重要性，而是用來區(qū)分各個元件。另外，術語“一”和“一個”并不表示數(shù)量的限制，而是表示存在引用項的至少一個。術語“或者”表示包含在內(nèi)，并且表示所列項的一個、部分或全部。本文中使用“包括”、“包含”或“具有”及其變化意在包含以下列示項及其等效體以及其他項。術語“連接”和“耦合”并不是限制到物理或機械連接或者耦合，而是能夠包括無論是直接還是間接的電連接或耦合。此外，術語“電路”、“控制器”和“處理器”可包括單個組件或者多個組件，其是有源和/或無源的并且連接或者耦合在一起以提供所述功能。
[0030]本公開的方面涉及示范功率轉(zhuǎn)換器以及用于功率轉(zhuǎn)換的方法，其配置成提供直流故障跨越能力。這些功率轉(zhuǎn)換器和方法的使用幫助在DC故障狀況期間操作功率轉(zhuǎn)換器，而無需關閉功率轉(zhuǎn)換器。功率轉(zhuǎn)換器包括一個或多個轉(zhuǎn)換器臂。一個或多個轉(zhuǎn)換器臂的每個包括第一串和第二串。第一串包括相互串聯(lián)耦合的多個開關。第二串在第一結(jié)節(jié)和第二結(jié)節(jié)按照并聯(lián)配置相互耦合。第二串還包括多個開關單元。另外，一個或多個轉(zhuǎn)換器臂的一個轉(zhuǎn)換器臂的第二串在操作上耦合到與一個或多個轉(zhuǎn)換器臂中的其他轉(zhuǎn)換器臂對應的第二串。
[0031]圖1是按照本公開的方面、配置成提供直流故障跨越能力的功率轉(zhuǎn)換器10的示意表示。直流故障跨越能力可定義為功率轉(zhuǎn)換器在直流故障期間、在沒有停止功率轉(zhuǎn)換器的操作的情況下進行操作的能力。在一示范實施例中，功率轉(zhuǎn)換器10可包括三相功率轉(zhuǎn)換器。在這個實施例中，三相功率轉(zhuǎn)換器可包括第一轉(zhuǎn)換器臂20、第二轉(zhuǎn)換器臂30和第三轉(zhuǎn)換器臂40，其中各轉(zhuǎn)換器臂對應于一相。在這類實施例中，第一轉(zhuǎn)換器臂20、第二轉(zhuǎn)換器臂
30和第三轉(zhuǎn)換器臂40可在操作上耦合到直流(DC)母線50。DC母線50可包括正DC端子60和負DC端子70。
[0032]在一個實施例中，第一轉(zhuǎn)換器臂20、第二轉(zhuǎn)換器臂30和第三轉(zhuǎn)換器臂40可按照并聯(lián)配置相互耦合。轉(zhuǎn)換器臂20、30、40的每個可分別包括對應第一串80、90、100和對應第二串110、120、130。此外，第一轉(zhuǎn)換器臂20的第二串110在第一結(jié)點140和第二結(jié)點150按照并聯(lián)配置在操作上耦合到第一串80。此外，第一轉(zhuǎn)換器臂20的第一串80可包括四個開關Sn、S12、S13、S14，其按照串聯(lián)配置相互耦合。在一個示例中，開關Sn、S12、S13、S14可包括部分可控半導體開關、完全可控半導體開關或者其組合。另外，第一轉(zhuǎn)換器臂20的第二串110可包括四個開關單元sun、su12、su13、su14，其按照串聯(lián)配置相互耦合。
[0033]類似地，第二轉(zhuǎn)換器臂30的第一串90可耦合到第二轉(zhuǎn)換器臂30的第二串120，以及第三轉(zhuǎn)換器臂40的第一串100可耦合到第三轉(zhuǎn)換器臂40的第二串130。此外，第二轉(zhuǎn)換器臂30的第一串90可包括開關S21、S22、S23、S24，以及第二轉(zhuǎn)換器臂30的第二串120可包括開關單元SU21、SU22、SU23、SU24。此外，第三轉(zhuǎn)換器臂40的第一串100可包括開關S31、S32、S33、S34，以及第三轉(zhuǎn)換器臂40的第二串130可包括開關單元SU31、SU32、SU33、SU34。上述配置使功率轉(zhuǎn)換器10能夠?qū)⑷嘟涣麟娏D(zhuǎn)換成直流電力。功率轉(zhuǎn)換器10可耦合到控制器160?？刂破?60可用來控制轉(zhuǎn)換器臂20、30、40的開關，以將三相交流電力轉(zhuǎn)換成直流電力。
