本發(fā)明涉及電流控制組合件，并且涉及包括電流控制組合件的電氣網(wǎng)絡(luò)。

電氣網(wǎng)絡(luò)可包含經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)載流導(dǎo)體連接到負(fù)載的功率源或使用載流導(dǎo)體的網(wǎng)絡(luò)連接到多個(gè)負(fù)載的多個(gè)功率源。

電氣網(wǎng)絡(luò)的示例是要求hvdc轉(zhuǎn)換器的多端子互連的dc電網(wǎng)(powergrid)，由此能夠使用電連接在一起的兩個(gè)或更多個(gè)hvdc轉(zhuǎn)換器在dc側(cè)上交換功率。在根據(jù)要求交換功率時(shí)，每個(gè)hvdc轉(zhuǎn)換器充當(dāng)用來保持dc電網(wǎng)的總體輸入到輸出功率平衡的源或匯(sink)。dc電網(wǎng)依賴dc功率傳輸線或纜線的網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)hvdc轉(zhuǎn)換器的多端子互連。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于控制在多個(gè)互連的電氣元件的電氣網(wǎng)絡(luò)中的電流的電流控制組合件，包括：

多個(gè)電流控制器，每個(gè)電流控制器可連接到多個(gè)互連的電氣元件的至少一個(gè)，每個(gè)電流控制器配置成可操作以在相應(yīng)的電流控制范圍內(nèi)選擇性地控制多個(gè)互連的電氣元件的至少一個(gè)中的電流；

控制單元，配置成與多個(gè)電流控制器的每個(gè)進(jìn)行通信，

其中控制單元配置成：

選擇具有對(duì)應(yīng)于電氣網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或更多個(gè)電流控制要求的電流控制范圍或組合的電流控制范圍的多個(gè)電流控制器的至少一個(gè)；以及

操作所述或每個(gè)選擇的電流控制器以控制在多個(gè)互連的電氣元件的至少一個(gè)中的電流，以便根據(jù)電氣網(wǎng)絡(luò)的所述或每個(gè)電流控制要求來控制電氣網(wǎng)絡(luò)中的電流。

將理解的是，電流控制組合件可與可配置成可操作以在相應(yīng)的電流控制范圍內(nèi)選擇性地控制在一個(gè)或更多個(gè)電氣元件中的電流的任何類型的電流控制器一起使用。

在電氣網(wǎng)絡(luò)的正常操作期間，處在正常操作電流水平或在正常操作電流范圍內(nèi)的多個(gè)互連的電氣元件的每個(gè)中的電流避免控制在電氣網(wǎng)絡(luò)中的電流以應(yīng)用任何糾正措施的需要。然而，電氣網(wǎng)絡(luò)可遇到功率流條件中的變化，其又可導(dǎo)致發(fā)生不合需要的事件，例如電氣傳輸擁塞，因此要求所述糾正措施以便滿足電氣網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或更多個(gè)電流控制要求，并且由此恢復(fù)電氣網(wǎng)絡(luò)到正常操作。

根據(jù)本發(fā)明的電流控制組合件的配置不但準(zhǔn)許在電氣網(wǎng)絡(luò)中電流的控制，而且準(zhǔn)許在電氣網(wǎng)絡(luò)中電流的控制的優(yōu)化。更具體地說，控制單元選擇具有對(duì)應(yīng)于電氣網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或更多個(gè)電流控制要求的電流控制范圍或組合的電流控制范圍的多個(gè)電流控制器的至少一個(gè)的能力準(zhǔn)許將控制在電氣網(wǎng)絡(luò)中的電流的任務(wù)分布到多個(gè)電流控制器的一個(gè)或一些控制器，而不是所有控制器。這避免了多于為滿足電氣網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或更多個(gè)電流控制要求而要求的操作的多個(gè)電流控制器的不必要操作，因此降低了操作損耗，并且由此改進(jìn)了電流控制組合件的效率。

另外，控制單元基于其電流控制范圍或其組合的電流控制范圍來選擇多個(gè)電流控制器的至少一個(gè)的能力意味著不要求控制單元具有關(guān)于使用的所述或每個(gè)類型的電流控制器的詳細(xì)信息，因此準(zhǔn)許在多供應(yīng)商環(huán)境中電流控制組合件的實(shí)現(xiàn)。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，控制單元可配置成選擇具有對(duì)應(yīng)于電氣網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或更多個(gè)電流控制要求的最大電流控制范圍或最大組合的電流控制范圍的多個(gè)電流控制器的至少一個(gè)。由于通過所述或每個(gè)此種選擇的電流控制器的操作能夠?qū)崿F(xiàn)的更寬的電流變化，以此方式選擇多個(gè)電流控制器的至少一個(gè)相對(duì)于電氣網(wǎng)絡(luò)中電流的控制提供了更大的靈活性。

在其內(nèi)每個(gè)電流控制器配置成可操作以選擇性地控制在多個(gè)互連的電氣元件的至少一個(gè)中的電流的相應(yīng)的電流控制范圍可根據(jù)每個(gè)電流控制器的物理操作限制和根據(jù)每個(gè)電流控制器在使用中連接到的電氣網(wǎng)絡(luò)的操作條件而變化。例如，相應(yīng)的電流控制范圍可隨下列而變化：

?電氣網(wǎng)絡(luò)中的功率流條件；

?所述或每個(gè)對(duì)應(yīng)的電氣元件的操作電壓；

?所述或每個(gè)對(duì)應(yīng)的電氣元件的操作電流；

?對(duì)應(yīng)的電流控制器的所述或每個(gè)操作電壓限制；和/或

?對(duì)應(yīng)的電流控制器的所述或每個(gè)操作電流限制。

在本發(fā)明的另外實(shí)施例中，每個(gè)電流控制器可配置成可操作以選擇性地修改對(duì)應(yīng)的電氣元件或?qū)?yīng)的電氣元件的至少一個(gè)的阻抗，以便控制在多個(gè)互連的電氣元件的至少一個(gè)中的電流。

在此類實(shí)施例中，多個(gè)電流控制器的至少一個(gè)可包含至少一個(gè)電壓源，并且可配置成可操作以選擇性地在使用中將電壓降注入到對(duì)應(yīng)的電氣元件或?qū)?yīng)的電氣元件的至少一個(gè)中，以便控制在多個(gè)互連的電氣元件的至少一個(gè)中的電流。

在電流控制器的至少一個(gè)中包括至少一個(gè)電壓源準(zhǔn)許電壓降注入到對(duì)應(yīng)的電氣元件或?qū)?yīng)的電氣元件的至少一個(gè)中。電壓降注入到電氣元件中創(chuàng)建了正電阻效應(yīng)或負(fù)電阻效應(yīng)，在正電阻效應(yīng)中電壓降阻礙（oppose）且因此降低了在那個(gè)電氣元件中的電流，在負(fù)電阻效應(yīng)中，電壓降有助于在那個(gè)電氣元件中電流的增大。這準(zhǔn)許在對(duì)應(yīng)的電氣元件或?qū)?yīng)的電氣元件的至少一個(gè)中電流的調(diào)節(jié)，以便實(shí)現(xiàn)在對(duì)應(yīng)的電氣元件或?qū)?yīng)的電氣元件的至少一個(gè)中的目標(biāo)電流。

在本發(fā)明的還有另外的實(shí)施例中，多個(gè)電流控制器的至少一個(gè)可還包含布置成可操作以選擇性地形成電流旁路路徑以在使用中允許在對(duì)應(yīng)的電流控制器中的電流旁路電壓源的至少一個(gè)旁路控制元件。這允許相應(yīng)的電流旁路電壓源，并且由此導(dǎo)致電流控制器的配置，其中電壓源被禁止執(zhí)行在對(duì)應(yīng)的電氣元件或?qū)?yīng)的電氣元件的至少一個(gè)中電流的調(diào)節(jié)。

在多個(gè)電氣元件之間的互連性準(zhǔn)許所述或每個(gè)選擇的電流控制器直接控制在所述或每個(gè)對(duì)應(yīng)的電氣元件中的電流，但也間接控制在所述或每個(gè)其它電氣元件中的電流。

從包含下列的功能的群組中，可選擇在多個(gè)互連的電氣元件的至少一個(gè)中電流的控制，以便根據(jù)電氣網(wǎng)絡(luò)的所述或每個(gè)電流控制要求來控制電氣網(wǎng)絡(luò)中的電流：

?增大或降低在多個(gè)互連的電氣元件的一個(gè)或更多個(gè)中的電流；

?限制在多個(gè)互連的電氣元件的一個(gè)或更多個(gè)中的電流低于預(yù)定義的電流限制；

?將在多個(gè)互連的電氣元件的一個(gè)或更多個(gè)中的電流降低到零或?qū)嵸|(zhì)上為零；

?平衡在多個(gè)互連的電氣元件的兩個(gè)或更多個(gè)中的電流；

?反轉(zhuǎn)(reverse)在多個(gè)互連的電氣元件的一個(gè)或更多個(gè)中的電流。

控制單元可還包含配置成檢測(cè)在多個(gè)互連的電氣元件的每個(gè)中的相應(yīng)的電流方向的電流檢測(cè)器單元，其中控制單元配置成選擇具有對(duì)應(yīng)于在多個(gè)互連的電氣元件的至少一個(gè)中的所述或每個(gè)相應(yīng)的電流方向的電流控制范圍或組合的電流控制范圍的多個(gè)電流控制器的至少一個(gè)。電流檢測(cè)器單元的提供為控制單元提供有關(guān)在多個(gè)互連的電氣元件中的電流方向的信息，并且由此使控制單元能夠在選擇具有對(duì)應(yīng)于電氣網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或更多個(gè)電流控制要求的電流控制范圍或組合的電流控制范圍的多個(gè)電流控制器的至少一個(gè)時(shí)將此類信息考慮在內(nèi)。

可選的是，多個(gè)電流控制器的至少一個(gè)可配置成在與控制單元的通信失效的情況下，控制在所述或每個(gè)對(duì)應(yīng)的電氣元件中的電流低于預(yù)定義的電流限制。這為電流控制組合件提供了確保電氣網(wǎng)絡(luò)未暴露于超過預(yù)定義的電流限制的過電流的可靠方式。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種電氣網(wǎng)絡(luò)，包括：

多個(gè)互連的電氣元件；

根據(jù)本發(fā)明的第一方面的任何實(shí)施例的電流控制組合件，每個(gè)電流控制器連接到多個(gè)互連的電氣元件的至少一個(gè)。

將領(lǐng)會(huì)的是，每個(gè)電氣元件可以是能夠傳導(dǎo)電流的任何電氣裝置。例如，每個(gè)電氣元件可以是功率傳輸網(wǎng)絡(luò)組件，例如功率傳輸媒介，優(yōu)選供在hvdc功率傳輸中使用。

功率傳輸媒介可以是能夠在兩個(gè)或更多個(gè)電氣設(shè)備之間傳送電功率的任何媒介。此種媒介可以是但不限于海底dc功率傳輸纜線、高架dc功率傳輸線或纜線及地下dc功率傳輸纜線。此種電氣設(shè)備可以是但不限于dc功率網(wǎng)的dc端子或dc功率源、負(fù)載。

根據(jù)本發(fā)明的電流控制組合件和電氣網(wǎng)絡(luò)可適用于涉及在多個(gè)互連的電氣元件的電氣網(wǎng)絡(luò)中功率的傳輸?shù)牡碗妷?、中電壓和高電壓?yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明的電流控制組合件和電氣網(wǎng)絡(luò)可適用于具有不同數(shù)量的電氣元件和多個(gè)互連的電氣元件的不同拓?fù)涞牟煌姎怆娐?。此種電氣電路可以是但不限于網(wǎng)格連接的dc電網(wǎng)或徑向連接的dc電網(wǎng)。

現(xiàn)在將通過非限制性示例，參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中：

圖1以示意方式示出dc電網(wǎng)；

圖2以示意方式示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電流控制組合件；

圖3和4以示意方式分別示出電流控制器及其等效模型；

圖5以示意方式示出圖2的電流控制組合件的等效模型；

圖6以示意方式示出用于操作電流控制器的局部控制子單元；

圖7和8圖示用于多個(gè)電流控制器的電流控制范圍和操作電壓限制；

圖9圖示基于對(duì)應(yīng)于圖1的dc電網(wǎng)的電流控制要求的其組合的電流控制范圍來選擇多個(gè)電流控制器；

圖10和11以示意方式分別示出電流控制器變體及其等效模型；

圖12以示意方式示出電流控制組合件變體的等效模型。

圖1中示出dc電網(wǎng)。dc電網(wǎng)包含多個(gè)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)dc功率傳輸線。

多個(gè)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包含第一、第二和第三電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器（未示出）。在第一電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處的電壓是v1，在第二電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處的電壓是v2，并且在第三電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處的電壓是v3。每個(gè)轉(zhuǎn)換器可操作以將功率p1、p2、p3注入到dc電網(wǎng)48或者從其中提取功率p1、p2、p3。從在第一電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處的對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器流到dc電網(wǎng)/從dc電網(wǎng)流到在第一電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處的對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器的電流是，從在第二電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處的對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器流到dc電網(wǎng)或從dc電網(wǎng)流到在第二電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處的對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器的電流是，并且從在第三電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處的對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器流到dc電網(wǎng)或從dc電網(wǎng)流到在第三電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處的對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器的電流是。

多個(gè)dc功率傳輸線包含第一dc功率傳輸線、第二dc功率傳輸線和第三dc功率傳輸線。在第一dc功率傳輸線中的電流是，在第二dc功率傳輸線中的電流是izs，并且在第三dc功率傳輸線中的電流是。

在每個(gè)dc功率傳輸線中的電流通過跨每個(gè)dc功率傳輸線的相應(yīng)的電壓降來強(qiáng)加。

圖2以示意方式示出當(dāng)在dc電網(wǎng)中連接電流控制組合件時(shí)電流控制組合件的配置。

電流控制組合件包括多個(gè)電流控制器30、32、34和控制單元。在示出的實(shí)施例中的多個(gè)電流控制器30、32、34由第一、第二和第三電流控制器30、32、34組成。每個(gè)電流控制器30、32、34的結(jié)構(gòu)在圖3中以示意方式示出。

每個(gè)電流控制器30、32、34包括多個(gè)端子、以第一和第二雙向開關(guān)36、38形式的一對(duì)旁路控制元件和以受控電容器形式的電壓源40。

多個(gè)端子包含在使用中分別可連接到第一、第二和第三電氣元件的第一、第二和第三端子42、44、46。

第三端子46電連接到第一和第二端子42、44中的每個(gè)。更具體地說，第一雙向開關(guān)36操作地連接在第一與第三端子42、46之間，并且第二雙向開關(guān)38操作地連接在第二與第三端子44、46之間。因此，每個(gè)雙向開關(guān)36、38可切換以選擇性地準(zhǔn)許和阻止在第三端子46與第一和第二端子42、44的對(duì)應(yīng)的一個(gè)之間的電流。

電壓源40連接在第一與第二端子之間。每個(gè)電流控制器30、32、34中的雙向開關(guān)36、38和電壓源40的配置準(zhǔn)許每個(gè)雙向開關(guān)36、38的操作，以選擇性地形成電流旁路路徑以便在使用中允許在對(duì)應(yīng)的電流控制器30、32、34中的電流旁路電壓源40。

第一電流控制器30連接在第一電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處。第一電流控制器30的第一端子42連接到第三dc功率傳輸線的第一端，第一電流控制器30的第二端子44連接到第一dc功率傳輸線的第一端，并且第三端子46直接連接到第一電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。因此，第一電流控制器30的第一端子42連接到以第三dc功率傳輸線形式的第一電氣元件48，第一電流控制器30的第二端子44連接到以第一dc功率傳輸線形式的第二電氣元件48，并且第一電流控制器30的第三端子46連接到以第一電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)形式的第三電氣元件48。

第二電流控制器32連接在第二電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處。第二電流控制器32的第一端子42連接到第一dc功率傳輸線的第二端，第二電流控制器32的第二端子44連接到第二dc功率傳輸線的第一端，并且第三端子46直接連接到第二電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。因此，第二電流控制器32的第一端子42連接到以第一dc功率傳輸線形式的第一電氣元件48，第二電流控制器32的第二端子44連接到以第二dc功率傳輸線形式的第二電氣元件48，并且第二電流控制器32的第三端子46連接到以第二電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)形式的第三電氣元件48。

第三電流控制器34連接在第三電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處。第三電流控制器34的第一端子42直接連接到第三電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，第三電流控制器34的第二端子44連接到第二dc功率傳輸線的第二端，并且第三端子46連接到第三dc功率傳輸線的第二端。因此，第三電流控制器34的第一端子42連接到以第三電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)形式的第一電氣元件48，第三電流控制器34的第二端子44連接到以第二dc輸電線形式的第二電氣元件48，并且第三電流控制器34的第三端子46連接到以第三dc功率傳輸線形式的第三電氣元件48。

電流控制組合件的上述連接準(zhǔn)許選擇性地修改對(duì)應(yīng)的電氣元件48的至少一個(gè)的阻抗，以便控制在對(duì)應(yīng)的電氣元件48中的電流。

每個(gè)電流控制器30、32、34的雙向開關(guān)36、38能夠被控制，以切換到第一切換狀態(tài)，以便準(zhǔn)許在第一與第三端子42、46之間的電流和阻止在第二與第三端子44、46之間的電流。這導(dǎo)致如由電壓源40提供的電壓降被注入到第二電氣元件48中，并且由此導(dǎo)致電流被引導(dǎo)通過在第一與第二端子42、44之間的電壓源40。

雙向開關(guān)36、38能夠被控制，以切換到第二切換狀態(tài)，以便準(zhǔn)許在第二與第三端子44、46之間的電流和阻止在第一與第三端子42、46之間的電流。這導(dǎo)致如由電壓源40提供的電壓降被注入到第一電氣元件48中，并且由此導(dǎo)致電流被引導(dǎo)通過在第一與第二端子42、44之間的電壓源40。

每個(gè)電流控制器30、32、34的雙向開關(guān)36、38能夠被控制，以切換到第三切換狀態(tài)，以便準(zhǔn)許在第一與第三端子42、46之間的電流和準(zhǔn)許在第二與第三端子44、46之間的電流。這導(dǎo)致在第三端子46與第一和第二端子42、44中的每個(gè)之間形成相應(yīng)的電流旁路路徑，以在使用中允許在電流控制器30、32、34中的相應(yīng)的電流旁路電壓源40。因此，電壓降未被注入到第一和第二電氣元件48的任一元件，并且因此電流未被引導(dǎo)通過在第一與第二端子42、44之間的電壓源40。

圖4示出每個(gè)電流控制器30、32、34的等效模型，其中第一電壓源連接在第一電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與第三dc功率傳輸線之間，并且通過第二電壓源連接在第一電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與第一dc功率傳輸線之間，由此第一電壓源具有d·e的電壓水平，而第二電壓源具有(1-d)·e的電壓水平，其中e是電壓源40的電壓水平，并且d是第二雙向開關(guān)38的占空比。

基于每個(gè)電流控制器30、32、34的雙向開關(guān)36、38的上述狀態(tài)，創(chuàng)建了電流控制組合件的等效模型，其中電流控制組合件的操作由下列表示：

●關(guān)于第一電流控制器30，第一電壓源連接在第一電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與第三dc功率傳輸線之間，并且通過第二電壓源連接在第一電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與第一dc功率傳輸線之間；

●關(guān)于第二電流控制器32，第一電壓源連接在第二電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與第一dc功率傳輸線之間，并且通過第二電壓源連接在第二電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與第二dc功率傳輸線之間；以及

●關(guān)于第三電流控制器34，第一電壓源連接在第三電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與接合處之間，并且通過第二電壓源連接在第二dc功率傳輸線與接合處之間，由此接合處還連接到第三dc功率傳輸線。

在電流控制組合件的等效模型中，每個(gè)第一電壓源具有d·e的電壓水平，而每個(gè)第二電壓源具有(1-d)·e的電壓水平，其中e是電壓源40的電壓水平，并且d是第二雙向開關(guān)的占空比。圖5以示意方式示出電流控制組合件的等效模型。

電壓降注入到電氣元件48中創(chuàng)建正電阻效應(yīng)或負(fù)電阻效應(yīng)，在正電阻效應(yīng)中電壓降阻礙且因此降低了在那個(gè)電氣元件48中的電流，在負(fù)電阻效應(yīng)中，電壓降有助于在那個(gè)電氣元件48中電流的增大。因此，關(guān)于每個(gè)電流控制器30、32、34，電壓降注入到給定電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)或dc功率傳輸線中實(shí)現(xiàn)修改在dc電網(wǎng)中的電流，并且由此準(zhǔn)許執(zhí)行在電氣元件48的至少一個(gè)中的電流的調(diào)節(jié)。電流的此種調(diào)節(jié)是有利的，因?yàn)樗挥绊懹蛇B接到相應(yīng)的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的每個(gè)轉(zhuǎn)換器注入到dc電網(wǎng)或從其中提取的功率p1、p2、p3。

將第一、第二和第三電流控制器30、32、34的給定的一個(gè)的雙向開關(guān)36、38切換到第三切換狀態(tài)允許相應(yīng)的電流旁路對(duì)應(yīng)的電壓源40，并且由此導(dǎo)致電流控制器的配置，其中電壓源40被禁止執(zhí)行在對(duì)應(yīng)的電氣元件48中的電流的調(diào)節(jié)。

在每個(gè)對(duì)應(yīng)的電氣元件48中的電流的控制的方式可根據(jù)dc電網(wǎng)的一個(gè)或更多個(gè)電流控制要求的性質(zhì)而變化。例如，從包括下列的功能的群組中，可選擇在每個(gè)對(duì)應(yīng)的電氣元件48中的電流的控制，以便根據(jù)dc電網(wǎng)的一個(gè)或更多個(gè)電流控制要求來控制電氣網(wǎng)絡(luò)中的電流：

●增大或降低在對(duì)應(yīng)的電氣元件48的至少一個(gè)中的電流；

●限制在對(duì)應(yīng)的電氣元件48的至少一個(gè)中的電流低于預(yù)定義的電流限制；

●將在對(duì)應(yīng)的電氣元件的至少一個(gè)中的電流降低到零或?qū)嵸|(zhì)上為零；

●平衡在對(duì)應(yīng)的電氣元件48的兩個(gè)或更多個(gè)中的電流；

●反轉(zhuǎn)在對(duì)應(yīng)的電氣元件48或?qū)?yīng)的電氣元件48的至少一個(gè)中的電流。

在dc電網(wǎng)中在各種電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與dc功率傳輸線之間的互連性準(zhǔn)許每個(gè)電流控制器30、32、34直接控制在每個(gè)對(duì)應(yīng)的電氣元件48中的電流，但也間接控制在一個(gè)或更多個(gè)其它電氣元件48中的電流。因此，可操作每個(gè)電流控制器30、32、34，以控制在多個(gè)互連的電氣元件48的一個(gè)或更多個(gè)中，而不是僅每個(gè)對(duì)應(yīng)的電氣元件48中的電流，以便控制在dc電網(wǎng)中的電流。

在dc電網(wǎng)中每個(gè)電流控制器30、32、34的配置和電流控制組合件的連接使每個(gè)電流控制器30、32、34能夠在相應(yīng)電流控制范圍內(nèi)選擇性地控制在每個(gè)對(duì)應(yīng)的電氣元件48中的電流。相應(yīng)的電流控制范圍可根據(jù)每個(gè)電流控制器30、32、34的物理操作限制和根據(jù)dc電網(wǎng)的操作條件而變化。例如，相應(yīng)的電流控制范圍可隨下列而變化：

●dc電網(wǎng)中的功率流條件；

●每個(gè)對(duì)應(yīng)的電氣元件48的操作電壓；

●每個(gè)對(duì)應(yīng)的電氣元件48的操作電流；

●對(duì)應(yīng)的電流控制器30、32、34的操作電壓限制；和/或

●對(duì)應(yīng)的電流控制器30、32、34的操作電流限制。

控制單元50配置成例如通過光纖纜線與每個(gè)電流控制器30、32、34進(jìn)行通信，并且還配置成選擇性地控制雙向開關(guān)36、38的切換以便操作每個(gè)電流控制器30、32、34。

如圖6中所示，控制單元50配置成提供電流參考到相應(yīng)的局部控制子單元52，其又配置成選擇性地控制雙向開關(guān)36、38的切換以便操作對(duì)應(yīng)的電流控制器30、32、34。在與控制單元50的通信失效（例如，缺少電流參考）的情況下，每個(gè)局部控制子單元52測(cè)量連接到對(duì)應(yīng)的電流控制器30、32、34的dc功率傳輸線中的電流，并且操作電流控制器30、32、34以控制在每個(gè)對(duì)應(yīng)的電氣元件48中的電流低于預(yù)定義的電流限制來防止過電流的發(fā)生。這為電流控制組合件提供了確保dc電網(wǎng)未暴露于超過預(yù)定義的電流限制的過電流的可靠方式。

每個(gè)局部控制子單元52也配置成為控制單元50提供有關(guān)對(duì)應(yīng)的電壓源40的最大操作電壓限制的信息。

電流控制組合件控制dc電網(wǎng)中的電流的操作如下參照?qǐng)D7和8所述。

電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)由連接到在400kv的第一電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換器執(zhí)行。在第二電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處離開dc電網(wǎng)的功率p2是400mw。在第三電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處離開dc電網(wǎng)的功率ps是300mw。

在dc電網(wǎng)的正常操作期間，在dc電網(wǎng)中的電流根據(jù)流過dc電網(wǎng)的功率量來確定，并且根據(jù)其相對(duì)線路阻抗在dc功率傳輸線之間分布。在此階段，在電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和dc功率傳輸線中的每個(gè)處或在其中的電流處在正常操作電流水平（或在正常操作電流范圍內(nèi)）。這避免控制在dc電網(wǎng)中的電流以應(yīng)用任何糾正措施的需要。

在dc電網(wǎng)的功率流條件中的變化的情況下，可要求以電流控制形式的糾正措施以便滿足dc電網(wǎng)的一個(gè)或更多個(gè)電流控制要求，例如將在dc電網(wǎng)中的電流恢復(fù)到其正常水平，或者防止發(fā)生不合需要的事件，例如電氣傳輸擁塞。將領(lǐng)會(huì)的是，在此說明書中提供的電流控制要求的示例意圖是非限制性的，并且其它電流控制要求可適用。

使用圖5中示出的等效模型的功率流分析，控制單元50計(jì)算相應(yīng)的電流控制范圍，在其內(nèi)每個(gè)電流控制器30、32、34能夠控制在每個(gè)對(duì)應(yīng)的電氣元件48中的電流。假設(shè)每個(gè)電壓源40的最大操作電壓限制設(shè)置在4000v，并且電流反向不準(zhǔn)許發(fā)生在任何dc功率傳輸線中。

圖7比較在旁路每個(gè)電流控制器30、32、34的電壓源40時(shí)在dc功率傳輸線中流動(dòng)的電流和計(jì)算的電流控制范圍。

在旁路每個(gè)電流控制器30、32、34的電壓源40時(shí)，在第一dc功率傳輸線中的流動(dòng)的電流為903a，在第二dc功率傳輸線中流動(dòng)的電流為-100a，并且在第三dc功率傳輸線中流動(dòng)的電流為853a。

關(guān)于第一電流控制器30，用于第一dc功率傳輸線的電流控制范圍是52a到1717a，用于第二dc功率傳輸線的電流控制范圍是-938.1a到739a，并且用于第三dc功率傳輸線的電流控制范圍是17a到1682a。

關(guān)于第二電流控制器32，用于第一dc功率傳輸線的電流控制范圍是70.68a到1005a，用于第二dc功率傳輸線的電流控制范圍是752a到1695a，并且用于第三dc功率傳輸線的電流控制范圍是-939a到0a。

關(guān)于第三電流控制器34，用于第一dc功率傳輸線的電流控制范圍是430a到1005a，用于第二dc功率傳輸線的電流控制范圍是752.7a到1330a，并且用于第三dc功率傳輸線的電流控制范圍是-571.8a到0a。

從圖7中能夠看到，每個(gè)電流控制器30、32、34具有對(duì)應(yīng)于在每個(gè)dc功率傳輸線中流動(dòng)的電流（即，電流控制范圍與dc電網(wǎng)的電流控制要求對(duì)應(yīng)）的電流控制范圍，并且因此控制單元50能夠?yàn)榭刂圃谝粋€(gè)或更多個(gè)電氣元件48中的電流的操作選擇第一、第二和第三電流控制器30、32、34的任何一個(gè)，以便根據(jù)dc電網(wǎng)的電流控制要求來控制在dc電網(wǎng)中的電流。

優(yōu)選的是，控制單元50選擇具有對(duì)應(yīng)于dc電網(wǎng)的電流控制要求的最大電流控制范圍的電流控制器30、32、34。如圖7中所示，第一電流控制器30具有最大電流控制范圍。選擇具有最大電流控制范圍的電流控制器30、32、34準(zhǔn)許更寬的電流變化，并且由此提供相對(duì)于dc電網(wǎng)中的電流的控制的更大靈活性。如果出于某一原因，第一電流控制器30不可用于控制dc電網(wǎng)中的電流，則控制單元50為控制在一個(gè)或更多個(gè)電氣元件48中的電流的操作選擇具有下一個(gè)最高電流控制范圍的另一電流控制器32，以便根據(jù)dc電網(wǎng)的電流控制要求來控制在dc電網(wǎng)中的電流。

圖8展示在圖7中示出的計(jì)算的電流控制范圍的限制的每個(gè)電流控制器30、32、34的操作電壓。從圖8中能夠看到，第一電流控制器30到達(dá)在其電流控制范圍的兩端的4000v的其操作電壓限制。然而，第二和第三電流控制器32、34中的每個(gè)未到達(dá)在相應(yīng)的電流控制范圍的兩端的其電壓限制，因?yàn)槠湎鄳?yīng)的電流控制范圍由在dc電網(wǎng)中的其位置和在那個(gè)位置處的關(guān)聯(lián)操作條件限制。

圖9圖示基于對(duì)應(yīng)于dc電網(wǎng)的電流控制要求的其組合的電流控制范圍來選擇多個(gè)電流控制器30、32、34。

在旁路每個(gè)電流控制器30、32、34的電壓源40時(shí)，在第一dc功率傳輸線中的流動(dòng)的電流112為903a，在第二dc功率傳輸線中流動(dòng)的電流為-100a，并且在第三dc功率傳輸線中流動(dòng)的電流為853a。

dc電網(wǎng)的電流控制要求可包含將在第一dc功率傳輸線中流動(dòng)的電流降低到零或?qū)嵸|(zhì)上為零，例如，以使第一dc功率傳輸線停止服務(wù)。將在第一dc功率傳輸線中流動(dòng)的電流降低到零導(dǎo)致功率在通過第二和第三dc功率傳輸線的徑向路徑中流動(dòng)，由此第三dc功率傳輸線攜帶1756a的最大系統(tǒng)電流。

類似地，dc電網(wǎng)的另一電流控制要求可包含將在第三dc功率傳輸線中流動(dòng)的電流降低到零或?qū)嵸|(zhì)上為零，例如，以使第三dc功率傳輸線停止服務(wù)。將在第三dc功率傳輸線中流動(dòng)的電流降低到零導(dǎo)致功率在通過第一和第二dc功率傳輸線的徑向路徑中流動(dòng)，由此第一dc功率傳輸線攜帶1756a的最大系統(tǒng)電流。

