[發明專利]電壓源換流器的控制

在審

• 申請號: 202111168758.2
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN113872425A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: R.古普塔;C.巴克;R.懷特豪斯;A.亞當茨克
• 申請（專利權）人: 通用電器技術有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M7/483;H02J3/36
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姜冰

本公開的發明名稱是“電壓源換流器的控制”。本發明涉及用于控制故障阻斷電壓源換流器（VSC）設備的方法和設備，例如，具有一個或多個全橋式單元的故障阻斷VSC或具有故障阻斷能力的VSC的組合。在DC側中斷的情況下，例如DC側故障，所述方法涉及在識別出對所述DC側中斷的需求之后，操作所述電壓源換流器設備以從所述連接的DC系統提取至少一些電能到所述VSC。從所述DC系統提取的所述能量中的至少一些可傳遞到AC系統。一旦從所述DC系統提取了足夠的能量，所述VSC就能夠與所述DC系統隔離，并且所述電壓源換流器設備能夠切換到阻斷狀態。

技術領域

本發明案涉及用于在DC側中斷(例如，DC側故障)的情況下控制電壓源換流器的方法和設備，且尤其涉及控制具有故障阻斷能力的電壓源換流器。

背景技術

HVDC(高壓直流電)電力傳輸使用直流電以供電力傳輸。這是更普遍的交流電電力傳輸的替代方案。使用HVDC電力傳輸存在許多益處。HVDC對遠距離電力傳輸和/或在不同頻率下操作的互連交流電(AC)網絡特別有用。

到目前為止，大多數HVDC傳輸系統一直基于線換向換流器(LCC)，例如使用晶閘管閥的六脈沖橋式換流器。LCC使用例如閘流晶體管的元件，它們可通過適當的觸發信號接通，并且只要它們被加正向偏壓，就保持導電。

然而，越來越多的電壓源換流器(VSC)被提出用于HVDC傳輸中。VSC使用例如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的開關元件，它們可獨立于任何連接的AC系統而進行可控制的接通和關斷。因此，VSC有時被稱作自換向換流器。

已知VSC的各種設計。通常，每一VSC針對每一AC相位將具有相柱(phase limb)，其中每一相柱具有兩個換流器臂，所述換流器臂將相關AC端連接到相應的高DC端和低DC端。每一換流器臂包括通常被稱為閥的設備，其用于將AC端選擇性地連接到相關DC端。

在已知的VSC的一個形式，通常被稱為六脈沖橋式或稱為兩級換流器中，每一換流器臂的閥包括一組串聯連接的開關元件，通常為IGBT，每一IGBT與反并聯二極管連接。閥的IGBT一起開關以連接或斷開連接相關AC與DC端，其中給定相柱的閥在反相中進行開關。通過針對每一臂使用脈沖寬度調制(PWM)類型的開關方案，可實現AC和DC電壓之間的轉換。在稱為模塊化多電平換流器(MMC)的另一VSC形式中，每一換流器臂包括多個串聯連接的單元，它們各自具有例如電容器的能量存儲元件，所述能量存儲元件可在相關AC和DC端之間選擇性地串聯連接或被旁路。通過使用相對較大數目個單元并適當定時所述開關，所述閥可合成近似正弦波的步進式波形，以從DC轉換到AC，或反之亦然，伴有低等級的諧波失真。在稱為交替臂換流器(AAC)的另一類型的換流器中，多個串聯連接的單元在每一換流器臂中進行連接，以用于提供如針對MMC類型換流器所描述的步進式電壓波形，但是每一換流器臂還包括被稱為導引器開關的臂開關，并且每一換流器臂在AC周期的至少部分內關斷。

圖1示出了示例性HVDC網絡。第一VSC 101a，可形成第一換流器站的部分通過DC鏈路102連接到第二VSC 101b。在背靠背布置中，第二VSC 101b可在第一站中與第一VSC 101a處于相同位置。然而，在一些情況下，第二VSC 101b可位于遠離第一站的第二站，并且DC鏈路102可包括一個或多個DC傳輸線，例如，架空線路或水下或埋設電纜，所述DC傳輸線的長度可為數千米。第一VSC 101a可通過從來自連接的AC系統103a的經接收AC輸入供應的轉換而產生DC供應。接著，第二VSC 101b針對連接的AC系統103b通常提供從DC轉換回AC。