[發(fā)明專(zhuān)利]電力變換系統(tǒng)和操作該電力變換系統(tǒng)的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410453659.2
• 申請(qǐng)日: 2014-09-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104426400A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R.K.古普塔;R.N.拉朱;R.S.喬哈瓦拉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 通用電氣能源能量變換技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M7/217
• 分類(lèi)號(hào): H02M7/217;H02M3/335
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 易皎鶴;姜甜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的領(lǐng)域一般涉及高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)，并且更具體地涉及電力變換系統(tǒng)和他們的操作方法。

背景技術(shù)

至少一些已知的發(fā)電廠(chǎng)地理上位于遙遠(yuǎn)的地區(qū)或者實(shí)際上難以到達(dá)的區(qū)域。一個(gè)示例包括地理上位于崎嶇不平的和/或遙遠(yuǎn)地域(例如多山的山坡、與用戶(hù)距離廣大、近海)的發(fā)電廠(chǎng)，例如近海風(fēng)力渦輪機(jī)安裝。更特別地，這些風(fēng)力渦輪機(jī)可能物理上一起嵌套在共同的地理位置，以形成風(fēng)力渦輪機(jī)場(chǎng)，并電耦連到共同的交流(AC)收集器系統(tǒng)。這些已知的風(fēng)力渦輪機(jī)場(chǎng)中有許多通過(guò)功率變換器、電力變壓器和AC斷路器耦連到AC輸電系統(tǒng)。已知的功率變換器中有許多是電耦連到AC收集器系統(tǒng)和電力變壓器的功率變換組件或系統(tǒng)。這些已知的電力變換組件包括整流部分和逆變部分，整流部分將由發(fā)電廠(chǎng)產(chǎn)生的AC變換成直流(DC)，逆變部分將DC變換成預(yù)定頻率和電壓幅值的AC。已知的AC斷路器中有許多便于在發(fā)電廠(chǎng)需要被隔離(例如，當(dāng)電廠(chǎng)由于斷路器任一側(cè)上的電力故障停止服務(wù)時(shí))時(shí)，將發(fā)電廠(chǎng)從AC輸電系統(tǒng)上去耦連。

類(lèi)似地，一些風(fēng)力渦輪機(jī)場(chǎng)通過(guò)電耦連到AC收集器系統(tǒng)和HVDC輸電系統(tǒng)的單獨(dú)的電力變換組件或系統(tǒng)耦連到高壓(HVDC)輸電系統(tǒng)。在這些配置中，單獨(dú)的電力變換組件的整流部分位置非常靠近關(guān)聯(lián)的發(fā)電廠(chǎng)，單獨(dú)的全電力變換組件的逆變部分位于遙遠(yuǎn)的工廠(chǎng)，諸如位于陸地上的工廠(chǎng)。這些整流和逆變部分通常通過(guò)至少部分地限定HVDC輸電系統(tǒng)的水下HVDC電力電纜電連接。同樣，至少一些已知的HVDC輸電系統(tǒng)不需要AC變換的逆變部分耦連到DC負(fù)載。

許多已知的HVDC輸電系統(tǒng)包括在位置上限定系統(tǒng)的隔離部分的隔離裝置，例如DC斷路器或重合器。這些隔離裝置可以打開(kāi)，以隔離電力故障，并且一旦故障被隔離，可以閉合以將系統(tǒng)的盡可能多的部分恢復(fù)使用。然而，估計(jì)這些裝置的電壓超過(guò)100千伏(kV)，估計(jì)如此高電壓的DC斷路器除了通過(guò)定制設(shè)計(jì)和制造通常不是商業(yè)可用的。因此，與構(gòu)造和維護(hù)HVDC輸電系統(tǒng)有關(guān)的費(fèi)用可能顯著提高。而且，快速動(dòng)作的斷路器的任何替代都需要為及時(shí)有效的故障隔離提供類(lèi)似的快速動(dòng)作特征。

此外，許多已知的HVDC輸電系統(tǒng)包括監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)或包括位于其中的電流和電壓傳感器以便于隔離和恢復(fù)操作的一些等同物。然而，與AC輸電系統(tǒng)相比，由于DC的本質(zhì)，即作為時(shí)間的函數(shù)DC電壓和電流的幅值沒(méi)有過(guò)零點(diǎn)，這樣打開(kāi)DC斷路器需要在包括由于故障造成的高于通常負(fù)載的負(fù)載下打開(kāi)裝置，從而增大了機(jī)械隔離裝置的接觸器部分產(chǎn)生電弧的風(fēng)險(xiǎn)，潛在降低了接觸器部分的使用壽命。同樣，在向上的DC電流偏移的情況下，由于故障造成負(fù)載增加，通常認(rèn)為，機(jī)構(gòu)的操作有大約5毫秒(ms)來(lái)隔離關(guān)聯(lián)的故障。

發(fā)明內(nèi)容

在一方面，本發(fā)明提供了一種電力變換系統(tǒng)。所述電力變換系統(tǒng)耦連到高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)。所述電力變換系統(tǒng)包括多個(gè)功率變換模塊。所述多個(gè)功率變換模塊中的至少一個(gè)功率變換模塊包括耦連到至少一個(gè)DC電源端子的至少一個(gè)功率變換器。所述功率變換模塊還包括耦連到所述至少一個(gè)功率變換器的至少一個(gè)隔離裝置。所述至少一個(gè)功率變換器和所述至少一個(gè)隔離裝置至少部分地限定所述電力變換系統(tǒng)的隔離部分。所述至少一個(gè)隔離裝置被配置成使所述隔離部分停止服務(wù)。所述至少一個(gè)功率變換器被配置成在打開(kāi)所述至少一個(gè)隔離裝置之前，降低通過(guò)所述隔離部分的電流傳輸。