提供一种设置成用于高压多级转换器中的转换器单元（10a；10b）。该转换器单元包括：能量储存元件（16a；16b）；以及多个切换元件（S1，…，S8）。多个切换元件包括至少一个晶闸管（S3；S8）和多个晶体管（S1，S2，S4；S5，S6，S7）。至少一个晶闸管（S3；S8）的每一个设置在转换器单元中的切换元件的位置，其中在转换器单元的正常操作期间，至少一个晶闸管处于连续导通状态。这减少转换器单元的功率损耗。还提供对应多级转换器和方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及供高压多级转换器中使用的转换器单元。还提供关联高压多级转换器 和方法。
技术介绍
高压直流（HVDC)的使用因与用于输电的AC(交流）相比的多个优点而不断增加。 为了将HVDC环节或HVDC电网连接到AC电网，转换需要从DC(直流）到AC或者AC到DC 进行。这个转换例如能够使用电压源转换器（VSC)来执行。 为了降低转换器的输出的谐波失真，引入了多级转换器，其中输出电压能够采取 若干分立的级。具体来说，提供转换器，其中多个转换器单元（各包含多个切换元件和能量 储存元件）串联连接以形成可变电压源。 始终存在降低这类转换器的损耗、同时仍然提供切换控制和故障操控的适当能力 的推动力。
技术实现思路
-个目的是提供一种具有降低功率损耗的转换器单元，同时至少在正常操作模式 中基本上保持可控性。 按照第一方面，提供一种转换器单元，其设置成用于高压多级转换器中。该转换器 单元包括：能量储存元件；以及多个切换元件。多个切换元件包括至少一个晶闸管和多个 晶体管；以及至少一个晶闸管的每一个设置在转换器单元中的切换元件的位置，其中在转 换器单元的正常操作期间，至少一个晶闸管处于连续导通状态。通过将至少一个晶闸管放 置在通常处于连续导通状态的位置，例如与仅具有晶体管的转换器单元相比，导电损耗降 低。此外，不要求钳位电感器，因为它们的主要功能是允许任意切换，其不是这至少一个晶 闸管所要求的。 正常操作可以是转换器单元没有处于故障模式时的操作。在正常操作中，转换器 单元是全功能的，并且其全部切换元件能够由控制器按照切换计划来控制。 至少一个晶闸管可分别设置在转换器单元的切换元件的每一个拓扑位置中，其中 在转换器单元的正常操作期间，切换元件处于连续导通状态。换言之，所有这类位置能够填 充有晶闸管。 至少一个晶闸管的每一个可以是集成门极换向晶闸管IGCT或者具有上述操作模 式的允许损耗降低的混合开关。 多个晶体管的每一个可以是绝缘栅双极晶体管（IGBT)。备选地，多个晶体管的每 一个可能是功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET)、功率双极结晶体管（BJT)、双 模绝缘栅晶体管（BIGT)或者任何其他适当的高功率晶体管组件。 至少一个晶闸管的每一个可设置成当故障在多级转换器的DC侧发生时被设置在 阻断状态。甚至在没有钳位电感器的情况下，晶闸管也能够控制为处于阻断状态。例如，这 能够大约在电流通过零时执行。 按照第二方面，提供一种高压多级转换器，其包括按照第一方面的多个转换器单 J L 〇 按照第三方面，提供一种用于控制高压多级转换器的转换器单元的方法，该转换 器单元包括：能量储存元件；至少一个晶闸管；以及多个晶体管；其中至少一个晶闸管的每 一个设置在转换器单元中的切换元件的拓扑位置，其中在转换器单元的正常操作期间，至 少一个晶闸管处于连续导通状态。该方法包括下列步骤：当故障在多级转换器的DC侧发生 时，将至少一个晶闸管的至少一个晶闸管设置在阻断状态。 将至少一个晶闸管设置在阻断状态的步骤可延迟到通过至少一个晶闸管的电流 是可忽略的。 将至少一个晶闸管设置在阻断状态的步骤可延迟到通过至少一个晶闸管的电流 经过零值，即，直到所述的晶体管的电流的零交叉。 该方法在将至少一个晶闸管设置在阻断状态的步骤之前还可包括下列步骤：检测 多级转换器的DC侧的故障。将至少一个晶闸管设置在阻断状态的步骤则可基于检测故障 的步骤。 要注意，在适当的情况下，第一、第二和第三方面的任何特征可适用于这些方面的 任何其他方面。 一般来说，权利要求书中使用的所有术语将要按照它们在
中的普通含意 来解释，除非本文中另加明确说明。对"一 / 一个/该元件、设备、组件、部件、步骤等"的所 有提法开放式地理解为表示元件、设备、组件、部件、步骤等的至少一个实例，除非另加明确 说明。本文所公开的任何方法的步骤无需按照所公开的准确顺序来执行，除非另加明确说 明。【附图说明】 现在作为示例、参照附图来描述本专利技术，附图包括： 图1是示出用于在DC与AC之间进行转换的多级转换器的一个实施例的示意图； 图2是更详细示出图1的转换器臂的示意图； 图3A-B是示出例如图2的转换器臂的转换器单元的两个实施例的示意图； 图4是示出串联连接的两个全桥单元的示意图； 图5是示出具有串联连接的全桥单元和半桥单元的结构的示意图； 图6是示出与图5相似的结构的示意图，作为串联连接的全桥单元和半桥单元的修正 结构； 图7是示出与图5相似但略有不同的结构的示意图； 图8A-B是示出如何能够实现图3A-B和图4-7的切换元件的示意图；以及 图9A-B是示出在本文所提供的实施例中能够运行的方法的流程图。【具体实施方式】 下面将参照附图更全面地描述本专利技术，附图中示出本专利技术的某些实施例。但是，本 专利技术可通过许多不同形式来实施，而不应被理解为局限于本文所提出的实施例；相反，这些 实施例作为示例来提供，以使得本公开将是透彻和全面的，并且将向本领域的技术人员全 面地传达本专利技术的范围。描述中，相似标号通篇表示相似元件。 图1是示出用于在DC与AC之间进行转换的多级转换器8的一个实施例的示意图。 DC连接包括正极端子DC+和负极端子DC，并且能够是HVDC连接。这个实施例中的AC连接 是包括三个AC连接AC a、ACb和AC。的三相连接，并且能够连接到例如AC电网。虽然多级转 换器8在这里示为具有三相，但是多级转换器8同样完全能够具有一相、二相、四相或更多 相。 由于在这里存在三相，所以存在三个相臂7a_c。三个相臂7a_c并联连接在DC连 接的端子DC +、DC之间。在这个实施例中，第一相臂7a包括串联连接在DC连接的端子DC +、 DC之间的第一转换器臂la、第一电感器9a、第二电感器9b和第二转换器臂lb。类似地，第 二相臂7b包括串联连接在DC连接的端子DC +、DC之间的第三转换器臂lc、第三电感器9c、 第四电感器9d和第四转换器臂ld，以及第三相臂7c包括串联连接在DC连接的端子DC +、 DC之间的第五转换器臂le、第五电感器9e、第六电感器9f和第六转换器臂If。AC端子 ACa、ACb和AC。设置在相应相臂7a-c的电感器9a-b之间。可选地，只有一个电感器设置在 各相臂7a_c中。 主控制器6连接到所有转换器臂la-f，并且发送控制转换器臂la-f的操作的控制 信号。这样，主控制器6控制用于从AC到DC和/或从DC到AC的转换的转换器臂的操作。 多级转换器8能够沿AC与DC之间的任一方向是单向的或者是双向的。在这个实施例中， 多级转换器8是电压源转换器。 虽然多级转换器8在这里示为对各相臂具有两个转换器臂，但是每相可能包括由 主控制器6所控制的任何适当数量（1、2、3等）的串联连接转换器臂。 图2是更详细示出图1的转换器臂1的示意图。转换器臂1能够是图1所示转换 器臂la-f的任一个。转换器臂1包括任何适当数量的转换器单元10,其中各转换器单元 10由主控制器6来控制。如下面更详细说明，各转换器单元10包括一个或多个切换元件， 其各能够由主控制器6单独控制，例如以取得包括转换器臂1的转换器装置的AC与DC之 间的转换的预期切换模式。 图3A-B是示出例本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种设置成用于高压多级转换器(8)中的转换器单元(2)，所述转换器单元(2)包括：能量储存元件(16，16a，16b)；以及多个切换元件(S1，S2，S3、S4、S5，S6)；其特征在于所述多个切换元件(S1，S2，S3，S4，S5，S6)包括至少一个晶闸管(26)和多个晶体管(25)；以及所述至少一个晶闸管(26)的每一个设置在所述转换器单元(2)中的切换元件的位置，其中在所述转换器单元(2)的正常操作期间，所述至少一个晶闸管处于连续导通状态。
【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：A纳米，王立伟，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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