[發(fā)明專利]對于雙端子HVDC連接的AC/DC多單元功率轉換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180074901.X
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN104081649B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發(fā)明（設計）人: K.帕帕斯特吉奧;G.斯塔馬蒂奧
• 申請（專利權）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類號: H02M7/797
• 分類號: H02M7/797;H02J1/10;H02M7/49;H02J3/36
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 易皎鶴;劉春元

技術領域

本發(fā)明涉及高壓功率轉換。

背景技術

對于多種不同的應用需要DC（直流）與DC之間的高壓功率轉換。一個這樣的應用是對于與HVDC（高壓DC）相關的鏈路。

WO?2011/060812提出一種高壓DC轉換器，其包括在第一與第二DC端子之間連接的至少一個感應器和至少一個鏈式連接轉換器，所述或每個鏈式連接轉換器包括串聯模塊鏈，每個模塊包括一個或多個半導體開關和一個或多個能量存儲裝置。這些半導體開關能控制成提供持續(xù)可變電壓源，其中在DC網絡在使用中連接到第一和第二DC端子來控制模塊的開關以選擇性地使一個DC網絡能夠對該或每個感應器充電或使該或每個感應器能夠向其他DC網絡放電時，所述或每個鏈式連接轉換器是可操作的。

然而，需要在對于高壓應用的功率轉換器中提供更大的靈活性。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目標是減輕上文論述的現有技術的問題。

在第一方面中，提出用于在第一高壓直流（DC）連接、第二高壓DC連接與高壓交流（AC）連接之間轉換功率的功率轉換器。該功率轉換器包括：第一相布置，其包括第一轉換器臂、第二轉換器臂、第三轉換器臂、第四轉換器臂、第五轉換器臂和第六轉換器臂。該第一、第二、第三和第四轉換器臂按提到的順序在第一高壓DC連接的兩個端子之間串聯連接，并且第一、第二、第三和第四轉換器臂中的每一個包括多個轉換器單元。第五轉換器臂布置在第二高壓DC連接的第一端子與第一連接點（是第一轉換器臂與第二轉換器臂之間的點）之間。第六轉換器臂布置在第二高壓DC連接的第二端子與第二連接點（是第三轉換器臂與第四轉換器臂之間的點）之間。高壓AC連接在第二轉換器臂與第三轉換器臂之間連接。

使用該功率轉換器，在兩個高壓DC連接與高壓AC連接之間提供高壓三向轉換器。與DC與DC或DC與AC之間的雙向轉換器相比，這大大改進靈活性并且需要很少的附加部件。功率轉換器還允許功率在三個端口中的任一個中在任一方向上流動，只要存在至少一個電源和一個功率負載即可。

功率轉換器可進一步包括布置在第一高壓DC連接的兩個端子之間的第一對電容器和布置在第二高壓DC連接的第一端子與第二高壓DC連接的第二端子之間的第二對電容器。這使第一和第二高壓連接上的電壓紋波減少。

第一相布置可進一步包括在第二轉換器臂與第三轉換器臂之間串聯連接的第七轉換器臂和第八轉換器臂，其中高壓AC連接在第三連接點與第四連接點之間連接，該第三連接點是第二轉換器臂與第七轉換器臂之間的點，并且該第四連接點是第三轉換器臂與第八轉換器臂之間的點。使用該布置，在第二高壓DC連接上提供雙極連接。該雙極連接可以是雙向的。

功率轉換器可進一步包括高壓AC連接與第三連接點之間的第一變壓器和高壓AC連接與第四連接點之間的第二變壓器。該變壓器允許電壓轉換并且還將提供電氣絕緣。

轉換器臂的單元中的每一個可包括至少一個無源部件和至少一個有源部件。

第五和第六轉換器臂中的每一個可布置成與第一、第二、第三和第四轉換器臂一致地被控制。也就是說，到（或從）第二高壓DC連接的轉換與到高壓AC連接的轉換協(xié)調。

第五和第六轉換器臂中的每一個可布置成分別檢測第一連接點與第二連接點的AC分量，并且根據檢測的AC分量來操作。利用這樣的布置，第五和第六轉換器臂適應于第一和第二連接點處的波形并且從而需要更少或不需要外部操作控制，例如來自外部控制器。

功率轉換器可進一步包括具有與第一相布置相同的結構的第二相布置和具有與第一相布置相同的結構的第三相布置。多個相彼此互補來使第一和第二高壓DC連接上的任何紋波減少，這由此使對于高壓DC連接上的任何電容器的需要減少?？砂ǜ倩蚋嗟南嗖贾脕碇С指倩蚋嗟南?。更多的相使第一和第二高壓DC連接上的任何紋波甚至進一步減少。

大體上，在權利要求中使用的所有術語要根據它們在技術領域內的普通含義來解釋，除非在本文另外明確定義。對“一（a）/一（an）/該元件、設備、部件、工具、步驟等”的所有引用要開放地解釋為指元件、設備、部件、工具、步驟等中的至少一個實例，除非另外明確規(guī)定。本文公開的任何方法的步驟不必按所公開的確切順序執(zhí)行，除非明確規(guī)定。

附圖說明

現在通過示例的方式參考附圖描述本發(fā)明，其中：

圖1是圖示功率轉換器的一個實施例的示意圖；

圖2A-C是圖示圖1的功率轉換器的各種點處的電壓的示意曲線圖；

圖3A-B是圖示圖1的功率轉換器的轉換器臂的實施例的示意圖；