一种功率转换系统(100)，包括：具有DC端自和第一控制器(106)的单极双向功率转换器(102)，以及具有与所述单极双向功率转换器(102)的DC端子串联的DC端子和第二控制器(108)的双极双向功率转换器(104)。第一控制器(106)可操作来产生跨单极双向功率转换器(102)的DC端子的正值DC电压。第二控制器(108)被操作来产生跨双极双向功率转换器(104)的DC端子的正值或负值DC电压，使得功率转换系统(100)的总电压为跨双极双向功率转换器(104)的DC端子的正值或负值DC电压与跨单极双向功率转换器(102)的DC端子的正值DC电压之和。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及功率转换，尤其涉及双向功率转换。
技术介绍
在DC母线和DC电网上的能量馈送故障应该尽快且尽可能地成本有效地得到控制/限制。讨论中的连接到DC母线或DC电网上的所有能量源具有功率电子转换器接口，并且DC母线或DC电网上的DC电压典型地处于中压或高压水平。将通过使用由控制AC和/或DC侧电压的基于IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的有源功率滤波器辅助的基于晶闸管或二极管的主整流器来减小DC故障电流。可替换地，可以使用基于晶闸管或二极管的主整流器和取自变压器的分离的绕组的基于IGBT辅助整流器的的DC侧级联，其中辅整流器被用来控制总电压并降低DC故障电流。在另一个例子中，提供了具有主单元和分离的故障处理单元的单个转换器。然而，基于晶闸管和二极管桥的方案仅能用于非直流的功率流。例如用于高压应用的其他方案使用由更小模块组成的单个大型转换器，使得转换器控制和模块信令更加复杂。中压和高压应用期望更有成本效益、更简单和更稳定的故障处理方案。
技术实现思路
这里描述的实施例提供了双向功率转换系统，其连接AC网络和DC网络并且具有故障电流限制能力。根据功率转换系统的一个实施例，该系统包括具有DC端和第一控制器的单极双向功率转换器，以及具有与所述单极双向功率转换器的DC端串联的DC端和第二控制器的双向功率转换器。第一控制器可操作来产生跨DC端子的正值DC电压。第二控制器可操作来产生跨所述双极双向功率转换器的DC端子的正值或负值DC电压，使得所述功率转换系统的总电压为跨双极双向功率转换器的DC端子的正值或负值DC电压与跨单极双向功率转换器的DC端子的正值DC电压之和。根据操作所述功率转换系统的方法的实施例，该方法包括:在所述第一控制器的控制下，仅输出跨单极双向功率转换器的DC端的正值DC电压；以及，在所述第二控制器的控制下，仅输出跨双极双向功率转换器的DC端的正值或负值DC电压，使得所述功率转换系统的总电压为跨双极双向功率转换器的DC端的正值或负值DC电压与跨单极双向功率转换器的DC端的正值DC电压之和。第二控制器可以进一步响应于DC故障情况或其他事件，调节跨双极双向功率转换器的DC端的正值或负值DC电压来限制所述功率转换系统的DC输出电流。例如，第二控制器可以使跨双极双向功率转换器的DC端的电压的极性反向，使得功率转换系统的总电压在极性被反向时强制趋近于零。通过阅读下列详细说明，并通过观察附图，所属领域技术人员将认识到额外的特征和优点。【附图说明】图中的组件没有必要按比例绘制，而是重点在于示出本专利技术的原理。此外，在图中，相同的附图标记指示对应的部件，在附图中:图1示出具有故障电流限制能力的双向功率转换系统的实施例的框图。图2示出通过双向功率转换系统限制故障电流的方法的实施例的流程图。图3示出双向功率转换系统的另一个实施例的框图。图4示出将AC源连接到包括在双向功率转换系统中的单极和双极双向功率转换器的AC端子的多绕组变压器的实施例的示意图；图5示出将AC源连接到包括在双向功率转换系统中的单极和双极双向功率转换器的AC端子的多个变压器的实施例的示意图；图6示出连接到包括在双向功率转换系统中的单极和双极双向功率转换器的AC端子的多相源的实施例的示意图；图7示出包括在双向功率转换系统中的双极双向功率转换器的实施例的示意图；图8示出用于构成包括在双向功率转换系统中的双极双向功率转换器的双极模块的实施例的示意图；图9示出用于构成包括在双向功率转换系统中的单极双向功率转换器的单极模块的实施例的示意图；图10示出单极模块的另一个实施例的示意图；图11示出单极模块的再一个实施例的示意图；图12示出单极模块的又一个实施例的示意图；图13示出单极模块的另一个实施例的示意图；图14示出实施为降压整流器的单极模块的实施例的示意图；图15示出用作逆变器的双向功率转换系统的实施例的示意图；图16示出用作整流器的双向功率转换系统的实施例的示意图；图17示出包括在用作逆变器的双向功率转换系统中的风力发电场或波能发电场的实施例的示意图；图18示出包括在用作整流器或逆变器的双向功率转换系统中的船上DC配电系统的实施例的示意图；图19示出包括用作将DC电网连接到AC电网中的转换器的双向功率转换系统的DC电网的实施例的示意图；图20示出提供具有基于DC电压信息的信息的单独的转换器控制器的主控制器的实施例的示意图；图21示出提供具有用于单独的DC电压的基准的单独的转换器控制器的主控制器的实施例的不意图；以及图22示出响应于DC短路故障，命令双极双向转换器将其极性反向并输出负DC电压的主控制器的实施例的示意图。【具体实施方式】本文描述的实施例提供双向性功率转换系统，其连接AC网络和DC网络并具有故障电流限制能力。该双向功率转换系统包括单极双向功率转换器和双极双向功率转换器。两种功率转换器都是双向的，从而DC电流可以以任一方向流动。同样地，该双向功率转换系统可以被用作整流器或逆变器。主控器可以被提供用于协调包括在各个双向功率转换器中的控制器。可替换地，包括在该双向功率转换器中的控制器可以彼此通信来实施本文描述的功率转换和故障处理技术。在各个情形下，响应于DC故障情况或其他事件，跨双向功率转换器的DC端子的正值或负值DC电压可以被调节来限制功率转换系统的DC输出电流。例如，包括在功率转换系统中的双极双向功率转换器可以响应于DC故障条件，将其DC端处的极性反向。因为转换器的DC端被串联连接，这反过来迫使功率转换系统的总电压趋向于零，从而限制DC故障电流。图1示出双向功率转换系统100的实施例。系统100包括单极双向功率转换器102和双极双向功率转换器104。转换器102、104都分别具有AC端和DC端。S卩，每个转换器102、104都可以将相应AC端处AC源(acl、ac2)转换为DC端处的DC功率，或将跨两组DC端处的DC源(udc)转换为相应的AC端处的AC功率。每个转换器102、104都具有其专用的控制器106、108用于控制转换器的操作。如在图1中的虚线中示出的，控制器106、108可以彼此通信，以实施本文描述的功率转换和故障处理技术。单极双向功率转换器102具有单极结构。同样的，单极转换器控制器106仅产生跨单极双向功率转换器102的DC端处的正值DC电压(udcl)，而不考虑DC故障电流是否出现在DC侧，例如如图2的框205示出的那样。相反的，双极双向功率转换器104具有双极结构，意味着双极转换器104可能产生跨其DC端的正值或负值电压(udc2)中的一个。即，双极转换器104的输出可以为正值最大电压和负值最大电压之间的值。当没有DC故障电流存在于DC侧时，双极转换器控制器108产生跨双极双向功率转换器104的DC端的正值DC电压，例如如图2的框210和220示出的那样。如图1所示出的，双极双向功率转换器104的DC端被串联连接到单极双向功率转换器102的DC端。这样，当没有DC故障电流存在于DC侧时，功率转换系统100的总电压(udc)为跨单极双向功率转换器102的DC端的正值DC电压与跨双极双向功率转换器104的DC端的正值DC电压之和。udc = udcl+udc2 (I)在正常操作情况下，udc I和udc2的值各近似等本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种功率转换系统(100)，包括：单极双向功率转换器(102)，包括DC端子和第一控制器(106)，所述第一控制器(106)可操作以仅产生跨所述DC端子的正值DC电压；以及双极双向功率转换器(104)，包括与所述单极双向功率转换器(102)的所述DC端子串联连接的DC端子和第二控制器(108)，所述第二控制器(108)被操作以产生跨所述双极双向功率转换器(104)的所述DC端子的正值或负值DC电压，使得所述功率转换系统(100)的总电压为跨所述双极双向功率转换器(104)的所述DC端子的所述正值或负值DC电压与跨所述单极双向功率转换器(102)的所述DC端子的所述正值DC电压之和。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·巴拉，J·A·卡尔，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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