則CCC之遞增操作經執行使得限值之一裕度增大且透過SCC之適當線性精細控制恢復，藉此促成精細控制之一較寬操作頻寬。
本文中所描述之SCC包含耦合至一DC轉DC(DC/DC)轉換器級之 一AC轉DC(AC/DC)轉換器級，其中一DC鏈路介於該AC/DC轉換器級與該DC/DC轉換器級之間。該DC鏈路具有其上之一誘發電壓(VDC-ver)且本文中所描述之控制系統促成調節VDC-ver，使得歸因於DC漣波效應之轉換器之DC側上之諧波減少。
再者，本文中所描述之控制系統促成調節與相鄰誘發閘流體閥相關聯之熄弧角，有時指稱換相裕度角。明確言之，在一轉換器系統作為一換流器之操作期間，一經調節之熄弧角值自熄弧角回饋量測及熄弧角設定點判定(即，估計)且用於調節及/或限制引發角。此熄弧角控制促成減小引發角值以減小閘流體之換相失效之可能性。
除調節轉換器系統之DC側之外，本文中所描述之SCC亦促成轉換器系統之AC側之調節。明確言之，在一轉換器系統作為一整流器之操作期間，將閘流體引發命令信號調節至較低值以控制AC側上之電力因數以藉由整流程序而減少無效電力消耗。因而，促成轉換器系統之開關場處所需之電容性器件之尺寸及數目減小，藉此導致轉換器系統硬體之一較小佔用面積。除直接控制引發角之外，藉由設定相關聯熄弧角之一最小值而間接控制引發角進一步促成減少無效電力消耗。引發角之此直接及間接控制促成產生引發角上限。
此外，透過使用內電流控制迴路及正序電流調節器及負序電流調節器之一者而進一步調節本文中所描述之轉換器系統之AC側以產生用於調節AC/DC轉換器級之電流命令信號以減少轉換器系統之AC側上之諧波。此等電流命令信號受限於轉換器系統之上限電流額定值及下限電流額定值以及透過暫態控制而確定之參數以促成維持HVDC傳輸系統上之有效暫態期間之DC鏈路電壓VDC-ver。為進一步促成暫態穿越，一DC電壓回饋信號用於將命令約束於SCC，藉此減小SCC命令信號急劇變化之可能性且促成透過暫態之一較平穩過渡。
進一步言之，本文中所描述之控制系統促成調節相關聯引發角 之值，使得調壓變壓器之使用顯著減少。再者，本文中所描述之控制系統促成調節CCC之操作，使得相關聯電容器組及相關聯開關設備之尺寸及數目減小，藉此減少轉換器系統之佔用面積及其安裝及維修成本。
另外，本文中所描述之控制系統促成HVDC傳輸系統上之嚴苛暫態期間之自控制系統限值及約束之一平穩斜降及最終阻斷至DC/DC轉換器級之調節控制信號，直至至少停止暫態，使得促成一隨後平穩斜升或恢復。在一些實施例中，可使DC鏈路電壓VDC-ver保持實質上恆定以進一步減輕干擾。透過一「放血」方案(其包含：減去相關聯積分模組上游之即時SCC電壓回饋信號)而實現此等效應，藉此調節SCC電壓遠離相關聯積分器模組限值，藉此減小SCC命令信號急劇變化之可能性。
再者，在本文中所描述之整個控制系統中使用積分器促成減小對HVDC傳輸系統上之干擾之加速反應，藉此進一步促成系統穩定性。此外，本文中所描述之控制系統進一步促成減小對HVDC傳輸系統上之干擾之加速反應，藉此進一步促成透過使用上述積分器之至少部分上之可變限值之系統穩定性。此等可變限值依據即時系統條件而變化，如由(例如(但不限於))HVDC傳輸系統電壓及電流、前饋信號(諸如SCC DC鏈路電壓控制電流命令信號)及設備限值(諸如DC/DC轉換器級之最小電流額定值及最大電流額定值)判定。
此外，本文中所描述之控制系統促成透過使用Volt-VAR(伏安反應)控制及SCC DC鏈路電壓控制(藉由透過Volt-VAR控制而對無效電力控制給予SCC DC鏈路電壓控制)之HVDC傳輸系統上之平穩正常操作及嚴重干擾之穿越，藉此以無效電力控制之代價促成維持DC鏈路電壓之控制。
此外，本文中所描述之控制系統促成使用本文中所描述之HVDC 傳輸系統之黑啟動。明確言之，雙向SCC控制DC線電流，使得DC/DC轉換器級被充電，其繼而對DC鏈路及AC/DC轉換器級供電，使得AC/DC轉換器級產生足以至少部分地對AC側供電之AC電力。
圖1係可用於執行一高壓直流(HVDC)傳輸系統及(更明確言之)一電力轉換系統(圖1中未展示兩者)之監測及/或控制之一例示性運算器件105之一方塊圖。更明確言之，運算器件105監測及/或控制與一電力轉換系統及一HVDC傳輸系統(例如(但不限於)雙向電力轉換器、機械隔離器件及監測器件)(圖1中未展示兩者)相關聯之任何設備件、任何系統及任何程序。運算器件105包含：一記憶體器件110；及一處理器115，其可操作地耦合至記憶體器件110以執行指令。在一些實施例中，將可執行指令儲存於記憶體器件110中。運算器件105可經組態以藉由程式化處理器115而執行本文中所描述之一或多個操作。例如，可藉由將一操作編碼為一或多個可執行指令且將該等可執行指令提供於記憶體器件110中而程式化處理器115。在例示性實施例中，記憶體器件110係能夠儲存及擷取資訊(諸如可執行指令及/或其他資料)之一或多個器件。記憶體器件110可包含一或多個電腦可讀媒體。
記憶體器件110可經組態以儲存操作量測，其包含(但不限於)即時及歷史電壓及電流值及/或其他類型資料。此外，記憶體器件110包含(但不限於)足以促成監測及控制一HVDC傳輸系統及一相關聯電力轉換系統內之組件之資料、演算法及命令。
在一些實施例中，運算器件105包含耦合至處理器115之一呈現介面120。呈現介面120將資訊(諸如一使用者介面及/或一警示)呈現給一使用者125。在一些實施例中，呈現介面120包含一或多個顯示器件。在一些實施例中，呈現介面120(諸如)藉由使用一人機介面(HMI)(圖1中未展示)而呈現與所監測之HVDC傳輸系統及相關聯電力轉換系統相關聯之一警示。此外，在一些實施例中，運算器件105包含一使用者 輸入介面130。在例示性實施例中，使用者輸入介面130耦合至處理器115且自使用者125接收輸入。
一通信介面135耦合至處理器115，且經組態以與一或多個其他器件(諸如一感測器或另一運算器件105)通信耦合且執行相對於此等器件之輸入及輸出操作，同時充當一輸入通道。通信介面135可自一或多個遠端器件接收資料及/或將資料傳輸至一或多個遠端器件。例如，一運算器件105之一通信介面135可將一警示傳輸至另一運算器件105之通信介面135。
圖2係一監測及控制系統200之一部分之一方塊圖，監測及控制系統200可用於監測及控制一相關聯HVDC傳輸系統300及相關聯HVDC轉換器系統(圖2中未展示)之至少一部分。在例示性實施例中，監測及控制系統200實施於定位於其控制之轉換器(圖2中未展示)接近處之一控制箱(圖中未展示)內。替代地，監測及控制系統200可實施於一較廣泛大規模系統(例如(但不限於)一監督控制及資料獲取(SCADA)系統)中。如本文中所使用，術語「SCADA系統」係指可橫跨多個站點、遠端站點及大距離而監測及控制HVDC傳輸系統300之任何控制及監測系統。在一些實施例中，SCADA系統可為一較大電力管理系統(EMS)之一部分。在例示性實施例中，監測及控制系統200包含經組態以執行監測演算法及監測邏輯之至少一中央處理單元(CPU)215。CPU 215可經由一通信網路225而耦合至其他器件220。
參考圖1及圖2，CPU 215係一運算器件105。在例示性實施例中，運算器件105經由通信介面135而耦合至網路225。在一替代實施例中，CPU 215與其他器件220整合。
CPU 215(例如(但不限於))經由使用者輸入介面130及/或呈現介面120而與一第一操作者230互動。在一實施例中，CPU 215將與電力轉換系統300有關之資訊(諸如警示)呈現給操作者230。其他器件220 (例如(但不限於))經由使用者輸入介面130及/或呈現介面120而與一第二操作者235互動。例如，其他器件220將警示及/或其他操作資訊呈現給第二操作者235。如本文中所使用，術語「操作者」包含與操作及維修電力轉換系統300相關聯之任何技能人員，其包含(但不限於)移位操作人員、維修技術員及設施監督員。
在例示性實施例中，HVDC傳輸系統300包含透過至少一輸入通道245而耦合至CPU 215之一或多個監測感測器240。監測感測器240收集包含(但不限於)產生於HVDC傳輸系統300內且透過HVDC傳輸系統300而傳輸之AC及DC電壓及電流之操作量測。監測感測器240在量測時反復地(例如，週期性地、連續地及/或根據請求)傳輸操作量測讀數。CPU 215接收及處理該等操作量測讀數。此資料橫跨網路225而傳輸且可由能夠存取網路225之任何器件(其包含(但不限於)桌上型電腦、膝上型電腦及個人數位助理(PDA)(圖中未展示))存取。在替代實施例中，CPU 215包含(但不限於)足以促成透過HVDC傳輸系統300而控制DC電流傳輸之資料、演算法及命令。
圖3係一例示性高壓直流(HVDC)傳輸系統300之一示意圖。 HVDC傳輸系統300將一交流(AC)電源302耦合至一AC電力傳輸及分配電網304。替代實施例包含可互換之電源302及電網304。HVDC傳輸系統300包含一分離式電力轉換組態306。分離式電力轉換組態306包含一第一混合式HVDC轉換器系統308，其包含一電容換相轉換器(CCC)，即，CCC 310。替代地，第一混合式HVDC轉換器系統308包含至少一線換相轉換器(LCC)。CCC 310透過複數個變壓器312及314及複數個AC匯流排316而耦合至AC電源302。將一電壓VAC-1供與匯流排316。第一HVDC轉換器系統308(即，CCC 310)包含透過複數個電容性器件320而耦合至變壓器312及314之複數個閘流體318。在例示性實施例中，電容器320係串聯電容器。進一步言之，在一些實施例 中，CCC 310包含額外電力轉換器件，例如(但不限於)二極體電橋。 再者，在例示性實施例中，一實體AC濾波系統321耦合至AC匯流排316。此外，在一些實施例中，透過基於軟體之控制而執行AC濾波。
第一混合式HVDC轉換器系統308進一步包含一自換相轉換器(SCC)，即，透過一變壓器324而與CCC 310並聯地耦合至AC匯流排316之一游標322。游標322包含耦合至一DC轉DC(DC/DC)轉換器級328之一AC轉DC(AC/DC)轉換器級326，其中一DC鏈路330介於AC/DC轉換器級326與DC/DC轉換器級328。AC/DC轉換器級326及DC/DC轉換器級328兩者包含複數個IGBT(圖中未展示)。CCC 310及游標322透過複數個DC匯流排332而串聯耦合。此外，在一些替代實施例中，DC鏈路330耦合至能量儲存器件(其包含(但不限於)電池及慣性儲存器件)，藉此促成(但不限於)對AC匯流排316及串聯電容器(圖中未展示)之電壓支援以對CCC 310充電。在一些實施例中，DC匯流排332包含器件，諸如(但不限於)用於減少整流之後之DC漣波效應之硬體型DC側諧波濾波器(圖中未展示)。在其他實施例中，可使用軟體型DC側諧波濾波器。
分離式電力轉換組態306亦包含透過複數個AC匯流排336而耦合至AC電力傳輸及分配電網304之一第二HVDC轉換器系統334。將一電壓VAC-2供與匯流排336。第二HVDC轉換器系統334亦透過複數個HVDC傳輸匯流排338及340而耦合至第一混合式HVDC轉換器系統308。在例示性實施例中，HVDC傳輸系統300包含一單極組態，且使匯流排338維持一正電壓電位，且使匯流排340維持一實質上中性或接地之電位。替代地，HVDC傳輸系統300可具有一雙極組態。在例示性實施例中，第一混合式HVDC轉換器系統308及第二HVDC轉換器系統334係實質上相同的。替代地，第二HVDC轉換器系統334不包含一游標322。此外，替代地，第二HVDC轉換器系統334包含不同於游標 322之一游標。進一步言之，替代地，第二HVDC轉換器系統334係一電壓源轉換器(VSC)。
在操作中，第一混合式HVDC轉換器系統308自AC電源302接收三相正弦交流(AC)電力且使用依橫跨匯流排338及340而傳輸之一預定電壓VT之一電流IDC來整流該三相正弦AC電力。第二HVDC轉換器系統334接收依一預定電壓VDC(VT減去橫跨匯流排338之電壓降)之IDC且將DC電力轉換成具有預定電壓、電流及頻率之三相正弦AC電力。游標322及CCC 310之組合在確定參數內調節等轉換器之DC側上之DC電壓(VDC)。Vvernier及Vth之總和係VT。游標322之實體尺寸及額定值遠小於CCC 310之實體尺寸及額定值。因而，CCC 310產生構成VT之大部分之一閘流體電壓(Vth)且藉此依使無效電力消耗較低之一引發角(即，依類似於一12脈衝二極體橋式整流器之方式)操作，且游標322產生剩餘電壓以控制DC匯流排電流、電壓或電力(即，Vvernier)且因此無需在正常操作或AC匯流排電壓適度增大/減小時改變CCC 310中之閘流體318之引發角。因此，藉由依類似於一12脈衝二極體整流器之一方式操作CCC 310且SCC 322產生剩餘電壓以控制HVDC電壓/電力及/或補償AC匯流排電壓之增大/減小，混合式HVDC轉換器308之無效電力需求係實質上較低的。另外，歸因於使用CCC 310(相較於一習知LCC)而達成SCC 322之額定值之一實質減小。
另外，游標322經組態以透過DC/DC轉換器級328而自DC匯流排322汲取DC電力以調節電壓DC鏈路330上之VDC-ver，使得AC/DC轉換器級326產生用於將無效電力注入至AC匯流排316上之一無效電力(Q)控制電流IQ-ver以促成維持及/或調節AC匯流排電壓VAC-1。
AC/DC轉換器級326在有效-無效電力平面之四個象限中操作。DC/DC轉換器級328亦在DC電壓-DC電流平面之四個象限之至少兩者中操作。下文進一步討論此DC正交。
對於具有兩個轉換器系統(即，HVDC傳輸系統300之各端上之一個轉換器系統)之HVDC傳輸系統300之例示性實施例，用於HVDC傳輸系統300之VDC分別由第一HVDC轉換器系統308及第二HVDC轉換器系統及334之僅一者控制以調節透過HVDC傳輸系統300之IDC之傳輸。
圖4係可與HVDC傳輸系統300(如圖3中所展示)一起使用且實施於監測及控制系統200(如圖2中所展示)中之用於第一混合式HVDC轉換器系統308(如圖3中所展示)之一例示性控制方案400之一示意圖。使用例示性控制器件來展示及描述控制方案400。然而，可使用實現控制方案400之操作(如本文中所描述)之任何替代控制器件及方法。
在例示性實施例中，第一混合式HVDC轉換器系統308充當一整流器。控制方案400自一主控制系統(即，監測及控制系統200及/或一SCADA/EMS)接收DC線電流裕度協調信號402。在例示性實施例中，信號402係DC電流命令信號(即，IDC-mstr-cmd)，此等電流命令信號亦被傳輸至用於第二HVDC轉換器系統334(如圖3中所展示)之控制方案(圖4中未展示)。如本文中所使用，術語「電流裕度控制」及類似術語(例如(但不限於)「電流裕度協調」)係指將DC電流命令信號402(IDC-mstr-cmd)自監測及控制系統200及/或一SCADA/EMS傳輸至兩個轉換器系統。雖然此等IDC-mstr-cmd信號係實質上類似的，但在電流裕度控制中，一偏移信號(圖4中未展示且如下文進一步所討論)與該等信號之一者一起使用，使得一net命令略微大於另一net命令，藉此減小該兩者轉換器試圖同時承擔對另一者之主導控制之可能性。
控制方案400包含充當一DC電流調節器之一電流控制(CC)迴路模組404。模組404包含一電壓限流(VDCOL)模組406。將DC電流命令信號IDC-mstr-cmd傳輸至VDCOL模組406，VDCOL模組406防止電流命令繼續行進，否則其將導致電壓超過一預定高壓設定點。CC迴路模組404亦包含一求和模組408。將被允許繼續行進之IDC-cmd信號傳輸至求和 模組408。求和模組408接收表示透過HVDC傳輸匯流排338及340(兩者如圖3中所展示)而即時傳輸之電流IDC之回饋信號IDC-fbk。自IDC-mstr-cmd減去IDC-fbk以產生一電流差動信號△IDC-cmd。
CC迴路模組404進一步包含一比例積分(PI)控制器模組410，其接收電流差動信號命令△IDC-cmd且產生電壓命令信號VDC-cmd。CC迴路模組404亦包含一積分器模組412，其接收電壓命令信號VDC-cmd且計算該等信號在一預定最小電壓命令值(Vcmd-min)及一預定最大電壓命令值(Vcmd-max)之限值之間之積分。所得積分信號係CC迴路電壓命令信號，即，Vcmd-CC。Vcmd-min及Vcmd-max之限值係可變的且傾向於依據即時系統條件而變化，如由(例如(但不限於))IDC-fbk(如上文所討論)及VDC-fbk(其表示橫跨HVDC傳輸匯流排338及340(兩者如圖3中所展示)而即時誘發之電壓VDC)所判定。
控制方案400亦包含經組態以控制作為一整流器之第一混合式HVDC轉換器系統308之一引發角/閘控模組420。模組420自CC迴路模組404接收Vcmd-CC。引發角/閘控模組420包含一IGBT(游標)及閘流體(CCC)轉換器共用控制模組430。共用控制模組430包含具有Kvernier之一預定增益之一加權因數模組432。使來自CC迴路模組404之Vcmd-CC乘以增益Kvernier以產生一信號434，信號434表示針對游標322(如圖3中所展示)所界定之一組廣泛參數內之Vcmd-CC之一可控比例。
Vvernier及Vth之總和係VT，且VT經調節以在考量橫跨HVDC傳輸匯流排338之電壓降之後提供VDC之預定值。透過調整Vvernier而促成VT之小電壓變化之大部分(其通常導致IDC之大變化)。然而，若無法僅透過調節游標322及Vvernier而達成VT之電壓調整，則將透過閘流體318而調整Vth以達成所要VT。例如，若判定DC匯流排332上存在一電壓暫態條件且亦判定游標322接近一預定參數(例如游標322之一電壓及/或電流額定值)，則一引發命令參考值(α2，如下文進一步所討論)經調節以 透過調節通過CCC 310之Vth而增加VT之控制之一部分，藉此促成一裕度增大至游標322之預定參數。因而，增大游標322之一操作頻寬以透過調節Vvernier而調節VT，且游標322將繼續調節VT。
