轉(zhuǎn)換器設(shè)備以及相應(yīng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于在第一高壓直流（HVDC)和第二HVDC連接之間轉(zhuǎn)換功率的轉(zhuǎn)換器 設(shè)備以及相應(yīng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖1示出了具有兩個連接的高壓直流（HVDC)點對點系統(tǒng)的環(huán)境。第一HVDC點對 點系統(tǒng)包括第一轉(zhuǎn)換器站Ia以及第二轉(zhuǎn)換器站lb，具有在第一轉(zhuǎn)換器站Ia和第二轉(zhuǎn)換器 站Ib之間的第一HVDC鏈路5a。類似地，第二HVDC點對點系統(tǒng)包括第三轉(zhuǎn)換器站Ic和第 四轉(zhuǎn)換器站ld，具有在第三轉(zhuǎn)換器站Ic和第四轉(zhuǎn)換器站Id之間的第二HVDC鏈路5b。
[0003] 第一HVDC鏈路5a上的標(biāo)稱電壓是V1并且在第二HVDC鏈路5b上的標(biāo)稱電壓是 V2。如果V1等于V2，或幾乎相等，則兩個HVDC鏈路5a-b能夠用交叉連接2互連。以這種方 式，功率能夠在兩個HVDC點對點系統(tǒng)之間的任一方向中流動。
[0004] 然而，當(dāng)在兩個HVDC鏈路的標(biāo)稱電壓等級之間存在明顯差異時，需要在兩個系統(tǒng) 之間轉(zhuǎn)換DC功率。
[0005] 如果這樣的轉(zhuǎn)換發(fā)生具有低成本以及低復(fù)雜度將是有益的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 目的是提供一種允許具有不同標(biāo)稱電壓的兩個HVDC系統(tǒng)互連的轉(zhuǎn)換器設(shè)備以及 方法。
[0007] 根據(jù)第一方面，提出一種被布置為在第一高壓直流HVDC連接、第二HVDC連接和交 流AC連接之間轉(zhuǎn)換功率的轉(zhuǎn)換器設(shè)備。轉(zhuǎn)換器設(shè)備包括：第一功率轉(zhuǎn)換器，該第一功率轉(zhuǎn) 換器包括設(shè)置在第一HVDC連接的端子之間的至少一個相位分支，至少一個相位分支的每 一個包括被串聯(lián)布置在第一HVDC連接的端子之間的正向臂、電感器、AC連接以及負(fù)向臂， 其中正向臂和負(fù)向臂中的每一個包括轉(zhuǎn)換器單元，并且所有轉(zhuǎn)換器單元中的一個是第一主 轉(zhuǎn)換器單元，每個轉(zhuǎn)換器單元包括至少兩個主要開關(guān)元件以及存儲元件，至少兩個開關(guān)元 件中的兩個開關(guān)元件被串聯(lián)布置在轉(zhuǎn)換器開關(guān)元件串中，轉(zhuǎn)換器開關(guān)元件串被布置為與能 量存儲元件并聯(lián)；以及包括第一轉(zhuǎn)換器單元的功率轉(zhuǎn)換器部分，該第一轉(zhuǎn)換器單元包括至 少兩個開關(guān)元件，至少兩個開關(guān)元件中的兩個開關(guān)元件被串聯(lián)連接在第一開關(guān)元件串中， 第一開關(guān)元件串與第一主轉(zhuǎn)換器單元的能量存儲元件并聯(lián)連接，其中第一轉(zhuǎn)換器單元的兩 個開關(guān)元件之間的點被連接至第二HVDC連接的第一端子，其中轉(zhuǎn)換器設(shè)備被布置為基于 第一主轉(zhuǎn)換器單元的主要開關(guān)元件的狀態(tài)控制第一開關(guān)元件串的開關(guān)元件。
[0008] 利用該轉(zhuǎn)換器，功率轉(zhuǎn)換器部分與第一主轉(zhuǎn)換器單元一起工作。換句話說，通過使 用第一主轉(zhuǎn)換器單元的開關(guān)元件用于與功率轉(zhuǎn)換器部分結(jié)合的附加轉(zhuǎn)換，形成新的、組合 的轉(zhuǎn)換器單元。這提供了具有僅兩個附加開關(guān)元件的轉(zhuǎn)換器。
[0009] 功率轉(zhuǎn)換器部分可以進一步包括第二轉(zhuǎn)換器單元，第二轉(zhuǎn)換器單元包括在第二開 關(guān)元件串中串聯(lián)連接的至少兩個開關(guān)元件，第二開關(guān)元件串與第二主轉(zhuǎn)換器單元的能量存 儲元件并聯(lián)連接，第二主轉(zhuǎn)換器單元是包括第一主轉(zhuǎn)換器單元的相位分支的轉(zhuǎn)換器單元中 的一個，其中在第二轉(zhuǎn)換器單元的兩個開關(guān)元件之間的點被連接第二HVDC連接的第二端 子，并且第一主轉(zhuǎn)換器器單元和第二主轉(zhuǎn)換器單元被設(shè)置在包括第一主轉(zhuǎn)換器單元和第二 主轉(zhuǎn)換器單元的相位分支的AC連接的任一側(cè)上。使用第二轉(zhuǎn)換器單元，阻止循環(huán)DC電流。
[0010] 短語"直接連接"在本文的權(quán)利要求和說明書中解釋為具有沒有中間部件。
[0011] 轉(zhuǎn)換器設(shè)備可以被布置為控制第一開關(guān)元件串的開關(guān)元件，使得第一開關(guān)元件串 的開關(guān)元件和第一主轉(zhuǎn)換器單元的主要開關(guān)元件一起操作為全橋轉(zhuǎn)換器單元。
[0012] 在轉(zhuǎn)換器開關(guān)元件串的兩個開關(guān)元件之間的點可以被連接至第一HVDC連接的端 子。
[0013] 第一功率轉(zhuǎn)換器可以是AC/DC轉(zhuǎn)換器。AC/DC能夠是在任一方向的單向轉(zhuǎn)換器或 雙向轉(zhuǎn)換器。
[0014] 轉(zhuǎn)換器單元的至少部分可以是半橋轉(zhuǎn)換器單元。
[0015] 轉(zhuǎn)換器單元的至少部分可以是全橋轉(zhuǎn)換器單元。
[0016] 功率轉(zhuǎn)換器部分可以包括被布置在兩個并聯(lián)串中的四個開關(guān)元件，每個串包括兩 個開關(guān)元件，其中兩個并聯(lián)串與第一主轉(zhuǎn)換器單元的能量存儲元件并聯(lián)連接。
[0017] 轉(zhuǎn)換器設(shè)備可以進一步包括連接至功率轉(zhuǎn)換器部分的濾波器，濾波器被布置為降 低第二HVDC連接的紋波。
[0018] 功率轉(zhuǎn)換器部分形成DC到DC轉(zhuǎn)換器的部分。
[0019] 第一功率轉(zhuǎn)換器可以包括用于提供三個相AC連接的三個相位分支。
[0020] 功率轉(zhuǎn)換器部分可以包括DC/AC轉(zhuǎn)換器以及用于每一相的變壓器、以及連接在變 壓器和第二HVDC連接之間的AC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0021] 功率轉(zhuǎn)換器部分可以進一步包括設(shè)置在AC/DC轉(zhuǎn)換器和第二HVDC連接之間的極 性變換器。
[0022] 根據(jù)第二方面，提供了一種使用轉(zhuǎn)換器設(shè)備用于在第一高壓直流HVDC連接、第二 HVDC連接和交流AC連接之間轉(zhuǎn)換功率的方法，轉(zhuǎn)換器設(shè)備包括：第一功率轉(zhuǎn)換器，該第一 功率轉(zhuǎn)換器包括設(shè)置在第一HVDC連接的端子之間的至少一個相位分支，至少一個相位分 支的每一個包括被串聯(lián)布置在第一HVDC連接的端子之間的正向臂、電感器、AC連接以及 負(fù)向臂，其中正向臂和負(fù)向臂中的每一個包括轉(zhuǎn)換器單元，并且所有轉(zhuǎn)換器單元中的一個 是第一主轉(zhuǎn)換器單元，每個轉(zhuǎn)換器單元包括至少兩個主要開關(guān)元件以及存儲元件，至少兩 個開關(guān)元件中的兩個開關(guān)元件被串聯(lián)布置在轉(zhuǎn)換器開關(guān)元件串中，轉(zhuǎn)換器開關(guān)元件串被布 置為與能量存儲元件并聯(lián)；以及包括第一轉(zhuǎn)換器單元的功率轉(zhuǎn)換器部分，該第一轉(zhuǎn)換器單 元包括至少兩個開關(guān)元件，至少兩個開關(guān)元件中的兩個開關(guān)元件被串聯(lián)連接在第一開關(guān)元 件串中，第一開關(guān)元件串與第一主轉(zhuǎn)換器單元的能量存儲元件并聯(lián)連接，其中第一轉(zhuǎn)換器 單元的兩個開關(guān)元件之間的點被連接至第二HVDC連接的第一端子。方法包括控制功率轉(zhuǎn) 換器部分基于第一主轉(zhuǎn)換器單元的主要開關(guān)元件的狀態(tài)將可控制的DC電壓注入以使第一 HVDC連接和第二HVDC連接的電壓匹配。
[0023] 控制的步驟可以包括控制功率轉(zhuǎn)換器部分的開關(guān)元件以實現(xiàn)在第一HVDC連接和 第二HVDC連接之間期望的電壓和極性。
[0024] 控制的步驟可以包括控制第一開關(guān)元件串的開關(guān)元件，使得第一開關(guān)元件串的開 關(guān)元件和第一主轉(zhuǎn)換器單元的主要開關(guān)元件一起操作為全橋轉(zhuǎn)換器單元。
[0025] 第一和第二方面的任一特征可以在適當(dāng)?shù)那闆r下被應(yīng)用至這些方面中的另一個。
[0026] 通常，權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語可以根據(jù)在技術(shù)領(lǐng)域中它們普通含義來解釋， 除非本文中另外明確定義的。對"一 / 一個/該元件、裝備、部件、裝置、步驟等"的所有引 用被開放地解釋為涉及元件、裝備、部件、裝置、步驟等中的至少一個實例，除非另外明確地 陳述的。本文公開的任何方法的步驟不必以公開的準(zhǔn)確順序執(zhí)行，除非明確地陳述。
【附圖說明】
[0027] 現(xiàn)在以示例的方式參考附圖來描述本發(fā)明，其中：
[0028] 圖1示出了具有兩個連接的HVDC點對點系統(tǒng)的環(huán)境；
[0029] 圖2A-C示出了互連兩個連接的HVDC點對點系統(tǒng)的各種實施例；
[0030] 圖3示出了圖2A-C的轉(zhuǎn)換器設(shè)備的實施例；
[0031] 圖4A-D示出了在各種實施例中圖3的轉(zhuǎn)換器設(shè)備的詳圖；
[0032] 圖5A-B示出了圖3和6的轉(zhuǎn)換器設(shè)備的轉(zhuǎn)換器單元的兩個實施例；
[0033] 圖6示出了圖2A-C的轉(zhuǎn)換器設(shè)備的一個實施例；
[0034] 圖7是圖示在圖2A-C的轉(zhuǎn)換器設(shè)備中執(zhí)行的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0035] 現(xiàn)在將參考附圖在之后更全面地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的特定實施 例。然而，該發(fā)明可以以很多不同的形式實施并且不應(yīng)當(dāng)被理解為限制于本文所闡述的實 施例；此外，這些實施例以示例的方式