具有二極管整流器的變流站的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于傳輸電力的變流站，具有:變流器，該變流器具有直流電壓連接端和交流電壓連接端；和與該交流電壓連接端連接的至少一個(gè)變壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]這種變流站例如從S.Bernal-Perez 等所著的 “Windpower plant control forthe connect1n to multiterminal HVDC links”，IEEE, 2012，第 2873 頁中已知。在那里公開了一種設(shè)備，其中二極管整流器在直流電壓側(cè)與直流電壓中間電路連接。直流電壓中間電路在兩個(gè)在英語中也稱作“電壓源變流器(VSC) ”的電壓源變流器之間延伸。二極管整流器通過變壓器和交流電網(wǎng)與風(fēng)電場(chǎng)連接。此外，公開了布置在變流器的交流電壓側(cè)的濾波器單元。在直流電壓側(cè)，平滑扼流圈用于平滑由二極管整流器產(chǎn)生的直流電流。
[0003]設(shè)立在海洋中的風(fēng)電場(chǎng)與陸地側(cè)的供電網(wǎng)的連接在傳輸距離遠(yuǎn)的情況下通常借助直流進(jìn)行。出于該原因，實(shí)踐中如今將變流器安裝在海上平臺(tái)上，該海上平臺(tái)設(shè)立在海洋中的風(fēng)電場(chǎng)附近。該海洋側(cè)的變流器通過交流電網(wǎng)與風(fēng)電場(chǎng)連接，其中，直流電壓連接從該變流器的直流電壓連接端向陸地側(cè)的變流器延伸。然而，將這種變流器設(shè)立在海洋中卻由于變流器總是還很大的重量和很大的體積而是高成本的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的任務(wù)是提供開頭提及的類型的、盡可能成本低廉的變流站。
[0005]該任務(wù)在本發(fā)明的范圍中通過如下解決，即，將變流站分布式地布置在彼此獨(dú)立地設(shè)立的至少兩個(gè)支承結(jié)構(gòu)上。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，變流站不再布置在唯一的支承結(jié)構(gòu)上。更確切而言，變流站的重量分布在不同的支承結(jié)構(gòu)上。在本發(fā)明的范圍中由此可以省去了如今常見的、開銷很大的平臺(tái)，并且替代地使用例如也用于支承風(fēng)電機(jī)組的支承結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的變流站在比較成本低廉的支承結(jié)構(gòu)上的該分布式布置尤其在構(gòu)建為二極管整流器的變流器中是有利的。二極管整流器相比于至今用于風(fēng)電場(chǎng)連接的自換向(selbstgefUhrten)變流器具有明顯更小的重量。這對(duì)于配備有由晶閘管形成的電流閥的晶閘管變流器也有限地適用。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的變流站例如可以具有由自己的、即單獨(dú)的支承結(jié)構(gòu)支撐的變流器。其它構(gòu)件并不被該支承結(jié)構(gòu)支撐。在此，變流器使用其電流或電壓閥形成至少一個(gè)6脈沖橋。該6脈沖橋的直流電壓端子之一例如與地電勢(shì)連接。另一直流電壓端子于是例如通過單極的直流電壓連接部與陸地側(cè)的變流器連接。還可能的是，將變流器構(gòu)建為從高壓直流傳輸領(lǐng)域中已知的12脈沖橋。該12脈沖橋具有在直流電壓側(cè)串聯(lián)連接的兩個(gè)6脈沖橋。它們的連接點(diǎn)通常位于地電勢(shì)上。每個(gè)6脈沖橋例如通過單獨(dú)的變壓器連接于交流電網(wǎng)。兩個(gè)變壓器的繞組彼此不同地連接，從而在傳輸時(shí)在這些變壓器上實(shí)現(xiàn)不同的相移。當(dāng)然，變流站也可以具有兩個(gè)6脈沖橋，其分別以一個(gè)端子位于地電勢(shì)。
[0008]變流器的設(shè)計(jì)在本發(fā)明的范圍中基本上是任意的。變流器例如是自換向變流器，例如電壓源變流器或者英語為“Voltage Source Converter (VSC) ”。在本發(fā)明的范圍中也可以使用模塊化的多級(jí)變流器。當(dāng)然，變流器也可以是外換向變流器，其變流器閥具有晶閘管。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一變型，變流器和變壓器中的至少一個(gè)是由不同的支承結(jié)構(gòu)支撐的。該劃分在重量分布方面被證明為是特別適宜的。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選變型，支承結(jié)構(gòu)可以布置在海洋或者湖中，其中，至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)為用于支撐風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)電機(jī)組支承結(jié)構(gòu)。換言之，根據(jù)本發(fā)明的該變型方案，使用也可以用于支撐風(fēng)電機(jī)組的支承結(jié)構(gòu)。該支承結(jié)構(gòu)針對(duì)支撐與市面上常見的風(fēng)電機(jī)組的質(zhì)量對(duì)應(yīng)的質(zhì)量來設(shè)計(jì)其尺寸、其所使用的材料和其材料強(qiáng)度。這種對(duì)于支撐風(fēng)電機(jī)組常見的支承結(jié)構(gòu)、即風(fēng)電機(jī)組支承結(jié)構(gòu)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員通過術(shù)語單粧、三粧(Tripile)、三腳、導(dǎo)管架、重力式基礎(chǔ)、浮式支承結(jié)構(gòu)等已知。下面參考附圖給出實(shí)施例。風(fēng)電機(jī)組支承結(jié)構(gòu)在制造中相比于海上平臺(tái)的制造是便宜的。在此，在本發(fā)明的范圍中并不排除的是，相應(yīng)的支承結(jié)構(gòu)也支撐并非變流站的構(gòu)件的其它構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明，變流站的部分由此也可以布置在附加地支承或支撐風(fēng)電機(jī)組的支承結(jié)構(gòu)上。在本發(fā)明的范圍中，也可以將變流站的構(gòu)件直接安裝在風(fēng)電機(jī)組的支承骨架的塔身上。
[0011]適宜地，變流器在直流電壓側(cè)具有多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)連接的子變流器。借助這些子變流器可以簡單地縮放變流器，并且由此可以容易地匹配于相應(yīng)地存在的電流或電壓要求。在此，每個(gè)子變流器可以布置在單獨(dú)的只與其對(duì)應(yīng)的支承結(jié)構(gòu)、例如“單粧”上。當(dāng)然，一個(gè)支承結(jié)構(gòu)也可以支撐多個(gè)子變流器。
[0012]根據(jù)與其相關(guān)的適宜的改進(jìn)方案，每個(gè)子變流器在交流電壓側(cè)與子變壓器連接，其中，該子變流器和該子變壓器布置在共同的子封裝殼體中。根據(jù)該有利的改進(jìn)方案可以產(chǎn)生例如與風(fēng)電場(chǎng)的一條分支(Strang)對(duì)應(yīng)的構(gòu)件，其中，該分支與多個(gè)風(fēng)電機(jī)組連接。封裝殼體可以以簡單的形式和方法，在海洋中例如布置在風(fēng)電機(jī)組的支承結(jié)構(gòu)上。
[0013]適宜地，每個(gè)子變流器都具有兩個(gè)直流電壓端子，其可以借助跨接開關(guān)來跨接。根據(jù)一個(gè)有利的改進(jìn)方案，例如在故障情況下可以跨接例如包括子變流器和子變壓器的子變流站。如果子變流站與風(fēng)電場(chǎng)的區(qū)段連接，例如與風(fēng)電場(chǎng)的一條分支連接，則也可以用該方式跨接該區(qū)段。這是有利的，因?yàn)楣收喜粌H可能在相應(yīng)的構(gòu)件中存在，還可能在與該構(gòu)件連接的交流電網(wǎng)的分支或支路中存在。
[0014]適宜地，每個(gè)子變流器都形成了 6脈沖橋或者12脈沖橋。
[0015]適宜地，在變流器的交流電壓側(cè)設(shè)有濾波器單元。濾波器單元用于無功功率補(bǔ)償和用于濾除會(huì)在變流器的正常運(yùn)行中形成的基波的諧波。濾波器單元還可以包括風(fēng)電機(jī)組或者僅由風(fēng)電機(jī)組構(gòu)成。
[0016]適宜地，每個(gè)子變流器在直流電壓側(cè)都與子平滑扼流圈連接。子平滑扼流圈用于平滑直流電流。當(dāng)該子變流器至少部分地構(gòu)建為子二極管整流器時(shí)，這是特別適宜的。
[0017]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的構(gòu)型中，子變流器中的至少一些是子二極管整流器或者晶閘管子變流器，其電流閥具有二極管的串聯(lián)電路或者晶閘管的串聯(lián)電路。尤其，又可以形成6脈沖橋或12脈沖橋的子二極管整流器相比于自換向子變流器是輕質(zhì)的并且造成很少的損耗。晶閘管子變流器形成電流閥，其可以主動(dòng)通過點(diǎn)火脈沖接通，但是不能被關(guān)斷。然而晶閘管電流閥是魯棒和成本低廉的。
[0018]有利地，變流器是二極管整流器。如已經(jīng)敘述的，二極管整流器具有其不可控的無源功率半導(dǎo)體，該二極管整流器相比于具有可接通和關(guān)斷的變流器的變流器而言是輕質(zhì)和低損耗的。然而在本發(fā)明的范圍中，變流器也可以是自換向變流器，例如電壓源變流器(英語是Voltage Scourced Converter, VSC)和尤其是模塊化的多級(jí)變流器。這種變流器具有可接通和關(guān)斷的功率半導(dǎo)體開關(guān)，如IGBT、GTO、IGCT等。
[0019]如果變流器是二極管整流器，那么適宜的是，該二極管整流器在直流電壓側(cè)與平滑扼流圈連接。
[0020]適宜地，設(shè)有供電裝置，用于為連接于變流站的交流電網(wǎng)供電。該供電裝置適應(yīng)于二極管整流器僅允許沿一個(gè)方向的功率傳輸?shù)那闆r。在根據(jù)本發(fā)明的變流站特別適合的風(fēng)電場(chǎng)連接的情況下，通常卻需要的是，為連接于該變流站的交流電網(wǎng)供給電力。借助該電能，例如可以調(diào)整風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)電機(jī)組和將轉(zhuǎn)子葉片調(diào)整相應(yīng)的所需的角度。供電裝置例如包括驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其中發(fā)電機(jī)產(chǎn)生所需的電力，其被饋入到與風(fēng)電場(chǎng)連接的交流電網(wǎng)中。
[0021]然而有利地，供電裝置構(gòu)建為使得可以省去柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)椴裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)是維護(hù)密集型的并且總是需要被供以柴油。尤其在海洋側(cè)設(shè)立根據(jù)本發(fā)明的變