[发明专利]具有充油电抗器的功率变换器

说明书

提供一种用于在高电压DC连接和高电压AC连接之间传输功率的功率变换器。功率变换器包括功率变换器组合件(6)，该功率变换器组合件(6)包括：串联地连接在DC连接的正端子(DC+)和负端子(DC‑)之间的第一变换器臂(13a)、第一电抗器(15a)、第二电抗器(15b)和第二变换器臂(13b)。高电压AC连接提供在第一电抗器(15a)和第二电抗器(15b)之间。变换器臂的每一个包括多个变换器单元，并且变换器单元的每一个包括开关元件和能量存储元件。第一电抗器和第二电抗器都是充油电抗器。

技术领域

本发明涉及用于在高电压DC连接和高电压AC连接之间传输功率的功率变换器。

背景技术

在HVDC(高电压直流)应用中，功率变换器用于在AC(交流)电网和DC(直流)之间变换。

功率变换器通常在AC侧上提供有电抗器，部分作为功率变换器的组成部分，并且也充当过滤器用于提供适合的AC波形。然而，用于高电压应用的电抗器占据大量空间。而且，尺寸严重限制能够放置电抗器的地方，从而引起不灵活的安装拓扑。

发明内容

目的是提供具有小型电抗器的功率变换器。

根据第一方面，提供用于在高电压DC连接和高电压AC连接之间传输功率的功率变换器。功率变换器包括功率变换器组合件，该功率变换器组合件包括：串联地连接在DC连接的正端子和负端子之间的第一变换器臂、第一电抗器、第二电抗器和第二变换器臂。高电压AC连接提供在第一变换器臂和第二变换器臂之间。变换器臂的每一个包括多个变换器单元，并且变换器单元的每一个包括开关元件和能量存储元件。第一电抗器和第二电抗器都是充油电抗器。

与使单个开关(例如晶闸管)取代相应变换器臂相比，具有变换器单元的变换器臂(也被称为多级变换器)的使用允许变换器单元的每一个的个别控制，因此每个开关导致AC连接上的相对小电压阶跃。降低的电压差使多级变换器结构容许电抗器中的更大的寄生电容。这允许显著小于对应的充气电抗器的充油电抗器的使用。

降低的尺寸例如对于其中空间被特别限制的离岸(off-shore)应用非常重要。此外，充油电抗器的小尺寸允许更灵活的安装，因为电抗器能够在各种位置中放置。而且，具有充油电抗器的安装对于操作者更安全，因为空气中的高电压基本上被避免。

AC连接可包括提供在具有开口端的外壳内的导体，从而在AC连接被连接时允许充油AC连接。开口端可形成套管的一部分。这种实施例允许到诸如开关设备或变压器的充油连接，这进一步增加安全性。

功率变换器可进一步包括串联地布置在DC连接的正端子和负端子之间的DC侧电容器。

变换器单元可以是全桥变换器单元。

变换器单元可以是半桥变换器单元。

可选地，变换器单元能够是形成多级桥配置的一部分的任何其他类型的单元。

第一电抗器和第二电抗器都可以提供有铁芯。铁芯增加效率并且降低周围磁场。

功率变换器可包括用于在公共高电压DC连接和三相高电压AC连接之间的连接的三个功率变换器组合件。这实现三相功率变换器。

一般来说，权利要求书中所使用的所有术语要根据它们在技术领域中的普通含义来解释，除非本文另有明确限定。对于“一/一个/该元件、设备、组件、部件、步骤等”的所有参考要公开地解释为指的是元件、设备、组件、部件、步骤等的至少一个实例，除非另有明确规定。除非明确规定，本文所公开的任何方法的步骤不必以所公开的精确的顺序来执行。

附图说明

现在参考附图通过示例来描述本发明，附图中：

图1是用于在DC和AC之间变换功率的单相功率变换器的示意图；