[發明專利]具有星形中性點電抗器的用于轉換電氣參數的裝置

有效

• 申請號: 201080032077.7
• 申請日: 2010-07-06
• 公開（公告）號: CN102474101A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: C.阿姆沙特;M.多瑪施克;V.休森內瑟;T.維斯特維勒
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02M7/00;H02M1/14;H02M7/49
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 謝強

技術領域

本發明涉及一種用于在電能傳輸和電能分布的領域內變換電氣參數的裝置，具有可連接在交流電壓網和直流電壓電路之間的換流器，以及與交流電壓接頭相連接的電網接頭單元以用于與交流電壓網連接，該換流器具有連接在交流電壓接頭和直流電壓接頭之間的功率半導體整流器，其中每個功率半導體整流器包括由雙極子模塊組成的串聯電路，其分別具有能量存儲器以及功率半導體電路。

背景技術

用于變換電氣參數的裝置例如作為高壓直流傳輸設備的部件公知。高壓直流傳輸設備(設備)通常具有兩個經由直流電壓中間電路彼此相連的換流器，該換流器在交流電壓側分別與交流電壓網耦合。借助高壓直流傳輸設備能夠從一個交流電壓網向另一個交流電壓網傳輸電功率。特別是利用高壓直流傳輸進行遠距離的能量傳輸是具有優勢的，因為與利用交流電壓進行傳輸相比在傳輸中的損耗更小。

根據現有技術，的不同的換流器拓撲結構是公知的。在專業領域稱為兩點換流器(Zweipunkt-Umrichter)的兩級換流器(Zwei-Stufen-Umrichter)在其輸出端僅產生兩個不同的電壓電平。兩點換流器的換流器整流器具有多個布置為互相串聯的功率半導體開關。串聯連接的功率半導體必須所有的都同時接通，也就是從中斷經過功率半導體的電流的斷開位置轉換到允許經過功率半導體的電流的接通位置。自導向的并且產生電壓的換流器也稱為“電壓源換流器(Voltage?Source?Converter，VSC)”。具有三個電壓級的換流器被稱為三點換流器(Dreipunkt-Umrichter)。

除了兩點和三點換流器之外，根據現有技術還公知所謂的多級換流器，該多級換流器在專業領域中也被稱為“多級電壓源換流器(Multilevel?Voltage?Source?Converter，VSC)”。多級VSC通常具有由雙極子模塊組成的功率半導體整流器，其分別具有諸如電容器的能量存儲器以及功率半導體電路，借助其能夠在各個子模塊的輸出端子上產生在電容器上降落的電壓或者零電壓。通過子模塊的串聯電路可以逐級地改變在每個功率半導體整流器的輸出端上的電壓，其中級的幅度通過在各個電容器上降落的電壓來確定。在兩點或三點換流器中設置的直流電壓電路的中央電容器在多級VSC中被分布到功率半導體整流器的各個子模塊。

多級換流器具有如下的缺陷，即換流器的功率半導體整流器所連接的直流電壓中間電路的極相對于地電位可以具有帶有不同高的絕對值的電壓。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題是，提供一種本文開頭提到的類型的換流器，利用該換流器簡單有效且低成本地相對于地電位平衡在直流電壓電路中的電壓。

本發明通過與在電網接頭單元和換流器之間的電勢點相連的星形中性點電抗器來解決上述技術問題，該星形中性點電抗器具有與接地的星形中性點相連的電抗器線圈，其中電抗器線圈被這樣構造，使得其對于具有交流電壓網的基波振蕩頻率的交流電流來說表示對于地電位具有高阻抗的電流路徑，并且對于直流電流來說表示對于地電位具有低阻抗的電流路徑。

根據本發明，換流器側的電勢連接通過星形中性點電抗器實現。星形中性點電抗器具有與星形中性點相連的電抗器線圈，其在其背向星形中性點側與各個換流器的交流電壓接頭電氣地連接。換句話說，借助電網接頭單元在交流電壓網上連接按照本發明的裝置時是將星形中性點電抗器與交流電壓網并聯地布置。星形中性點電抗器的電抗器線圈被這樣構造，使得其對于通常位于50或60Hz的交流電流的基波振蕩分量來說表示具有高阻抗的電流路徑，從而交流電流不能流過接地的星形中性點。但在絕緣子表面的寄生的漏電流的數量級中直流的電流是可能的。合適地，星形中性點電抗器在露天場中位于靠近在其中布置了功率半導體整流器的整流器庫(Ventilhalle)。由此，借助該星形中性點電抗器可以平衡具有浮置電勢(fliegende?Potenzial)的多級換流器的直流電壓中間電路。換句話說，直流電壓中間電路的極相對于地電位具有其絕對值大致相同的電壓。

合適地，星形中性點電抗器的星形中性點經由歐姆電阻與地電位相連。借助歐姆電阻可以避免在直流電壓中間電路的導體-地電容和星形中性點電抗器的電感之間的諧振或振蕩。由此通過這種方式提供衰減。

合適地，每個電抗器線圈具有可磁化的芯?？纱呕男纠缈梢允氰F芯或者諸如此類。按照與此相關地合適的擴展，芯限定氣隙。氣隙用于避免在傳導例如直到100mA的直流電流時芯提前飽和。