[发明专利]直流-直流转换器组件

说明书

技术领域

本发明涉及直流-直流转换器组件，并且具体涉及用于连接第一高压直流输电网络和第二高压直流输电网路的直流-直流转换器组件。

背景技术

随着可再生能源发电机（例如离岸风力发电机）越来越普遍，越来越需要将直流（DC）电力从一个高压直流输电网络传输到另一个高压直流输电网络。

目前，如图1所示，可以实现这种高压直流网路之间的传输的唯一方式是通过提供第一和第二常规电压转换器10、12，第一和第二常规电压转换器10、12通过大功率变压器14来互相连接。第一电压转换器10将来自第一电压直流网络16的输入直流电压转换为交流电压，变压器14增大或减小该交流电压以允许通过第二电压转换器12转换到所需的输出直流电压，正如第二电压直流网路18中所要求的那样。

大功率变压器通常在50或60Hz下进行操作，而通过在高得多的频率下（通常在500Hz的范围内）操作转换器10、12，可以显著降低构成第一和第二电压转换器10、12的元件以及功率变压器本身的尺寸和重量。因此，上述在50或60Hz下进行操作的方案需要非常大并且非常重的变压器及其他无源储能元件，其通常不适于安装在所需的位置。

此外，大功率高频（即大约500Hz）变压器是一种昂贵的订制元件，当前在商业规模下不可用。

因此，需要一种改进的用于连接第一和第二高压直流输电网络的装置，其能够免除对大、重且造价昂贵的大功率变压器的需要。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种直流-直流转换器组件，用于连接第一高压直流输电网络和第二高压直流输电网络，包括：第一模块化多电平转换器和第二模块化多电平转换器，每个转换器包括在使用时可连接到对应的第一高压直流输电网络或第二高压直流输电网络的第一端子和第二端子，并且每个转换器还包括第一转换器支路，所述第一转换器支路在所述第一端子与所述第二端子之间延伸，并且具有被第三端子隔开的第一支路部分和第二支路部分，每个支路部分包括至少一个模块，所述模块为可切换的以选择性地提供电压源，从而改变在对应的转换器的所述第一端子和所述第二端子两端的直流电压与在所述对应的转换器的第三端子处的交流电压的幅度比，所述直流-直流转换器组件进一步包括第一链路，所述第一链路将一个转换器的所述第三端子与另一个转换器的所述第三端子电连接，并且至少一个转换器进一步包括控制器，所述控制器被配置为将所述转换器的第一转换器支路中的第一支路部分和第二支路部分切换为同时导通，以将在所述转换器内流动的电流的一部分转向为远离所述第一链路。

在每个支路部分中提供这种模块允许一个模块化多电平转换器根据在所述模块化多电平转换器的第一端子和第二端子两端所呈现的输入直流电压合成交流电压。因此这样的转换器可控制交流电压与直流电压的幅度比。

所述第一链路因而能够将所述交流电压传导到另一模块化多电平转换器，所述另一模块化多电平转换器使用其中的模块来合成在所述另一模块化多电平转换器的第一端子和第二端子两端的输出直流电压。因此，所述另一模块化多电平转换器能够控制来自所述第一链路的交流电压与所述输出直流电压的幅度比。

因此，所述转换器组件能够改变所述输入直流电压与所述输出直流电压的比值，以便在第一和第二高压直流输电网络中容纳不同的直流电压电平。

通过将所述转换器的第一转换器支路中的第一支路部分和第二支路部分切换为同时导通来将在所述转换器中流动的电流的一部分转向为远离所述第一链路的另一性能意味着，还可以改变流经所述第一链路的电流的幅度，从而改变从一个转换器流向另一转换器的电流幅度。

改变从一个转换器通过所述第一链路传输到另一转换器的电流和电压两者的幅度的综合性能允许本发明的转换器组件维持所述第一转换器与第二转换器之间的功率平衡，因而无需在所述第一转换器与第二转换器之间使用大功率变压器。因此，这样的转换器组件比上述常规的直流-直流连接方案更小、更轻并且更便宜。

优选地，所述第一链路包括串联电感。

在所述第一链路中包括串联电感允许所述第一转换器和第二转换器选择性地产生或吸收无功功率，从而允许本发明的转换器组件容纳在所述第一链路的任一端处的不同幅度的交流电压。这种功能增大了所述转换器能够处理的输入直流电压与输出直流电压的最大比值。

任选地，每个转换器包括：第二转换器支路，所述第二转换器支路在所述第一端子和所述第二端子之间延伸，并且所述第二转换器支路具有被第四端子隔开的第三支路部分和第四支路部分，一个转换器的第四端子和另一个转换器的第四端子通过第二链路彼此连接。