共用控制模組430亦包含：一微分器模組435，其接收信號434且計算信號434之微分(信號434依據時間而變化)以判定游標可控信號434之一變化率；及接著一求和模組436，其接收微分信號434。共用控制模組430進一步包含一求和模組438，其耦合至用於傳輸α(引發角)命令αcmd(如下文進一步所討論)之一前饋迴路440。求和模組438亦基於與第一混合式HVDC轉換器系統308(如圖3中所展示)之AC側相關聯之所要電力因數而接收表示一引發命令參考值之一引發角命令偏移信號α2。為促成整流器操作，可將α2之值選擇為使閘流體318之引發保持符合要求之最低值。例如，在CCC 310中，引發角可採用低達-15度之一負值以依類似於一12脈衝二極體整流器之一方式起作用。自αcmd信號減去α2信號以產生傳輸至一增益模組442之一引發角誤差信號αerror，其中增益Kα經選擇以促成使引發角誤差信號αerror朝向零接近且促成判定可慢於CC迴路模組304(及任何電壓控制迴路模組，如下文進一步所討論)之共用控制模組430之一頻寬。例如，增益Kα之一高值可經選擇以使引發角誤差信號αerror較快地朝向零接近，而增益Kα之一低值可經選擇以使引發角誤差信號αerror較慢地朝向零接近，其中較慢選項係最佳的。增益模組442之輸出信號444促成閘流體318(如圖3中所展示)之引發角減小，藉此促成由CCC 310消耗之無效電力量減少。將輸出信號444傳輸至求和模組436。
共用控制模組430亦包含一游標約束模組446，其接收表示DC鏈路330之即時電壓之一回饋信號VDC-ver-fbk。若VT(若圖3中所展示)超過確定參數，則將預定游標約束信號448傳輸至求和模組436以約束傳輸至游標322中之IGBT之命令(如下文進一步所討論)。此等約束包含DC 鏈路電壓VDC-ver之範圍之頻帶，其中各頻帶將產生一不同游標約束信號448。下文結合圖12來進一步討論信號448。
共用控制模組430進一步包含一積分器模組450，其自求和模組436接收輸出信號452且計算該等信號在一預定最小游標電壓命令值(Vver-min)及一預定最大游標電壓命令值(Vver-max)之限值之間之積分。 Vver-min及Vver-max依據游標322之DC/DC轉換器級328(兩者如圖3中所展示)之電壓額定值而變化。所得積分信號係游標電壓命令信號，即，VDC-ver-cmd。與求和模組436及438相關聯之減法函數對α2信號之組合效應將引入α2之值(其選擇為使閘流體318之引發保持符合要求之最低值)以促成信號452內之針對積分器模組450之整流器操作。共用控制模組430亦包含一求和模組454，其自CC迴路模組404接收Vcmd-CC且減去VDC-ver-cmd，藉此產生一原始CCC閘流體電壓命令信號456。
引發角/閘控模組420亦包含一轉換器方程式模組458，其接收原始CCC電壓命令信號456及即時前饋量測信號460(例如(但不限於)與HVDC轉換器系統300相關聯之即時AC電壓及DC電壓)，使得與系統干擾相關聯之預定量測被拒絕以減小控制方案400對此等干擾作出過度反應且加劇系統不穩定性之可能性。使用足以產生原始閘流體引發命令信號αcmd-raw之演算法及指導邏輯來程式化轉換器方程式模組458。
引發角/閘控模組420進一步包含一求和模組462，其接收可用於調整整流程序之原始閘流體引發命令信號αcmd-raw及一預定閘流體引發命令偏移信號α1。求和模組462產生閘流體引發命令信號αcmd。
引發角/閘控模組420亦包含接收閘流體引發命令信號αcmd之一閘流體引發命令限制模組464。使用一預定最小閘流體引發命令信號(αcmd-min)及一預定最大閘流體引發命令信號(αcmd-max)之預定限值來程式化限制模組464。閘流體引發命令限制模組464防止閘流體引發命令 αcmd繼續行進，否則其將導致電壓超過一預定高壓設定點。若閘流體引發命令信號αcmd介於αcmd-max與αcmd-min之間，則將閘流體引發命令αcmd傳輸至CCC 310。
引發角/閘控模組420進一步包含一DC諧波調節器466，其耦合至經組態以接收VDC-ver-cmd信號之一求和模組468。DC諧波調節器466傳輸經組態以調節VVernier之信號470以調節有意注入至DC匯流排332(如圖3中所展示)上之AC信號。求和模組468傳輸脈寬調變(PWM)信號472以調節游標322。
例如，若AC匯流排316上之一量測即時電壓及/或電流之至少一者與DC匯流排332上之一量測即時電壓之間存在一量測即時失衡，則DC諧波調節器446減小該失衡之影響。明確言之，DC諧波調節器466傳輸促成透過調節游標322而誘發DC匯流排332上之一AC電壓之信號470，其中DC匯流排332上所誘發之AC電壓之一頻率實質上類似於AC匯流排316上所量測之AC電壓之一基本頻率之二次諧波頻率。因而，補償AC失衡且減小歸因於AC側與DC側之間之互動之對DC匯流排332上之電壓之影響。
此外，例如，若AC匯流排316及DC匯流排332具有促成其等之間之電感耦合之一彼此緊密實體接近度，則DC諧波調節器466減小DC匯流排332上之無用誘發AC信號之影響。明確言之，DC諧波調節器466傳輸促成透過調節游標322而誘發DC匯流排332上之一AC電壓之信號470。判定AC匯流排316之基本頻率是否類似於DC匯流排332上之誘發頻率。量測DC匯流排上之誘發AC電壓之振幅及相位角及/或AC匯流排316上之電壓之振幅及相位角。游標322經調節以藉由通過AC匯流排316注入DC匯流排332上之一AC電壓(其減小DC匯流排332上所誘發之AC電壓)而調變DC電壓。
用於第一混合式HVDC轉換器系統308之控制方案400促成作為一 整流器之系統308之操作。電流控制迴路模組404產生分配於游標322之IGBT與CCC 310之閘流體318之間之電壓命令信號Vcmd-CC。因而，Vvernier及Vth之適當值分別經產生以提供促成提供一適當VDC之一適當VT。透過調整Vvernier而促成VT之小電壓變化之大部分(其通常導致IDC之大變化)。然而，若無法僅透過調節游標322及Vvernier而達成VT之電壓調整，則將透過閘流體318而調整Vth以達成所要VT。
圖5係可與HVDC傳輸系統300(如圖3中所展示)一起使用且實施於監測及控制系統200(如圖2中所展示)中之用於第二HVDC轉換器系統334(如圖3中所展示)之一例示性控制方案500之一示意圖。使用例示性控制器件來展示及描述控制方案500。然而，可使用實現控制方案500之操作(如本文中所描述)之任何替代控制器件及方法。
在例示性實施例中，第二HVDC轉換器系統334充當一換流器。 控制方案500自一主控制系統(即，監測及控制系統200及/或一SCADA/EMS)接收DC線電流裕度協調信號502。在例示性實施例中，信號502係DC電流命令信號(即，IDC-mstr-cmd)，此等電流命令信號亦被傳輸至用於第一轉換器系統334(如圖3中所展示)之控制方案400(如圖4中所展示)。如本文中所使用，術語「電流裕度控制」及類似術語(例如(但不限於)「電流裕度協調」)係指將DC電流命令信號502(IDC-mstr-cmd)及402(如圖4中所展示)自監測及控制系統200及/或一SCADA/EMS傳輸至兩個轉換器系統。雖然此等IDC-mstr-cmd信號402及502係實質上類似的，但在電流裕度控制中，一偏移信號(如下文進一步所討論)與該等信號之一者一起使用，使得一net命令略微大於另一net命令，藉此減小該兩個轉換器試圖同時承擔對另一者之主導控制的可能性。
控制方案500包含充當一DC電流調節器之一電流控制(CC)迴路模組504。模組504包含一電壓限流(VDCOL)模組506。將DC電流命令信 號IDC-mstr-cmd傳輸至VDCOL模組506，VDCOL模組506防止電流命令繼續行進，否則其將導致電壓超過一預定高壓設定點。CC迴路模組504亦包含一求和模組508。將被允許繼續行進之IDC-mstr-cmd信號傳輸至求和模組508。求和模組508接收表示透過HVDC傳輸匯流排338及340(兩者如圖3中所展示)而即時傳輸之電流IDC之回饋信號IDC-fbk。求和模組508亦接收IDC-margin信號，其中IDC-margin信號表示一預定裕度，即，用於減小控制方案500與控制方案400衝突之可能性之一電流偏移值。 自IDC-mstr-cmd減去IDC-fbk及IDC-margin以產生一電流差動信號△IDC-cmd。因此，求和模組508、IDC-margin信號、及來自監測及控制系統200之信號402及502界定一DC線電流裕度協調方案。
CC迴路模組504進一步包含一比例積分(PI)控制器模組510，其接收電流差動信號命令△IDC-cmd且產生電壓命令信號VDC-cmd。CC迴路模組504亦包含一積分器模組512，其接收電壓命令信號VDC-cmd且計算該等信號在一預定最小電壓命令值(Vcmd-min)及一預定最大電壓命令值(Vcmd-max)之限值之間之積分。所得積分信號係CC迴路電壓命令信號，即，Vcmd-CC。Vcmd-min及Vcmd-max之限值係可變的且依據即時系統條件而變化，如由(例如(但不限於))IDC-fbk及VDC-fbk所判定。
CC迴路模組504亦包含一積分器模組512，其接收電壓命令信號VDC-cmd且計算該等信號在一預定最小電壓命令值(Vcmd-min)及一預定最大電壓命令值(Vcmd-max)之限值之間之積分。所得積分信號係CC迴路電壓命令信號，即，Vcmd-CC。Vcmd-min及Vcmd-max之限值係可變的且依據即時系統條件而變化，如由(例如(但不限於))VDC-fbk及IDC-fbk所判定。
控制方案500除自一主控制系統(即，監測及控制系統200及/或一SCADA/EMS)接收DC線電流裕度協調信號502之外，控制方案500亦接收DC電壓命令信號(即，VDC-mstr-cmd)，若控制方案400包含一電壓控 制迴路(如下文進一步所討論)，則此等電壓命令信號亦被傳輸至用於第一轉換器系統334(如圖3中所展示)之控制方案400(如圖4中所展示)。
控制方案500包含充當一DC電壓調節器之一電壓控制(VC)迴路模組514。模組514包含一求和模組516。將VDC-mstr-cmd信號傳輸至求和模組516。求和模組516接收表示橫跨HVDC傳輸匯流排338及340(兩者如圖3中所展示)而即時誘發之電壓VDC之回饋信號VDC-fbk。自VDC-mstr-cmd減去VDC-fbk以產生一電壓差動信號△VDC-cmd。
VC迴路模組514進一步包含一比例積分(PI)控制器模組518，其接收電壓差動信號命令△VDC-cmd且產生電壓命令信號VDC-cmd。VC迴路模組514亦包含一積分器模組519，其接收電壓命令信號VDC-cmd且計算該等信號在一預定最小電壓命令值(Vcmd-min)及一預定最大電壓命令值(Vcmd-max)之限值之間之積分。所得積分信號係VC迴路電壓命令信號，即，Vcmd-VC。Vcmd-min及Vcmd-max之限值係可變的且依據即時系統條件而變化，如由(例如(但不限於))VDC-fbk及IDC-fbk所判定。
控制方案500亦包含一引發角/閘控模組520，其經組態以控制作為一換流器之第二HVDC轉換器系統334。當第一混合式HVDC轉換器系統308充當一整流器時，引發角/閘控模組520不可與用於第一混合式HVDC轉換器系統308之控制方案400互換。然而，應注意，控制方案400及/或500可一起實施用於一轉換器站，且可根據操作模式而使用各種形式之400或500。模組520自VC迴路模組514接收Vcmd-VC及Vcmd-CC之一者，如由一選擇模組521所判定，選擇模組521允許兩個信號之一者傳至引發角/閘控模組520且阻斷兩個信號之另一者。通常，Vcmd-VC大於Vcmd-CC。根據模組521之選擇標準，將通過模組521之所選電壓信號標記為Vcmd-CC/VC。
引發角/閘控模組520包含一IGBT(游標)及閘流體(CCC)轉換器共 用控制模組530。共用控制模組530包含具有Kvernier之一預定增益之一加權因數模組532。使來自選擇模組521之Vcmd-CC/VC乘以增益Kvernier以產生一信號534，信號534表示針對游標322(如圖3中所展示)所界定之一組廣泛參數內之Vcmd-CC/VC之一可控比例。
如上文所描述，在例示性實施例中，第一混合式HVDC轉換器系統308及第二HVDC轉換器系統334係實質上相同的，包含游標322。 因此，依類似於共用控制模組430(如圖4中所展示)之方式之一方式，游標322及CCC 310之組合在確定參數內調節轉換器308及334之DC側上之DC電壓VDC。游標322之實體尺寸及額定值遠小於CCC 310之實體尺寸及額定值。因而，CCC 310產生構成總DC電壓誘發VT之大部分之閘流體電壓Vth且游標322產生一小得多之電壓。因此，CCC 310充當透過調節Vth而行使VT之廣泛控制之一換相轉換器，且游標322透過調節Vvernier而行使VT之窄或游標控制。將Vvernier確定為依據Kvernier之預定增益而變化，如加權因數模組532中所組態。
Vvernier及Vth之總和係VT，且VT經調節以在考量橫跨HVDC傳輸匯流排338之電壓降之後提供VDC之預定值。透過調整Vvernier而促成VT之小電壓變化之大部分(其通常導致IDC之大變化)。然而，若無法僅透過調節游標322及Vvernier而達成VT之電壓調整，則將透過閘流體318而調整Vth以達成所要VT。在例示性實施例中，相對於VDC之控制，換流器模式中之第一混合式HVDC轉換器系統308通常為兩個轉換器系統之主導者。
共用控制模組530亦包含：一微分器模組535，其接收信號534且計算信號534之微分(信號534依據時間而變化)以判定游標可控信號534之一變化率；及接著一求和模組536，其接收微分信號534。共用控制模組530進一步包含一求和模組538，其耦合至用於傳輸用於至少12個閘流體318之即時γfbk信號之一熄弧角(γ)回饋迴路540(如下文進 一步所討論)。求和模組538亦接收一熄弧角(γ)「反衝器(kicker)」信號(γmin)。因而，求和模組538可指稱一熄弧角故障反衝器模組。隨著γ增大，閘流體換相失效之可能性減小。因此，一旦γ開始變得過小，則一閥引發控制策略將藉由使引發角(α)下移而增大γ。
因而，信號γmin表示基於與促成第二HVDC轉換器系統334之換流器操作相關聯之換相失效之一所要裕度之一值。為促成此換流器操作，可將γmin之值選擇為使閥(即，閘流體318及游標322中之IGBT)之引發保持符合要求之最低值。自γfbk信號減去γmin信號以產生傳輸至一增益模組542之一熄弧角誤差信號γerror，其中增益Kγ經預定以促成使引發角誤差信號αerror朝向零接近且促成判定可慢於CC迴路模組304(及任何電壓控制迴路模組，如下文進一步所討論)之共用控制模組430之一頻寬。例如，增益Kγ之一高值可經選擇以使熄弧角誤差信號γerror較快地朝向零接近，而增益Kγ之一低值可經選擇以使熄弧角誤差信號γerror較慢地朝向零接近，其中較慢選項係最佳的。將增益模組542輸出信號544傳輸至求和模組536。
共用控制模組530亦包含一游標約束模組546，其接收表示DC鏈路330之即時電壓之一回饋信號VDC-ver-fbk。若VT(如圖3中所展示)超過確定參數，則將預定游標約束信號548傳輸至求和模組536以約束傳輸至游標322中之IGBT之命令(如下文進一步所討論)。此等約束包含DC鏈路電壓VDC-ver之範圍之頻帶，其中各頻帶將產生一不同游標約束信號548。
共用控制模組530進一步包含一積分器模組550，其自求和模組536接收輸出信號552且計算該等信號在一預定最小游標電壓命令值(Vver-min)及一預定最大游標電壓命令值(Vver-max)之限值之間之積分。Vver-min及Vver-max依據游標322之DC/DC轉換器級328(兩者如圖3中所展示)之電壓額定值而變化。所得積分信號係游標電壓命令信號，即， VDC-ver-cmd。與求和模組536及538相關聯之減法函數對γmin信號之組合效應將引入γmin之值(其選擇為使閘流體318之引發保持符合要求之最低值)以促成信號552內之針對積分器模組550之換流器操作。共用控制模組530亦包含一求和模組554，其自選擇模組521接收Vcmd-CC/VC且減去VDC-ver-cmd，藉此產生一原始CCC閘流體電壓命令信號556。
引發角/閘控模組520亦包含一轉換器方程式模組558，其接收原始CCC電壓命令信號556及即時前饋量測信號560(例如(但不限於)與HVDC轉換器系統300相關聯之即時AC電壓及DC電壓)，使得與系統干擾相關聯之預定量測被拒絕以減小控制方案500對此等干擾作出過度反應且加劇系統不穩定性之可能性。使用足以產生原始閘流體引發命令信號αcmd之演算法及指導邏輯來程式化轉換器方程式模組558。
引發角/閘控模組520進一步包含接收閘流體引發命令信號αcmd之一閘流體引發命令限制模組564。使用一預定最小閘流體引發命令信號(αcmd-min)及一預定最大閘流體引發命令信號(αcmd-max)之預定限值來程式化限制模組564。此αcmd-max依據(但不限於)熄弧角γ(其可或可不等於上文所描述之γmin)之一預定最小值、VAC及IDC而變化。例如(但不限於)，若熄弧角γ接近一預定最小值，則αcmd-max經減小以促成增大裕度至換相失效。閘流體引發命令限制模組564防止閘流體引發命令αcmd繼續行進，否則其將導致電壓超過一預定高壓設定點。若閘流體引發命令信號αcmd介於αcmd-max與αcmd-min之間，則將閘流體引發命令αcmd傳輸至CCC 310。
用於第二HVDC轉換器系統334之控制方案500促成作為一換流器之系統334之操作。電流控制迴路模組504及電壓控制迴路模組514產生分配於游標322之IGBT與CCC 310之閘流體318之間之電壓命令信號Vcmd-CC/VC。因而，Vvernier及Vth之適當值分別經產生以提供促成提供一適當VDC之一適當VT。透過調整Vvernier而促成VT之小電壓變化之大部 分(其通常導致IDC之大變化)。然而，若無法僅透過調節游標322及Vvernier而達成VT之電壓調整，則將透過閘流體318而調整Vth以達成所要VT。積分器512及550促成減小對HVDC傳輸系統300上之干擾之加速反應，藉此進一步促成系統穩定性。透過控制引發角α而至少部分地達成熄弧角γ之控制。
在例示性實施例中，通常透過操作第二混合式HVDC轉換器系統334(如圖3中所展示)而使VDC維持實質上恆定。然而，在其中控制方案400難以使VDC維持恆定之某些情境下，第一HVDC轉換器系統308及控制方案400輔助第二混合式HVDC轉換器系統334及控制方案500或帶頭控制HVDC傳輸系統300。
圖6係可與HVDC傳輸系統300(如圖3中所展示)一起使用且實施於監測及控制系統200(如圖2中所展示)中之用於一自換相轉換器(SCC)(即，游標322(如圖3中所展示))之AC/DC轉換器級326(如圖3中所展示)之一例示性外volt-VAR控制迴路600之一示意圖。使用例示性控制器件來展示及描述外volt-VAR控制迴路600。然而，可使用實現控制迴路600之操作(如本文中所描述)之任何替代控制器件及方法。
外volt-VAR控制迴路600至少部分地充當一游標(SCC)AC控制方案。外volt-VAR控制迴路600透過控制游標322之相關聯AC/DC轉換器級326中之IGBT而促成第一混合式HVDC轉換器系統308及第二HVDC轉換器系統334之volt-VAR控制。例如，此volt-VAR控制促成歸因於依據HVDC傳輸系統300上之移位負載而變化之VAC-1之波動而調節VAC-1。外volt-VAR控制迴路600包含一外VAR控制迴路601。
外VAR控制迴路601自一主控制系統(即，監測及控制系統200及/或一SCADA/EMS)接收游標無效電力(Q)命令及協調信號，即，Qcmd。在例示性實施例中，Qcmd信號包含無效電力故障協調信號及換相支援信號。控制方案600包含接收Qcmd信號之一無效電力命令限制 模組602。使用一預定最小無效電力命令信號(Qcmd-min)及一預定最大無效電力命令信號(Qcmd-max)之預定限值來程式化限制模組602。
外VAR控制迴路601亦包含一求和模組604。將被允許繼續行進之Qcmd信號傳輸至求和模組604。求和模組604接收表示透過AC匯流排316(如圖3中所展示)而即時加載之無效電力之回饋信號Qfbk。自Qcmd減去Qfbk以產生一無效電力(Q)差動信號△Qcmd。
外VAR控制迴路601進一步包含一比例積分(PI)控制器模組606，其接收Q差動信號△Qcmd且產生AC電壓命令信號VAC-cmd。外VAR控制迴路601亦包含一積分器模組608，其接收電壓命令信號VAC-cmd且計算該等信號在一預定最小電壓命令值(VAC-cmd-min)及一預定最大電壓命令值(VAC-cmd-max)之限值之間之積分。所得積分信號係外VAR控制迴路電壓命令信號，即，VAC-cmd-outer。
外volt-VAR控制迴路600亦包含一外電壓控制迴路610，其產生自三個AC端電壓(即，用於AC匯流排316處之三個相位之各者之AC端電壓)導出之一AC電壓回饋信號VAC-fbk。將此等即時AC端電壓標示為VAC-a,b,c。將AC端電壓信號VAC-a,b,c傳輸至產生別處所使用之相位角信號θPLL之一鎖相迴路(PLL)614。PLL 614亦產生依據電壓及電流及有效電力及無效電力之相位角之正交關係而變化之有效電力AC電壓VAC-d及無效電力AC電壓VAC-q。將信號VAC-d及VAC-q傳輸至使用採用(VAC-d)2及(VAC-q)2之總和之平方根之一方程式來程式化之一演算法模組616中以產生AC電壓回饋信號VAC-fbk。
控制方案600進一步包含接收外電壓控制迴路電壓命令信號VAC-cmd-outer及AC電壓回饋信號VAC-fbk之一求和模組617。求和模組617自外電壓控制迴路電壓命令信號VAC-cmd-outer減去AC電壓回饋信號VAC-fbk以產生一游標無效電力控制電壓信號Vq-ver-cmd。
外volt-VAR控制迴路600亦包含一比例積分(PI)模組618，其接收 游標無效電力控制電壓信號Vq-ver-cmd且計算該等信號在一預定最小電流命令值(Id-ver-cmd-min)及一預定最大電流命令值(Id-ver-cmd-max)之限值之間之積分。所得積分信號係用於調節Q控制電流Iq-ver(如圖3中所展示)之游標無效電力(Q)電流命令信號，即，Iq-ver-cmd。Id-ver-cmd-min及Id-ver-cmd-max之限值係可變的且依據即時系統條件而變化，如下文進一步所討論。
一般而言，用於電壓回饋及控制之外電壓控制迴路610係比用於VAR控制之相對較慢外VAR控制迴路601快之一控制迴路，使得外volt-VAR控制迴路600對AC匯流排316上之即時量測電壓變化作出更快反應以控制自游標322至匯流排316之無效電力貢獻，而非控制源於一遠端控制系統(例如SCADA)之VAC-crnd-outer信號。此外，外volt-VAR控制迴路600之輸出由一內電流控制迴路(圖6中未展示)使用，如下文進一步所討論。
參考圖3、圖4、圖5及圖6，在一暫態之後，通常使用調壓變壓器來使習知CCC中之引發角α恢復至正常值。在例示性實施例中，透過實質上同時調節Vvernier及Vth而調節總DC電壓VT。監測及控制系統200判定：是否存在與AC匯流排316上之一量測即時電壓值、電流值、電力值之至少一者及DC匯流排332上之一量測即時電壓值、電流值及電力值之至少一者相關聯之一電力暫態。此外，在調節Vtn之前調節Vvernier，藉此透過減少CCC 310維持VT所需之控制動作而間接調節混合式HVDC轉換器系統308之AC電壓、電流及電力及DC電壓、電流及電力，藉此促成實質上減少至少一調壓變壓器之調壓操作。因此，顯著減少對調壓之依賴。在某些條件下，可消除調壓變壓器。
進一步言之，對於使用一習知CCC之該等組態，且對於操作之一特定靜態及動態範圍，在幾乎不改變閘流體電壓Vth之情況下透過控制游標電壓Vvernier而進一步控制VDC促成使用具有較低電容額定值之 CCC。因而，可藉由消除電容器組及相關聯開關設備而實現一較小佔用面積。類似地，對於一特定CCC，促成一較寬範圍之靜態操作(在延長時間段內)及動態操作(在短期暫態內)。
圖7係可與HVDC傳輸系統300(如圖3中所展示)一起使用且實施於監測及控制系統200(如圖2中所展示)中之用於一自換相轉換器(SCC)(即，游標322(如圖3中所展示))之DC/DC轉換器級328(如圖3中所展示)之一例示性外DC鏈路電壓控制迴路700之一示意圖。使用例示性控制器件來展示及描述外DC鏈路電壓控制迴路700。然而，可使用實現控制迴路700之操作(如本文中所描述)之任何替代控制器件及方法。
外DC鏈路電壓控制迴路700透過至外volt-VAR控制迴路600(如圖6中所展示)之前饋信號而促成第一混合式HVDC轉換器系統308及第二HVDC轉換器系統334之電壓控制，如下文進一步所描述。控制迴路600及控制迴路700一起界定一IGBT轉換器，即，具有一PLL之游標AC/DC控制器。
外DC鏈路電壓控制迴路700包含一求和點708，其接收VDC-ver-cmd信號且減去表示DC鏈路330(如圖3中所展示)之即時電壓之回饋信號VDC-ver-fbk以產生△Vd-ver信號。控制迴路700進一步包含一比例積分(PI)控制器模組710，其接收△Vd-ver信號且產生DC電流信號Id-ver。控制迴路700亦包含一積分器模組712，其接收DC電流信號Id-ver且計算該等信號在DC/DC轉換器級328之一預定最小電流額定值(Id-ver-rating-min)及DC/DC轉換器級328之一預定最大電流額定值(Id-ver-rating-max)之限值之間之積分。所得積分信號係游標DC鏈路電壓控制電流命令信號，即，Id-ver-cmd。外DC鏈路電壓控制迴路700之輸出由一內電流控制迴路(圖7中未展示)使用，如下文進一步所討論。
因而，與AC匯流排316相關聯之外volt-VAR控制迴路600及無效 電力控制與與外DC鏈路電壓控制迴路700相關聯之DC鏈路電壓(VDC-ver)控制之間之關係促成游標322之一電流限制策略。例如(但不限於)，若HVDC傳輸系統300上存在一嚴苛暫態，則DC鏈路電壓VDC-ver控制促成依據由游標322產生之Iq-ver而變化之AC匯流排316上之VAC-1之電壓控制及依據DC/DC轉換器級328上之上限電流限制及下限電流限制而變化之DC匯流排332上之Vvernier之控制兩者。
為進一步促成游標322之電流限制策略，使電流控制命令(即，與控制迴路700之DC電壓控制特徵相關聯之游標DC鏈路電壓控制電流命令信號Id-ver-cmd)優先於Volt-VAR控制命令(即，與控制迴路600相關聯之游標無效電力(Q)電流命令信號，即，Iq-ver-cmd)。因此，使Id-ver-cmd信號優先於Iq-ver-cmd信號，此係因為維持DC鏈路電壓VDC-ver比透過透過Iq-ver控制無效電力注入(Q)而控制AC匯流排316上之電壓VAC-1更重要。
再者，為促成游標322之電流限制策略，在限制模組602及即時Qfbk之移除之後，將Qcmd信號自監測及控制系統200傳輸至慢動外VAR控制迴路600，使得在典型情境下，VAC-1之值在控制迴路600之volt-VAR控制下相對較緩慢變化。另外，對於所有三個相位，將VAC-1之此等值回饋至控制迴路600作為至快動外電壓控制迴路610之VAC-a,b,c以進一步減緩VAC-1之變化。由於緩慢地調節AC匯流排316上之AC電壓VAC-1，所以亦藉由游標322之此控制而緩慢地調節透過游標322供應至匯流排316之無效電力Q。
如上文所描述，使由游標322支援之無效電力朝向自監測及控制系統200及/或SCADA/EMS級傳輸之一值Qcmd接近。隨著外VAR迴路601緩慢地作出反應以透過調節IQ-ver而改變無效電力貢獻，電壓VAC-1將緩慢地漂移。可允許漂移由限值VAC-cmd-max及VAC-cmd-min判定，VAC-cmd-max及VAC-cmd-min兩者亦可由監測及控制系統200及/或一 SCADA/EMS級判定。另外，可基於一故障協調方案及/或一換相支援方案而判定Qcmd。換相支援方案及故障協調方案兩者可與控制方案400及500(如圖4及圖5中分別所展示)合作以產生引發角命令αcmd，同時調節控制迴路600中之Qcmd-max、Qcmd-min、VAC-cmd-max及VAC-cmd-min之值。與習知LCC控制及CCC控制相比較，此協調控制可促成避免換相失效且促成更平穩且更快速地自HVDC傳輸系統300上之干擾恢復。 在此等條件下，可依類似於一靜態同步補償器(STATCOM)之一方式操作游標322。
參考圖4、圖5、圖6及圖7，若引發角命令信號αcmd(如圖4及圖5中所展示)由於一暫態而增大至高於引發命令偏移信號α2(如圖4中所展示)之一值，則第一混合式HVDC轉換器系統308之無效電力消耗將增加。感測AC匯流排316上之即時電壓變化之快動電壓控制迴路610促成增大游標無效電力控制電流命令信號Iq-ver-cmd以增大Q控制電流IQ-ver(如圖3中所展示)以快速地提供增加無效電力消耗之至少一部分。 接著，隨著慢動外VAR控制迴路601緩慢地使用VAR控制特徵來減少來自游標322之無效電力支援，慢動引發角/閘控模組420及引發角/閘控模組520用於使αcmd及熄弧角γ恢復至其等之先前值。
因而，透過一「放血」方案(其包含：減去即時VDC-ver回饋信號，即，相關聯積分模組(圖4中所展示之模組450、圖5中所展示之模組550、及圖7中所展示之模組712)上游之VDC-ver-fbk信號(亦如圖4及圖5以及圖7中所展示))而調節VDC-ver-cmd信號(如圖3、圖4及圖5以及圖7中所展示)。此「放血」機制促成調節VDC-ver-cmd信號遠離相關聯積分器模組限值，藉此減小游標命令信號VDC-ver-cmd以及游標Q電流命令信號Iq-ver-cmd及游標DC鏈路電壓控制電流命令信號Id-ver-cmd(如圖6及圖7中分別所展示)急劇變化之可能性。因此，在HVDC傳輸系統300上之嚴苛暫態期間，促成自控制系統限值及約束之一平穩斜降、至DC/DC 轉換器級328之調節控制信號之最終阻斷(直至至少停止暫態)、及一後續平穩恢復。在一些實施例中，可使DC鏈路電壓VDC-ver保持實質上恆定以進一步減緩干擾。
上文所描述之可變約束、電流限制方案、放血方案、故障協調方案及換相支援方案不具限制性，而是可使用實現游標322及監測及控制系統200之操作(如本文中所描述)之任何約束，其包含(但不限於)volt-VAR下降。
圖8係可與HVDC傳輸系統300(如圖3中所展示)一起使用且實施於監測及控制系統200(如圖2中所展示)中之用於一自換相轉換器(SCC)(即，游標322(如圖3中所展示))之複數個內電流控制迴路800之一示意圖。內電流控制迴路800包含：一正序調節器802，其促成正序電壓控制；及一負序調節器804，其促成負序電壓控制。調變指數+mq、+md、-mq及-md用於產生AC/DC轉換器級326(如圖3中所展示)之閘控信號。此外，調變指數(圖中未展示)促成調變電流命令以促成減少AC匯流排316上之諧波。
圖9係可與HVDC傳輸系統300(如圖3中所展示)一起使用且實施於監測及控制系統200(如圖2中所展示)中之用於一自換相轉換器(SCC)(即，游標322(如圖3中所展示))之額外內電流控制迴路900之一示意圖。內電流控制迴路900包含：一第一者，即，一無效電力電流命令通道902；及一第二者，即，一DC鏈路電流命令通道904。無效電力電流命令通道902包含一第一求和模組906，其自控制方案600(如圖6中所展示)接收Iq-ver-cmd及自DC匯流排332(如圖3中所展示)接收即時DC側電壓信號908以產生一信號910。信號908表示起因於藉由第一轉換器系統308之整流之DC漣波之一振幅。
通道902亦包含一第二求和模組912，其自控制方案600接收一無效電力電流命令回饋信號(Iq-ver-fbk)(僅如圖9中所展示)，自信號910減 去Iq-ver-fbk，且產生一無效電力電流命令差動信號(△Iq-ver)。
DC鏈路電流命令通道904包含一第一求和模組914，其自控制方案700(如圖7中所展示)接收Id-ver-cmd及自DC匯流排332(如圖3中所展示)接收即時DC側電壓信號916(其可或可不類似於信號908)以產生一信號918。通道904亦包含一第二求和模組920，其自控制方案700接收一DC鏈路電流命令回饋信號(Id-ver-fbk)(僅如圖9中所展示)，自信號918減去Id-ver-fbk，且產生一DC鏈路電流命令差動信號(△Id-ver)。
內電流控制迴路900亦包含一內電流控制迴路模組922，其接收△Iq-ver及△Id-ver，以及即時前饋量測信號924，例如(但不限於)Id-ver-fbk、Iq-ver-fbk、即時AC頻率及系統特性，例如系統電感值。
內電流控制迴路922產生橫軸調變指數mq及縱軸調變指數md。 AC側諧波控制器900進一步包含一閘極脈衝產生器924，其接收自PLL 614(如圖6中所展示)傳輸之調變指數mq及md及相位角信號θPLL且產生用於傳輸至AC/DC轉換器級326(如圖3中所展示)中之IGBT之閘極之閘極脈衝ma,b,c。即時前饋量測信號924經使用使得與系統干擾相關聯之預定量測被拒絕以減小AC側諧波控制器900對此等干擾作出過度反應且加劇系統不穩定性之可能性。
圖10係可與HVDC傳輸系統300一起使用且至少部分地實施於監測及控制系統200(如圖2中所展示)中之一例示性黑啟動組態1000之一示意圖。HVDC傳輸系統300包含複數個開關器件1002，各開關器件1002與CCC 310之閘流體318並聯耦合。在例示性實施例中，開關器件1002經手動且本端地操作以接通而繞過相關聯閘流體318。替代地，可遠端地操作開關器件1002。第二HVDC轉換器系統334類似於第一轉換器系統308。
此外，在例示性實施例中，界定自AC電網304透過第二HVDC轉換器系統334、HVDC傳輸匯流排338、開關器件1002、游標322而至 AC電源302之一黑啟動流動路徑1004。因而，游標322係雙向的。例如，在AC電源302內無發電機在服務中之該等時期內，透過系統300而將電力自AC電網304傳輸至AC電源302以對AC電源302上之負載供電。基於電力流之方向，第二HVDC轉換器系統334或游標322控制DC線電流。此模式中之DC匯流排電壓實質上等於由游標322產生之Vvernier。
在黑啟動操作中，HVDC傳輸系統300開始於HVDC傳輸匯流排338與實質上斷電之AC電源302之間之實質上大多數器件。變壓器312及314與AC匯流排316及CCC 310電隔離。本端或遠端地接通開關器件1002，藉此界定繞過變壓器312及314及閘流體318之路徑1004之一部分且使游標322之AC/DC轉換器級328與HVDC傳輸匯流排338直接耦合。此外，在黑啟動操作中，透過開關器件1002而對AC/DC轉換器級328充電，其繼而供電給DC鏈路330及ADC/DC轉換器級326，所有如由箭頭1006所指示。AC/DC轉換器模組326產生足以至少部分地供電給AC匯流排316之AC電力且將AC電力傳輸至AC電源302。進一步言之，在黑啟動操作中，針對AC/DC轉換器級326之控制方案600(即，至少一volt-VAR控制方案)及游標DC控制方案700經組態以操作作為一DC轉AC轉換器之游標322以控制流動通過游標322之電流。
圖11係可與HVDC傳輸系統300(如圖3中所展示)一起使用且實施於監測及控制系統200(如圖2中所展示)中之相對於SCC(即，游標322(如圖3中所展示))之DC電壓與DC電流之間之正交關係之一圖形，即，一曲線圖1100。如上文所描述，DC/DC轉換器級328(如圖3中所展示)在依據雙極DC電壓與雙向DC電流之正交關係而變化之DC電壓-DC電流平面之四個象限之至少兩者中操作。
曲線圖1100包含：一y軸1102，其表示電流，即，IDC(如圖3中所展示)；及一x軸1104，其表示VVernier(如圖3中所展示)，如由DC/DC轉 換器級328所誘發。y軸1102及x軸1104相交以界定一原點1106，在原點1106中，電壓及電流具有零值且依據電流及電壓兩者而變化之相關聯發電量係零。一第一曲線1108自原點1106延伸至一點1110，點1110由游標322在一預定電壓範圍內之一第一電壓額定值V1、及一電流額定值I界定。第一曲線1108表示一已知SCC(其經設計、建構及操作以具有已知特性)上之一已知DC/DC轉換器之操作。一第二曲線1112自一點1114(其由一負電壓(即，-V2)、等於零之電流界定)延伸至一點1116(其由游標322在預定電壓範圍內之一第二電壓額定值V2、及電流額定值I2部分地界定)。第二曲線1112表示使用本文中所描述之控制方法(其包含(但不限於)脈寬調變(PWM)控制方法)之DC/DC轉換器級328之操作。原點1106至-V2界定一負DC電壓極性範圍，且原點1106至V2界定一正DC電壓極性範圍。因而，SCC(即，本文中所描述之游標322)促成電流I給定時之DC/DC轉換器級328之約50%電壓額定值減小。
圖12係用於第一混合式HVDC轉換器系統308(如圖3中所展示)之控制方案400(如圖4中所展示)(或控制方案500，如圖5中所展示)之一示意性高階圖1200，在此指稱控制方案圖1200。控制方案圖1200包含一HVDC暫態校正器1202，其包含游標約束模組446(如圖4中所展示)之。HVDC暫態校正器1202除接收VDC-ver-fbk之外，亦接收與DC匯流排電壓及電流相關聯之回饋及參考可變信號，且產生游標約束信號448。
圖12將用於暫態校正器1202相對於游標約束信號448之一可行程式化方案展示為一曲線圖1204。曲線圖1204包含：一y軸1206，其表示輸出信號448；及一x軸1208，其表示VDC-ver-fbk。HVDC暫態校正器1202與x軸1208之關係如下。若VDC-ver-fbk位於兩個預定臨限值V1與V2之間，則輸出係零，即，游標約束模組446不更改αcmd及VDC-ver-cmd(兩 者如圖4中所展示)。若VDC-ver-fbk值超過或低於臨限值，則輸出變成大於或小於零。下降曲線斜率經預定且一查找表可用於實施此特徵。因此，對於具有V1與V2之間之小DC電壓暫態之相對較穩定條件，無法保證來自HVDC暫態校正器1202之控制動作。然而，對於已證明DC電壓超過臨限值V1及V2之該等暫態(其可指示第一混合式HVDC轉換器系統308之DC側上之一故障條件)，下降控制促成藉由游標322之加速回應。
控制方案圖1200亦包含HVDC電壓及電流控制1210，其接收信號448、以及與DC匯流排電力、電壓及電流之參考變數、回饋及前饋相關聯之信號、以及與AC匯流排電壓、電流及電力相關聯之前饋信號。HVDC電壓及電流控制1210產生VDC-ver-cmd信號及原始CCC閘流體電壓命令信號456。
控制方案圖1200進一步包含DC諧波調節器466，其接收與諧波電壓、電流及電力之參考變數相關聯之信號、以及與AC及DC匯流排電壓、電流及電力相關聯之前饋信號以產生信號470。求和模組468接收VDC-ver-cmd信號及來自DC諧波調節器466之信號470且產生傳輸至一PWM控制模組1012之PWM信號472，PWM控制模組1012隨後將IGBT閘極信號1214傳輸至游標322。
控制方案圖1200亦包含一第一引發角調節器1216，其接收閘流體引發命令偏移信號α 1及與AC匯流排316、DC匯流排332、串聯電容器320(如圖3中所展示)及變壓器312、314及324(所有如圖3中所展示)相關聯之量測。第一引發角調節器1216包含轉換器方程式模組458、求和模組462及閘流體引發命令限制模組464(兩者如圖4中展示)，且產生傳輸透過前饋迴路440(圖4中所展示)之一參考角前饋反衝器信號1218。控制方案圖1200進一步包含一第二引發角調節器1220，其接收參考角前饋反衝器信號1218及引發角命令偏移信號α2。 第二引發角調節器1220包含求和模組438及增益模組442，且產生一輸出信號444(如圖4中所展示)，輸出信號444產生用於CCC 310中之引發閘流體318之引發角命令信號αcmd。
上文所描述之混合式HVDC傳輸系統提供用於傳輸HVDC電力之一具成本效益方法。用於高壓直流(HVDC)轉換器系統及相關聯HVDC傳輸系統之控制系統之實施例包含耦合至一電容換相轉換器(CCC)之一自換相轉換器(SCC)。例示性實施例將SCC及CCC描述為包含複數個基於半導體之開關。明確言之，SCC包含絕緣閘雙極性電晶體(IGBT)且CCC包含閘流體。SCC(游標)及CCC之組合在確定參數內調節轉換器之DC側上之DC電壓(VDC)。SCC之實體尺寸及額定值遠小於CCC之實體尺寸及額定值。因而，CCC產生一閘流體電壓(Vth)(其構成所誘發之總DC電壓(VT)之大部分)且SCC產生一小得多之電壓。 因此，CCC行使VT之廣泛控制，且SCC行使VT之窄或游標控制且產生一Vvernier。Vvernier及Vth之總和係VT，且VT經調節以在考量橫跨傳輸系統之電壓降之後提供VDC之預定值。對於具有兩個轉換器系統(即，HVDC傳輸系統之各端上之一個轉換器系統)之該等HVDC傳輸系統，用於HVDC傳輸系統之VDC由該兩個轉換器系統之僅一者控制以調節透過HVDC傳輸系統之電流傳輸，即，IDC。
在本文所描述之例示性實施例中，轉換器控制系統包含產生Vcmd-CC控制信號之一電流控制(CC)迴路及產生Vcmd-VC控制信號之一電壓控制(VC)迴路之至少一者以透過隨後產生至閘流體及IGBT之引發命令信號而調節VDC及因此IDC。此等引發命令信號按比例分配於SCC與CCC之間以依適當比例調節Vvernier及Vth之各者。本文中所描述之SCC包含耦合至一DC轉DC(DC/DC)轉換器級之一AC轉DC(AC/DC)轉換器級，其中一DC鏈路介於DC/DC轉換器級與AC/DC轉換器級之間。該DC鏈路具有其上之一誘發電壓(VDC-ver)，且本文中所描述之控 制系統促成調節VDC-ver。
本文中所描述之方法、系統及裝置之一例示性技術效應包含下列之至少一者：(a)控制一SCC與一CCC之間之IGBT及閘流體引發命令以依適當比例調節Vvernier及Vth之各者，藉此在穩態及動態條件(其包含HVDC傳輸系統上之有效暫態)期間共用SCC與CCC之間之控制，藉此回應於動態條件而減小控制動作之低越量及超越量；(b)使用前饋及回饋信號來維持控制系統信號限值，使得達到此等限值之可能性顯著減小，藉此促成HVDC傳輸系統上之干擾較大時之較平穩控制及加速恢復；(c)使用前饋及回饋信號來減小電流控制迴路與電壓控制迴路之間之模式變換之可能性；及(d)在達到一控制限值時控制IGBT及閘流體之引發控制，藉此至少暫時減慢閘流體及IGBT之引發控制且促成在調整限值及/或命令信號遠離限值之後恢復有效控制。
此外，本文中所描述之方法、系統及裝置之一例示性技術效應包含下列之至少一者：(e)透過使用控制機構(其包含具有上限參數設定點及下限參數設定點之積分器)而減小SCC及CCC之動態額定值，藉此亦減小引發角控制信號達到一限值之可能性；(f)藉由減小達到控制限值且透過一線性控制區域擴展SCC之操作而增大暫態條件期間之精細控制之範圍；(g)藉由CCC之遞增操作而增大暫態條件期間之精細控制之範圍，使得具有透過SCC之足夠線性精細控制之一操作頻寬恢復；及(h)歸因於DC漣波效應而減少轉換器之DC側上之諧波。
進一步言之，本文中所描述之方法、系統及裝置之一例示性技術效應包含下列之至少一者：(i)調節與相鄰引發閘流體閥及IGBT閥相關聯之熄弧角，使得一經調節之熄弧角值自熄弧角回饋量測及熄弧角設定點判定且用於調節及/或限制引發角，藉此減小引發角值以減小閘流體及IGBT閥之換相失效之可能性；(j)將閘流體及IGBT引發命令信號調節至較低值以控制AC側上之電力因數以藉由整流程序而減 少無效電力消耗，藉此促成調節轉換器系統之AC側；(k)促成轉換器系統之開關場處所需之電容性器件之尺寸及數目減小，藉此導致轉換器系統硬體之一較小佔用面積；及(l)藉由設定相關聯熄弧角之一最小值而使用引發角之間接控制以進一步減少無效電力消耗，其中除引發角之直接控制促成產生上限引發角限值之外，引發角之此間接控制亦促成產生上限引發角限值。
再者，本文中所描述之方法、系統及裝置之一例示性技術效應包含下列之至少一者：(m)透過使用內電流控制迴路及正序電流調節器及負序電流調節器之一者而減少轉換器系統之AC側上之諧波以產生電流命令信號，其中此等電流命令信號受限於轉換器系統之上限電流額定值及下限電流額定值以及透過暫態控制而確定之參數以促成在HVDC傳輸系統上之有效暫態期間維持DC鏈路電壓；(n)藉由使用一DC電壓回饋信號而促成透過暫態之一較平穩過度以約束至SCC之命令，藉此減小SCC命令信號急劇變化之可能性；(o)調節相關聯引發角之值，使得使用調壓變壓器來調節引發角顯著減少；及(p)調節CCC之操作，使得相關聯電容器組及相關聯開關設備之尺寸及數目可減小，藉此減少轉換器系統之佔用面積及其安裝及維修成本。
另外，本文中所描述之方法、系統及裝置之一例示性技術效應包含下列之至少一者：(q)藉由減去相關聯積分模組上游之即時SCC電壓回饋信號而促成HVDC傳輸系統上之嚴苛暫態期間之自控制系統限值及約束之一平穩斜降，藉此調節SCC電壓遠離相關聯積分器模組限值，藉此減小SCC命令信號急劇變化之可能性；(r)減小對HVDC傳輸系統上之干擾之加速反應，藉此透過使用整個控制系統中之積分器及該等積分器之至少部分上之可變限值而進一步促成系統穩定性，此等可變限值依據即時系統條件而變化，如由HVDC傳輸系統電壓及電流、前饋信號(諸如SCC DC鏈路電壓控制電流命令信號)及設備限值 (諸如DC/DC轉換器級之最小及最大電流額定值)所判定；及(s)使用HVDC傳輸系統透過雙向SCC而實現黑啟動。
上文已詳細地描述用於耦合發電設施及電網之HVDC傳輸系統、其控制系統及其操作方法之例示性實施例。HVDC傳輸系統、HVDC轉換器系統、相關聯控制系統及此等系統之操作方法不受限於本文中所描述之特定實施例，而是可獨立及分離於本文中所描述之其他組件及/或步驟而利用系統之組件及/或方法之步驟。例如，該等方法亦可需要HVDC傳輸之其他系統及方法一起使用，且不受限於僅使用本文中所描述之HVDC傳輸系統、HVDC轉換器系統、相關聯控制系統及方法來實踐。確切而言，例示性實施例可與當前使用LCC及/或CCC之諸多其他高電力轉換應用(例如(但不限於)數兆瓦級驅動應用及其中無需黑啟動之背對背連接)一起實施及使用。
雖然本發明之各種實施例之特定特徵可展示於一些圖式中且不展示於其他圖式中，但此僅為了方便。根據本發明之原理，可結合任何其他圖式之任何特徵而參考及/或主張一圖式之任何特徵。
此書面描述使用實例來揭示本發明(其包含最佳模式)且亦使熟習此項技術者能夠實踐本發明(其包含製造及使用任何器件或系統及執行任何併入方法)。本發明之專利範疇由申請專利範圍界定，且可包含熟習此項技術者想到之其他實例。若此等其他實例具有不同於申請專利範圍之文字語言之結構元件，或若此等其他實例包含與申請專利範圍之文字語言無實質不同之等效結構元件，則該等實例意欲落於申請專利範圍之範疇內。
300‧‧‧高壓直流(HVDC)傳輸系統
302‧‧‧交流(AC)電源
304‧‧‧交流(AC)電力傳輸及分配電網
306‧‧‧分離式電力轉換系統
308‧‧‧第一混合式高壓直流(HVDC)轉換器系統
310‧‧‧電容換相轉換器(CCC)
312‧‧‧變壓器
314‧‧‧變壓器
316‧‧‧直流(AC)匯流排
318‧‧‧閘流體
320‧‧‧電感性器件/電容性器件
321‧‧‧交流(AC)濾波系統
322‧‧‧自換相轉換器(SCC)/游標
324‧‧‧變壓器
326‧‧‧交流(AC)轉直流(DC)(AC/DC)轉換器級
328‧‧‧直流(DC)轉直流(DC)(DC/DC)轉換器級
330‧‧‧直流(DC)鏈路
332‧‧‧直流(DC)匯流排
334‧‧‧第二高壓直流(HVDC)轉換器系統
336‧‧‧交流(AC)匯流排
338‧‧‧高壓直流(HVDC)傳輸匯流排
340‧‧‧高壓直流(HVDC)傳輸匯流排
IDC‧‧‧直流(DC)電流
IQ-ver‧‧‧無效電力(Q)控制電流
VAC-1‧‧‧交流(AC)匯流排之電壓
VAC-2‧‧‧交流(AC)匯流排之電壓
VDC‧‧‧直流(DC)電壓
VDC-ver‧‧‧直流(DC)鏈路電壓
VDC-ver-cmd‧‧‧游標電壓命令信號
VDC-ver-fbk‧‧‧直流(DC)鏈路電壓回饋信號
VT‧‧‧總電壓(Vth+Vvernier)
Vth‧‧‧閘流體電壓
Vvernier‧‧‧游標電壓

Claims (10)

  1. 一種用於控制一混合式高壓直流(HVDC)轉換器系統(306；334)之方法，該混合式HVDC轉換器系統包含至少一直流(DC)匯流排(332、338、340)、至少一電容換相轉換器(CCC)(310)及至少一自換相轉換器(SCC)(322)，該至少一CCC及該至少一SCC串聯地耦合至該至少一DC匯流排，該至少一CCC經組態以誘發該至少一DC匯流排上之一第一電壓(Vth)，該至少一SCC經組態以誘發該至少一DC匯流排上之一第二電壓(Vvernier)，該第一電壓及該第二電壓經求和以界定該至少一DC匯流排上所誘發之一總DC電壓(VT)，該方法包括下列之至少一者：調節該至少一DC匯流排上所誘發之該總DC電壓，其包括實質上同時透過該至少一CCC而調節該第一DC電壓及透過該至少一SCC而調節該第二DC電壓；調節該至少一DC匯流排上所誘發之該總DC電壓，其包括僅透過該至少一SCC而調節該第二DC電壓；及調節該至少一DC匯流排上所誘發之該總DC電壓，其包括僅透過該至少一CCC而調節該第一DC電壓。
  2. 如請求項1之方法，其中該混合式HVDC轉換器系統進一步包含至少一交流(AC)匯流排(316；336)，該方法進一步包括：調節該至少一SCC(322)以調節該至少一AC匯流排(316)上之一AC頻率、一AC電壓及一AC電流之至少一者。
  3. 如請求項2之方法，其中該混合式HVDC轉換器系統進一步包含經組態以調節該至少一SCC(322)之一控制系統(200)，該控制系統包含一volt-VAR(伏安反應)控制迴路(600)及一DC鏈路控制迴路(700)，其中該至少一SCC包含一AC/DC轉換器級(326)、一 DC/DC轉換器級(328)及延伸於該AC/DC轉換器級(326)與該DC/DC轉換器級(328)之間之一DC鏈路(330)，其中調節該至少一SCC以調節該至少一AC匯流排(316)上之一AC頻率、一AC電壓及一AC電流之至少一者包括下列之至少一者：使用該volt-VAR控制迴路以透過該至少一AC匯流排而調節無效電力注入；使用由該AC/DC轉換器級(326)產生之無效電力之至少一部分來促成將至少一AC濾波器之一無效電力需求減小至一預定範圍，藉此進一步減小自至少一電容性器件至該混合式HVDC轉換器系統之電壓支援需求；使用該至少一AC匯流排(316)上之電流之量測來調節該混合式HVDC轉換器系統以將低階諧波電流注入至該至少一AC匯流排中，藉此促成減小低階AC諧波濾波器之一需求以補償低階諧波電流；使用該DC鏈路控制迴路來至少部分地調節該DC鏈路(330)上所誘發之一電壓；及判定該至少一DC匯流排(332、338、340)上之一電壓暫態條件且使調節該DC鏈路上所誘發之該電壓優先於透過該至少一AC匯流排而調節無效電力注入。
  4. 如請求項1之方法，其中該至少一CCC(310)包含複數個閘流體閥(318)，其中透過該至少一CCC而調節該第一DC電壓包括：將該複數個閘流體閥之一引發角值大致調節至一引發命令參考值(α2)。
  5. 如請求項4之方法，其中實質上同時透過該至少一CCC(310)而調節該第一DC電壓及透過該至少一SCC(322)而調節該第二DC電壓包括： 判定該至少一DC匯流排(332、338、340)上之一電壓暫態條件；判定由該至少一SCC誘發之該第二DC電壓(Vvernier)是否接近一預定參數；及透過調節由該至少一CCC誘發之該第一DC電壓(Vth)而調節該引發命令參數值(α2)以增強對該總DC電壓(VT)之部分控制，藉此促成將該第二DC電壓之一裕度增大至該預定參數。
  6. 如請求項5之方法，其中將該第二DC電壓(Vvernier)之一裕度增大至該預定參數包括：增大該至少一SCC(322)之一操作頻寬以調節該至少一DC匯流排(332、338、340)上所誘發之該總DC電壓(VT)。
  7. 如請求項4之方法，其中該至少一CCC(310)包含經組態以對該混合式HVDC轉換器系統(308)提供電壓支援之至少一串聯電容性器件(320)，其中將該複數個閘流體閥(318)之該引發角值大致調節至一引發命令參考值(α2)包括：調節該複數個閘流體閥之該引發角以將該複數個閘流體閥之一無效電力需求減小至一預定範圍，藉此減小來自該混合式HVDC轉換器系統之該至少一串聯電容性器件之電壓支援需求且減小該複數個閘流體閥上所誘發之電壓應力。
  8. 如請求項7之方法，其中該混合式HVDC轉換器系統(308)進一步包含至少一AC濾波器(320)，其中將該複數個閘流體閥(328)之該引發角值大致調節至一引發命令參考值(α2)包括：調節該複數個閘流體閥之該引發角以將該至少一AC濾波器之一無效電力需求減小至一預定範圍，藉此進一步減小來自該混合式HVDC轉換器系統之該至少一串聯電容性器件之電壓支援需求及一無效電力標稱額定值之至少一者。
  9. 如請求項1之方法，其中該至少一SCC包含一AC/DC轉換器級(326)、一DC/DC轉換器級(328)及延伸於該AC/DC轉換器級(326)與該DC/DC轉換器級(328)之間之一DC鏈路(330)，其中該DC/DC轉換器級包含經組態以透過脈寬調變(PWM)而調節該第二DC電壓(Vvernier)之複數個半導體切換器件，其中透過該至少一SCC(322)調節而該第二DC電壓包括：調節該PWM，藉此操作該DC/DC轉換器級以誘發一個四象限電壓電流系統(1100)之至少兩個象限中之該第二DC電壓。
  10. 如請求項9之方法，其中該四象限電壓電流系統(1100)由一電壓軸(1102)及一電流軸(1104)界定，其中操作該DC/DC轉換器級(328)以誘發一個四象限電壓電流系統之至少兩個象限中之該第二DC電壓(Vvernier)包括：在一正DC電壓極性範圍與一負DC電壓極性範圍之間調節該第二DC電壓，藉此促成該至少一SCC之一電壓額定值減小。
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