纵向电压源和具有纵向电压源的直流输电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种可切换的纵向电压源，用于中间连接到第一导线和第二导线中并且用于将每个纵向电压馈送到两条导线中的每一条，其中纵向电压源包括：包含四个开关的第一H桥电路，其具有第一外部输出接头、第二外部输出接头和两个中间接头，其中中间接头可以在第一导线的分离位置连接到该第一导线；包含四个开关的第二H桥电路，其具有第一外部输出接头、第二外部输出接头和两个中间接头，其中中间接头可以在第二导线的分离位置连接到该第二导线；和电容器，其第一电容器接头与两个H桥电路的两个第一输出接头连接，并且其第二电容器接头与两个H桥电路的两个第二输出接头连接。根据本发明专利技术，在第一电容器接头和第一H桥电路的第一输出接头之间连接至少一个第一开关模块，在第一电容器接头和第二H桥电路的第一输出接头之间连接至少一个第二开关模块，在第二电容器接头和第一H桥电路的第二输出接头之间连接至少一个第三开关模块，并且在第二电容器接头和第二H桥电路的第二输出接头之间连接至少一个第四开关模块。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纵向电压源和具有纵向电压源的直流输电系统
本专利技术涉及一种可切换的纵向电压源，其用于中间连接到第一导线和第二导线中并且用于将每个纵向电压馈送到两条导线中的每一条，其中，纵向电压源包括：包含四个开关的第一H桥电路，其具有第一外部输出接头、第二外部输出接头和两个中间接头，其中，中间接头可以在第一导线的分离位置连接到该第一导线；包含四个开关的第二H桥电路，其具有第一外部输出接头、第二外部输出接头和两个中间接头，其中，中间接头可以在第二导线的分离位置连接到该第二导线；和电容器，该电容器的第一电容器接头与两个H桥电路的两个第一输出接头连接，并且该电容器的第二电容器接头与两个H桥电路的两个第二输出接头连接。
技术介绍
在文献“AcurrentflowcontrollerforuseinHVDC-Grids”(C.Barker,R.Whitehouse,10thIETIntern.ConferenceonACandDCPowerTransmission(ACDC)，页数1至5，2012)中描述了这种纵向电压源。纵向电压源可以连接到直流输电系统的电导线中，使得其能够彼此耦合以及能够实现导线之间的能量流动。
技术实现思路
因此本专利技术要解决的技术问题是，给出一种特别是可普遍适用的纵向电压源。该技术问题根据本专利技术通过具有根据权利要求1的特征的纵向电压源来解决。在从属权利要求中给出根据本专利技术的纵向电压源的有利的实施。据此，根据本专利技术规定，在第一电容器接头和第一H桥电路的第一输出接头之间连接至少一个第一开关模块，在第一电容器接头和第二H桥电路的第一输出接头之间连接至少一个第二开关模块，在第二电容器接头和第一H桥电路的第二输出接头之间连接至少一个第三开关模块，并且在第二电容器接头和第二H桥电路的第二输出接头之间连接至少一个第四开关模块。根据本专利技术的纵向电压源的基本优点在于，基于根据本专利技术设置的四个开关模块可以实现H桥电路彼此之间的完全的电气隔离，由此以有利的方式实现纵向电压源的级联或者先后连接并且可以建立纵向电压源级联电路。根据本专利技术的纵向电压源的另外的基本优点在于，尽管存在级联的可能性，但部件数量相对少并且根据本专利技术的纵向电压源因此是相对低成本的。此外，本专利技术还涉及一种直流输电系统，在其中规定了至少一个根据本专利技术的纵向电压源。参照结合根据本专利技术的纵向电压源的上述实施给出关于根据本专利技术的直流输电系统的优点。关于直流输电系统的实施视为具有优势的是，该直流输电系统具有带有至少两个并联连接的直流导线的线段，纵向电压源以第一H桥电路的两个中间接头接入两个直流导线中的第一直流导线，并且能够将电容器接入第一直流导线；纵向电压源以第二H桥电路的两个中间接头接入两个直流导线中的第二直流导线，并且能够将电容器接入第二直流导线。纵向电压源优选地能够实现至少两个开关状态，即，第一开关状态和第二开关状态，在第一开关状态中流过第一直流导线的电流流经第一H桥电路、接通的第一开关模块、电容器和接通的第三开关模块，并且其中流过第二直流导线的电流仅流经第二H桥电路，并且通过断开的第二和/或第四开关模块与电容器和第一H桥电路分离；在第二开关状态中流过第二直流导线的电流流经第二H桥电路、接通的第二开关模块、电容器和接通的第四开关模块，并且其中流过第一直流导线的电流仅流经第一H桥电路，并且通过断开的第一和/或第三开关模块与电容器和第一H桥电路分离。