电压源型变换器制造技术

一种电压源型变换器(30)，包括：变换器臂(36)，在第一DC端子和第二DC端子(32,34)之间延伸且具有由AC端子(42)分隔开的第一臂部和第二臂部(38,40)，第一DC端子和第二DC端子(32,34)可连接至DC电网(44)并且AC端子(42)可连接至AC电网(52)，每个臂部(38,40)包括至少一个开关元件(46)；链环式变换器(50)，包括多个串联连接的模块，每个模块包括至少一个开关元件和至少一个能量储存装置，每个模块的所述或每个开关元件和所述或每个能量储存装置结合以选择性地提供电压源，链环式变换器(50)被连接至AC端子(42)，每个臂部(38,40)的所述或每个开关元件(46)可切换以将链环式变换器(50)切换进和切换出带有该臂部(38,40)的电路并且从而将链环式变换器(50)切换进和切换出带有对应DC端子(32,34)的电路；以及控制单元，其协调臂部(38,40)的开关元件(46)和链环式变换器(50)的每个模块中的所述或每个开关元件的切换以在AC电网与DC电网(50,44)之间传送电力，其中控制单元控制链环式变换器(50)的每个模块中所述或每个开关元件的切换以在AC端子(42)处产生AC电压波形，AC电压波形包括在AC电压波形的正峰值与负峰值之间的AC电压波形部，AC电压波形部包括至少两个不同的电压曲线以从AC电压波形滤除一个或多个谐波分量，不同的电压曲线中的至少一个由非零电压斜率限定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术设及一种电压源型变换器。
技术介绍
在电力传输网络中，交流（AC)电通常被变换为直流值C)电，用于经由架空线和/ 或海底电缆进行传输。运种变换免除了对由传输线或电缆施加的AC电容性载荷效应进行 补偿的需要，并且从而降低电线和/或电缆的每公里成本。当需要长距离传输电力时，从AC 到DC的变换因而变得有成本效益。[000引AC电力到DC电力的变换还用于需要互连在不同频率中运行的AC电网的电力传输 网络。 在任何运种电力传输网络中，在AC电力与DC电力之间的每个交接处需要变换器 来实现所需的变换，并且一种此类形式的变换器是电压源型变换器（VSC)。 已知在电压源型变换器中使用带有绝缘栅双极型晶体管（IGBT) 14的六开关（两 电平）变换器拓扑结构10和S电平变换器拓扑结构12,如图Ia和图化所示。IGBT装置 14串联连接在一起并一同切换W实现IOMW至IOOMW的高额定功率。另外，在AC电源频率 的每个周期中，IGBT装置14在高电压下导通和关断若干次W控制被馈送到AC网络的谐波 电流。运导致高损耗、高电平的电磁干扰和复杂的设计。 还已知在电压源型变换器中使用多电平变换器布置，诸如图Ic中所示。多电平变 换器布置包括串联连接的单元18的相应变换器桥16。每个变换器单元18包括与电容器22 并联连接的一对串联连接的绝缘栅双极型晶体管（IGBT) 20。各个变换器单元18不同时切 换并且变换器电压阶跃相当小。在运种多电平变换器布置中，每个变换器单元18的电容器 22被配置为具有足够高的电容值W便限制电容器端子处的电压变化，并且由于IGBT20有 限的额定电压，所W需要大量的变换器单元18。在每个变换器桥16中还需要DC侧电抗器 24,W限制在变换器臂26之间流动的瞬时电流，并且从而使变换器臂26的并联连接和操作 成为可能。运些因素导致具有大量储存电能的昂贵的、大型和重型的装备，运使得装备的预 装配、测试和运输很困难。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方案，提供一种电压源型变换器，包括： 变换器臂，在第一DC端子和第二DC端子之间延伸且具有由AC端子分隔开的第一 臂部和第二臂部，所述第一DC端子和第二DC端子可连接至DC电网并且所述AC端子可连 接至AC电网，每个臂部包括至少一个开关元件； 链环式变换器，包括多个串联连接的模块，每个模块包括至少一个开关元件和至 少一个能量储存装置，每个模块的所述或每个开关元件和所述或每个能量储存装置结合W 选择性地提供电压源，所述链环式变换器被连接至所述AC端子，每个臂部的所述或每个开 关元件可切换W将所述链环式变换器切换进和切换出带有该臂部的电路并且从而将所述 链环式变换器切换进和切换出带有对应DC端子的电路；W及 控制单元，其协调所述臂部的所述开关元件和所述链环式变换器的每个模块中的 所述或每个开关元件的切换W在所述AC电网与DC电网之间传送电力， 其中所述控制单元控制所述链环式变换器的每个模块中所述或每个开关元件的 切换W在所述AC端子处产生AC电压波形，所述AC电压波形包括在所述AC电压波形的正 峰值与负峰值之间的AC电压波形部，所述AC电压波形部包括至少两个不同的电压曲线W 从所述AC电压波形滤除一个或多个谐波分量，所述不同的电压曲线中的至少一个由非零 电压斜率限定。 为了本说明书的目的，电压斜率被限定为确定周期上电压变化的恒定比率（其可W是负的、零或正的）。因此，非零电压斜率被限定为确定周期上电压变化的负或正的恒定 比率，并且零电压斜率被限定为确定周期上电压变化的零比率。[001引包括至少两个不同的电压曲线的AC电压波形部在AC电压波形部的周期上具有不 同的电压曲线之间交叉的至少一个公共点。 不同的电压曲线中的至少两个可W由不同的电压斜率限定。由此，包括至少两个 不同的电压斜率的AC电压波形部在AC电压波形部的周期上具有至少两个不同的电压变化 的恒定比率和不同的电压斜率之间交叉的至少一个公共点。例如，当AC电压波形部具有第 一和第二不同的电压斜率（即，彼此不同的第一和第二电压变化的恒定比率）时，AC电压 波形部的至少一段具有第一电压斜率（即，第一电压变化的恒定比率），AC电压波形部的至 少另一段具有第二电压斜率（即，第二电压变化的恒定比率），并且AC电压波形部包括具有 不同电压斜率的段之间交叉的至少一个公共点。 不同的电压曲线中的至少一个可W由电压的瞬时改变限定。 可W理解地是，因为AC电压波形部的不同的电压曲线中的至少一个由非零电压 斜率限定，所WAC电压波形部不同于包含竖直段和水平段的步阶式电压波形（例如，正方 形或矩形电压波形）。运是因为步阶式电压波形的竖直段是由电压的瞬时变化限定的并且 从而不具有限定的电压斜率，而水平段是由零电压斜率限定的。 首先，根据本专利技术的电压源型变换器的配置允许链环式变换器提供可变电压W在AC端子处产生和控制AC电压波形的形态并且从而控制由臂部中的开关元件经历的电压。 运是因为链环式变换器能够提供步阶式可变电压源，其允许使用步进式近似在链环式变换 器两端产生电压波形。 在AC端子处AC电压波形形态的运种产生和控制不仅允许臂部的软切换，还减小 了由电压水平超过臂部的开关元件的额定电压所引起的损坏的风险。进而，因为可W不考 虑电压水平超过开关元件的额定电压的可能性来选择臂部的开关元件，所W电压源型变换 器变得更易于设计和制造。另外，可W切换链环式变换器W控制AC端子处AC电压波形的 形态W防止AC端子处的电压提升太快，由此导致可能损坏或降低分量或它们绝缘的快前 移和高的电压尖峰。 链环式变换器的模块化布置意味着很容易增多或减少链环式变换器中模块的数 量W实现电压源型变换器的期望额定电压。 其次，如上所述在AC电压波形部中包括至少两个不同的电压曲线（不同的电压曲 线中的至少一个是由非零电压斜率限定的）增大了AC电压波形的自由度，自由度是由对应 于AC电压波形部中的相应电压曲线与另一个电压曲线交叉的每个点的AC电压波形部的电 压曲线的值给出的。可W理解地是，AC电压波形部中电压曲线的数量可W变化W调节AC电 压波形的自由度的数量。 当链环式变换器被切换出带有两个臂部的电路时，控制单元可W被配置为控制链 环式变换器的每个模块中所述或每个开关元件的切换，W控制AC端子处AC电压波形的形 态。 AC电压波形增大数量的自由度使得控制电路能够控制链环式变换器的每个模块 中所述或每个开关元件的切换W允许从AC电压波形滤除一个或多个谐波分量的方式产生 AC电压波形，W下示出其示例。 可选地，控制单元可W控制所述链环式变换器的每个模块中所述或每个开关元件 的切换，W修改所述AC电压波形的每个截角的值且因此从所述AC电压波形滤除一个或多 个谐波分量。为了本说明书的目的，截角被限定为对应于所述AC电压波形的两个不同的电 压曲线之间交叉的公共点的相位角。 另外可选地，所述控制单元可W控制所述链环式变换器的每个模块中所述或每个 开关元件的切换，W修改对应于所述AC电压波形的每个截角的所述AC电压波形的幅值且 因此从所述AC电压波形滤除一个或多个谐波分量。由此根据本专利技术的电压源型变换器在AC端子处产生AC电压波形（包括具有至少 两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压源型变换器，包括：变换器臂，在第一DC端子和第二DC端子之间延伸且具有由AC端子分隔开的第一臂部和第二臂部，所述第一DC端子和第二DC端子能够连接至DC电网并且所述AC端子能够连接至AC电网，每个臂部包括至少一个开关元件；链环式变换器，包括多个串联连接的模块，每个模块包括至少一个开关元件和至少一个能量储存装置，每个模块的所述或每个开关元件和所述或每个能量储存装置结合以选择性地提供电压源，所述链环式变换器被连接至所述AC端子，每个臂部的所述或每个开关元件能够切换为将所述链环式变换器切换进和切换出带有该臂部的电路并且从而将所述链环式变换器切换进和切换出带有对应DC端子的电路；以及控制单元，其协调这些臂部的开关元件和所述链环式变换器的每个模块中的所述或每个开关元件的切换以在AC电网与DC电网之间传送电力，其中所述控制单元控制所述链环式变换器的每个模块中所述或每个开关元件的切换，以在所述AC端子处产生AC电压波形，所述AC电压波形包括在所述AC电压波形的正峰值与负峰值之间的AC电压波形部，所述AC电压波形部包括至少两个不同的电压曲线以从所述AC电压波形滤除一个或多个谐波分量，所述不同的电压曲线中的至少一个电压曲线由非零电压斜率限定。...

【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：C·奥兹，K·J·塔克，D·R·特莱尼尔，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH