[发明专利]转换器臂和关联转换器装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于功率转换的转换器臂。

背景技术

高压直流(HVDC)的使用因与用于输电的AC(交流)相比的多个优点而不断增加。为了将HVDC环节或HVDC电网连接到AC电网，转换需要从DC(直流)到AC或者AC到DC进行。这个转换例如能够使用电压源转换器(VSC)来执行。

在电压源转换器中，转换器单元由主控制器来控制，以同步转换。当存在许多转换器单元时，各单元需要能够从主控制器接收控制信号，这在转换器单元的数量较大时会变得复杂。

WO2011/120572提供一种用于高压DC输电和无功功率补偿的电压源转换器。所提供的电压源转换器包括设置成彼此相邻以形成环的一对串联组合件。本地数据传输链路允许串联组合件的从转换器单元相互之间接收和传送数据。这在全局控制单元与串联组合件之一的主转换器单元之间的通信故障的情况下提供备用通信路由。

但是，如果可能的话，在将控制信号提供给转换器单元的途中更进一步改进可靠性则会是有益的。

发明内容

一个目的是改进将控制信号提供给转换器臂的转换器单元时的容错。

按照第一方面，提供一种用于功率转换的转换器臂。该转换器臂包括：多个转换器单元，其中各转换器单元包括：多个半导体开关；能量储存元件；以及至少三个控制信号连接，设置成控制多个半导体开关的导通状态。各转换器单元被连接以经由所述控制信号连接从至少三个实体接收控制信号，其中三个实体的至少两个是相邻转换器单元，并且各转换器单元设置成经由所述控制信号连接将控制信号转发到所有连接的相邻转换器单元。这样，提供给转换器臂的控制信号充满转换器臂的转换器单元。重要地，这个布置提供对任何故障(其可影响转换器单元的一个或多个)的极大冗余度和抗性。

该转换器臂还可包括两个非相邻转换器单元之间的快捷连接，其中非相邻转换器单元各包括至少四个控制信号连接。这种快捷连接降低向所有转换器单元提供控制信号方面的最大延迟。

各转换器单元可设置成与提供给控制信号连接的其他消息独立地检测提供给控制信号连接的阻塞消息（blocking message），其中阻塞消息指示转换器单元关断转换器单元的所有半导体开关。通过独立检测阻塞消息，阻塞消息能够比使用完全常规消息解码时更快地被检测。这允许阻塞消息更快地被转发，并且因而更快地传播到所有单元。

各转换器单元可设置成检测和转发阻塞消息，而无需对于包含阻塞消息的控制信号完全解码。

转换器单元中的四个可直接连接到主控制器，其设置成生成控制信号，控制信号设置成控制转换器单元的多个半导体开关的导通状态。这四个转换器单元能够设置在转换器臂的任一侧，其中任何其他转换器单元连接在这四个转换器单元之间。通过这个布置，两个出故障单元决不会影响任何其他单元的可控性。实际上，在许多情况下，分布位置的三个或更多转换器单元能够出故障而没有影响其他单元的可控性。

直接连接到主控制器的转换器单元可以仅连接到两个相邻转换器单元，以及在这种实施例中，没有直接连接到主控制器的任何转换器单元连接到三个相邻转换器单元。

各转换器单元可包括单元控制器，并且各转换器单元的至少三个控制信号连接可连接到单元控制器，其中单元控制器可设置成经由相应选通单元(其设置成将半导体开关的控制信号调节成适当格式)来控制转换器单元的半导体开关。

各转换器单元可包括辅助功率输入，其中各辅助功率输入可设置成向相应转换器单元的控制功能供电，而无需对相应转换器单元的能量储存元件进行充电。这样，具有互连转换器单元的整个转换器臂的控制功能性能够在无需向主电力线供电的情况下被测试。这在安装期间或者对于故障管理能够是特别有用的。

转换器臂还可包括至少一个电池，其连接到转换器单元的辅助功率输入。电池提供充分可靠性，并且在安装或故障管理时易于根据需要来更换。

各转换器单元可包括连接到其辅助功率输入的电池。

控制信号连接的每一个可以是双向连接。

控制信号连接的每一个可设置成经由光学连接进行通信。

按照第二方面，提供一种用于以交流AC与直流DC之间的至少一个方向转换功率的转换器装置，其中包括按照第一方面的至少一个转换器臂。

该转换器装置可包括并联连接在DC连接的端子之间的多个相腿，并且各相腿可包括按照第一方面的至少一个转换器臂。