电压源链式链节转换器中的方法、计算机程序和计算机程序产品技术

本发明专利技术涉及一种电压源链式链节转换器（1）中的方法。该方法包括：检测（41）一个转换器单元模块（10,20,…,n）的设备（24）的故障；阻断（42）包括故障的位置（24）的相位脚（A）；将包括故障的位置（POS4）的转换器单元模块（20）的电容器部件（29）放电（43）至零；并且对于通过具有故障的位置（POS4）的转换器单元模块（20）的相位电流提供（44）电流路径（30），该电流路径（30）包括第一分支（30），进而包括全H桥布置中的第一相位脚（A）和第二相位脚（B）的相对应的位置（POS1,POS2），该第一分支（30）与包括故障的位置（POS4）的第二分支（31）并联连接，该第二分支（31）包括全H桥布置的其余两个位置（POS3,POS4）。本发明专利技术还包含了相对应的计算机程序和计算机程序产品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电压源链式链节转换器中的方法和设备
本专利技术总体上涉及转换器领域，并且尤其涉及链式链节(chain-link)转换器及其保护。
技术介绍
供应电力的电力系统的可靠操作被例如家庭和工业的所有用户所期待。为了提供所请求的可靠操作，电力系统的装置需要是容错的，并且即使在装置组件出现故障的情况下也能够继续操作。作为这样的装置的特定示例，能够提到静态补偿器(STATCOM)。STATCOM包括电压源转换器(VSC)，其具有连接至AC网络的AC侧和连接至诸如电容器的电力存储的DC侧。来自STATCOM的AC侧的电压输出受到控制并且STATCOM因此作用为供应或吸收来自AC网络的无功功率。STATCOM因此能够对电力系统提供电压稳定性。一种类型的VSC包括链式链节转换器，其也被称作级联H桥转换器。在这样的VSC中，多个单元模块串联连接。容易理解的是，当增加单元模块的数量(功率半导体的数量)时，故障的风险增加。作为电力系统的装置的VSC需要是容错的，因此即使在出现故障的情况下也能够继续操作。这样的容错性能够以不同方式来实现。一种方式是例如通过旁通包含故障设备的单元模块提供冗余度并且利用未损坏的单元模块继续进行操作。WO2010/102666公开了针对电压源链式链节转换器的操作的故障模式的方法和装置。所描述的电压源链式链节转换器包括多个串联连接的转换器单元模块，并且提供了一个或多个冗余转换器单元模块。每个转换器单元模块包括两个相位脚。为了旁通故障转换器单元模块，包括故障转换器单元模块的相位脚被阻断，并且其它的相位脚被驱动为提供零AC电压。WO2010/102666的设备和方法功能良好，但是将期望提供一种用于提供这样的电压源链式链节转换器的容错性的可替换装置和方法。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种容错的电压源转换器，并且尤其是提供一种可靠的旁通模式。该目标依据通过一种包括一个或多个相位的电压源链式链节转换器中的方法而实现的第一方面。每个相位包括多个串联连接的全桥转换器单元模块，全桥转换器单元模块包括在全H桥布置中与电容器单元相连接的半导体开关。每个半导体开关具有与之并联连接的相应续流二极管，并且每个全H桥布置包括第一相位脚和第二相位脚。该方法包括步骤：检测转换器单元模块中的一个转换器单元模块的位置的故障，该故障位置包括故障半导体开关、故障续流二极管或故障门部件；阻断包括该故障位置的相位脚；将包括该故障位置的转换器单元模块的电容器部件放电至零；并且为通过具有该故障位置的转换器单元模块的相位电流提供电流路径，该电流路径包括第一分支，其进而包括该全H桥布置中的第一相位脚和第二相位脚的相对应位置。该第一分支与包括故障位置的第二分支并联连接，该第二分支包括该全H桥布置中的剩余两个位置。利用本专利技术，无需在检测到故障位置时使链式链节转换器跳闸(trip)。故障单元模块能够保持在电路之中并且旁通相位电流，并且提供链式链节转换器的可靠操作。在一个实施例中，检测故障的步骤包括从每个半导体开关位置的门部件的传感器接收信息并且对该信息进行分析以便检测故障条件。在另一个实施例中，阻断的步骤包括关断包括故障位置的相位脚的其它位置的半导体开关。在另一个实施例中，放电的步骤包括在电流过零点处切换工作的第二相位脚，同时根据故障位置的故障条件而将第一相位脚的非故障的半导体开关保持在ON或OFF状态。在另一个实施例中，依据第一分支和第二分支各自的特性而在第一分支和第二分支之间共享相位电流。该目标依据通过一种用于控制包括一个或多个相位的链式链节转换器的计算机程序而实现的第二方面。每个相位包括多个串联连接的全桥转换器单元模块，全桥转换器单元模块包括在全H桥布置中与电容器部件相连接的半导体开关。每个半导体开关具有与之并联连接的相应续流二极管，每个全H桥布置包括第一相位脚和第二相位脚。该计算机程序包括计算机程序代码，当在处理器上执行时该计算机程序代码时使得控制该链式链节转换器的控制设备执行以下步骤：检测转换器单元模块中的一个转换器单元模块的位置的故障；阻断包括该故障位置的相位脚，该故障位置包括故障半导体开关、故障续流二极管或故障门部件；将包括该故障位置的转换器单元模块的电容器部件放电至零；并且为通过具有该故障位置的转换器单元模块的相位电流提供电流路径，该电流路径包括第一分支，其进而包括该全H桥布置中的第一相位脚和第二相位脚的相对应位置，该第一分支与包括故障位置的第二分支并联连接，该第二分支包括该全H桥布置中的其余两个位置。本专利技术还包含包括上述计算机程序的计算机程序产品，以及该计算机程序存储于其上的计算机可读装置。通过阅读以下详细描述和附图，其另外的特征和优势将会清楚。附图说明图1图示了链式链节转换器。图2图示了图1的链式链节转换器的单元模块。图3图示了链式链节转换器及其控制和保护。图4a和4b图示了有短路故障模式中的故障设备的放电模式期间的电流途径。图5图示了在故障出现时作为时间函数的转换器单元模块的电容器的电容器电压。图6图示了有短路故障模式中的故障设备的在旁通模式中的单元模块中的电流路径。图7a和7b图示了有在开路故障模式的故障设备的放电模式期间的电流路径。图8图示了有在开路故障模式的故障设备的在旁通模式中的单元模块中的电流路径。图9图示了根据本专利技术一个方面的方法的步骤的流程图。具体实施方式为了提供对本专利技术的总体理解，将首先参考图1-3对链式链节转换器及其与本专利技术相关的部分进行描述。图1图示了包括三个相位L1、L2、L3的链式链节转换器1。每个相位包括多个串联连接的全桥单元模块；例如，相位L1包括转换器单元模块10、20、…、n。图1的链式链节转换器1被图示为三角连接的布置，但是相位L1、L2、L3可以以不同形式进行布置，例如以Y型连接布置。链式链节转换器1的相位L1、L2、L3可以经由相位电抗器4以及可能通过变压器5而连接至AC电力网络，其也被表示为电网。链式链节转换器1利用以附图标记2示意性图示的控制设备进行控制。图2图示了图1的链式链节转换器的转换器单元模块10，其在下文中被表示为单元模块10。有时也被表示为转换器链路或链式链节单元模块的单元模块10包括四个阀11、12、13、14。每个阀包括半导体开关，诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)。或者另外地，为了对高电压进行管理，每个阀包括多个串联连接的半导体开关。在下文中，使用IGBT对本专利技术进行描述，但是可替换地能够使用其它半导体设备，例如门极可关断晶闸管(GTO)、集成门极换向晶闸管(IGCT)、MOSFET或其它自换向设备。阀的IGBT能够利用某个开关频率导通或关断。也被表示为反并联二极管的续流二极管与每个IGBT并联连接。该二极管在IGBT的相反方向导通。阀11、12、13、14在具有电容器部件15的全桥(全H桥的简称)布置中进行连接。每个转换器单元模块10、20、…、n能够被示为包括两个相位脚，每个相位脚包括两个阀并且每个阀具有反并联二极管。特别地，阀11和14构成第一相位脚，并且阀12和13构成第二相位脚。图3图示了图1的链式链节转换器的一个相位并且还图示了其控制和保护。相位L1的每个单元模块10、20、…、n，每个单元模块10、20、…、n被分配连接至控制设备2的单元控制和保护部件。每本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在包括一个或多个相位(L1,L2,L3)的电压源链式链节转换器(1)中的方法(40)，每个相位包括多个串联连接的全桥转换器单元模块(10,20,…,n)，所述全桥转换器单元模块(10,20,...,n)包括四个阀(11,12,13,14)，每个阀(11,12,13,14)包括一个半导体开关(21,22,23,24)，所述阀(11,12,13,14)在全H桥布置中与电容器单元(15；29)连接，每个半导体开关(21,22,23,24)具有与之并联连接的相应的续流二极管(25,26,27,28)，每个全H桥布置包括第一相位脚(A)和第二相位脚(B)，所述方法(40)包括步骤：-检测(41)所述转换器单元模块(10,20,…,n)中的一个转换器单元模块的位置(POS4)的故障，故障的位置(POS4)处于短路故障模式，并且所述故障的位置(POS4)包括故障的半导体开关(24)、故障的续流二极管(28)或故障的门部件(GU4)；-阻断(42)包括所述故障的位置(POS4)的所述相位脚(A)；-将包括所述故障的位置(POS4)的转换器单元模块(20)的所述电容器单元(29)放电(43)至零；以及-对于通过具有所述故障的位置(POS4)的所述转换器单元模块(20)的相位电流提供(44)电流路径(30)，所述电流路径(30)包括第一分支(30)，进而包括所述全H桥布置中的所述第一相位脚(A)和所述第二相位脚(B)的相对应位置(POS1,POS2)，所述第一分支(30)与包括所述故障的位置(POS4)的第二分支(31)并联连接，所述第二分支(31)包括所述全H桥布置中的其余两个位置(POS3,POS4)，其中所述相位电流在两个分支(30,31)之间共享。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述检测(41)故障的步骤包括从每个半导体开关位置(POS1,POS2,POS3,POS4)的门部件(GU1,GU2,GU3,GU4)的传感器接收信息，并且对所述信息进行分析以便检测故障条件。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述阻断(42)的步骤包括关断包括所述故障的位置(POS4)的所述相位脚(A)的其它位置(POS1)的所述半导体开关(21)。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·布洛姆伯格，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：
国别省市：