[发明专利]用于在DC电力线与AC电力线之间传输电力的装置

说明书

技术领域

本发明一般来说涉及电压源转换器。更具体地，本发明涉及用于在DC电力线与AC电力线之间传输电力的装置。

背景技术

直流（DC）输电系统有意义地在各种情形中使用，例如当长距离传递电力时。

已知在DC电力线和三相交流（AC）电力线之间传输电力，其中三个相在DC电力线与地或负DC母线之间串联连接。

在例如US 6,519,169中，在DC电力线与地之间存在多个串联连接的电力传递模块，其中每AC相存在一个这样的模块。每个模块由两级转换器组成并且在模块的两个并行支路的中点处提供AC相输出，其中一个支路包括具有反并联二极管的开关和其他电容器。

在近些年，已经更频繁地使用基于级联二级单元的多级转换器。这些具有减少或限制对AC侧上设备滤波的需要的优点。

在例如WO 2007/028349中，描述有在DC电力线和地之间串联连接的多个电力传递模块。这些模块每个由两个并行支路组成，其中每个支路包括转换器单元的串联连接并且其中变压器绕组在这两个支路的中点之间连接。

然而，以该方式提供的开关元件的数量相当大并且因此降低该数量将是有意义的。

限制单元数量的一个方式在D.R. Trainer等人的（来自2010年8月27日，法国巴黎的Cigré 2010 Sessions）的“A New Hybrid Voltage-Sourced Converter for HVDC Power Transmission”中描述。在这里，电力传递模块每个由三个支路组成，其中两个由半导体开关和三分之一的两级单元组成。在这里，变压器绕组连接在两个半导体开关支路的中点之间。WO 2010/088969公开了相同类型的装置。

发明内容

本发明针对使在用于在直流电力线和交流电力线之间传输电力的装置中使用的开关元件的数量减少。

该目的根据本发明通过用于在直流电力线和交流电力线之间传输电力（其携带具有多个相的电压）的装置实现，所述装置包括：

多个变压器，每个相一个，

多个电力传递模块，每个相一个，其在直流电力线与地或负直流母线之间串联连接，其中每个模块包括

第一支路，其包括转换器单元，和

第二支路，其包括串联连接的开关元件，

其中变压器的一次绕组连接到交流电力线的对应交流相导体并且二次绕组连接在对应的电力传递模块的第一支路的中点与第二支路的中点之间。

本发明具有许多优点。开关元件的数量保持为非常低，单元的数量也一样，由此降低装置的成本。因为跨变压器绕组将不出现公共模式DC电压，在第一支路中不需要有任何隔直流（DC）电容器。开关损耗此外将非常小并且提供的输出级的数量仅取决于串联连接的单元的数量。

附图说明

本发明将在下面参照附图描述，其中

图1示意地示出DC输电系统，其包括逆变器和整流器之间的DC电力线以及用于在DC电力线与AC电力线之间传输电力的装置，

图2示意地更详细示出来自图1的装置，

图3示意地示出装置的一个电力传递模块，其由控制部件控制并且经由变压器连接到AC源，

图4示意地示出第一类型的电压源转换器单元的结构，

图5示意地示出第二类型的电压源转换器单元的结构，以及

图6示意地示出第三类型的电压源转换器单元的结构。

具体实施方式

在下面，将给出本发明的优选实施例的详细描述。

图1示出简化的直流（DC）输电系统10的单线图，该直流（DC）输电系统10包括第一转换器14、第二转换器16和DC电力线12。该第一转换器14在这里可连接到第一AC电力线，其可以是第一交流（AC）电力系统的一部分（在其中产生能量），并且第二转换器16可连接到第二AC电力线，其可以是第二AC电力系统的一部分（在其中消耗能量）。

DC电力线12在这里可以是覆盖长距离地传递电力的电力线。一个示例性距离是500km的距离。在这里应该认识到作为备选，DC电力系统10可包括几个以上的电力线和转换器。该系统从而也可以是所谓的DC电网。DC电力系统在这里是单极系统。然而，应该认识到在本发明的一些变化形式中，它相反是双极系统，其中存在正和负DC母线。