特别具有优势的是，纵向电压源还能够实现两个另外的开关状态，即，第三开关状态和第四开关状态，第三开关状态对应于第一开关状态并具有如下区别：流过电容器的电流的电流流动方向与第一开关状态下的电流流动方向相反；第四开关状态对应于第二开关状态并具有如下区别：流过电容器的电流的电流流动方向与第二开关状态下的电流流动方向相反。考虑到提供不同的电压级，视为具有优势的是，直流输电系统具有纵向电压源级联电路，其如上面所描述的那样具有至少两个纵向电压源。关于纵向电压源在纵向电压源级联电路的内的连接，视为具有优势的是，至少两个纵向电压源以其第一H桥电路在第一直流导线中形成第一H桥串联电路，并且以其第二H桥电路在第二直流导线中形成第二H桥串联电路。如果纵向电压源级联电路接入到两个并联连接的直流导线中，则具有优势的是，两个并联连接的直流导线以其一个导线末端直接连接到第一节点，并且分别以其另一个导线末端直接连接到第二节点，并且纵向电压源级联电路在第一节点的范围内、至少在第一节点比在第二节点更密集地连接到两条直流导线。考虑到在纵向电压级联电路内出现的电压，视为具有优势的是，纵向电压源级联电路的纵向电压源的开关模块的电压强度在从第一节点到第二节点的方向上(从纵向电压源到纵向电压源的方向上)分别增加了纵向电压源的电容器的反向电压。优选地，纵向电压源级联电路的纵向电压源的开关模块构造相同。特别地，在最后提到的实施的情况下，考虑到待切换的电压，具有优势的是，对于纵向电压源级联电路的纵向电压源，第一、第二、第三和第四开关模块的数量(在从第一节点到第二节点的方向上和从纵向电压源到纵向电压源的方向上来看)分别增加了一个开关模块。纵向电压源的开关模块优选地能够双向地接通和阻断。特别具有优势的是，纵向电压源级联电路的纵向电压源的开关模块分别由两个反向地或者以相反极性串联连接的晶体管模块，特别是绝缘栅双极型晶体管和反并联二极管，构成。此外，本专利技术还涉及一种具有至少两个如上面描述的纵向电压源的纵向电压源级联电路。至少两个纵向电压源优选地以第一H桥电路的中间接头形成能够接入第一导线的第一H桥串联电路，并且以第二H桥电路的中间接头形成能够接入第二导线的第二H桥串联电路。纵向电压源级联电路的纵向电压源的开关模块的电压强度在级联电路纵向方向上(从纵向电压源到纵向电压源的方向上)优选地分别增加了纵向电压源的电容器的反向电压。附图说明下面根据实施例详细解释本专利技术；在此，图1示例性地示出了针对根据本专利技术的直流输电系统的实施例，该直流输电系统利用针对根据本专利技术的可切换的纵向电压源的实施例进行实施，图2-图9示例性地详细地示出了根据图1的纵向电压源的开关状态，图10示例性地示出了针对根据本专利技术的直流输电系统的实施例，该直流输电系统利用纵向电压源级联电路进行实施，图11示例性地示出了针对开关的实施例，该开关可以用在根据图1的纵向电压源的H桥电路中，和图12示例性地示出了开关模块的实施例，该开关模块可以用于电气连接或分离根据图1的纵向电压源的H桥电路。在附图中，为了清楚起见，针对相同的或者相应的部件始终使用相同的附图标记。具体实施方式图1示出了直流输电系统5，其将在图1左侧的并且供应直流电压Udc1的直流电压系统6与在图1右侧的并且供应直流电压Udc2的直流电压系统7耦合。直流输电系统5包括第一直流导线10和第二直流导线20。两条直流导线10和20并联连接并且在第一节点KP1处和第二节点KP2处彼此直接电气连接。第一直流导线10具有欧姆电阻R1和电感L1，第二直流导线20具有欧姆电阻R2和电感L2。在两条直流导线10和20中连接了可切换的纵向电压源100，其可以将电压Ua接入第一直流导线10并且将电压Ub接入第二直流导线20。纵向电压源100具有第一H桥电路110，其包括四个开关S1、S2、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可切换的纵向电压源(100，101)，其用于中间连接到第一导线和第二导线中并且用于将每个纵向电压(Ua，Ub)馈送到两条导线中的每一条，其中，纵向电压源(100，101)包括：‑包含四个开关(S1‑S4)的第一H桥电路(110)，其具有第一外部输出接头(A1)、第二外部输出接头(A2)和两个中间接头(M1，M2)，其中，所述中间接头(M1，M2)能够在第一导线的分离位置连接到该第一导线，‑包含四个开关(S5‑S8)的第二H桥电路(120)，其具有第一外部输出接头(A1)、第二外部输出接头(A2)和两个中间接头(M1，M2)，其中，所述中间接头(M1，M2)能够在第二导线的分离位置连接到该第二导线，和‑电容器(C)，该电容器的第一电容器接头(K1)与两个H桥电路(110，120)的两个第一输出接头(A1)连接，并且该电容器的第二电容器接头(K2)与两个H桥电路(110，120)的两个第二输出接头(A2)连接，其特征在于，‑在第一电容器接头(K1)和第一H桥电路(110)的第一输出接头(A1)之间连接至少一个第一开关模块(SM1)，‑在第一电容器接头(K1)和第二H桥电路(120)的第一输出接头(A1)之间连接至少一个第二开关模块(SM2)，‑在第二电容器接头(K2)和第一H桥电路(110)的第二输出接头(A2)之间连接至少一个第三开关模块(SM3)，和‑在第二电容器接头(K2)和第二H桥电路(120)的第二输出接头(A2)之间连接至少一个第四开关模块(SM4)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可切换的纵向电压源(100，101)，其用于中间连接到第一导线和第二导线中并且用于将每个纵向电压(Ua，Ub)馈送到两条导线中的每一条，其中，纵向电压源(100，101)包括：-包含四个开关(S1-S4)的第一H桥电路(110)，其具有第一外部输出接头(A1)、第二外部输出接头(A2)和两个中间接头(M1，M2)，其中，所述中间接头(M1，M2)能够在第一导线的分离位置连接到该第一导线，-包含四个开关(S5-S8)的第二H桥电路(120)，其具有第一外部输出接头(A1)、第二外部输出接头(A2)和两个中间接头(M1，M2)，其中，所述中间接头(M1，M2)能够在第二导线的分离位置连接到该第二导线，和-电容器(C)，该电容器的第一电容器接头(K1)与两个H桥电路(110，120)的两个第一输出接头(A1)连接，并且该电容器的第二电容器接头(K2)与两个H桥电路(110，120)的两个第二输出接头(A2)连接，其特征在于，-在第一电容器接头(K1)和第一H桥电路(110)的第一输出接头(A1)之间连接至少一个第一开关模块(SM1)，-在第一电容器接头(K1)和第二H桥电路(120)的第一输出接头(A1)之间连接至少一个第二开关模块(SM2)，-在第二电容器接头(K2)和第一H桥电路(110)的第二输出接头(A2)之间连接至少一个第三开关模块(SM3)，和-在第二电容器接头(K2)和第二H桥电路(120)的第二输出接头(A2)之间连接至少一个第四开关模块(SM4)。2.一种直流输电系统(5)，其特征在于，所述直流输电系统具有至少一个根据权利要求1所述的纵向电压源(100，101)。3.根据权利要求2所述的直流输电系统(5)，其特征在于，-所述直流输电系统(5)具有带有至少两个并联连接的直流导线(10，20)的线段，-纵向电压源(100，101)以第一H桥电路(110)的两个中间接头(M1，M2)接入两个直流导线(10，20)中的第一直流导线，并且能够将电容器(C)接入第一直流导线(10)，-纵向电压源(100，101)以第二H桥电路(120)的两个中间接头(M1，M2)接入两个直流导线(10，20)中的第二直流导线，并且能够将电容器(C)接入第二直流导线(20)。4.根据权利要求2至3中任一项所述的直流输电系统(5)，其特征在于，所述纵向电压源(100，101)能够实现至少两个开关状态，即-第一开关状态，其中流过第一直流导线(10)的电流流经第一H桥电路(110)、接通的第一开关模块(SM1)、电容器(C)和接通的第三开关模块(SM3)，并且其中流过第二直流导线(20)的电流仅流经第二H桥电路(120)，并且通过断开的第二和/或第四开关模块(SM2，SM4)与电容器(C)和第一H桥电路(110)分离，和-第二开关状态，其中流过第二直流导线(20)的电流流经第二H桥电路(120)、接通的第二开关模块(SM2)、电容器(C)和接通的第四开关模块(SM4)，并且其中流过第一直流导线(10)的电流仅流经第一H桥电路(110)，并且通过断开的第一和/或第三开关模块(SM1，SM3)与电容器(C)和第一H桥电路(110)分离。5.根据权利要求4所述的直流输电系统(5)，其特征在于，所述纵向电压源(100，101)能够实现两个另外的开关状态，即-第三开关状态，其对应于第一开关状态并具有如下区别：流过电容器(C)的电流的电流流动方向与第一开关状态下的电流流动方向相反，和-第四开...

【专利技术属性】
技术研发人员：V霍夫曼，MM巴克兰，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE