[發(fā)明專利]用于輸送電能的電廠

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880129692.2
• 申請日: 2008-06-09
• 公開（公告）號: CN102057563A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設計）人: 貢納爾·阿斯普隆德;比約恩·雅各布森
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: H02M7/49
• 分類號: H02M7/49;H01B9/02
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 杜誠;陳煒

技術領域和背景技術

本發(fā)明涉及通過高壓直流(HVDC)輸送電能的電廠，包括由雙極直流電壓網(wǎng)絡互連的兩個變流器站，并且每個變流器站各自連接到交流電壓網(wǎng)絡，以從交流電壓網(wǎng)絡中的一個向另一個饋送電能。每個變流器站具有電壓源變流器，電壓源變流器具有連接到變流器直流電壓側(cè)的異性極的至少一個相腳，并且包括串聯(lián)連接的開關單元。每個開關單元一方面具有串聯(lián)連接的至少兩個半導體組件，每個半導體組件各自具有關斷型半導體器件和與關斷型半導體器并聯(lián)連接的續(xù)流二極管，并且每個所述開關單元另一方面具有至少一個儲能電容器。變流器的相輸出被配置成連接到沿開關單元的串聯(lián)連接在兩個開關單元之間形成的變流器的交流電壓側(cè)。每個開關單元被配置成通過每個開關單元的半導體器件的控制獲得兩個切換狀態(tài)，即，第一開關狀態(tài)和第二開關狀態(tài)，其中，把至少一個儲能電容器上的電壓以及零電壓分別施加到開關單元的端子上，以在相輸出上獲得確定的交流電壓。

變流器站中的一個可以一直作為整流器，即，可以從連接到作為整流器的變流器站且連接到作為逆變器的另一變流器站的交流電壓網(wǎng)絡以及通過該交流電壓網(wǎng)絡向連接到作為逆變器的變流器站的交流電壓網(wǎng)絡饋送電能。如果連接到作為整流器的變流器站的交流電壓網(wǎng)絡是用于生成電能的電廠(例如風電場)的一部分，則將會是這種情況。然而，也可預見的是，兩個變流器站之間電能的饋送可以改變，所以變流器站可以從作為整流器改變成作為逆變器，反之亦然。

站中的變流器可以具有任何數(shù)量的相腳，但是變流器為了在其交流電壓側(cè)具有三相交流電壓通常具有三個這種相腳。

可以將這種類型的電壓源變流器用于所有種類的場合，在該場合中，將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，反之亦然；在該場合中，這些使用的實例是在HVDC(高壓直流)電廠的站中；在該場合中，通常把直流電壓轉(zhuǎn)換成三相交流電壓，反之亦然；或者在所謂的背對背站的情況下，在該場合中，首先把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓以及隨后把該直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓；以及在SVC(靜態(tài)無功功率補償器)的情況下，在該場合中，直流電壓側(cè)包括自由掛接的電容器。

通過例如DE?10103031A1和WO?2007/023064A1知曉這種類型的電壓源變流器，并且如其中所公開的，通常被稱為多單元變流器或M2LC。針對這種類型的變流器的功能，參考這些公開內(nèi)容。變流器的開關單元可以具有除公開內(nèi)容中所示的外觀以外的外觀，并且例如每個開關單元可以具有多于一個的儲能電容器，只要可以控制開關單元在介紹中所提及的兩個狀態(tài)之間切換即可。

本發(fā)明針對配置成輸送大功率的這種電壓源變流器。當使用這種電壓源變流器輸送大功率時，這也意味著處理高電壓，并且通過開關單元的儲能電容器上的電壓確定變流器直流電壓側(cè)的電壓。這意味著將針對大量半導體器件串聯(lián)連接相當大數(shù)量的這種開關單元，即，將在每個開關單元中串聯(lián)連接半導體組件，并且在相腳中的開關單元的數(shù)量相當大時，這種類型的電壓源變流器尤其令人關注。串聯(lián)連接的大量這種開關單元意味著將可以控制這些開關單元在第一與第二開關狀態(tài)之間改變，并且由此已經(jīng)在相輸出處獲得非常接近于正弦電壓的交流電壓。這已經(jīng)可以通過基本上比DE?10103031A1的圖1中所示類型的已知電壓源變流器中通常使用的切換頻率更低的切換頻率來獲得，該已知電壓源變流器具有開關單元，該開關單元具有關斷類型的至少一個半導體器件以及與至少一個半導體器件反并聯(lián)連接的至少一個續(xù)流二極管。這使得可以獲得基本上更低的損耗，并且還顯著減少無線電干擾以及濾波和諧波電流的問題，所以其設備成本可以更少。

相應地，具有變流器站、通過HVDC輸送電能的電廠具有許多優(yōu)點，其中該變流器站具有這種M2LC型的電壓源變流器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種相對于已知的這種電廠在至少一些方面得到改進的在介紹中定義的類型的電廠。

根據(jù)本發(fā)明，通過提供這種電廠達到該目的，其中，電壓源變流器被配置成采用直流電壓，該直流電壓相對于地在第一極的大小比在第二極的大小更高，并且由此該直流電壓相對于地不對稱，以在各變流器的相輸出上產(chǎn)生交流電壓。

通過在變流器的直流電壓側(cè)采用這種不對稱，更便宜的線纜或架空線路可以用于電廠的直流電壓網(wǎng)絡。因此，本發(fā)明在于在通過HVDC輸送電能的電廠中組合便宜輸送線路以及M2LC型低損耗變流器。這相對于已知的這種電廠形成了顯著改進。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，變流器被配置成采用在第一極的大小比在第二極的電壓大小高至少三倍的直流電壓。這使得第二極可以采用比第一極成本更低的導體，由此節(jié)省成本。