關(guān)于第一電流控制器30，用于第一dc功率傳輸線的電流控制范圍是52a到1717a，用于第二dc功率傳輸線的電流控制范圍是-938.1a到739a，并且用于第三dc功率傳輸線的電流控制范圍是17a到1682a。因此，關(guān)于第一電流控制器30的電流控制范圍不足以將在第一和第三dc功率傳輸線中流動(dòng)的任一電流降低到零或?qū)嵸|(zhì)上為零。

為將在第一和第三dc功率傳輸線中流動(dòng)的任一電流降低到零，能夠基于其組合的電流控制范圍來選擇多個(gè)電流控制器30、32、34以組合地操作。例如，如圖9中所示，與第二電流控制器32組合地在其操作限制操作第一電流控制器30導(dǎo)致組合的電流控制范圍，其準(zhǔn)許將在第一和第三dc功率傳輸線中流動(dòng)的任一電流、分別降低到0.9a和2.3a，即，實(shí)質(zhì)上為零，這又準(zhǔn)許操作線路隔離器以使相應(yīng)的dc功率傳輸線停止服務(wù)。因此，第一和第三電流控制器30、34具有不僅對(duì)應(yīng)于在第一和第三dc功率傳輸線中流動(dòng)的電流、，而且對(duì)應(yīng)于將在第一和第三dc功率傳輸線中流動(dòng)的任一電流、降低到零的要求的組合的電流控制范圍。

在此示例中，第一電流控制器30到達(dá)在組合的電流控制范圍的兩端的其操作電壓限制4000v，而第二電流控制器到達(dá)在組合的電流控制范圍的一端的400v操作電壓和在組合的電流控制范圍的另一端的-3000v。

一旦線路隔離器已打開第一或第三dc功率傳輸線，第一、第二和第三電流控制器30、32、34便配置成旁路其相應(yīng)的電壓源40，其中在dc電網(wǎng)中新功率流平衡采取徑向功率流形式。

控制單元50基于其電流控制范圍或其組合的電流控制范圍來選擇多個(gè)電流控制器30、32、34的至少一個(gè)的能力意味著不要求控制單元50具有關(guān)于使用的所述或每個(gè)類型的電流控制器30、32、34的詳細(xì)信息，因此準(zhǔn)許在多供應(yīng)商環(huán)境中電流控制組合件的實(shí)現(xiàn)。

如上提及的，每個(gè)電流控制器30、32、34的電流控制范圍可隨dc電網(wǎng)的功率流條件中的變化而變化。

在每個(gè)以下示例中，電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)由連接到在400kv的第一電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換器執(zhí)行。

在配置dc電網(wǎng)，使得在第一電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處離開dc電網(wǎng)的功率p1是700mw，在第二電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處進(jìn)入dc電網(wǎng)的功率p2是400mw，并且在第三電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處進(jìn)入dc電網(wǎng)的功率p3是300mw時(shí)，第一電流控制器30具有在多個(gè)電流控制器30、32、34當(dāng)中的最大電流控制范圍。

在配置dc電網(wǎng)，使得在第一電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處離開dc電網(wǎng)的功率p1是100mw，在第二電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處進(jìn)入dc電網(wǎng)的功率p2是400mw，并且在第三電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處離開dc電網(wǎng)的功率p3是300mw時(shí)，第二電流控制器32具有在多個(gè)電流控制器30、32、34當(dāng)中的最大電流控制范圍。

在配置dc電網(wǎng)，使得在第一電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處進(jìn)入dc電網(wǎng)的功率p1是100mw，在第二電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處離開dc電網(wǎng)的功率p2是400mw，并且在第三電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處進(jìn)入dc電網(wǎng)的功率p3是300mw時(shí)，第二電流控制器32具有在多個(gè)電流控制器30、32、34當(dāng)中的最大電流控制范圍。

在配置dc電網(wǎng)，使得在第一電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處離開dc電網(wǎng)的功率p1是-800mw，在第二電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處進(jìn)入dc電網(wǎng)的功率p2是600mw，并且在第三電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處進(jìn)入dc電網(wǎng)的功率p3是200mw時(shí)，第一電流控制器30具有在多個(gè)電流控制器30、32、34當(dāng)中的最大電流控制范圍。

因此，dc電網(wǎng)的功率流條件中的變化能夠促使選擇不同的電流控制器30、32、34用于控制在dc電網(wǎng)中的電流。

圖2的電流控制組合件的配置因此不僅準(zhǔn)許在dc電網(wǎng)中的電流的控制，而且準(zhǔn)許在dc電網(wǎng)中的電流的控制的優(yōu)化。更具體地說，控制單元50選擇具有對(duì)應(yīng)于dc電網(wǎng)的一個(gè)或更多個(gè)電流控制要求的電流控制范圍或組合的電流控制范圍的多個(gè)電流控制器30、32、34的至少一個(gè)的能力準(zhǔn)許將控制在電氣網(wǎng)絡(luò)中的電流的任務(wù)分布到多個(gè)電流控制器30、32、34的一個(gè)或一些控制器，而不是所有控制器。這避免了多于為滿足dc電網(wǎng)的一個(gè)或更多個(gè)電流控制要求而要求的操作的多個(gè)電流控制器30、32、34的不必要操作，因此降低了操作損耗，并且由此改進(jìn)了電流控制組合件的效率。

在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，設(shè)想了每個(gè)電流控制器組合件的配置可變化。例如，只要電流控制器是可操作的以將電壓降注入到對(duì)應(yīng)的電氣元件中并且旁路所述或每個(gè)電壓源，在給定的電流控制器中的電壓源和旁路控制元件的數(shù)量便可變化。例如，一個(gè)或更多個(gè)附加開關(guān)可與在第一與第二端子之間的電壓源連接，以準(zhǔn)許將電壓源接入和切換出在第一與第二端子之間的電路。

圖10和11以示意方式示出電流控制器30、32、34的變體54。變體54在結(jié)構(gòu)和操作上類似于圖3和4的電流控制器30、32、34，并且相似的特征共用相同的參考數(shù)字。

變體54不同于圖3和4的電流控制器30、32、34，因?yàn)樵谧凅w中：

?第一雙向開關(guān)36操作地連接在第一與第三端子42、46之間；

?第二雙向開關(guān)38操作地連接在第一與第二端子42、44之間；以及

?電壓源40連接在第二與第三端子44、46之間，

變體54的雙向開關(guān)36、38能夠被控制，以切換到第一切換狀態(tài)，以便準(zhǔn)許在第一與第三端子42、46之間的電流和阻止在第一與第二端子42、44之間的電流。這導(dǎo)致如由電壓源40提供的電壓降被注入到第二電氣元件48中，并且由此導(dǎo)致電流被引導(dǎo)通過在第二與第三端子44、46之間的電壓源40。

變體54的雙向開關(guān)36、36,38能夠被控制，以切換到第二切換狀態(tài)，以便準(zhǔn)許在第一與第二端子42、44之間的電流和阻止在第一與第三端子42、46之間的電流。這導(dǎo)致如由電壓源40提供的電壓降被注入到第三電氣元件48中，并且由此導(dǎo)致電流被引導(dǎo)通過在第二與第三端子44、46之間的電壓源40。

變體54的雙向開關(guān)36、38能夠被控制，以切換到第三切換狀態(tài)，以便準(zhǔn)許在第一與第二端子42、44之間的電流和準(zhǔn)許在第一與第三端子42、46之間的電流。這導(dǎo)致在第一端子42與第二和第三端子44、46中的每個(gè)之間形成相應(yīng)的電流旁路路徑，以在使用中允許在變體54中的相應(yīng)的電流旁路電壓源40。因此，電壓降未被注入到第二和第三電氣元件48的任一個(gè)，并且因此電流未被引導(dǎo)通過在第二與第三端子44、46之間的電壓源40。

將領(lǐng)會(huì)的是，只選擇圖2中示出的電流控制組合件的配置以便圖示本發(fā)明的工作，并且在dc電網(wǎng)中被連接時(shí)，電流控制組合件可以以不同方式配置。例如，參照?qǐng)D2，電流控制組合件可只包含三個(gè)電流控制器30、32、34中的兩個(gè)控制器而不是所有三個(gè)電流控制器30、32、34。

圖12示出電流控制組合件變體的等效模型，其中在每個(gè)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處連接的每個(gè)電流控制器配置成能夠在使用中選擇性地將正和負(fù)電壓降注入到每個(gè)對(duì)應(yīng)的電氣元件（即，關(guān)聯(lián)電網(wǎng)符號(hào)和dc功率傳輸線），以便控制在所述或每個(gè)對(duì)應(yīng)的電氣元件中的電流。此種電流控制組合件可在具有高動(dòng)態(tài)功率流條件的dc電網(wǎng)中使用。

由此可見，在具有更低動(dòng)態(tài)功率流條件的dc電網(wǎng)中，通過降低電流控制器的數(shù)量和/或降低一個(gè)或更多個(gè)電流控制器的電壓降注入能力（例如，配置給定的電流控制器以能夠只注入正或負(fù)電壓降和/或能夠?qū)㈦妷航底⑷氲礁贁?shù)量的電氣元件中），能夠簡(jiǎn)化電流控制組合件的配置。

控制單元50可還包含配置成檢測(cè)在多個(gè)互連的電氣元件的每個(gè)中的相應(yīng)的電流方向的電流檢測(cè)器單元（其可包含多個(gè)電流傳感器），其中控制單元配置成選擇具有對(duì)應(yīng)于在所述或每個(gè)對(duì)應(yīng)的電氣元件中的所述或每個(gè)相應(yīng)的電流方向的電流控制范圍或組合的電流控制范圍的多個(gè)電流控制器的至少一個(gè)。電流檢測(cè)器單元的提供為控制單元提供有關(guān)在多個(gè)互連的電氣元件中的電流方向的信息，并且由此使控制單元能夠在選擇具有對(duì)應(yīng)于dc電網(wǎng)的一個(gè)或更多個(gè)電流控制要求的電流控制范圍或組合的電流控制范圍的多個(gè)電流控制器的至少一個(gè)時(shí)將此類信息考慮在內(nèi)。

因此，對(duì)于在多個(gè)互連的電氣元件48的每個(gè)中的電流方向的給定集，在圖12中示出的等效模型能夠簡(jiǎn)化成在圖5中示出的等效模型。

也將領(lǐng)會(huì)，只選擇圖1的dc電網(wǎng)的拓?fù)湟员銕椭鷪D示根據(jù)本發(fā)明的電流控制組合件的工作，并且根據(jù)本發(fā)明的電流控制組合件可適用于其它dc電網(wǎng)拓?fù)?，并且也可適用于其它類型的電氣電路。