如當(dāng)AC端子處的電壓幅值已經(jīng)降低到該電壓階躍電平以下時(shí)，可僅在部分的重疊時(shí)段期間提供由高壓模塊所提供的電壓階躍。例如，如果重疊時(shí)段是如下這種情況，即重疊時(shí)段起點(diǎn)處的AC端子上的電壓為±0.5VDC但是由高壓電容器所提供的電壓階躍為0.6VDe，那么僅當(dāng)DC端子與AC端子處的電壓之間的差值具有等于或大于0.6VDC的幅值，才能對(duì)高壓電容器進(jìn)行連接以提供0.6VDe的電壓階躍。
[0094]應(yīng)當(dāng)指出，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)換器具有涉及到高側(cè)高壓模塊的高壓電容器和/或低側(cè)高壓模塊的高壓電容器的多種重疊模式。圖10示出了當(dāng)相位肢的兩個(gè)轉(zhuǎn)換器臂均導(dǎo)通時(shí)的各種可能的重疊模式。在模式I中，高壓電容器同時(shí)串聯(lián)連接在相位肢的高側(cè)轉(zhuǎn)換器臂和低側(cè)轉(zhuǎn)換器臂上。模式2和模式3分別對(duì)應(yīng)于高壓電容器僅串聯(lián)在低側(cè)轉(zhuǎn)換器臂和高側(cè)轉(zhuǎn)換器臂中的一者上的情形。模式4示出了針對(duì)相位肢而對(duì)高側(cè)高壓電容器和低側(cè)高壓電容器進(jìn)行旁路的模式。
[0095]因此，通過直流電流的循環(huán)，可以保持并控制高側(cè)高壓電容器和低側(cè)高壓電容器上的電壓，或者使得一個(gè)電容器獨(dú)立于另一電容器。這些循環(huán)路徑，特別是模式I中的循環(huán)路徑，還能實(shí)現(xiàn)在重疊時(shí)段期間交流電流的循環(huán)，以及對(duì)自然的6次諧波直流紋波電流的有源濾波，這對(duì)于AAC型轉(zhuǎn)換器而言是已知的。
[0096]對(duì)循環(huán)電流的DC分量和AC分量的控制可通過與肢反應(yīng)器作用相反的每個(gè)轉(zhuǎn)換器臂中的多個(gè)單元103所獲得的電壓波形來實(shí)現(xiàn)，這對(duì)于AAC型轉(zhuǎn)換器而言是已知的。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能容易地通過對(duì)針對(duì)AAC型轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器臂的多個(gè)單元103的控制來提供所需的直流和/或交流循環(huán)電流，從而保持和控制本發(fā)明實(shí)施例中的高壓電容器上的電壓。
[0097]如上所述，高壓模塊的高壓電容器可配置為執(zhí)行用于針對(duì)轉(zhuǎn)換器臂而保持大致等于相關(guān)的DC端子電壓的電壓，即幅值為VDe的電壓。如果在正常操作期間將高壓電容器連接到高側(cè)DC端子和低側(cè)DC端子上時(shí)，會(huì)注意到未連接到DC端子的電容器端子彼此間將具有大致相同的電壓。換言之，在高壓電容的這些端子之間可能沒有實(shí)質(zhì)的直流應(yīng)力。這意味著，在使用中這些高壓電容器可以用作DC直流濾波器結(jié)構(gòu)一部分。
[0098]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括了作為直流濾波器的一部分的高壓電容器的轉(zhuǎn)換器1100。本實(shí)施例的轉(zhuǎn)換器1100類似于圖6所示的轉(zhuǎn)換器600，但它包括直流濾波器。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器在高側(cè)和低側(cè)同時(shí)具有高壓模塊501，每個(gè)高壓模塊都具有高壓電容器206。如上所述，在正常操作中，每個(gè)高壓模塊501中的至少一個(gè)第三開關(guān)元件601導(dǎo)通，從而將高壓電容器連接到DC端子(分別為DC+或DC-)。由于在使用中每個(gè)高壓電容器206保持幅值大致等于VDe的電壓，因此高壓電容器206的端子IlOla和IlOlb基本上沒有直流電壓應(yīng)力。因此，在這些端子IlOla和IlOlb之間連接一個(gè)或多個(gè)濾波器組件。
[0099]在一個(gè)實(shí)施例中，濾波器組件包括電感器1102和電阻1103，從而與高壓電容器206 —起來構(gòu)成無源濾波器。該濾波器可例如被調(diào)諧來過濾特定的噪聲分量，例如由轉(zhuǎn)換器操作而自然產(chǎn)生的6次諧波直流線路電流。備選地，濾波器組件可以實(shí)現(xiàn)有源濾波器。例如，濾波器組件可包括多個(gè)全橋鏈?zhǔn)絾卧?104，其操作用于驅(qū)動(dòng)所需的反相位交流電流以抵消直流線路中的任何交流電流。假定諧波電流是交流的，那么就沒有高壓電容器的凈充電或凈放電或者全橋鏈?zhǔn)芥溄印?br>[0100]應(yīng)當(dāng)指出，上述實(shí)施例是為了說明性目的而非限制本發(fā)明，并且在不脫離所附權(quán)利要求的范圍本的情況下，領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)出許多備選實(shí)施例。詞語“包括”并不排除那些未在權(quán)利要求中所列出的其他元件或步驟的存在，“一”或“該”并不排除多個(gè)，并且單個(gè)特征或其他單元可以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中所記載的若干個(gè)單元的功能。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)解釋為對(duì)其范圍的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有至少一個(gè)相位肢的電壓源轉(zhuǎn)換器，其中每個(gè)相位肢包括將AC端子連接到高側(cè)DC端子的高側(cè)轉(zhuǎn)換器臂以及將所述AC端子連接到低側(cè)DC端子的低側(cè)轉(zhuǎn)換器臂，其中至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器臂包括: 第一多個(gè)單元，所述第一多個(gè)單元中的每個(gè)單元均包括能選擇性地被串聯(lián)連接在所述轉(zhuǎn)換器臂中或被旁路的能量存儲(chǔ)元件；和 與所述第一多個(gè)單元串聯(lián)連接的高壓模塊，所述高壓模塊包括能選擇性地被串聯(lián)連接在所述轉(zhuǎn)換器臂中或被旁路的至少一個(gè)能量?jī)?chǔ)存元件， 其中，所述高壓模塊的額定電壓大于所述第一多個(gè)單元中的任何單元的電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其中，所述高壓模塊的額定電壓為使用時(shí)連接到所述轉(zhuǎn)換器臂的DC端子的電壓幅值的至少一半。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其中，所述高壓模塊包括至少一個(gè)第一開關(guān)元件，其用于選擇性地提供對(duì)所述至少一個(gè)能量存儲(chǔ)元件進(jìn)行旁路的電路徑，以及至少一個(gè)第二開關(guān)元件，其用于選擇性地提供將所述至少一個(gè)能量存儲(chǔ)元件串聯(lián)連接在所述轉(zhuǎn)換器臂中的電路徑的。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其中，所述至少一個(gè)第二開關(guān)元件包括至少一個(gè)不可控開關(guān)元件。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其中，所述高壓模塊包括至少一個(gè)第三開關(guān)元件，其用于選擇性地允許對(duì)所述至少一個(gè)能量存儲(chǔ)元件進(jìn)行旁路或連接以提供第一極性電壓，以及至少一個(gè)第四開關(guān)元件，其用于選擇性地允許對(duì)所述至少一個(gè)能量存儲(chǔ)元件進(jìn)行連接以提供與所述第一極性相反的第二極性電壓的。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，包括故障控制器，其配置為對(duì)所述第三開關(guān)元件和第四開關(guān)元件進(jìn)行控制，以使得在正常操作下所述至少一個(gè)第三開關(guān)元件導(dǎo)通而所述至少一個(gè)第四開關(guān)元件截止，以及還使得響應(yīng)于對(duì)直流故障的檢測(cè)讓所述第三開關(guān)元件截止而所述至少一個(gè)第四開關(guān)元件導(dǎo)通。7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其具有多個(gè)相位肢，在所述多個(gè)相位肢中每個(gè)轉(zhuǎn)換器臂均包括單獨(dú)的高壓模塊。8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其具有多個(gè)相位肢，其中，高壓模塊連接到多個(gè)轉(zhuǎn)換器臂上，以使得所述至少一個(gè)能量存儲(chǔ)元件可串聯(lián)連接到多于一個(gè)的轉(zhuǎn)換器臂上。9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其包括轉(zhuǎn)換器控制器，其中，所述控制器配置為按包括臂接通狀態(tài)和臂關(guān)斷狀態(tài)的順序?qū)λ鲛D(zhuǎn)換器臂控制，其中在所述臂接通狀態(tài)下對(duì)所述第一多個(gè)單元進(jìn)行選擇性地控制以提供電壓波形整形，并且在所述臂關(guān)斷狀態(tài)下對(duì)所述高壓模塊進(jìn)行控制從而將所述至少一個(gè)能量存儲(chǔ)元件與所述第一多個(gè)單元串聯(lián)連接。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其中，所述轉(zhuǎn)換器控制器配置為當(dāng)所述轉(zhuǎn)換器臂處于所述臂接通狀態(tài)時(shí)對(duì)所述高壓模塊進(jìn)行控制，從而旁路所述至少一個(gè)能量存儲(chǔ)元件。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其中，所述轉(zhuǎn)換器控制器配置為對(duì)所述高壓模塊進(jìn)行控制，從而在所述轉(zhuǎn)換器臂處于所述臂接通狀態(tài)中的一部分時(shí)段期間，使得所述至少一個(gè)能量存儲(chǔ)元件與所述第一多個(gè)單元串聯(lián)連接。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其中，所述至少一個(gè)能量存儲(chǔ)元件與所述第一多個(gè)單元串聯(lián)連接的所述臂接通狀態(tài)期間的時(shí)段對(duì)應(yīng)于所述相位肢的兩個(gè)轉(zhuǎn)換器臂同時(shí)處于所述臂接通狀態(tài)的時(shí)段。13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，還包括與所述高壓模塊串聯(lián)的至少一個(gè)臂開關(guān)元件，其中所述轉(zhuǎn)換器控制器配置為控制所述至少一個(gè)臂開關(guān)元件在轉(zhuǎn)換器臂接通狀態(tài)下導(dǎo)通，并且在轉(zhuǎn)換器臂關(guān)斷狀態(tài)下截止。14.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其中，所述高壓模塊的額定電壓大致等于使用時(shí)與所述轉(zhuǎn)換器臂相連的DC端子的電壓幅值。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其中，相位肢的每個(gè)轉(zhuǎn)換器臂包括高壓模塊，并且其中所述高側(cè)轉(zhuǎn)換器臂的高壓模塊中的所述至少一個(gè)能量存儲(chǔ)元件的低側(cè)端子經(jīng)由至少一個(gè)濾波器組件連接到所述低側(cè)轉(zhuǎn)換器臂的高壓模塊的所述至少一個(gè)能量存儲(chǔ)元件的高壓側(cè)端子上。16.一種用于操作具有至少一個(gè)相位肢的電壓源轉(zhuǎn)換器的方法，其中，每個(gè)相位肢包括將AC端子連接到高側(cè)DC端子的高側(cè)轉(zhuǎn)換器臂和將所述AC端子連接到低側(cè)DC端子的低側(cè)轉(zhuǎn)換器臂，其中至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器臂包括: 第一多個(gè)單元，所述第一多個(gè)單元中的每個(gè)單元均包括能選擇性地被串聯(lián)連接在所述轉(zhuǎn)換器臂中或被旁路的能量存儲(chǔ)元件；所述方法包括: 在所述轉(zhuǎn)換器臂的接通狀態(tài)期間，選擇性地切換所述第一多個(gè)單元的各單元以提供電壓波形整形；并且 在所述轉(zhuǎn)換器臂關(guān)斷狀態(tài)期間，將高壓模塊的至少一個(gè)能量存儲(chǔ)元件與所述第一多個(gè)單元串聯(lián)，其中所述高壓模塊的至少一個(gè)能量存儲(chǔ)元件的電壓大于所述第一多個(gè)單元的任何所述能量存儲(chǔ)元件的電壓。
【專利摘要】本申請(qǐng)涉及一種電壓源轉(zhuǎn)換器(VSC)，其例如用于高壓直流配電中。VSC具有至少一個(gè)帶有高側(cè)轉(zhuǎn)換器臂和低側(cè)轉(zhuǎn)換器臂的相位肢(102a-c)。轉(zhuǎn)換器臂包括用于電壓波形整形的第一多個(gè)單元(103)，其中每個(gè)單元包括可以選擇性地被串聯(lián)連接在轉(zhuǎn)換器臂中或被旁路的能量存儲(chǔ)元件(105)，例如電容器。轉(zhuǎn)換器臂還具有與第一多個(gè)單元串聯(lián)連接的高壓模塊(202；501)，所述高壓模塊包括可選擇性地串聯(lián)連接到轉(zhuǎn)換器臂中或被旁路的至少一個(gè)能量存儲(chǔ)元件(206)，例如高壓電容器。高壓模塊(202,501)的額定電壓(即，使用中所存儲(chǔ)的電壓)大于第一多個(gè)單元中的任何單元(103)的電壓。在使用中，高壓模塊(202；501)相應(yīng)保持比任何單元(103)大很多的電壓，例如是轉(zhuǎn)換器的DC端子的電壓幅值的至少一半，并且該高壓模塊可由控制器(207)來控制從而在臂關(guān)斷狀態(tài)下提供電壓阻斷支持。
【IPC分類】H02J3/36
【公開號(hào)】CN105226697
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510359335
【發(fā)明人】戴維·雷金納德·特雷納, 弗朗西斯科·莫雷諾
【申請(qǐng)人】阿爾斯通技術(shù)有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年6月25日
【公告號(hào)】EP2961057A1