高压DC电力变换系统和操作该系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及高压DC电力变换系统和操作该系统的方法。用于将并联的多个高压直流(HVDC)功率串(1，2，…，n)耦连到HVDC输电系统的分段额定变换系统(320)包括：至少一个分段额定功率变换器(322)，所述分段额定功率变换器(322)耦连到多个HVDC功率串；以及至少一个电容装置(326)，所述电容装置(326)耦连到至少一个分段额定功率变换器。所述至少一个分段额定功率变换器和所述至少一个电容装置将所述多个HVDC功率串中的每个HVDC功率串两端的差分电压(DV1，DV2，…，DVn)调节为基本上彼此相似。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高压直流(HVDC)输电系统，并且更具体地涉及电力变换系统和他们的操作方法。
技术介绍
至少一些已知的发电厂地理上位于遥远的地区或者实际上难以到达的区域。一个示例包括地理上位于崎岖不平的和/或遥远地域(例如多山的山坡、与用户距离广大、近海)的发电厂，例如近海风力涡轮机安装。更特别地，这些风力涡轮机可能物理上一起嵌套在共同的地理位置，以形成风力涡轮机场，并电耦连到共同的交流(AC)收集器系统。这些已知的风力涡轮机和风力涡轮机场中有许多通过功率变换器和电力变压器耦连到AC输电系统。已知的功率变换器中有许多是通过电力变压器电耦连到AC收集器系统的功率变换组件或系统。这些已知的电力变换组件包括整流部分和逆变部分，整流部分将由发电厂产生的AC变换成直流(DC)，逆变部分将DC变换成预定频率和电压幅值的AC。这些已知的AC收集器系统中一些通过另一电力变压器和单独的电力变换组件或系统的一部分进一步耦连到高压DC (HVDC)输电系统。在这些配置中，单独的电力变换组件的整流部分位于非常靠近关联的AC收集器系统的位置，单独的全功率变换组件的逆变部分位于遥远的工厂，诸如位于陆地上的工厂。这些整流和逆变部分通常通过至少部分地限定HVDC输电系统的水下HVDC电力电缆电连接。同样，至少一些已知的HVDC输电系统不需要AC变换的逆变部分耦连到DC负载。这些已知的AC到DC到AC功率变换/AC收集/AC到DC变换/HVDC输电配置实现相对简单。然而，大量的AC到DC到AC功率变换器显著增大了构造和维修这种配置的成本。类似地，在第二种已知配置中，多个风力涡轮机和/或风力涡轮机场通过多个电力变换器耦连到公共DC收集系统，所述多个电力变换器包括用于整流的AC到DC变换器和直接耦连到AC到DC变换器用于升压和调制的DC到DC变换器。公共DC收集系统通过另一DC到DC变换器耦连到HVDC输电系统，以用于进一步升高DC电压以便进行远距离输电。还是，大量的DC到DC功率变换器显著增大了构造和维修这种配置的成本。第三种已知的配置包括通过关联用于整流的AC到DC变换器直接耦连到HVDC输电系统的多个风力涡轮机和/或风力涡轮机场。多个AC到DC变换器分配到多个串(string)中，每个串中的变换器串联耦连，这些串并联耦连到HVDC输电系统。这些配置不用增加升压变压器的成本就能实现高效率的输电。然而，每个串两端的电压必须保持在窄公差带内，以缓解这些串之间的电压不匹配和电流不平衡。通常与可再生能源(诸如风力涡轮机)关联的电压产生有各种不同，维持这种窄的公差带是异常困难的。
技术实现思路
在一方面，本专利技术提供了一种用于将并联的多个高压直流(HVDC)功率串(powerstrings)親连到HVDC输电系统的分段额定电力变换系统(fract1n rated convers1nsystem)。所述系统包括:至少一个分段额定功率变换器(fract1n rated powerconverter)，所述分段额定功率变换器耦连到多个HVDC功率串；以及至少一个电容装置，所述电容装置耦连到所述至少一个分段额定功率变换器。所述至少一个分段额定功率变换器和所述至少一个电容装置将所述多个HVDC功率串中的每个HVDC功率串两端的差分电压(differential voltage)调节到基本上彼此相似。在另一方面，本专利技术提供了一种耦连到高压直流(HVDC)输电系统的电力转换系统。所述电力转换系统包括具有第一极性(polarity)的第一 HVDC输电通道以及具有第二极性的第二 HVDC输电通道。所述电力转换系统还包括在所述第一 HVDC输电通道和所述第二HVDC输电通道之间并联延伸的多个HVDC功率串。