[發明專利]用于處理AC側故障的模塊化多電平轉換器

有效

• 申請號: 201580084505.3
• 申請日: 2015-11-11
• 公開（公告）號: CN108352780B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: A·安德森;K·法德澤尤;Y·江-赫夫納
• 申請（專利權）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M7/483
• 代理公司: 北京市漢坤律師事務所 11602
• 代理人: 王菲;張濤

一種模塊化多電平轉換器包括多個相支路，該多個相支路包括具有雙極電壓貢獻能力的單元(C1p1，...C5p1，C1n1，...C5n1)。模塊化多電平轉換器(14)還包括被配置成在檢測到轉換器的操作擾動時進入第一保護控制模式的控制單元(22)，第一保護控制模式包括控制所有雙極電壓貢獻單元以作為單極電壓貢獻單元來操作，并且如果操作擾動被識別為連接的AC鏈路的相上的故障，則阻斷連接至該相的相支路的單元用于第一保護控制模式的其余部分并且控制連接至AC鏈路的健康相的相支路的單元以處理故障的影響。

技術領域

本發明總體上涉及多電平轉換器。更具體地，本發明涉及模塊化多電平轉換器以及用于控制模塊化多電平轉換器中的故障處理的方法和計算機程序產品。

背景技術

模塊化多電平轉換器在很多不同的電力傳輸環境中都很有用。它們例如可以被用作直流電力傳輸系統(諸如高壓直流(HVDC))和交流電力傳輸系統(諸如柔性交流傳輸系統(FACTS))中的電壓源轉換器。

模塊化多電平轉換器包括多個級聯的轉換器子模塊或單元，每個轉換器子模塊或單元包括多個開關和通常以DC電容器為形式的能量存儲單元。

這樣的轉換器中的轉換器子模塊或單元例如可以是半橋、全橋或鉗位雙單元類型。這些可以被連接在相支路的上相臂和下相臂中。

在一些應用中，使用全橋單元是有吸引力的。全橋單元的串聯連接通過施加反向電壓來提供三個等級的電壓控制以及DC故障電壓阻斷能力。

當例如DC故障電流要被限制時，全橋單元因此是有利的。

但是，在全橋單元的使用導致需要超大尺寸并且因此不必要的大型轉換器時，還存在其它一些故障情況，特別是AC側故障，諸如相對地故障。

WO2015/110185涉及處理這樣的情況。在該文獻中，通過提供高度不對稱的轉換器來避免超大尺寸，其中上相臂包括全橋單元并且下相臂包括半橋單元或全橋單元配備有旁路開關，在發生相對地故障的情況下旁路開關被操作以旁路能量存儲元件。

存在在相支路中需要對稱的全橋設計的情況。因此存在非對稱轉換器設計不可行的情況。在這種情況下，感興趣的是，避免轉換器尺寸過大而不需要添加諸如旁路開關的額外部件。

此外，如果在這個轉換器中進行單元的臨時阻斷，則可能會出現極高的AC側電壓，這些電壓可能會達到總相臂電壓的兩倍。

本發明被提供用于解決上述問題的至少一些問題。

發明內容

本發明旨在提供相臂所需要的轉換器電壓額定值的減少以便處理AC側故障，同時能夠解決由AC側故障引起的其它問題。

根據第一方面，該目的通過模塊化多電平轉換器來實現，模塊化多電平轉換器被配置成在交流(AC)與直流(DC)之間轉換，并且包括：

第一DC端子和第二DC端子，

多個AC端子，用于連接至AC鏈路的多個AC相，以及

多個相支路，每個相支路針對一個相，

其中每個相支路連接在第一DC端子與第二DC端子之間，具有連接至對應的AC端子的中點并且包括具有雙極電壓貢獻能力的單元，其中每個單元包括用于提供電壓貢獻的至少一個能量存儲元件和用于控制電壓貢獻的單元開關，其中至少第一DC端子可連接至DC系統。

模塊化多電平轉換器還包括控制單元，該控制單元被配置成在檢測到轉換器的操作擾動時進入第一保護控制模式，第一保護控制模式包括控制所有雙極電壓貢獻單元以作為單極電壓貢獻單元來操作，以及如果操作擾動被識別為AC鏈路的相上的故障，則針對第一保護控制模式的其余部分阻斷與該相相連的相支路的單元，并且控制與AC鏈路的健康相相連的相支路的單元以處理故障的影響。