[0034]參照圖2(a)，示出開關單元、例如圖1的開關單元SUn的一個實施例的圖解表示165。在一個實施例中，開關單元31^可包括多個開關元件和一個能量儲存元件。在一個示例中，圖2(a)的開關單元的實施例可用于圖1的功率轉(zhuǎn)換器10中。在一示范實施例中，開關單元SUn可包括半橋轉(zhuǎn)換器配置。這個配置可包括兩個開關元件170、180和一個能量儲存元件190。在一個實施例中，多個開關元件170、180可包括絕緣柵雙極晶體管、金屬氧化物半導體場效應晶體管、場效應晶體管、門極關斷晶閘管、絕緣門極換向晶閘管、注入增強柵晶體管、碳化硅基開關、氮化鎵基開關、砷化鎵基開關或者其組合。另外，能量儲存元件190可包括電容器。在這個實施例中，開關元件170和能量儲存元件190按照串聯(lián)配置在操作上耦合。此外，開關元件180可按照并聯(lián)配置在操作上耦合到開關元件170和能量儲存元件190的串聯(lián)組合。
[0035]類似地，圖2(b)示出開關單元、例如供圖1的功率轉(zhuǎn)換器10中使用的圖1的開關單元SUn的備選配置175。在一示范實施例中，開關單元SU η可包括全橋轉(zhuǎn)換器配置。在這種配置175中，附加開關元件185和195可添加到圖2(a)所示的現(xiàn)有配置165。
[0036]再次參照圖1，在一個實施例中，第一電感器200可在第一轉(zhuǎn)換器臂20的第一結(jié)點140在操作上耦合到第二串110。此外，第二電感器210可在第一轉(zhuǎn)換器臂20的第二結(jié)點150在操作上耦合到第二串110。類似地，多個電感器可在操作上耦合到第二轉(zhuǎn)換器臂30和第三轉(zhuǎn)換器臂40。在另一個實施例中，第一電感器200和第二電感器210可在第一轉(zhuǎn)換器臂20的中點220在操作上耦合到第二串110。
[0037]—個轉(zhuǎn)換器臂的第二串可在操作上耦合到功率轉(zhuǎn)換器中的其他轉(zhuǎn)換器臂的第二串。作為舉例，第一轉(zhuǎn)換器臂20的第二串110可在操作上耦合到第二轉(zhuǎn)換器臂30的第二串120和第三轉(zhuǎn)換器臂30的第二串130。在一個示例中，第一轉(zhuǎn)換器臂20的第二串110可在第二串的相應中點220、230、240耦合到第二轉(zhuǎn)換器臂30的第二串120和第三轉(zhuǎn)換器臂40的第二串130。
[0038]如上文所述耦合第二串使功率轉(zhuǎn)換器10能夠按照分離方式來控制功率轉(zhuǎn)換器10的交流(AC)側(cè)和直流(DC)側(cè)。在一個示例中，AC側(cè)可定義為功率轉(zhuǎn)換器10中功率轉(zhuǎn)換器10的開關單元在操作上耦合到AC母線250的一側(cè)。另外，DC側(cè)可定義為功率轉(zhuǎn)換器10中功率轉(zhuǎn)換器10的開關單元在操作上耦合到DC母線50的一側(cè)。此外，功率轉(zhuǎn)換器10的AC側(cè)和DC側(cè)的分離控制提供AC側(cè)和DC側(cè)的單獨控制。更具體來說，AC側(cè)和DC側(cè)的分離控制允許在操作上耦合到AC側(cè)的開關單元與耦合到功率轉(zhuǎn)換器10的DC側(cè)的開關單元無關地被控制。AC側(cè)和DC側(cè)的這種單獨控制在操作期間向功率轉(zhuǎn)換器10提供DC故障跨越能力。此外，第一轉(zhuǎn)換器臂20的第一串80、第二轉(zhuǎn)換器臂30的第一串90和第三轉(zhuǎn)換器臂40的第一串100可在操作上耦合到AC母線250，以便向AC母線250提供交流(AC)電力。在一個示例中，第一轉(zhuǎn)換器臂20的第一串80、第二轉(zhuǎn)換器臂30的第一串90和第三轉(zhuǎn)換器臂40的第一串100可在對應轉(zhuǎn)換器臂的相應第一串結(jié)點在操作上耦合到AC母線250。在一個實施例中，第一串結(jié)點可以是對應轉(zhuǎn)換器臂的中點。
[0039]在一個實施例中，功率轉(zhuǎn)換器10是電壓源功率轉(zhuǎn)換器。相應地，在這個示例中，第一轉(zhuǎn)換器臂20、第二轉(zhuǎn)換器臂30和第三轉(zhuǎn)換器臂40的每個可包括第一電壓源和第二電壓源，其中各轉(zhuǎn)換器臂20、30、40轉(zhuǎn)換與三相功率轉(zhuǎn)換器10的相應相對應的電壓。按照本公開的方面，第一轉(zhuǎn)換器臂20、第二轉(zhuǎn)換器臂30和第三轉(zhuǎn)換器臂40可按照一個或多個配置來設置。第一配置可包括將負DC電壓從DC母線50提供給AC母線250的配置。此外，第二配置可包括將正電壓從DC母線50提供給AC母線250的配置。
[0040]圖3(a)是按照本公開的方面的轉(zhuǎn)換器臂260、例如圖1的轉(zhuǎn)換器臂20的圖解表示。為了便于說明，僅論述一個轉(zhuǎn)換器臂260。轉(zhuǎn)換器臂260可包括第一串270和第二串280。此外，第一串270可包括第一部分290和第二部分300。類似地，第二串280可包括第一部分310和第二部分320。第一串270的第一部分290可包括開關Sn和S 12，以及第一串270的第二部分300可包括開關S13和S 14。類似地，第二串280的第一部分310可包括開關單元SUijP SU 12。此外，第二串280的第二部分320可包括開關單元31]13和SU 14。轉(zhuǎn)換器臂260可配置成將負電壓從DC母線340提供給AC母線350。
[0041]圖3 (a)的轉(zhuǎn)換器臂260可圖解地表不為一個或多個電壓源的布置265，如圖3 (b)所示。開關單元SUijP SU 12可表示為第一電壓源360。另外，開關單元SU 13和SU 14可表示為第二電壓源370。此外，開關Sn和S 13可切換到導通狀態(tài)，由此將DC母線340 (參見圖3(a))的正DC端子380在操作上耦合到第一電壓源360。更具體來說，第一電壓源360的正極端子390可在操作上耦合到DC母線340的正DC端子380。這個布置允許第一電壓源360的充電。在一個示例中，第一電壓源360可通過把來自DC母線340的正DC端子380所接收的DC電力儲存在開關單元SUn和SU 12的能量儲存元件(參見圖2)中來充電。此外，第二電壓源370的負極端子400可在操作上耦合到AC母線350。這個配置允許第二電壓源370通過第二電壓源370的負極端子400來放電，由此在AC母線350在AC周期的負半周中提供AC電壓。在一個實施例中，第二電壓源370可通過對開關單元51]13和51]14中的能量儲存元件放電來放電。
[0042]類似地，圖4(a)是按照本公開的方面的轉(zhuǎn)換器臂410、例如圖1的轉(zhuǎn)換器臂20的另一個實施例的圖解表示。轉(zhuǎn)換器臂410可包括第一串420和第二串430。此外，第一串420可包括第一部分440和第二部分450。類似地，第二串430可包括第一部分460和第二部分470。第一串420的第一部分440可包括開關Sn和S 12，以及第一串420的第二部分450可包括開關S13和S 14。類似地，第二串430的第一部...