[發明專利]海底功率傳輸

有效

• 申請號: 201510264792.8
• 申請日: 2015-05-22
• 公開（公告）號: CN105099199B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: P.滕卡
• 申請（專利權）人: 通用電氣能源能量變換技術有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 72001 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 葉曉勇;姜甜<國際申請>=<國際公布>=

本發明題為海底功率傳輸。功率傳輸和分配系統(40)包括具有電流源(42)的供應側和接收側。接收側包括模塊化轉換器，其中具有與所述電流源串聯連接的多個直流(DC)?交流(AC)電流源轉換器(50，52，54，56)以及并聯連接的多個AC?DC整流器(60，62，64，66)以向多個負載(68)供應功率。DC?AC電流源轉換器的每個向對應AC?DC整流器供應功率，并且包括具有雙向電壓阻斷能力的多個反向阻斷全控開關(102，104，106，108)。此外，來自電流源的電流在任何時刻在至少一個反向阻斷全控開關中流動。

技術領域

一般來說，本發明涉及功率傳輸，以及更具體來說，涉及用于將電功率傳送到海底電氣設備的系統和方法。

背景技術

海底電氣設備、例如驅動氣體壓縮機的海底電動機具有較高標稱額定功率(例如大約10或15 MW)。因此，可要求海底壓縮集群，以通過100或200 km的距離傳送大約50至100MW的總功率。通過超過100 km的距離傳送高功率并且在海底分配功率是很棘手的問題。這種傳輸在高壓下進行，以降低損耗。在接收海底端，電壓被調低，并且然后分配給單獨負載。分配距離通常遠比傳輸距離要短。

三相交流(AC)功率傳輸和分配是向海底設備傳送功率的一種方式。AC功率傳輸雖然比較成熟，但是對于通過長電纜傳送大容量功率的應用提供技術難題。由于電纜電容，大量無功功率需要由電源提供并且由電纜攜帶。電容使充電電流沿AC電纜的長度流動。因為電纜除了有用負載電流之外還必須攜帶這個充電電流，所以電纜損耗較高；電纜是定額過高并且高費用的。大無功功率要求可觸發系統穩定性問題。

AC傳輸和分配的限制能夠通過直流(DC)傳輸來減輕。調(HV)DC傳輸通常要求在傳輸系統中使用電子轉換器，其能夠在HVAC與HVDC之間進行轉換。線路換向轉換器(LCC)和電壓源轉換器(VSC)是這類功率電子轉換器的示例。但是，LCC轉換器要求大量濾波器來供應預期無功功率，而VSC轉換器要求大DC電容器，其影響可靠性和維護。

因此，仍然存在對用于將電功率傳送到海底設備的緊湊可靠系統和方法。

發明內容

按照本技術的一實施例，提供功率傳輸和分配系統。該系統包括具有電流源的供應側和接收側。接收側包括模塊化轉換器，其具有與電流源串聯連接的多個直流(DC)-交流(AC)電流源轉換器以及并聯連接的多個AC-DC整流器以向多個負載供應功率，其中DC-AC電流源轉換器的每個向對應AC-DC整流器供應功率。DC-AC電流源轉換器的每個包括多個反向阻斷全控開關（reverse blocking fully controllable switch），其具有雙向電壓阻斷（bidirectional voltage blocking）能力。此外，來自電流源的電流在任何時刻在至少一個反向阻斷全控開關中流動。

按照本技術的另一個實施例，提供一種向海底負載傳送功率的方法。該方法包括提供多個反向阻斷全控開關，其具有雙向電壓阻斷能力，以形成多個直流(DC)-交流(AC)電流源轉換器的每個。該方法還包括將多個DC-AC電流源轉換器與供應側電流源串聯連接，并且從多個DC-AC電流源轉換器向多個AC-DC整流器供應AC功率，其中供應AC功率包括將DC-AC電流源轉換器的每個耦合到對應AC-DC整流器；來自供應側電流源的電流在任何時刻在至少一個反向阻斷全控開關中流動。該方法還包括并聯耦合多個AC-DC整流器，以向海底負載供應功率。

附圖說明

圖1是示出具有模塊化堆疊功率轉換器的現有技術海底功率傳輸/分配系統的示意圖；

圖2是示出按照本技術的一實施例、具有模塊化電流源轉換器的海底功率傳輸/分配系統的示意圖；

圖3是示出按照本技術的一實施例、圖2的海底功率傳輸/分配系統的詳細段的示意圖；

圖4是示出按照本技術的另一個實施例、圖2的海底功率傳輸/分配系統的詳細段的示意圖；以及