HVDC转换器的启动制造技术

本申请涉及用于启动与所激励的DC链路（DC+，DC‑）连接的电压源转换器（VSC）的方法及装置。VSC（201）经由第一变压器（203）和AC隔离开关（204）而与第一AC网络（202）连接，AC隔离开关在第一变压器与AC网络之间耦合。方法涉及在AC隔离开关打开的情况下，使用辅助AC功率供应（208）来生成AC供应，以激励第一变压器（203）。然后，起动VSC，其中VSC控制器（206）将由辅助AC功率供应所生成的AC供应用作参考以用于控制VSC。辅助AC功率供应还可以用来将功率供应到至少一个VSC负载，例如控制器（206）和/或辅助负载（207），例如冷却系统。一旦起动VSC，就能够将隔离开关（204）闭合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】HVDC转换器的启动本申请涉及用于启动形成高压功率传输/分配网络的一部分的电压源转换器的方法及装置，且尤其对于作为起动或重新起动所连接的AC网络的过程的一部分的电压源转换器的启动的方法及装置。HVDC（高压直流）电功率传输将直流用于传输电功率。这是更常见的交流电功率传输的备选方案。存在许多使用HVDC电功率传输的益处。HVDC对通过长距离的功率传输和/或互连在不同的频率下操作的交流（AC）网络是特别有用的。因此，第一站可以通过DC传输线路（例如，架空线路或者海底电缆或埋地电缆）而将电能传输至第二站。第一站可以通过从所接收的AC输入供应的转换而生成DC供应。然后，第二站通常提供从DC返回至AC的转换。因此，第一站和第二站中的每个可以通常包含转换器，该转换器用于从AC转换成DC，或反之亦然。起初，趋向于针对点对点传输（即，仅从第一站至第二站）而实现HVDC功率传输系统。然而，越来越多地提出在包含连接多于两个的电压转换器的多个DC传输路径的网状网络或DC电网上实现HVDC功率传输。例如，在诸如来自可再生源（例如，其中可能存在地理上可能是远程的多个源的风力农场）的电功率生成的应用中，这类DC网络是有用的。迄今为止，大部分的HVDC传输系统基于线换向转换器（LCC）（比如例如，使用晶闸管阀的六脉冲桥转换器）。LCC使用诸如能够通过适当的触发信号而接通，且只要它们被正向偏压，就依然传导的晶闸管的元件。在LCC中，转换器依赖于所连接的AC电压，以提供从一个阀到另一个阀的换向。然而，越来越多地提出了供在HVDC传输中使用的电压源转换器（VSC）。HVDC使用切换元件，例如，能够独立于任何所连接的AC系统而可控制地接通和切断的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。因而，VSC有时被称为自换向转换器。VSC的各种设计是已知的。在通常被称为六脉冲桥的一种形式的已知的VSC中，将AC端子与DC端子连接的每个阀包含一组串联连接的切换元件（通常为IGBT），每个IGBT与反并联二极管连接。将阀的IGBT一起切换，以将相关的AC端子和DC端子连接或断开，其中给定的相分支的阀在反相中切换。通过针对每个臂而使用脉冲宽度调制（PWM）型切换方案，从而能够实现AC电压与DC电压之间的转换。在指的是模块化多电平转换器（MMC）的另一个已知类型的VSC中，每个阀包含串联连接的一系列的单元，每个单元包含储能元件（例如，电容器）和切换布置，其能够被控制，以便在单元的端子之间串联连接储能元件或旁路储能元件。单元通常被称为子模块，其中多个单元形成阀模块。阀的子模块被控制成在不同的时间与其相应的储能元件连接或旁路其相应的储能元件，以便随着时间的推移而改变跨阀的电压差。通过使用相对大的数量的子模块且对切换适当地进行定时，阀能够合成接近于正弦波且含有低水平的谐波失真的阶跃波形。在正常使用中，通常参考相关的所连接的AC网络的AC波形而控制HVDC站的VSC，以实现预期的功率流。因而，AC波形用作用于控制VSC的切换的外部参考。有时，例如，在首次使新的AC或DC网络初始化时，或在现有的AC网络中的断电或停电之后，可能存在启动这种功率传输/分配网络的至少一部分的需要。在这种情况下，可能不存在用作外部参考的用于VSC控制的现有的AC波形，并且，VSC的正常控制可能未正确地起作用直到提供了足够稳定的AC电压。通常，有时被称为“黑起动”的起动或重新起动AC网络要求采用为下一个发电机供应功率的一个发电机来依次起动与AC网络连接的电压发电机(generator)。例如，柴油发电机可以用来将本地功率供应至发电站。该本地发电可以激励AC网络的至少一部分而达到足以使另一个功率发电机能够被启用等的程度直到网络达到其中可以实现正常控制的稳定水平。通常，从AC系统起动且激励任何所连接的HVDC站。然而，提出了与AC网络连接的VSC能够用来启动AC网络。因而，如果第一VSC与去源的第一AC网络连接，并且，第一VSC能够经由DC链路而从可以与第二运作的AC网络连接的第二VSC接收功率，则可以操作第一VSC来启动第一AC网络。第一VSC能够用作在第一AC网络内生成AC电压的电压发电机。EP2036181描述了与去源的AC网络连接的第一VSC可以如何用来生成用于重新起动去源的AC网络的AC波形，第一VSC经由DC链路从与运作的AC网络连接的第二VSC接收功率。第二VSC将DC链路的电压维持于DC链路的标称电压处。由本领域技术人员将领会，在黑起动过程中，第一VSC本身可以处于阻止的状态中，并且，在被起动之前，可能需要激励第一VSC。EP2036181关于可以如何起动与去源的AC网络连接的VSC是无记载的。另外，还将领会，VSC转换器站的各种辅助功能必须为操作的，以便能够使用VSC，并且，在黑起动的情形下，将不存在从所连接的AC网络可获得的功率。作为示例，VSC通常要求切换元件（例如，IGBT）的冷却，并且，一些VSC使用基于水的冷却系统。因此，对于冷却剂（诸如，水）必需通过VSC而泵送，其他阀元件将会迅速地过热。另外，必须连续地对冷却剂进行去离子，以便确保冷却剂的传导率依然足够低。因而，VSC站的冷却系统必须为操作的，以便对于VSC用来起动要求适合的功率供应的所连接的AC。本专利技术的实施例涉及用于控制VSC以用于启动VSC的方法及装置。因而，根据本专利技术的方面，提供启动电压源转换器的方法，该电压源转换器连接到：所激励的DC链路；以及经由第一变压器和AC隔离开关的第一AC网络，AC隔离开关在第一变压器与AC网络之间耦合；方法包含：在AC隔离开关打开的情况下，使用辅助AC功率供应来生成AC供应，以激励第一变压器；以及将由辅助AC功率供应所生成的AC供应用作用于控制电压源转换器的参考而起动电压源转换器。因而，根据该方面的方法当通过AC隔离开关而从AC网络断开时，使用辅助AC功率源来激励主VSC变压器，如由本领域技术人员将理解到的，该AC隔离开关可以是主隔离开关或AC断路器。因而，辅助AC功率源可以与第一AC网络分离，且独立于第一AC网络。辅助AC功率源还提供能够用作用于VSC控制的外部参考的AC功率供应。如上文所提到的，且如由本领域技术人员将领会，在正常使用中，VSC控制基于所连接的AC网络的AC波形。本专利技术的该方面的方法允许在启动VSC期间，将辅助AC供应波形用于控制。方法可以进一步包含使用辅助AC功率供应来给电压源转换器的至少一个负载供电。至少一个负载可以是在启动过程期间可以有利地是操作的VSC转换器站的系统。至少一个负载可以包含以下中的至少一个：用于电压源转换器的控制器；和用于电压源转换器的冷却系统。因而，辅助供应能够确保即使不存在来自所连接的第一AC网络的功率的源，VSC的必要的控制及保护系统在它被激励且起动时也是完全操作的。在一些实施例中，辅助AC功率供应可以经由辅助功率隔离开关而与第一变压器连接，并且，可以仅在辅助AC功率供应给电压源转换器的所述至少一个负载供电之后，将辅助功率隔离开关闭合。换句话说，可以在激励主转换器变压器之前，给VSC辅助系统供电。在一些实施例中，辅助AC功率供应可以与第一变压器的绕组（例如，第一变压器的第三绕组）耦合。在其他实施例中，辅助AC功率供应可以经由辅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种启动电压源转换器的方法，所述电压源转换器与下列连接：所激励的DC链路；以及经由第一变压器和AC隔离开关的第一AC网络，所述AC隔离开关在所述第一变压器与所述AC网络之间耦合；所述方法包含：在所述AC隔离开关打开的情况下，使用辅助AC功率供应来生成AC供应，以激励所述第一变压器；以及将由所述辅助AC功率供应所生成的所述AC供应用作用于控制所述电压源转换器的参考而起动所述电压源转换器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.25 EP 14194757.21.一种启动电压源转换器的方法，所述电压源转换器与下列连接：所激励的DC链路；以及经由第一变压器和AC隔离开关的第一AC网络，所述AC隔离开关在所述第一变压器与所述AC网络之间耦合；所述方法包含：在所述AC隔离开关打开的情况下，使用辅助AC功率供应来生成AC供应，以激励所述第一变压器；以及将由所述辅助AC功率供应所生成的所述AC供应用作用于控制所述电压源转换器的参考而起动所述电压源转换器。2.如权利要求1所述的方法，进一步包含使用所述辅助AC功率供应来给所述电压源转换器的至少一个负载供电。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个负载包含下列中的至少一个：用于所述电压源转换器的控制器；以及用于所述电压源转换器的冷却系统。4.如权利要求2或3所述的方法，其中，所述辅助AC功率供应经由辅助功率隔离开关而与所述第一变压器连接，并且，仅在所述辅助AC功率供应给所述电压源转换器的所述至少一个负载供电之后，将所述辅助功率隔离开关闭合。5.如任何前述权利要求所述的方法，其中，所述辅助AC功率供应与所述第一变压器的绕组耦合。6.如权利要求1至5中的任何所述的方法，其中，所述辅助AC功率供应经由辅助变压器而与所述电压源转换器和所述AC隔离开关之间的节点耦合。7.如任何前述权利要求所述的方法，其中，所述第一AC网络为具有AC功率的有源AC网络，并且，所述方法包含在起动所述电压源转换器之后，将所述第一AC的所述AC功率用作用于控制所述电压源转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：R怀特豪斯，C巴克，
申请(专利权)人：通用电器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH