[發(fā)明專利]電壓源轉(zhuǎn)換器和關(guān)聯(lián)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480081926.6
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN107078656A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設計）人: S.蘇拉馬尼安;S.邁蒂
• 申請（專利權(quán)）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類號: H02M7/19
• 分類號: H02M7/19;H02M7/487;H02M7/49;H02M7/515;H02M7/525;H02M1/12;H02M1/15;H02M1/32;H02M7/162
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 鄭浩,劉春元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電壓源轉(zhuǎn)換器和關(guān)聯(lián)方法。

背景技術(shù)

高壓直流(HVDC)轉(zhuǎn)換器主要被分類為電流源轉(zhuǎn)換器(CSC)和電壓源轉(zhuǎn)換器(VSC)。CSC轉(zhuǎn)換器基于包含晶閘管的線路換向轉(zhuǎn)換器(LCC)。晶閘管具有諸如被加固，具有低通態(tài)損耗，易于彼此串聯(lián)連接，具有短時間的超定額能力及具有高功率定額和低成本的一些固有的優(yōu)點。此外，晶閘管是良好建立且常用的組件。然而，LCC轉(zhuǎn)換器具有多個缺點：它們可遇到換向失效，它們要求強交流(AC)電網(wǎng)，它們不支持無功功率，具有高次諧波，要求用于功率反轉(zhuǎn)的極性反轉(zhuǎn)，留有大的覆蓋區(qū)域，控制慢且不能改進AC電網(wǎng)穩(wěn)定性。

VSC轉(zhuǎn)換器基于自換向裝置，例如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、集成柵極換流晶閘管(IGCT)等。這些類型的轉(zhuǎn)換器克服了LCC的許多缺點。它具有以下特征：無換向失效，它可連接到弱AC電網(wǎng)（也為無源負載），能夠支持無功功率，具有低諧波，不要求用于功率反轉(zhuǎn)的極性反轉(zhuǎn)，控制快且能夠改進AC電網(wǎng)穩(wěn)定性。

然而，VSC轉(zhuǎn)換器具有以下缺點：更高的通態(tài)損耗，更高的切換損耗，增大的定額（由于故障電流），頻繁失效及更高成本。

近來，也使用了采用多個單元的VSC轉(zhuǎn)換器，其中，每個單元提供電壓貢獻（contribution）以便形成用來獲得AC信號的波形。

也稱為模塊化多級轉(zhuǎn)換器(M2LC)，即，多單元VSC轉(zhuǎn)換器的這些轉(zhuǎn)換器具有一些另外優(yōu)點。它們可在無濾波器的情況下提供。而且，也能夠避免di/dt和dv/dt問題。然而，由于單元電容器和有關(guān)VSC轉(zhuǎn)換器的所提及的問題，它們也提供更大的覆蓋區(qū)域。

WO 2014/082657 A1公開了一種包括多個閥的基于晶閘管的電壓源轉(zhuǎn)換器，閥包括帶有在橋中提供的用于在兩種狀態(tài)之間切換的切換元件，其中橋在至少一個相腿中提供，相腿在兩個直流極之間伸展并且具有連接到交流端子的至少一個中點。至少一個閥的切換元件是晶閘管，并且轉(zhuǎn)換器還包括與閥關(guān)聯(lián)的換向單元，其中換向單元是可控的以反向偏置閥，如果閥將停止傳導電流的話。

然而，如果故障處理能力得以改進，則始終具有很大的益處。

發(fā)明內(nèi)容

目的是提供一種與現(xiàn)有技術(shù)相比，改進故障處理的電壓源轉(zhuǎn)換器。

根據(jù)第一方面，提出一種包括第一轉(zhuǎn)換器裝置的電壓源轉(zhuǎn)換器。第一轉(zhuǎn)換器裝置包括：多個導向閥，其中每個導向閥包括在橋中提供的用于在兩種狀態(tài)之間切換的兩個反并聯(lián)晶閘管，橋在至少一個相腿中提供，相腿連接到兩個第一對直流極并且包括連接到交流AC端子的中點；以及連接到至少一個相腿的相應的相腿的至少一個換向單元，其中換向單元是可控的，以在晶閘管將停止傳導電流時反向偏置連接的相腿的至少一個導向閥的晶閘管。通過在導向閥中提供反并聯(lián)晶閘管，更大的控制是可能的。例如，使用導向閥，能夠關(guān)斷在DC極之間的電流。

電壓源轉(zhuǎn)換器可還包括：三繞組變壓器；和包括第一轉(zhuǎn)換器裝置的所提及的特征的第二轉(zhuǎn)換器裝置。在此種情況下，對于每個相位，第一轉(zhuǎn)換器裝置的AC端子連接到三繞組變壓器的第一繞組，第二轉(zhuǎn)換器裝置的AC端子連接到三繞組變壓器的第二繞組，并且電壓源轉(zhuǎn)換器的AC端子連接到三繞組變壓器的第三繞組；以及第一轉(zhuǎn)換器裝置的每個相腿在電壓源轉(zhuǎn)換器的主直流極之間與第二轉(zhuǎn)換器裝置的每個相腿串聯(lián)連接。通過提供到轉(zhuǎn)換器裝置，在AC側(cè)上能夠?qū)碜詢蓚€轉(zhuǎn)換器裝置的電壓進行向量相加，從而允許在正常操作和故障操作期間對AC電壓和相位的很大的控制。

每個轉(zhuǎn)換器裝置可包括至少三個相位，并且電壓源轉(zhuǎn)換器可包括三個AC端子，其中對于每個相位，第一轉(zhuǎn)換器裝置的AC端子連接到三繞組變壓器的第一繞組，第二轉(zhuǎn)換器裝置的AC端子連接到三繞組變壓器的第二繞組，以及電壓源轉(zhuǎn)換器的AC端子連接到三繞組變壓器的第三繞組。

第三繞組可包括對于每個相位，在AC端子與計數(shù)器端子之間串聯(lián)連接的第一繞組部分和第二繞組部分；以及其中第一繞組部分磁耦合到第一繞組，并且第二繞組部分磁耦合到第二繞組。

電壓源轉(zhuǎn)換器可還包括配置成控制第一轉(zhuǎn)換器裝置的導向閥和第二轉(zhuǎn)換器裝置的導向閥，使得實現(xiàn)在第一轉(zhuǎn)換器裝置與第二轉(zhuǎn)換器裝置的AC電壓之間的所預期的差分相位角的控制部件。

每個轉(zhuǎn)換器裝置可包括波成形器，其包括在轉(zhuǎn)換器裝置的直流極之間串聯(lián)連接的多個波成形器單元，并且其中波成形器的中點連接到轉(zhuǎn)換器裝置的每個換向單元，其中每個波成形器單元包括切換元件和能量存儲裝置。

每個轉(zhuǎn)換器裝置可包括在每個換向單元與其連接的相腿之間的互連器，每個互連器包括反并聯(lián)晶閘管。