电压源转换器的改进或与之相关的改进制造技术

在电压源转换器领域，对于高压直流（HVDC）功率传输网络中交流（AC）和直流（DC）之间的功率转换，需要一种改进的电压源转换器。一种电压源转换器（10）包括第一和第二DC端子（12，14），其用于连接到DC网络，并且具有在其间延伸的至少一个转换器分支（16A，16B，16C）。所述或每个转换器分支（16A，16B，16C）包括由用于连接到AC网络的相应相（A，B，C）的对应AC端子（22A，22B，22C）分开的第一和第二分支部分（18A，18B，18C，20A，20B，20C），每个分支部分（18A，18B，18C，20A，20B，20C）包括在关联的AC端子（22A，22B，22C）和第一或第二DC端子（12，14）中的对应一个之间延伸的链式链路转换器（24）。每个链式链路转换器（24）还包括链式链路转换器控制器（26），其被编程为控制多个串联连接的链式链路模块（28），所述链式链路模块中的每个具有与能量存储装置并联连接的多个开关元件，并且由此每个链式链路转换器（24）可控制以提供阶跃可变电压源。电压源转换器（10）额外包括电压源转换器控制器（30），其被布置成与每个链式链路转换器控制器（26）操作地通信，以协调所述链式链路转换器（24）的操作。至少一个链式链路转换器控制器（26）被编程为在第一时刻建立由所述电压源转换器（10）内的每个链式链路转换器（24）中的所述能量存储装置存储的所有能量的总电压和，并将所建立的总电压和发送到所述电压源转换器控制器（30）。所述电压源转换器控制器（30）被编程以为每个链式链路转换器（24）建立调制指数需求。每个所述调制指数需求对应于对应的链式链路转换器（24）被要求产生的链式链路转换器电压基准除以所接收的总电压和。此外，电压源转换器控制器（30）被进一步编程为将所建立的调制指数需求发送到每个对应的链式(续)(续)[转续页]

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电压源转换器的改进或与之相关的改进


[0001]本专利技术涉及用于高压直流（HVDC）功率传输网络中交流（AC）和直流（DC）之间的功率转换的电压源转换器，并且涉及操作这种电压源转换器的方法。

技术介绍

[0002]在HVDC功率传输网络中，AC功率通常被转换成DC功率，以用于经由架空线路、海底线缆和/或地下线缆的传输。这种转换消除了对补偿由功率传输介质（即，传输线路或线缆）所施加的AC电容性负载效应的需要，并且降低了线路和/或线缆的每千米成本，并且因此当需要在长距离上传送功率时变得成本效益合算。DC功率也能直接从海上风力发电场传送到陆上AC功率传输网络。
[0003]DC功率与AC功率之间的转换用于其中必需互连DC和AC网络的情况下。在任何这样的功率传输网络中，在AC功率与DC功率之间的每个接口处要求转换器（即功率转换器），以实现（effect）从AC到DC或从DC到AC的所要求转换。
[0004]一种类型的功率转换器是电压源转换器，尽管其他类型的功率转换器也是可能的。
[0005]根据本专利技术的第一方面，提供了一种电压源转换器，用于HVDC功率传输网络中的AC和DC之间的功率转换，包括：第一和第二DC端子，用于连接到DC网络并且具有在其间延伸的至少一个转换器分支，所述或每个转换器分支包括由用于连接到AC网络的相应相的对应AC端子分开的第一和第二分支部分，每个分支部分包括在关联的AC端子和第一或第二DC端子中的对应一个之间延伸的链式链路转换器，并且每个链式链路转换器包括链式链路转换器控制器，其被编程为控制多个串联连接的链式链路模块，每个所述链式链路模块具有与能量存储装置并联连接的多个开关元件，由此每个链式链路转换器可控制以提供阶跃可变电压源；以及电压源转换器控制器，其被布置成与每个链式链路转换器控制器操作地通信，以协调所述链式链路转换器的操作，至少一个链式链路转换器控制器，其被编程为在第一时刻建立由所述电压源转换器内的每个链式链路转换器中的所述能量存储装置存储的所有能量的总电压和，并将所建立的总电压和发送到所述电压源转换器控制器，所述电压源转换器控制器，其被编程以为每个链式链路转换器建立调制指数需求，每个所述调制指数需求对应于对应的链式链路转换器被要求产生的链式链路转换器电压基准除以所接收的总电压和，并且被进一步编程为将所建立的调制指数需求发送到每个对应的链式链路转换器控制器，以及每个链式链路转换器控制器，其被进一步编程为通过将所接收的调制指数需求乘以在所述第一时刻建立的所述总电压和，来根据所述所接收的调制指数需求重构它正在控制的所述链式链路转换器被要求产生的所述链式链路转换器电压基准。
[0006]由于在许多新投入运行的功率传输网络中，这种调制指数信号的供应是强制性要
求，因此具有为每个链式链路转换器建立调制指数需求的电压源转换器控制器是可取的。
[0007]因此，利用这种调制指数需求作为传递给定链式链路转换器被要求产生的链式链路转换器电压基准的方式，有效地利用了在任何情况下都必须提供的信号。
[0008]此外，包括链式链路转换器控制器，所述控制器通过将所接收的调制指数需求乘以在第一时刻建立的总电压和，而不是在每个链式链路转换器控制器实际接收所述调制指数需求的稍后时刻的当前总电压和来重构前述链式链路转换器电压基准，补偿由以下原因引起的时间延迟：（i）在第一时刻建立的总电压和被发送到转换器控制器，以及（ii）将所建立的调制指数从电压源转换器控制器发送到每个链式链路转换器控制器，并由此避免将振幅调制引入所重构的链式链路转换器电压基准，否则，例如，如果每个链式链路转换器控制器替代地将所接收的调制指数需求乘以在它接收到所述调制指数需求时的当前时刻所建立的总电压和，就会出现所述振幅调制。
[0009]在这点上，将振幅调制引入所重构的链式链路转换器电压基准是高度不可取的，因为它对由每个链式链路转换器产生的电压有不利影响，并且它创建了谐波分量，这些谐波分量导致谐振、不稳定和/或调制指数需求信号质量的降级。
[0010]此外，能够在链式链路转换器控制器级而不是更高的电压源转换器控制器级以前述准确方式重构每个链式链路转换器电压基准，允许电压源转换器基于通常强制性的调制指数需求进行操作，而不需要对链式链路转换器和关联的链式链路转换器控制器的硬件和软件进行重大重新设计，或者进行其它广泛的工程重新设计和验证工作。
[0011]在本专利技术的优选实施例中，所述电压源转换器控制器被进一步编程为将所建立的调制指数需求与所接收的总电压和同步。
[0012]这种特征可取地容许本专利技术的电压源转换器利用在随后时刻建立的多个总电压和以及对应的多个调制指数需求，以在持续的时间段内维持对电压源转换器的功率输送功能性的准确控制。
[0013]优选地，在时刻k，由所述电压源转换器内的每个链式链路转换器中的所述能量存储装置存储的所有能量的所述总电压和由下式给出：。
[0014]可选地，由所述电压源转换器控制器为每个链式链路转换器建立的所述调制指数需求由下式给出：这里，v
*
（k）是所述对应的链式链路转换器被要求产生的所述链式链路转换器电压基准；v
∑
（k
ꢀ–
n/2）是从所述至少一个链式链路转换器控制器接收的所述总电压和，其中n表示每个链式链路转换器控制器和所述电压源转换器控制器之间的对称往返延迟。
[0015]前述特征有利地允许电压源转换器控制器捕获并随后利用总电压和，以基于由每个链式链路转换器的电压源转换器电压类似地确定的链式链路转换器电压基准，为每个链式链路转换器建立所要求的调制指数需求，而同时考虑到由必须从至少一个链式链路转换
器控制器物理地发送到电压源转换器控制器的总电压和导致的时间延迟，并且由此有助于将调制指数需求与从至少一个链式链路转换器控制器接收的对应总电压和同步。
[0016]由每个对应的链式链路转换器控制器接收的调制指数需求可以被认为要由下式给出：使以前述方式从每个这种链式链路转换器控制器的角度考虑由每个链式链路转换器控制器接收的调制指数需求，有利地解决了由将每个调制指数需求发送到对应的链式链路转换器控制器的需要所引起的由n/2表示的进一步的时间延迟，并且由此可取地完成调制指数需求与从至少一个链式链路转换器控制器接收的对应总电压和的同步。
[0017]在本专利技术的优选实施例中，每个链式链路转换器控制器重构的所述链式链路转换器电压基准由下式给出：这里，v
∑
（k
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n）是在所述第一时刻建立的所述总电压和。
[0018]以前述方式重构每个转换器电压基准有利地确保了调制指数需求与对应建立的总电压和同步，使得在随后时刻建立的多个调制指数需求中的每个都乘以在对应时刻建立的总电压和，以在持续的时间段内准确地补偿从至少一个链式链路转换器控制器到电压源转换器控制器以及从电压源转换器控制器回到每个链式链路转换器控制器的传输延迟。
[0019]优选地，通过对在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于HVDC功率传输网络中的AC和DC之间的功率转换的电压源转换器（10），包括：第一和第二DC端子（12，14），其用于连接到DC网络并且具有在其间延伸的至少一个转换器分支（16A，16B，16C），所述或每个转换器分支（16A，16B，16C）包括由用于连接到AC网络的相应相（A，B，C）的对应AC端子（22A，22B，22C）分开的第一和第二分支部分（18A，18B，18C，20A，20B，20C），每个分支部分（18A，18B，18C，20A，20B，20C）包括在关联的AC端子（22A，22B，22C）和第一或第二DC端子（12，14）中的对应一个之间延伸的链式链路转换器（24），并且每个链式链路转换器（24）包括链式链路转换器控制器（26），其被编程为控制多个串联连接的链式链路模块（28），每个所述链式链路模块具有与能量存储装置并联连接的多个开关元件，由此每个链式链路转换器（24）可控制以提供阶跃可变电压源；以及电压源转换器控制器（30），其被布置成与每个链式链路转换器控制器（26）操作地通信，以协调所述链式链路转换器（24）的操作，至少一个链式链路转换器控制器（26），其被编程为在第一时刻建立由所述电压源转换器（10）内的每个链式链路转换器（24）中的所述能量存储装置存储的所有能量的总电压和，并将所建立的总电压和发送到所述电压源转换器控制器（30），所述电压源转换器控制器（30），其被编程以为每个链式链路转换器（24）建立调制指数需求，每个所述调制指数需求对应于对应的链式链路转换器（24）被要求产生的链式链路转换器电压基准除以所接收的总电压和，并且被进一步编程为将所建立的调制指数需求发送到每个对应的链式链路转换器控制器（26），以及每个链式链路转换器控制器（26），其被进一步编程为通过将所接收的调制指数需求乘以在所述第一时刻建立的所述总电压和，来根据所述所接收的调制指数需求重构它正在控制的所述链式链路转换器被要求产生的所述链式链路转换器电压基准。2.根据权利要求1所述的电压源转换器（10），其中，所述电压源转换器控制器（30）被进一步编程为将所述所建立的调制指数需求与所述所接收的总电压和同步。3.根据权利要求2所述的电压源转换器（10），其中，在时刻k，由所述电压源转换器（10）内的每个链式链路转换器（24）中的所述能量存储装置存储的所有能量的所述总电压和由下式给出：。4.根据权利要求3所述的电压源转换器（10），其中，由所述电压源转换器控制器（30）为每个链式链路转换器（24）建立的所述调制指数需求由下式给出：这里，v
*
（k）是所述对应的链式链路转换器（24）被要求产生的所述链式链路转换器电压基准；v
∑
（k
ꢀ–ꢀ
n/2）是从所述至少一个链式链路转换器控制器（26）接收的所述总电压和，其中n表示每个链式链路转换器控制器（26）和所述电压源转换器控制器（30）之间的对称往返延迟。5.根据权利要求4所述的电压源转换器（10），其中，由每个对应的链式链路转换器控制
器（26）接收的所述调制指数需求被认为由下式给出：。6.根据权利要求5所述的电压源转换器（10），其中，每个链式链路转换器控制器（26）重构的所述链式链路转换器电压基准由下式给出：这里，v
∑
（k

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