使用换流器模块的换流器装置制造方法及图纸

一种在AC与DC之间转换的换流器装置(10)包括第一和第二DC连接器(DC1，DC2)、AC连接器(ACA，ACB，ACC)和一组换流器模块(12，14)，每个换流器模块包括至少一个变压器和在AC与DC之间转换的至少两个换流器块，其中所述至少一个变压器包括一组初级绕组群和一组次级绕组群，每个初级绕组群包括至少两个初级绕组，每个次级绕组群包括至少一个次级绕组，所述至少一个次级绕组被磁耦合到相应初级绕组群的初级绕组并且被连接到相应AC连接器，其中每个换流器块具有被连接到所述DC连接器(DC1，DC2)的DC侧以及被连接到每个初级绕组群的相应初级绕组的AC侧。所述换流器模块包括至少一个n电平换流器块，其基于(n‑1)个串联连接的DC链电容器来提供n个输出电压电平，其中n≥2。

Converter device using converter module

A converter device (10) that converts between AC and DC includes the first and second DC connectors (DC1, DC2), AC connectors (ACA, ACB, ACC), and a set of commuter modules (12, 14), each converter module includes at least one transformer and at least two commuter blocks converted between AC and DC, at least one transformer package. Including a group of primary windings and a group of secondary windings, each primary winding group consists of at least two primary windings, each of which consists of at least one secondary winding, and at least one secondary winding is magnetically coupled to the primary winding of the corresponding primary winding group and is connected to the corresponding AC connector, of which each commutator is connected. The block has a DC side connected to the DC connector (DC1, DC2) and a AC side connected to the corresponding primary winding of each primary winding group. The converter module includes at least one n level converter block, which provides a n output voltage level based on a DC chain capacitor connected in series (n 1), in which the n is more than 2.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用换流器模块的换流器装置
本专利技术总体涉及在AC与DC之间转换的换流器。更具体地，本专利技术涉及一种用于在交流(AC)与直流(DC)之间转换的换流器装置。
技术介绍
在电力传输系统中，已经关注于在许多高压直流应用(HVDC)中使用模块化多电平换流器(MMC)。关于MMC换流器的一个问题在于其内的每个电容器受制于在每个电容器中导致较大低频电压偏差的基波和二阶电流分量。因此，电容器体积较大并且换流器也变得较大。因此，关注于获得一种可以减小整体尺寸的换流器配置。如果把换流器配置设为n电平换流器，诸如两电平换流器或中性点钳位式三电平换流器，则可以降低所需换流器的尺寸。然而，使用这种换流器，存在将需要广泛滤波的许多较低次谐波。US2008/0137382公开了一种用于将电力供应到交流(AC)电网的换流器配置。该文献描述了被串联耦合到DC链的DC-AC电力换流器模块的使用，其中模块包括被耦合到变压器的逆变器。还使用半桥和旁路开关以便获得电力换流器模块的旁路。逆变器被连接到变压器的初级绕组，该变压器的次级侧彼此串联连接。该文献根本没有提及被供应到电网的输出电压是如何产生的，但是参照US2006/0126242和US2006/0227578。US2006/0126242和US2006/0227578两者描述了逆变器(它们被称为换流器或桥)可以通过相移而被切换以便去除低次谐波，或者可以通过变压器连接的方式获得这种移位。考虑到上面已经提及的内容，将关注于获得关于谐波的降低以及关于换流器尺寸的改进。还可以关注于获得换流器模块的更灵活的使用。本专利技术解决上述问题中的一些问题或全部问题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种提供关于上述问题中的至少一些问题的改进的换流器装置。根据第一方面，本目的通过一种用于在交流(AC)与直流(DC)之间转换的换流器装置来实现的。所述装置包括第一DC连接器和第二DC连接器、用于多个AC相的多个AC连接器、以及至少一个第一组换流器模块，其中每个换流器模块包括至少一个变压器，包括一组初级绕组群，每个初级绕组群包括至少两个初级绕组，以及一组次级绕组群，每个次级绕组群包括至少一个次级绕组，所述至少一个次级绕组被磁耦合到相应初级绕组群的初级绕组并且被连接到相应AC连接器，以及至少两个换流器块，在AC与DC之间转换，其中每个换流器块具有被连接到两个DC连接器的DC侧以及被连接到每个初级绕组群的相应初级绕组的AC侧，其中所述换流器模块包括至少一个n电平换流器块，其基于(n-1)个串联连接的DC链电容器来提供n个输出电压电平，其中n≥2。本专利技术具有多个优点。使用n电平换流器模块允许减小换流器装置的尺寸。变压器的实现方式还能够减少所需的外部变压器连接。附图说明将在下面参照附图描述本专利技术，其中图1示意性地示出包括两个DC连接器、多个AC连接器和一组换流器模块的换流器装置的第一实现方式，图2示意性地示出包括第一换流器块和第二换流器块的一个示例性换流器模块的实现方式，图3示意性地示出换流器模块的开关级的一个实现方式，图4示意性地示出用于将换流器模块的换流器块在两个DC连接器之间串联连接的开关级的操作，图5示意性地示出用于将换流器块在两个DC连接器之间并联连接的开关级的操作，图6示意性地示出用于旁路第一换流器块的开关级的操作，图7示意性地示出用于旁路第二换流器块的开关级的操作，图8示意性地示出第二换流器装置实现方式，图9示意性地示出被连接到双极DC链的第二换流器装置实现方式的变型，图10示意性地示出被连接到单极DC链的第二换流器装置实现方式的变型，并且图11示意性地示出第三换流器装置实现方式。具体实施方式下面将给出本专利技术的优选实施例的详细描述。图1示出用于在交流(AC)与直流(DC)之间转换的换流器装置10。为此，装置10被布置为被连接到DC电力传输系统的极P1和P2并且被连接到AC电力传输系统的各相，其中AC电力传输系统有利地为三相系统。为此，换流器装置10包括第一DC连接器DC1和第二DC连接器DC2，其中第一DC连接器DC1可以被连接到DC链的第一DC极P1，并且第二DC连接器DC2可以被连接到DC链的第二DC极P2，其中DC链可以是电力传输系统。作为备选，第二DC连接器DC2可以被连接到地。换流器装置还包括用于连接到多个相应AC相的多个AC连接器ACA、ACB和ACC。存在第一AC连接器ACA、第二AC连接器ACB和第三AC连接器ACC。换流器装置10还包括多个换流器模块，其中图1示出第一换流器模块CM112和第二换流器模块CM214。换流器模块12和14在两个DC连接器之间串联连接并且在AC连接器与地之间串联连接。换流器模块因此彼此串联连接。然而，换流器模块的串也关于DC链分流连接。更具体地，关于AC连接器ACA、ACB和ACC与地之间的连接，存在AC连接器与地之间连接的三个串，并且每个换流器模块均具有在这些串中连接的模块元件。尽管仅示出了两个换流器模块，但是应当认识到，可以具有在两个DC连接器之间连接以及在AC连接器与地之间的串中连接的更多个换流器模块。还具有控制两个换流器模块的控制单元CU15。在图2中更详细地示出第一类型换流器模块12A的实现方式。换流器模块12A包括具有两个端子的开关级20，该两个端子用于在DC连接器之间的串联连接。换流器模块的一个连接端子可以因此被连接到另一个换流器模块的连接端子或者被连接到换流器装置的DC连接器。开关级20更具体地包括两个全桥开关装置，其中关于第一换流器块16设置的第一全桥装置用于连接到第一DC连接器，并且关于第二换流器块18设置的第二全桥装置用于连接到第二DC连接器。更具体地，第一全桥装置跨第一换流器块16的DC输入或DC侧连接，并且第二全桥装置跨第二换流器块18的DC输入或DC侧连接。因此，DC侧经由开关级20被连接到DC连接器。每个这种DC输入具有用于连接到第一DC连接器的上DC端子和用于连接到第二DC连接器的下DC端子。应该认识到，可以具有在这种DC端子与相应DC连接器之间连接的其它换流器模块的若干开关级。每个换流器块还具有跨其DC输入或跨其DC侧连接的相应DC链电容器C1和C2。第一换流器块16因此具有跨其DC输入连接的第一DC链电容器C1，并且第二电容器块18具有跨其DC输入连接的第二DC链电容器C2。每个换流器模块16和18在DC与AC之间转换并且因此其可以具有带有多个相脚或AC链的AC侧，其中每个相具有一个这种相脚或AC链。这种相脚的中点向相应AC端子提供输出电压。第一换流器块16因此具有在其上提供第一电压va1的第一AC端子、在其上提供第二电压vb1的第二AC端子和在其上提供第三电压vc1的第三AC端子。第二换流器块18具有在其上提供第一电压va2的第一AC端子、在其上提供第二电压vb2的第二AC端子和在其上提供第三电压vc2的第三AC端子。第一换流器块16的第一AC端子被连接到变压器15的第一初级绕组PWA1以用于第一变压功能。第一初级绕组PWA1也提供第一AC相。第二换流器块18的第一AC端子被连接到变压器15的第二初级绕组PWA2以用于第二变压功能。第二初级绕组PWA2提供与第一初级绕组PWA1相同的AC相。因此，第一初级绕组PWA1和第二初本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在交流(AC)与直流(DC)之间转换的换流器装置(10)，所述装置包括第一DC连接器(DC1)和第二DC连接器(DC2)、用于多个AC相的多个AC连接器(ACA，ACB，ACC)、以及至少一个第一组(20)换流器模块(CM1，CM2)，其中每个换流器模块包括至少一个变压器(15)，包括一组初级绕组群，每个初级绕组群包括至少两个初级绕组(PWA1，PWA2，PWB1，PWB2，PWC1，PWC2)，以及一组次级绕组群，每个次级绕组群包括至少一个次级绕组(SWA，SWB，SWC)，所述至少一个次级绕组被磁耦合到相应初级绕组群的初级绕组、并且被连接到相应AC连接器，以及至少两个换流器块(16，18)，在AC与DC之间转换，其中每个换流器块具有被连接到所述两个DC连接器(DC1，DC2)的DC侧、以及被连接到每个初级绕组群的相应初级绕组的AC侧，其中，所述换流器模块包括基于(n‑1)个串联连接的DC链电容器来提供n个输出电压电平的至少一个n电平换流器块(16A，18A)，其中n≥2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在交流(AC)与直流(DC)之间转换的换流器装置(10)，所述装置包括第一DC连接器(DC1)和第二DC连接器(DC2)、用于多个AC相的多个AC连接器(ACA，ACB，ACC)、以及至少一个第一组(20)换流器模块(CM1，CM2)，其中每个换流器模块包括至少一个变压器(15)，包括一组初级绕组群，每个初级绕组群包括至少两个初级绕组(PWA1，PWA2，PWB1，PWB2，PWC1，PWC2)，以及一组次级绕组群，每个次级绕组群包括至少一个次级绕组(SWA，SWB，SWC)，所述至少一个次级绕组被磁耦合到相应初级绕组群的初级绕组、并且被连接到相应AC连接器，以及至少两个换流器块(16，18)，在AC与DC之间转换，其中每个换流器块具有被连接到所述两个DC连接器(DC1，DC2)的DC侧、以及被连接到每个初级绕组群的相应初级绕组的AC侧，其中，所述换流器模块包括基于(n-1)个串联连接的DC链电容器来提供n个输出电压电平的至少一个n电平换流器块(16A，18A)，其中n≥2。2.根据权利要求1所述的换流器装置，其中所述第一组换流器模块包括被配置为接收相应PWM载波的k个n电平换流器模块，其中k≥2，并且不同的n电平换流器模块的所述PWM载波被相移360/k°。3.根据前述权利要求中任一项所述的换流器装置，其中每个换流器模块包括在所述DC连接器与所述换流器块之间的开关级(20)，所述开关级具有可控制的开关(S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8)，以在所述DC连接器之间串联或并联连接所述换流器块(16，18)。4.根据权利要求3所述的换流器装置，其中每个换流器块具有跨其DC侧连接的相应DC链电容器(C1，C2)，并且所述开关级的所述开关能够控制成被阻断以用于连接所述DC端子之间的所述DC链电容器，用以限制故障电流。5.根据权利要求3或4所述的换流器装置，其中所述开关级(20)的所述开关是有源开关、无源开关或混合开关。6.根据权利要求3-5中任一项所述的换流器装置，其中所述开关级(20)包括至少两个全桥开关装置(SA1，SA2)，每个全桥开关装置具有两个串，所述两个串具有串联连接的开关(S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8)、并且跨相应换流器块(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·纳米，K·伊尔维斯，M·伯格伦德，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH