[發明專利]流控電壓源電力轉換器模塊

在審

• 申請號: 201310698250.2
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103872931A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: S.H.施拉姆;S.P.羅薩多;C.M.西勒;S.施勒德;T.布呂克納
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02M7/12
• 分類號: H02M7/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 易皎鶴;湯春龍

技術領域

本發明的各實施例總體涉及電力轉換器，并且更具體地，涉及多級電力轉換器。

背景技術

目前對長距離輸送電力到達遙遠位置的需要逐漸增長，這通常會因傳輸效率和電力傳送能力的考慮而要求基于高壓電力傳輸系統進行傳輸。歷史上的交流(AC)傳輸系統已經用于高壓電力傳輸，然而，AC傳輸系統并不具有所需電纜容量，從而導致產生充電要求。相反，高壓直流(HVDC)傳輸提供更有效的方式來在長距離上傳遞高壓電力。

在HVDC傳輸系統中，電力轉換器通常用于在送變電站(Transmitting?substation)處將AC電力轉換成DC電力，并且在受變電站(Receiving?substation)處將DC電纜轉換回AC電力。在一種方法中，這些電力轉換器具有模塊化多級結構，其中每相具有堆疊式的模塊布置。

每個模塊包括AC-DC電力轉換器，用以在送變電站處將一部分AC電力轉換成DC電力。在一種方法中，模塊化AC-DC電力轉換器包括電壓源電力轉換器，所述電壓源電力轉換器彼此連接形成模塊化堆疊式多級電力轉換器，這種多級模塊化堆疊式電力轉換器支持單向DC電流。然而，目前使用的是兩級和三級的模塊化電壓源電力轉換器，這就導致大量模塊連接在一起以形成具有所需AC-DC電力轉換能力的模塊化堆疊電力轉換器。增加模塊數量導致復雜程度和成本隨之增加。

因此，需要一種改進系統用以解決上文所提及的問題。

發明內容

簡單來說，根據一實施例，提供一種電力轉換器模塊。所述電力轉換器模塊包括流控電壓源電力轉換器(Voltage?source?current?controlled?power?converter)，用以提供具有至少四個輸出電壓電平的單向電流。所述流控電壓源電力轉換器包括：輸入終端，用以接收模塊化輸入電流；以及輸出終端，用以提供模塊化輸出電流。所述流控電壓源電力轉換器還包括在所述輸入終端與所述輸出終端之間彼此并聯連接的第一導電通路和第二導電通路，其中所述第一導電通路和所述第二導電通路各自包括串聯連接到相應導電通路上的至少一個二極管和串聯連接到相應導電通路上的至少一個開關。在所述第一導電通路中的所述至少一個二極管更接近于所述輸入終端而非所述輸出終端連接到所述第一導電通路上，并且在所述第二導電通路中的所述至少一個二極管更接近于所述輸出終端而非所述輸入終端連接到所述第二導電通路上。所述流控電壓源電力轉換器進一步地包括至少兩個蓄能元件，所述至少兩個蓄能元件連接在所述第一導電通路與所述第二導電通路之間。

其中，所述電力轉換器包括轉換器支線，所述轉換器支線連接在所述第一導電通路與所述第二導電通路之間，并且所述轉換器支線中的每個支線在中間節點處連接于相應一對蓄能元件之間。

其中，所述電力轉換器包括多個開關，所述多個開關在所述第一導電通路和所述第二導電通路中彼此串聯連接。

其中，每個轉換器支線在第一節點處連接于所述第一導電通路中的相應一對開關之間，并在第二節點處連接于所述第二導電通路中的相應一對開關之間。

其中，每個轉換器支線包括彼此串聯連接的兩個支線二極管，以使所述中間節點定位在所述兩個支線二極管之間。

其中，每個轉換器支線包括位于所述中間節點的兩側上的支線開關和支線二極管。

其中，所述第一導電通路包括多個第一開關元件，并且所述第二導電通路包括多個第二開關元件，并且其中懸浮電容中的至少一些均在第一電容節點處連接于相應一對第一開關元件之間，并且在第二電容節點處連接于相應一對第二開關元件之間。

其中，所述多個第一開關元件中的每個和所述多個第二開關元件中的每個都包括單向開關和附加的二極管，并且其中如果所述多個第一開關元件包括附加的二極管，那么所述多個第二開關元件包括單向開關，或者如果所述多個第一開關元件包括單向開關，那么所述多個第二開關元件包括附加的二極管。

其中，所述蓄能元件包括電容。