电气组合件制造技术

提供一种电气组合件，该电气组合件包括：包括DC侧和AC侧的转换器（20），DC侧配置成连接到DC网络（36），AC侧配置成连接到AC网络（40），转换器（20）包括至少一个开关元件（46）；电路中断装置（50），电路中断装置（50）可操作地连接到转换器（20）的AC侧；DC电压修改装置，该DC电压修改装置可操作地连接到转换器（20）的DC侧，该DC电压修改装置包括DC斩波器；以及控制器（56），控制器（56）配置成选择性地控制所述或每个开关元件（46）、电路中断装置（50）和DC电压修改装置，其中，控制器（56）配置成通过实行故障操作模式而响应于转换器内部故障（22），在故障操作模式中，控制器（56）控制以下部件：所述或每个开关元件（46），以阻塞转换器（20）；电路中断装置（50），以将转换器（20）与AC网络（40）电隔离；以及DC电压修改装置，以降低或最小化由DC网络（36）呈现在转换器（20）的DC侧的DC电压。网络（36）呈现在转换器（20）的DC侧的DC电压。网络（36）呈现在转换器（20）的DC侧的DC电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电气组合件


[0001]本专利技术涉及包括用于在DC和AC网络之间传递功率的转换器的电气组合件，其优选地供高压直流（HVDC）传输中使用。

技术介绍

[0002]在HVDC功率传输网络中，通常将交流（AC）功率转换为直流（DC）功率以用于经由高架线、海底电缆和/或地下电缆的传输。这个转换移除对于补偿由功率传输介质（即，传输线或电缆）所施加的AC电容或电感负载效应的需要，以及降低了线路和/或电缆的每公里成本，并且从而在需要长距离传送功率时变成成本有效的。
[0003]DC功率和AC功率之间的转换是在其中必需互连DC和AC网络的功率传输网络中利用。在任何这样的功率传输网络中，在AC和DC功率之间的每个接口处要求转换器，以实现从AC到DC或从DC到AC的所要求转换。

技术实现思路

[0004]根据本专利技术的第一方面，提供一种电气组合件，所述电气组合件包括：包括DC侧和AC侧的转换器，DC侧配置成连接到DC网络，AC侧配置成连接到AC网络，转换器包括至少一个开关元件；电路中断装置，所述电路中断装置可操作地连接到转换器的AC侧；DC电压修改装置，所述DC电压修改装置可操作地连接到转换器的DC侧，DC电压修改装置包括DC斩波器；以及控制器，所述控制器配置成选择性地控制所述或每个开关元件、电路中断装置和DC电压修改装置，其中，控制器配置成通过实行故障操作模式而响应于转换器内部故障，在故障操作模式中，控制器控制以下部件：所述或每个开关元件，以阻塞转换器；电路中断装置，以将转换器与AC网络电隔离；以及DC电压修改装置，以降低或最小化由DC网络呈现在转换器的DC侧的DC电压。
[0005]转换器内部故障的发生可能会导致故障电流经过转换器的流动，从而导致转换器经历过电压。过电压的幅值取决于转换器以及相关联的DC和AC网络的各种电气参数，诸如在转换器内部故障期间在转换器的DC侧上的DC电压电平（它通常取决于电路布置和DC传输系统参数）、转换器的DC接地的类型（例如，牢固接地或高阻抗接地）、AC网络的短路MVA、任何相关联的变压器和电抗器的阻抗电平、以及转换器的AC侧上的AC电压电平（例如，连接到转换器的AC侧的变压器绕组的AC电压电平）。
[0006]根据本专利技术的电气组合件的控制器的配置提供了一种在转换器内部故障期间降低转换器所经历的过电压的幅值的方法。在转换器内部故障期间故障电流经过转换器的流动主要由转换器的DC侧上的DC电压和转换器的AC侧上的AC电压驱动，并通过由诸如链式链路（chain
‑
link）模块的能量存储装置之类的一个或多个转换器组件生成的转换器内部的
任何DC电压抵抗。因此，控制器响应于转换器内部故障而实行故障操作模式的能力提供了对转换器的DC侧上的DC电压的控制，以便塌缩DC电压，并且由此最小化故障电流经过转换器的流动，从而降低转换器所经历的过电压。而这又避免了一个或多个转换器组件在故障期间经历过电压的风险。同时，阻塞转换器以及将转换器与AC网络电隔离完成了故障响应，以便保护转换器免受由转换器内部故障所产生的故障电流的影响。降低或最小化转换器的DC侧上的DC电压的程度取决于DC电压修改装置的配置和控制。
[0007]本专利技术提供了一种简单且成本有效的故障响应解决方案，它可以设计成使用较少数量的功率电子组件。而这又提供了降低的转换器成本、降低的转换器损耗和其它相关联的好处，诸如提高的可靠性、可用性和可维护性（RAM）数字（figure）。
[0008]在本专利技术的优选实施例中，控制器配置成同时发起对以下部件的控制：所述或每个开关元件，以阻塞转换器；电路中断装置，以将转换器与AC网络电隔离；以及DC电压修改装置，以降低或最小化由DC网络呈现在转换器的DC侧的DC电压。这使得电气组合件能够对转换器内部故障提供增强的故障响应。
[0009]在本专利技术的实施例中，转换器可包括多个相，每个相可包括至少一个开关元件，并且控制器可配置成通过实行故障操作模式而响应于发生在其中一个相中的转换器内部故障。在此类实施例中，转换器内部故障可以是相接地故障。
[0010]通过响应于转换器内部故障而实行故障操作模式，本专利技术限制了将转换器的所述或每个健康相暴露于由故障电流的流动所产生的过电压。
[0011]在本专利技术的进一步实施例中，转换器可包括布置成互连DC侧和AC侧的至少一个模块，所述或每个模块包括至少一个模块开关元件和至少一个能量存储装置，所述或每个模块中的所述或每个模块开关元件和所述或每个能量存储装置布置成可组合以选择性地提供电压源，所述或每个模块可开关以控制DC和AC网络之间的功率传递。
[0012]在转换器内部故障期间，故障电流可在转换器中流动，以便对一个或多个能量存储装置充电，以使得转换器经历高于其正常操作电压的故障电压。为了使故障电压保持在（这个或这些）能量存储装置的电压额定值内，（这个或这些）能量存储装置必需具有足够的能量存储容量以适应由转换器中的故障电流的流动所产生的充电操作。
[0013]通过响应于转换器内部故障而实行故障操作模式，（这个或这些）能量存储装置的充电速率变慢，这限制了故障模式下的所述或每个能量存储装置的电压，并避免了（这个或这些）能量存储装置经历过电压，并且因此有效地降低了适应由转换器中的故障电流的流动所产生的充电操作所要求的能量存储容量的量。因此，控制器响应于转换器内部故障而实行故障操作模式的配置使得能够优化（这个或这些）能量存储装置的能量存储能力，并且因此使得能够优化转换器中的模块的数量，以提供在转换器尺寸和占地面积以及成本节省、更低的损耗和更小的冷却硬件要求方面的降低，而不会损害转换器在其正常和故障操作状态下高效且可靠地操作的能力。
[0014]转换器的配置可取决于其操作要求而改变。
[0015]在本专利技术的仍然进一步的实施例中，转换器可包括多个转换器分支，每个转换器分支在第一和第二DC端子之间延伸，每个转换器分支包括由AC端子分隔的第一和第二分支部分，每个分支部分包括至少一个开关元件，并且控制器可配置成通过实行故障操作模式而响应于发生在所述多个转换器分支中的一个或一些分支中或与之相关联的转换器内部
故障。
[0016]在本专利技术的优选实施例中，转换器包括三个转换器分支，分支中的每个可经由相应的AC端子连接到三相AC网络的相应相。将领会，转换器可包括不同数量的转换器分支，分支中的每个可经由相应的AC端子连接到具有对应数量的相的AC网络的相应相。
[0017]电气组合件可包括用于检测转换器内部故障的传感器，传感器配置成与控制器通信。传感器可以是以下形式：用于通过测量过电流或电流随时间的变化率来检测故障电流的流动的电流传感器；或配置成检测欠电压的存在的电压传感器。
[0018]可选地，DC电压修改装置可包括动态制动电阻。DC电压修改装置中动态制动电阻的供应通过能量耗散增强了在故障操作模式下的DC电压的降低或最小化。
[0019]根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于操作电气组合件的方法，该电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电气组合件，包括：包括DC侧和AC侧的转换器（20），所述DC侧配置成连接到DC网络（36），所述AC侧配置成连接到AC网络（40），所述转换器（20）包括至少一个开关元件（46）；电路中断装置（50），所述电路中断装置（50）可操作地连接到所述转换器（20）的所述AC侧；DC电压修改装置，所述DC电压修改装置可操作地连接到所述转换器（20）的所述DC侧，所述DC电压修改装置包括DC斩波器；以及控制器（56），所述控制器（56）配置成选择性地控制所述或每个开关元件（46）、所述电路中断装置（50）和所述DC电压修改装置，其中，所述控制器（56）配置成通过实行故障操作模式而响应于转换器内部故障（22），在所述故障操作模式中，所述控制器（56）控制以下部件：所述或每个开关元件（46），以阻塞所述转换器（20）；所述电路中断装置（50），以将所述转换器（20）与所述AC网络（40）电隔离；以及所述DC电压修改装置，以降低或最小化由所述DC网络（36）呈现在所述转换器（20）的所述DC侧的DC电压。2.如权利要求1所述的电气组合件，其中，所述转换器（20）包括多个相，每个相包括至少一个开关元件（46），并且所述控制器配置成通过实行所述故障操作模式而响应于发生在所述相之一中的所述转换器内部故障（22）。3.如权利要求2所述的电气组合件，其中，所述转换器内部故障（22）是相接地故障。4.如前述权利要求中任一权利要求所述的电气组合件，其中，所述转换器（20）包括布置成互连所述DC侧和所述AC侧的至少一个模块（44），所述或每个模块（44）包括至少一个模块开关元件（46）和至少一个能量存储装置（48），所述或每个模块（44）中的所述或每个模块开关元件（46）和所述或每个能量存储装置（48）布置成可组合以选择性地提供电压源，所述或每个模块（44）可开关以控制所述DC和AC网络（36，40）之间的功率传递。5.如前述权利要求中任一权利要求所述的电气组合件，其中，所述转换器（20）包括多个转换器分支（28），每个转换器分支（28）在第一和第二DC端子（24，26）之间延伸，每个转换器分支（28）包括由AC端子（34）分隔的第一和第二分支部分（30，32），每个分支部分（30，32）包括至少一个开关元件（46），并且所述控制器（56）配置成通过实行所述故障操作模式而响应于发生在所述多个转换器分支（28）中的一个或一些分支（28）中或与之相关联的所述转换器内部故障（22）。6.如前述权利要求中任一权利要求所述的电气组合件，所述电气组合件包括用于检测所述转换器内部故障（22）的传感器，所述传感器配置成与所述控制器（56）通信。7...

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