所述电力转换系统还包括分段额定变换系统，所述分段额定变换系统包括耦连到所述多个HVDC功率串的至少一个分段额定功率变换器。分段额定变换系统还包括至少一个电容装置，所述电容装置耦连到所述至少一个分段额定功率变换器。所述至少一个分段额定功率变换器和所述至少一个电容装置将所述多个HVDC功率串中的每个HVDC功率串两端的差分电压调节到基本上彼此相似。其中，所述至少一个分段额定功率变换器配置为接收至少通过所述多个HVDC功率串中的每一个传送的DC电流的至少一部分，并调节通过每个所述HVDC功率串传送的DC电流。其中，所述至少一个分段额定功率变换器使得从所述多个HVDC功率串中的每个HVDC功率串接收的DC电流循环，以将通过每个HVDC功率串传输的DC电流调节为基本上彼此相似。其中，所述至少一个电容装置和所述至少一个分段额定功率变换器被配置成为所述多个HVDC功率串中的每个HVDC功率串感生补充电压。其中，所述至少一个分段额定功率变换器被配置成为对所述多个HVDC功率串中的每个HVDC功率串感生补充电压，这些感生的补充电压具有预定值，使得当加入到在HVDC功率串两端感生的现有电压时，在每个HVDC功率串两端感生的总电压基本上彼此相似。其中，由所述至少一个分段额定功率变换器感生的所有补充电压的和大约为零。在另一方面，本专利技术提供了一种操作电力变换系统的方法。所述电力变换系统耦连到高压直流(HVDC)输电系统。所述电力变换系统包括具有第一极性的第一 HVDC输电通道和具有第二极性的第二 HVDC输电系统。所述系统还包括在第一 HVDC输电通道和第二HVDC输电通道之间并联延伸的多个HVDC功率串。所述系统还包括分段额定变换系统，所述分段额定变换系统包括:至少一个分段额定功率变换器，所述分段额定功率变换器耦连到多个HVDC功率串；以及至少一个电容装置，所述电容装置耦连到至少一个分段额定功率变换器。所述方法包括感测每一个HVDC功率串两端的差分电压值，从而确定多个差分电压值。所述方法还包括将多个差分电压值与预定的参考差分电压值进行比较。所述方法进一步包括调节至少一个差分电压值，使得感测的每一个HVDC功率串两端的差分电压值基本上彼此相似。其中，所述方法进一步包括:感测通过所述HVDC功率串中的每一个的DC电流值，其中调节至少一个差分电压的步骤包括调节通过至少一个HVDC功率串传送的DC电流?’传送通过每个功率串传输的DC电流的至少一部分到所述至少一个分段额定功率变换器；和使从每个HVDC功率串接收的DC电流循环，以将通过每个HVDC功率串传输的DC电流调节为基本上彼此相似。其中，所述调节至少一个差分电压值的步骤包括在至少一个HVDC功率串上感生补充电压，所述在至少一个HVDC功率串上感生补充电压的步骤包括对每个HVDC功率串感生补充电压，每个感生的补充电压具有确定的值，所述确定的值与每个HVDC功率串的每个差分电压值对所述预定的参考差分电压值的比较有关；以及将每个感生的补充电压加入到感测到的在每个关联的HVDC功率串两端的差分电压值。其中，所述感生用于每个HVDC功率串的补充电压的步骤包括感生具有为正、负、和零中的至少一个的值的多个补充电压，以使得由所述至少一个分段额定功率变换器感生的所有补充电压的和大致为零。【附图说明】当参考附图阅读下面的详细描述时本专利技术的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，附图中相同的字符在所有图中代表相同零件，其中:图1是示例性计算装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分段额定变换系统(320)，用于将多个高压直流(HVDC)功率串(1，2，…，n)并联耦连到HVDC输电系统(304)，所述分段额定变换系统包括：至少一个分段额定功率变换器(322)，所述分段额定功率变换器(322)耦连到多个HVDC功率串；以及至少一个电容装置(326)，所述电容装置(326)耦连到所述至少一个分段额定功率变换器，所述至少一个分段额定功率变换器和所述至少一个电容装置将贯穿所述多个HVDC功率串中的每个HVDC功率串的差分电压(DV1，DV2，...，DVn)调节到基本上彼此相似。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RK古普塔，周锐，
申请(专利权)人：通用电气能源能量变换技术有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB