本实用新型专利技术涉及一种具有在直流侧形成串联电路的第一组(6)整流器(7)以及备用整流器(16)的装置，第一组整流器能连接到第一交流电网(8)，在整流器(7)中的一个发生故障的情况下，备用整流器能借助合适的开关装置电连接到第一交流电网(6)，并且在直流侧能电连接到第一直流导线，以与整流器形成补充的串联电路。本实用新型专利技术还涉及一种用于在具有至少一个风力发电设备的至少一个第一风场(2)与第一供电网(4)之间传输电力的设备(1)，包括第一组(6)整流器，其能经由第一交流电网(8)连接到第一风场(2)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有备用整流器的装置和传输电力的设备
本技术涉及利用备用整流器传输电力的一种装置和一种设备。
技术介绍
为了进行能量传输，例如，在S.Bernal-Perez等的文章“Off-shoreWindFarmGridConnectionusingaNovelDiode-RectifierandVSC-InverterbasedHVDCTransmissionLink”，IECON,2011,第3186-3191页中，公开了一种用于在风力发电设备中使用的能量传输设备。已知的能量传输设备包括作为二极管整流器构造的不可控的转换器，其在直流侧连接到直流电压中间电路。直流电压中间电路在二极管整流器与在英语中也称为“VoltageSourceConverter(VSC)”的电压源转换器之间延伸。不可控的整流器经由变压器和交流电网连接到风力发电设备的风场。为了进行无功功率补偿，将无源滤波器元件与风场的交流电网连接。借助于直流的电能传输在许多应用中、特别是在传输线路长的情况下在经济性上是有利的。例如，已经提及的将架设在海上的风场连接到陆地侧的供电网、从陆地对离岸设备(例如石油平台)的能量供应或者连接两个被海洋分离的陆地电网属于这些应用。在直流传输设备中，经常使用借助直流连接彼此连接的两个自换向的转换器。这种装置允许也能够在弱交流电网之间进行双向功率流动，从而例如能够实现通过强交流电网使弱交流电网的稳定化。然而，在自换向的转换器的情况下，缺点是高基础设施开销和高成本。此外，在海上的离岸应用中架设这种转换器，由于转换器的重量和体积总是很大，因此是高成本的。虽然使用不可控的整流器仅允许在一个方向上进行功率输送，但是具有与自换向的转换器相比整流器的损耗、体积和重量可以明显减小的优点。此外，在不可控的整流器中可以使用相对紧凑的功率半导体。对不可控的整流器的控制和冷却也能够以较低的成本来进行。如果第一交流电网例如连接到能量产生设备、例如连接到风场，则功率输送的方向基本上是预先给定的，因此这种限制不是严重的缺点。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，提出一种利用整流作用的装置以及一种用于传输电能的设备，其特征在于相对高的操作安全性。根据本技术，上述技术问题通过具有在直流侧形成串联电路的第一组整流器以及备用整流器的装置来解决，第一组整流器能连接到第一交流电网，在整流器中的一个发生故障的情况下，备用整流器能借助合适的开关装置电连接到第一交流电网，并且在直流侧能电连接到第一直流导线，以与整流器形成补充的串联电路。根据本技术的装置的优点在于，串联连接的整流器能够被设计用于较低的电压。通过使用多个整流器，能够使所述装置更容易匹配于各种要求。此外，整流器中的每一个相对轻，因此能够以相对低的成本例如架设在为此而设置的基座、例如风力发电设备的基座上。相应的整流器例如经由与其相关联的变压器与交流电网的母线连接，或者与交流电网的不同线段连接，其中，例如可以在每个线段中布置多个风力发电设备。可以看到，另一个优点在于，在整流器发生故障、例如整流器失灵的情况下，避免了在连接到风场的交流电网与供电网之间的总功率流的中断。此外，在连接离岸风场的情况下，通过根据本技术的装置，能够避免如下的根本问题：在经由单个高压直流传输连接进行连接的情况下，在电缆或者整流器失灵的情况下，丢失非常大的馈送功率。然而，本技术的应用范围不限于风场连接。相反，根据本技术的装置同样可以在具有其它能量产生单元的其它能量供应装置中使用。在整流器中的一个发生故障的情况下，例如在整流器损坏或者在其交流侧发生故障的情况下，能够将备用整流器投入运行并且代替有故障的整流器，由此整流器的串联电路的直流侧的电压能够保持稳定，并且能够在交流侧保证均匀的负载分配。此外，在整流器发生故障的情况下，能够以这种方式以全功率能量进行传输，其中，与全冗余实施相比，成本更低。根据本技术的一个有利实施方式，所述装置还包括在直流侧形成串联电路的第二组整流器，第二组整流器能连接到第二交流电网，其中，在第一组整流器中的一个发生故障的情况下，备用整流器能借助合适的开关装置电连接到第一交流电网，并且在直流侧能电连接到第二直流导线，以与第一组整流器形成补充的串联电路。换句话说，两个组共享备用整流器，由此，能够使成本显著下降。有利的是，在第二组整流器中的一个发生故障的情况下，备用整流器能借助合适的开关装置电连接到第二交流电网，并且在直流侧能电连接到第二直流导线，以与第二组整流器形成补充的串联电路。此外，优选在第二组整流器中的一个发生故障的情况下，备用整流器能借助合适的开关装置电连接到第二交流电网，并且在直流侧能电连接到第一直流导线，以与第二组整流器形成补充的串联电路。此外，优选在第一直流导线发生故障的情况下，第一组整流器能借助合适的开关装置连接到第二直流导线。此外，特别优选在第二直流导线发生故障的情况下，第二组整流器能借助合适的开关装置连接到第一直流导线。由此，在直流导线中发生故障的情况下，备用整流器和开关装置也能够用于避免设备的功能局限性。根据一个优选实施方式，所述装置还包括电网换向或者自换向的第一转换器，其中，第一转换器能电连接到第一直流导线，以及能在交流侧电连接到第一供电网。根据另一个优选实施方式，所述装置还包括电网换向或者自换向的第二转换器，其中，自换向的第二转换器能电连接到第二直流导线，以及能在交流侧电连接到第二供电网。由此，在转换器发生故障的情况下，能够以相同的方式使用装置的所描述的功能。所描述的配置当然可以扩展到多于两组的整流器，其中，所有的组如前面所述共享备用整流器。多个组任意连结并且将备用整流器布置在其之间的配置也是可以的。第一和第二供电网也可以彼此连接。上面列举的技术问题还通过用于在具有至少一个风力发电设备的至少一个第一风场与第一供电网之间传输电力的设备来解决，所述设备包括前面描述的装置，其中，根据本技术，第一组整流器能经由第一交流电网连接到第一风场。根据一个优选实施方式，所述设备还被配置用于在第二风场与第二供电网之间传输电力，其中，第二组整流器能经由第二交流电网连接到第二风场。对到各个交流导线和直流导线中的负载流的控制例如可以由使用对应的控制算法的主控制器进行。在此，主控制器确保希望的负载流不在特定导线中导致过载。为此，其向转换器或者向风场控制器传输相应的额定功率值。在那里借助对应的控制算法对与额定功率值相关联的额定电压进行调节。根据本技术的一个实施方式，电网换向或者自换向的转换器布置在陆地上，而整流器布置在海洋或者湖泊中。优选整流器是二极管整流器。二极管整流器特别轻，并且制造和运行的成本低。有利的是，至少一个自换向的转换器是模块化的多级转换器。模块化的多级转换器具有相模块，其数量与连接的供电网的相的数量相对应。在此，每个相模块被构造为三极的，并且具有两个外直流电压接线端和中间交流电压接线端。相模块支路在交流电压接线端与每个直流电压接线端之间延伸，相模块支路具有由双极子模块形成的串联电路。每个子模块配备有能量存储器、例如单极电容器以及与其并联地布置的功率半导体电路。功率半导体电路例如可以被构造为本领域技术人员已知的半桥或者全桥电路。替换地，也可以使用电网换向的转换本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有在直流侧形成串联电路的第一组(6)整流器(7)以及备用整流器(16)的装置，第一组整流器能连接到第一交流电网(8)，在整流器(7)中的一个发生故障的情况下，所述备用整流器能借助合适的开关装置(17,20,27,29)电连接到第一交流电网(8)，并且在直流侧能电连接到第一直流导线(9)，以与整流器(7)形成补充的串联电路。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有在直流侧形成串联电路的第一组(6)整流器(7)以及备用整流器(16)的装置，第一组整流器能连接到第一交流电网(8)，在整流器(7)中的一个发生故障的情况下，所述备用整流器能借助合适的开关装置(17,20,27,29)电连接到第一交流电网(8)，并且在直流侧能电连接到第一直流导线(9)，以与整流器(7)形成补充的串联电路。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括在直流侧形成串联电路的第二组(11)整流器(12)，第二组整流器能连接到第二交流电网(13)，其中，在第一组(6)整流器(7)中的一个发生故障的情况下，所述备用整流器(16)能借助合适的开关装置(27,29,17,19,21)电连接到第一交流电网(8)，并且在直流侧能电连接到第二直流导线(14)，以与第一组(6)整流器形成补充的串联电路。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在第二组整流器(12)中的一个发生故障的情况下，所述备用整流器(16)能借助合适的开关装置(18,19,28,29,23)电连接到第二交流电网(13)，并且在直流侧能电连接到第二直流导线(14)，以与第二组(11)整流器形成补充的串联电路。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在第二组(11)整流器(12)中的一个发生故障的情况下，所述备用整流器(16)能借助合适的开关装置(28,29,19,20,21,23)电连接到第二交流电网(13)，并且在直流侧能电连接到第一直流导线(9)，以与第二组(11)整流器形成补充的串联电路。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在第一直流导线(9)发生故障的情况下，第一组(6)整流器(7)能借助合适的开关装置连接到第二直流导线(14)。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在第二直流导线(14)发生故障的情况下，...
【专利技术属性】
技术研发人员：T克赖斯特，P门克，F舍特勒，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：新型
国别省市：德国,DE
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