電流控制組合件的製作方法

2023-06-11 20:51:06

本發明涉及電流控制組合件，並且涉及包括電流控制組合件的電氣網絡。

電氣網絡可包含經由一個或更多個載流導體連接到負載的功率源或使用載流導體的網絡連接到多個負載的多個功率源。

電氣網絡的示例是要求hvdc轉換器的多端子互連的dc電網(powergrid)，由此能夠使用電連接在一起的兩個或更多個hvdc轉換器在dc側上交換功率。在根據要求交換功率時，每個hvdc轉換器充當用來保持dc電網的總體輸入到輸出功率平衡的源或匯(sink)。dc電網依賴dc功率傳輸線或纜線的網絡來實現hvdc轉換器的多端子互連。

根據本發明的第一方面，提供了一種用於控制在多個互連的電氣元件的電氣網絡中的電流的電流控制組合件，包括：

多個電流控制器，每個電流控制器可連接到多個互連的電氣元件的至少一個，每個電流控制器配置成可操作以在相應的電流控制範圍內選擇性地控制多個互連的電氣元件的至少一個中的電流；

控制單元，配置成與多個電流控制器的每個進行通信，

其中控制單元配置成：

選擇具有對應於電氣網絡的一個或更多個電流控制要求的電流控制範圍或組合的電流控制範圍的多個電流控制器的至少一個；以及

操作所述或每個選擇的電流控制器以控制在多個互連的電氣元件的至少一個中的電流，以便根據電氣網絡的所述或每個電流控制要求來控制電氣網絡中的電流。

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的電流控制範圍內選擇性地控制在一個或更多個電氣元件中的電流的任何類型的電流控制器一起使用。

在電氣網絡的正常操作期間，處在正常操作電流水平或在正常操作電流範圍內的多個互連的電氣元件的每個中的電流避免控制在電氣網絡中的電流以應用任何糾正措施的需要。然而，電氣網絡可遇到功率流條件中的變化，其又可導致發生不合需要的事件，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絡的一個或更多個電流控制要求，並且由此恢復電氣網絡到正常操作。

根據本發明的電流控制組合件的配置不但準許在電氣網絡中電流的控制，而且準許在電氣網絡中電流的控制的優化。更具體地說，控制單元選擇具有對應於電氣網絡的一個或更多個電流控制要求的電流控制範圍或組合的電流控制範圍的多個電流控制器的至少一個的能力準許將控制在電氣網絡中的電流的任務分布到多個電流控制器的一個或一些控制器，而不是所有控制器。這避免了多於為滿足電氣網絡的一個或更多個電流控制要求而要求的操作的多個電流控制器的不必要操作，因此降低了操作損耗，並且由此改進了電流控制組合件的效率。

另外，控制單元基於其電流控制範圍或其組合的電流控制範圍來選擇多個電流控制器的至少一個的能力意味著不要求控制單元具有關於使用的所述或每個類型的電流控制器的詳細信息，因此準許在多供應商環境中電流控制組合件的實現。

在本發明的實施例中，控制單元可配置成選擇具有對應於電氣網絡的一個或更多個電流控制要求的最大電流控制範圍或最大組合的電流控制範圍的多個電流控制器的至少一個。由於通過所述或每個此種選擇的電流控制器的操作能夠實現的更寬的電流變化，以此方式選擇多個電流控制器的至少一個相對於電氣網絡中電流的控制提供了更大的靈活性。

在其內每個電流控制器配置成可操作以選擇性地控制在多個互連的電氣元件的至少一個中的電流的相應的電流控制範圍可根據每個電流控制器的物理操作限制和根據每個電流控制器在使用中連接到的電氣網絡的操作條件而變化。例如，相應的電流控制範圍可隨下列而變化：

•電氣網絡中的功率流條件；

•所述或每個對應的電氣元件的操作電壓；

•所述或每個對應的電氣元件的操作電流；

•對應的電流控制器的所述或每個操作電壓限制；和/或

•對應的電流控制器的所述或每個操作電流限制。

在本發明的另外實施例中，每個電流控制器可配置成可操作以選擇性地修改對應的電氣元件或對應的電氣元件的至少一個的阻抗，以便控制在多個互連的電氣元件的至少一個中的電流。

在此類實施例中，多個電流控制器的至少一個可包含至少一個電壓源，並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應的電氣元件或對應的電氣元件的至少一個中，以便控制在多個互連的電氣元件的至少一個中的電流。

在電流控制器的至少一個中包括至少一個電壓源準許電壓降注入到對應的電氣元件或對應的電氣元件的至少一個中。電壓降注入到電氣元件中創建了正電阻效應或負電阻效應，在正電阻效應中電壓降阻礙（oppose）且因此降低了在那個電氣元件中的電流，在負電阻效應中，電壓降有助於在那個電氣元件中電流的增大。這準許在對應的電氣元件或對應的電氣元件的至少一個中電流的調節，以便實現在對應的電氣元件或對應的電氣元件的至少一個中的目標電流。

在本發明的還有另外的實施例中，多個電流控制器的至少一個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應的電流控制器中的電流旁路電壓源的至少一個旁路控制元件。這允許相應的電流旁路電壓源，並且由此導致電流控制器的配置，其中電壓源被禁止執行在對應的電氣元件或對應的電氣元件的至少一個中電流的調節。

在多個電氣元件之間的互連性準許所述或每個選擇的電流控制器直接控制在所述或每個對應的電氣元件中的電流，但也間接控制在所述或每個其它電氣元件中的電流。

從包含下列的功能的群組中，可選擇在多個互連的電氣元件的至少一個中電流的控制，以便根據電氣網絡的所述或每個電流控制要求來控制電氣網絡中的電流：

•增大或降低在多個互連的電氣元件的一個或更多個中的電流；

•限制在多個互連的電氣元件的一個或更多個中的電流低於預定義的電流限制；

•將在多個互連的電氣元件的一個或更多個中的電流降低到零或實質上為零；

•平衡在多個互連的電氣元件的兩個或更多個中的電流；

•反轉(reverse)在多個互連的電氣元件的一個或更多個中的電流。

控制單元可還包含配置成檢測在多個互連的電氣元件的每個中的相應的電流方向的電流檢測器單元，其中控制單元配置成選擇具有對應於在多個互連的電氣元件的至少一個中的所述或每個相應的電流方向的電流控制範圍或組合的電流控制範圍的多個電流控制器的至少一個。電流檢測器單元的提供為控制單元提供有關在多個互連的電氣元件中的電流方向的信息，並且由此使控制單元能夠在選擇具有對應於電氣網絡的一個或更多個電流控制要求的電流控制範圍或組合的電流控制範圍的多個電流控制器的至少一個時將此類信息考慮在內。

可選的是，多個電流控制器的至少一個可配置成在與控制單元的通信失效的情況下，控制在所述或每個對應的電氣元件中的電流低於預定義的電流限制。這為電流控制組合件提供了確保電氣網絡未暴露於超過預定義的電流限制的過電流的可靠方式。

根據本發明的第二方面，提供了一種電氣網絡，包括：

多個互連的電氣元件；

根據本發明的第一方面的任何實施例的電流控制組合件，每個電流控制器連接到多個互連的電氣元件的至少一個。

將領會的是，每個電氣元件可以是能夠傳導電流的任何電氣裝置。例如，每個電氣元件可以是功率傳輸網絡組件，例如功率傳輸媒介，優選供在hvdc功率傳輸中使用。

功率傳輸媒介可以是能夠在兩個或更多個電氣設備之間傳送電功率的任何媒介。此種媒介可以是但不限於海底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。此種電氣設備可以是但不限於dc功率網的dc端子或dc功率源、負載。

根據本發明的電流控制組合件和電氣網絡可適用於涉及在多個互連的電氣元件的電氣網絡中功率的傳輸的低電壓、中電壓和高電壓應用。

根據本發明的電流控制組合件和電氣網絡可適用於具有不同數量的電氣元件和多個互連的電氣元件的不同拓撲的不同電氣電路。此種電氣電路可以是但不限於網格連接的dc電網或徑向連接的dc電網。

現在將通過非限制性示例，參照附圖描述本發明的優選實施例，其中：

圖1以示意方式示出dc電網；

圖2以示意方式示出根據本發明的實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以示意方式示出用於操作電流控制器的局部控制子單元；

圖7和8圖示用於多個電流控制器的電流控制範圍和操作電壓限制；

圖9圖示基於對應於圖1的dc電網的電流控制要求的其組合的電流控制範圍來選擇多個電流控制器；

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。dc電網包含多個電網節點和多個dc功率傳輸線。

多個電網節點包含第一、第二和第三電網節點，每個節點連接到相應的轉換器（未示出）。在第一電網節點處的電壓是v1，在第二電網節點處的電壓是v2，並且在第三電網節點處的電壓是v3。每個轉換器可操作以將功率p1、p2、p3注入到dc電網48或者從其中提取功率p1、p2、p3。從在第一電網節點處的對應的轉換器流到dc電網/從dc電網流到在第一電網節點處的對應的轉換器的電流是，從在第二電網節點處的對應的轉換器流到dc電網或從dc電網流到在第二電網節點處的對應的轉換器的電流是，並且從在第三電網節點處的對應的轉換器流到dc電網或從dc電網流到在第三電網節點處的對應的轉換器的電流是。

多個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，並且在第三dc功率傳輸線中的電流是。

在每個dc功率傳輸線中的電流通過跨每個dc功率傳輸線的相應的電壓降來強加。

圖2以示意方式示出當在dc電網中連接電流控制組合件時電流控制組合件的配置。

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

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

多個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。更具體地說，第一雙向開關36操作地連接在第一與第三端子42、46之間，並且第二雙向開關38操作地連接在第二與第三端子44、46之間。因此，每個雙向開關36、38可切換以選擇性地準許和阻止在第三端子46與第一和第二端子42、44的對應的一個之間的電流。

電壓源40連接在第一與第二端子之間。每個電流控制器30、32、34中的雙向開關36、38和電壓源40的配置準許每個雙向開關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應的電流控制器30、32、34中的電流旁路電壓源40。

第一電流控制器30連接在第一電網節點處。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，並且第三端子46直接連接到第一電網節點。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，並且第一電流控制器30的第三端子46連接到以第一電網節點形式的第三電氣元件48。

第二電流控制器32連接在第二電網節點處。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，並且第三端子46直接連接到第二電網節點。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，並且第二電流控制器32的第三端子46連接到以第二電網節點形式的第三電氣元件48。

第三電流控制器34連接在第三電網節點處。第三電流控制器34的第一端子42直接連接到第三電網節點，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，並且第三端子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連接到以第三電網節點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，並且第三電流控制器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許選擇性地修改對應的電氣元件48的至少一個的阻抗，以便控制在對應的電氣元件48中的電流。

每個電流控制器30、32、34的雙向開關36、38能夠被控制，以切換到第一切換狀態，以便準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，並且由此導致電流被引導通過在第一與第二端子42、44之間的電壓源40。

雙向開關36、38能夠被控制，以切換到第二切換狀態，以便準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，並且由此導致電流被引導通過在第一與第二端子42、44之間的電壓源40。

每個電流控制器30、32、34的雙向開關36、38能夠被控制，以切換到第三切換狀態，以便準許在第一與第三端子42、46之間的電流和準許在第二與第三端子44、46之間的電流。這導致在第三端子46與第一和第二端子42、44中的每個之間形成相應的電流旁路路徑，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，並且因此電流未被引導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節點與第三dc功率傳輸線之間，並且通過第二電壓源連接在第一電網節點與第一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，並且d是第二雙向開關38的佔空比。

基於每個電流控制器30、32、34的雙向開關36、38的上述狀態，創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：

●關於第一電流控制器30，第一電壓源連接在第一電網節點與第三dc功率傳輸線之間，並且通過第二電壓源連接在第一電網節點與第一dc功率傳輸線之間；

●關於第二電流控制器32，第一電壓源連接在第二電網節點與第一dc功率傳輸線之間，並且通過第二電壓源連接在第二電網節點與第二dc功率傳輸線之間；以及

●關於第三電流控制器34，第一電壓源連接在第三電網節點與接合處之間，並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，每個第一電壓源具有d·e的電壓水平，而每個第二電壓源具有(1-d)·e的電壓水平，其中e是電壓源40的電壓水平，並且d是第二雙向開關的佔空比。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中創建正電阻效應或負電阻效應，在正電阻效應中電壓降阻礙且因此降低了在那個電氣元件48中的電流，在負電阻效應中，電壓降有助於在那個電氣元件48中電流的增大。因此，關於每個電流控制器30、32、34，電壓降注入到給定電網節點或dc功率傳輸線中實現修改在dc電網中的電流，並且由此準許執行在電氣元件48的至少一個中的電流的調節。電流的此種調節是有利的，因為它不影響由連接到相應的電網節點的每個轉換器注入到dc電網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的給定的一個的雙向開關36、38切換到第三切換狀態允許相應的電流旁路對應的電壓源40，並且由此導致電流控制器的配置，其中電壓源40被禁止執行在對應的電氣元件48中的電流的調節。

在每個對應的電氣元件48中的電流的控制的方式可根據dc電網的一個或更多個電流控制要求的性質而變化。例如，從包括下列的功能的群組中，可選擇在每個對應的電氣元件48中的電流的控制，以便根據dc電網的一個或更多個電流控制要求來控制電氣網絡中的電流：

●增大或降低在對應的電氣元件48的至少一個中的電流；

●限制在對應的電氣元件48的至少一個中的電流低於預定義的電流限制；

●將在對應的電氣元件的至少一個中的電流降低到零或實質上為零；

●平衡在對應的電氣元件48的兩個或更多個中的電流；

●反轉在對應的電氣元件48或對應的電氣元件48的至少一個中的電流。

在dc電網中在各種電網節點與dc功率傳輸線之間的互連性準許每個電流控制器30、32、34直接控制在每個對應的電氣元件48中的電流，但也間接控制在一個或更多個其它電氣元件48中的電流。因此，可操作每個電流控制器30、32、34，以控制在多個互連的電氣元件48的一個或更多個中，而不是僅每個對應的電氣元件48中的電流，以便控制在dc電網中的電流。

在dc電網中每個電流控制器30、32、34的配置和電流控制組合件的連接使每個電流控制器30、32、34能夠在相應電流控制範圍內選擇性地控制在每個對應的電氣元件48中的電流。相應的電流控制範圍可根據每個電流控制器30、32、34的物理操作限制和根據dc電網的操作條件而變化。例如，相應的電流控制範圍可隨下列而變化：

●dc電網中的功率流條件；

●每個對應的電氣元件48的操作電壓；

●每個對應的電氣元件48的操作電流；

●對應的電流控制器30、32、34的操作電壓限制；和/或

●對應的電流控制器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電流控制器30、32、34進行通信，並且還配置成選擇性地控制雙向開關36、38的切換以便操作每個電流控制器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的局部控制子單元52，其又配置成選擇性地控制雙向開關36、38的切換以便操作對應的電流控制器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，每個局部控制子單元52測量連接到對應的電流控制器30、32、34的dc功率傳輸線中的電流，並且操作電流控制器30、32、34以控制在每個對應的電氣元件48中的電流低於預定義的電流限制來防止過電流的發生。這為電流控制組合件提供了確保dc電網未暴露於超過預定義的電流限制的過電流的可靠方式。

每個局部控制子單元52也配置成為控制單元50提供有關對應的電壓源40的最大操作電壓限制的信息。

電流控制組合件控制dc電網中的電流的操作如下參照圖7和8所述。

電網電壓調節由連接到在400kv的第一電網節點的轉換器執行。在第二電網節點處離開dc電網的功率p2是400mw。在第三電網節點處離開dc電網的功率ps是300mw。

在dc電網的正常操作期間，在dc電網中的電流根據流過dc電網的功率量來確定，並且根據其相對線路阻抗在dc功率傳輸線之間分布。在此階段，在電網節點和dc功率傳輸線中的每個處或在其中的電流處在正常操作電流水平（或在正常操作電流範圍內）。這避免控制在dc電網中的電流以應用任何糾正措施的需要。

在dc電網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電網的一個或更多個電流控制要求，例如將在dc電網中的電流恢復到其正常水平，或者防止發生不合需要的事件，例如電氣傳輸擁塞。將領會的是，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，並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計算相應的電流控制範圍，在其內每個電流控制器30、32、34能夠控制在每個對應的電氣元件48中的電流。假設每個電壓源40的最大操作電壓限制設置在4000v，並且電流反向不準許發生在任何dc功率傳輸線中。

圖7比較在旁路每個電流控制器30、32、34的電壓源40時在dc功率傳輸線中流動的電流和計算的電流控制範圍。

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

關於第一電流控制器30，用於第一dc功率傳輸線的電流控制範圍是52a到1717a，用於第二dc功率傳輸線的電流控制範圍是-938.1a到739a，並且用於第三dc功率傳輸線的電流控制範圍是17a到1682a。

關於第二電流控制器32，用於第一dc功率傳輸線的電流控制範圍是70.68a到1005a，用於第二dc功率傳輸線的電流控制範圍是752a到1695a，並且用於第三dc功率傳輸線的電流控制範圍是-939a到0a。

關於第三電流控制器34，用於第一dc功率傳輸線的電流控制範圍是430a到1005a，用於第二dc功率傳輸線的電流控制範圍是752.7a到1330a，並且用於第三dc功率傳輸線的電流控制範圍是-571.8a到0a。

從圖7中能夠看到，每個電流控制器30、32、34具有對應於在每個dc功率傳輸線中流動的電流（即，電流控制範圍與dc電網的電流控制要求對應）的電流控制範圍，並且因此控制單元50能夠為控制在一個或更多個電氣元件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，以便根據dc電網的電流控制要求來控制在dc電網中的電流。

優選的是，控制單元50選擇具有對應於dc電網的電流控制要求的最大電流控制範圍的電流控制器30、32、34。如圖7中所示，第一電流控制器30具有最大電流控制範圍。選擇具有最大電流控制範圍的電流控制器30、32、34準許更寬的電流變化，並且由此提供相對於dc電網中的電流的控制的更大靈活性。如果出於某一原因，第一電流控制器30不可用於控制dc電網中的電流，則控制單元50為控制在一個或更多個電氣元件48中的電流的操作選擇具有下一個最高電流控制範圍的另一電流控制器32，以便根據dc電網的電流控制要求來控制在dc電網中的電流。

圖8展示在圖7中示出的計算的電流控制範圍的限制的每個電流控制器30、32、34的操作電壓。從圖8中能夠看到，第一電流控制器30到達在其電流控制範圍的兩端的4000v的其操作電壓限制。然而，第二和第三電流控制器32、34中的每個未到達在相應的電流控制範圍的兩端的其電壓限制，因為其相應的電流控制範圍由在dc電網中的其位置和在那個位置處的關聯操作條件限制。

圖9圖示基於對應於dc電網的電流控制要求的其組合的電流控制範圍來選擇多個電流控制器30、32、34。

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

dc電網的電流控制要求可包含將在第一dc功率傳輸線中流動的電流降低到零或實質上為零，例如，以使第一dc功率傳輸線停止服務。將在第一dc功率傳輸線中流動的電流降低到零導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，由此第三dc功率傳輸線攜帶1756a的最大系統電流。

類似地，dc電網的另一電流控制要求可包含將在第三dc功率傳輸線中流動的電流降低到零或實質上為零，例如，以使第三dc功率傳輸線停止服務。將在第三dc功率傳輸線中流動的電流降低到零導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，由此第一dc功率傳輸線攜帶1756a的最大系統電流。

關於第一電流控制器30，用於第一dc功率傳輸線的電流控制範圍是52a到1717a，用於第二dc功率傳輸線的電流控制範圍是-938.1a到739a，並且用於第三dc功率傳輸線的電流控制範圍是17a到1682a。因此，關於第一電流控制器30的電流控制範圍不足以將在第一和第三dc功率傳輸線中流動的任一電流降低到零或實質上為零。

為將在第一和第三dc功率傳輸線中流動的任一電流降低到零，能夠基於其組合的電流控制範圍來選擇多個電流控制器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導致組合的電流控制範圍，其準許將在第一和第三dc功率傳輸線中流動的任一電流、分別降低到0.9a和2.3a，即，實質上為零，這又準許操作線路隔離器以使相應的dc功率傳輸線停止服務。因此，第一和第三電流控制器30、34具有不僅對應於在第一和第三dc功率傳輸線中流動的電流、，而且對應於將在第一和第三dc功率傳輸線中流動的任一電流、降低到零的要求的組合的電流控制範圍。

在此示例中，第一電流控制器30到達在組合的電流控制範圍的兩端的其操作電壓限制4000v，而第二電流控制器到達在組合的電流控制範圍的一端的400v操作電壓和在組合的電流控制範圍的另一端的-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的電壓源40，其中在dc電網中新功率流平衡採取徑向功率流形式。

控制單元50基於其電流控制範圍或其組合的電流控制範圍來選擇多個電流控制器30、32、34的至少一個的能力意味著不要求控制單元50具有關於使用的所述或每個類型的電流控制器30、32、34的詳細信息，因此準許在多供應商環境中電流控制組合件的實現。

如上提及的，每個電流控制器30、32、34的電流控制範圍可隨dc電網的功率流條件中的變化而變化。

在每個以下示例中，電網電壓調節由連接到在400kv的第一電網節點的轉換器執行。

在配置dc電網，使得在第一電網節點處離開dc電網的功率p1是700mw，在第二電網節點處進入dc電網的功率p2是400mw，並且在第三電網節點處進入dc電網的功率p3是300mw時，第一電流控制器30具有在多個電流控制器30、32、34當中的最大電流控制範圍。

在配置dc電網，使得在第一電網節點處離開dc電網的功率p1是100mw，在第二電網節點處進入dc電網的功率p2是400mw，並且在第三電網節點處離開dc電網的功率p3是300mw時，第二電流控制器32具有在多個電流控制器30、32、34當中的最大電流控制範圍。

在配置dc電網，使得在第一電網節點處進入dc電網的功率p1是100mw，在第二電網節點處離開dc電網的功率p2是400mw，並且在第三電網節點處進入dc電網的功率p3是300mw時，第二電流控制器32具有在多個電流控制器30、32、34當中的最大電流控制範圍。

在配置dc電網，使得在第一電網節點處離開dc電網的功率p1是-800mw，在第二電網節點處進入dc電網的功率p2是600mw，並且在第三電網節點處進入dc電網的功率p3是200mw時，第一電流控制器30具有在多個電流控制器30、32、34當中的最大電流控制範圍。

因此，dc電網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用於控制在dc電網中的電流。

圖2的電流控制組合件的配置因此不僅準許在dc電網中的電流的控制，而且準許在dc電網中的電流的控制的優化。更具體地說，控制單元50選擇具有對應於dc電網的一個或更多個電流控制要求的電流控制範圍或組合的電流控制範圍的多個電流控制器30、32、34的至少一個的能力準許將控制在電氣網絡中的電流的任務分布到多個電流控制器30、32、34的一個或一些控制器，而不是所有控制器。這避免了多於為滿足dc電網的一個或更多個電流控制要求而要求的操作的多個電流控制器30、32、34的不必要操作，因此降低了操作損耗，並且由此改進了電流控制組合件的效率。

在本發明的其它實施例中，設想了每個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應的電氣元件中並且旁路所述或每個電壓源，在給定的電流控制器中的電壓源和旁路控制元件的數量便可變化。例如，一個或更多個附加開關可與在第一與第二端子之間的電壓源連接，以準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在結構和操作上類似於圖3和4的電流控制器30、32、34，並且相似的特徵共用相同的參考數字。

變體54不同於圖3和4的電流控制器30、32、34，因為在變體中：

•第一雙向開關36操作地連接在第一與第三端子42、46之間；

•第二雙向開關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36、38能夠被控制，以切換到第一切換狀態，以便準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，並且由此導致電流被引導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36、36,38能夠被控制，以切換到第二切換狀態，以便準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，並且由此導致電流被引導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36、38能夠被控制，以切換到第三切換狀態，以便準許在第一與第二端子42、44之間的電流和準許在第一與第三端子42、46之間的電流。這導致在第一端子42與第二和第三端子44、46中的每個之間形成相應的電流旁路路徑，以在使用中允許在變體54中的相應的電流旁路電壓源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，並且因此電流未被引導通過在第二與第三端子44、46之間的電壓源40。

將領會的是，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明的工作，並且在dc電網中被連接時，電流控制組合件可以以不同方式配置。例如，參照圖2，電流控制組合件可只包含三個電流控制器30、32、34中的兩個控制器而不是所有三個電流控制器30、32、34。

圖12示出電流控制組合件變體的等效模型，其中在每個電網節點處連接的每個電流控制器配置成能夠在使用中選擇性地將正和負電壓降注入到每個對應的電氣元件（即，關聯電網符號和dc功率傳輸線），以便控制在所述或每個對應的電氣元件中的電流。此種電流控制組合件可在具有高動態功率流條件的dc電網中使用。

由此可見，在具有更低動態功率流條件的dc電網中，通過降低電流控制器的數量和/或降低一個或更多個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電壓降和/或能夠將電壓降注入到更少數量的電氣元件中），能夠簡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在多個互連的電氣元件的每個中的相應的電流方向的電流檢測器單元（其可包含多個電流傳感器），其中控制單元配置成選擇具有對應於在所述或每個對應的電氣元件中的所述或每個相應的電流方向的電流控制範圍或組合的電流控制範圍的多個電流控制器的至少一個。電流檢測器單元的提供為控制單元提供有關在多個互連的電氣元件中的電流方向的信息，並且由此使控制單元能夠在選擇具有對應於dc電網的一個或更多個電流控制要求的電流控制範圍或組合的電流控制範圍的多個電流控制器的至少一個時將此類信息考慮在內。

因此，對於在多個互連的電氣元件48的每個中的電流方向的給定集，在圖12中示出的等效模型能夠簡化成在圖5中示出的等效模型。

也將領會，只選擇圖1的dc電網的拓撲以便幫助圖示根據本發明的電流控制組合件的工作，並且根據本發明的電流控制組合件可適用於其它dc電網拓撲，並且也可適用於其它類型的電氣電路。