[發明專利]轉換器臂和關聯轉換器裝置

有效

• 申請號: 201280076194.2
• 申請日: 2012-10-01
• 公開（公告）號: CN104782042A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: J.赫夫納;H.布杰克倫德
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: H02M7/49
• 分類號: H02M7/49
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 葉曉勇;湯春龍

技術領域

本發明涉及用于功率轉換的轉換器臂。

背景技術

高壓直流(HVDC)的使用因與用于輸電的AC(交流)相比的多個優點而不斷增加。為了將HVDC環節或HVDC電網連接到AC電網，轉換需要從DC(直流)到AC或者AC到DC進行。這個轉換例如能夠使用電壓源轉換器(VSC)來執行。

在電壓源轉換器中，轉換器單元由主控制器來控制，以同步轉換。當存在許多轉換器單元時，各單元需要能夠從主控制器接收控制信號，這在轉換器單元的數量較大時會變得復雜。

WO2011/120572提供一種用于高壓DC輸電和無功功率補償的電壓源轉換器。所提供的電壓源轉換器包括設置成彼此相鄰以形成環的一對串聯組合件。本地數據傳輸鏈路允許串聯組合件的從轉換器單元相互之間接收和傳送數據。這在全局控制單元與串聯組合件之一的主轉換器單元之間的通信故障的情況下提供備用通信路由。

但是，如果可能的話，在將控制信號提供給轉換器單元的途中更進一步改進可靠性則會是有益的。

發明內容

一個目的是改進將控制信號提供給轉換器臂的轉換器單元時的容錯。

按照第一方面，提供一種用于功率轉換的轉換器臂。該轉換器臂包括：多個轉換器單元，其中各轉換器單元包括：多個半導體開關；能量儲存元件；以及至少三個控制信號連接，設置成控制多個半導體開關的導通狀態。各轉換器單元被連接以經由所述控制信號連接從至少三個實體接收控制信號，其中三個實體的至少兩個是相鄰轉換器單元，并且各轉換器單元設置成經由所述控制信號連接將控制信號轉發到所有連接的相鄰轉換器單元。這樣，提供給轉換器臂的控制信號充滿轉換器臂的轉換器單元。重要地，這個布置提供對任何故障(其可影響轉換器單元的一個或多個)的極大冗余度和抗性。

該轉換器臂還可包括兩個非相鄰轉換器單元之間的快捷連接，其中非相鄰轉換器單元各包括至少四個控制信號連接。這種快捷連接降低向所有轉換器單元提供控制信號方面的最大延遲。

各轉換器單元可設置成與提供給控制信號連接的其他消息獨立地檢測提供給控制信號連接的阻塞消息（blocking?message），其中阻塞消息指示轉換器單元關斷轉換器單元的所有半導體開關。通過獨立檢測阻塞消息，阻塞消息能夠比使用完全常規消息解碼時更快地被檢測。這允許阻塞消息更快地被轉發，并且因而更快地傳播到所有單元。

各轉換器單元可設置成檢測和轉發阻塞消息，而無需對于包含阻塞消息的控制信號完全解碼。

轉換器單元中的四個可直接連接到主控制器，其設置成生成控制信號，控制信號設置成控制轉換器單元的多個半導體開關的導通狀態。這四個轉換器單元能夠設置在轉換器臂的任一側，其中任何其他轉換器單元連接在這四個轉換器單元之間。通過這個布置，兩個出故障單元決不會影響任何其他單元的可控性。實際上，在許多情況下，分布位置的三個或更多轉換器單元能夠出故障而沒有影響其他單元的可控性。

直接連接到主控制器的轉換器單元可以僅連接到兩個相鄰轉換器單元，以及在這種實施例中，沒有直接連接到主控制器的任何轉換器單元連接到三個相鄰轉換器單元。

各轉換器單元可包括單元控制器，并且各轉換器單元的至少三個控制信號連接可連接到單元控制器，其中單元控制器可設置成經由相應選通單元(其設置成將半導體開關的控制信號調節成適當格式)來控制轉換器單元的半導體開關。

各轉換器單元可包括輔助功率輸入，其中各輔助功率輸入可設置成向相應轉換器單元的控制功能供電，而無需對相應轉換器單元的能量儲存元件進行充電。這樣，具有互連轉換器單元的整個轉換器臂的控制功能性能夠在無需向主電力線供電的情況下被測試。這在安裝期間或者對于故障管理能夠是特別有用的。

轉換器臂還可包括至少一個電池，其連接到轉換器單元的輔助功率輸入。電池提供充分可靠性，并且在安裝或故障管理時易于根據需要來更換。

各轉換器單元可包括連接到其輔助功率輸入的電池。

控制信號連接的每一個可以是雙向連接。

控制信號連接的每一個可設置成經由光學連接進行通信。

按照第二方面，提供一種用于以交流AC與直流DC之間的至少一個方向轉換功率的轉換器裝置，其中包括按照第一方面的至少一個轉換器臂。

該轉換器裝置可包括并聯連接在DC連接的端子之間的多個相腿，并且各相腿可包括按照第一方面的至少一個轉換器臂。