[发明专利]具有晶闸管阀的模块化多电平变换器

说明书

公开一种接口装置(100)，被配置成将交流AC电力系统(102)与直流DC电力系统(103)耦合，或反之亦然。接口装置(100)包括多个串联连接的变换器模块(104，105，106)。各变换器模块(104，105，106)包括被配置成例如基于DC电力系统的电压向AC波形的至少一部分提供电压贡献的至少一个多电平变换器单元(141‑1,…,141‑N，142‑1,…,142‑N，143‑1,…,143‑N，144‑1,…,144‑N，145‑1,…,145‑N，146‑1,…,146‑N)。各变换器模块(104，105，106)包括被电连接至多电平变换器单元(141‑1,…,141‑N，142‑1,…,142‑N，143‑1,…,143‑N，144‑1,…,144‑N，145‑1,…,145‑N，146‑1,…,146‑N)且包括至少两个反并联晶闸管的至少一个换流阀(151‑1,…,151‑N，152‑1,…,152‑N，153‑1,…,153‑N，154‑1,…,154‑N，155‑1,…,155‑N，156‑1,…,156‑N)。换流阀(151‑1,…,151‑N，152‑1,…,152‑N，153‑1,…,153‑N，154‑1,…,154‑N，155‑1,…,155‑N，156‑1,…,156‑N)可在具有选定电流传导方向的导通状态与非导通状态之间可控地切换以便选择性地控制由至少一个多电平变换器单元(141‑1,…,141‑N，142‑1,…,142‑N，143‑1,…,143‑N，144‑1,…,144‑N，145‑1,…,145‑N，146‑1,…,146‑N)提供的任何电压贡献的极性。换流阀(151‑1,…,151‑N，152‑1,…,152‑N，153‑1,…,153‑N，154‑1,…,154‑N，155‑1,…,155‑N，156‑1,…,156‑N)也可以用作故障保护例如以使过电流转移。

技术领域

本发明大体涉及电力传输系统的领域，例如高压直流(HVDC)电力传输系统。具体地，本发明涉及交流(AC)电力系统与直流(DC)电力系统之间的接口装置、例如AC电力系统与DC电力系统之间的换流站(converter station)。

背景技术

归因于对电力供给或输送及相互连接的电力传输和配电系统的不断增加的需要，HVDC电力传输变得越来越重要。诸如电功率配电或传输系统等的电力系统一般包括用于保护、监测和控制包括在电力系统中的其他组成部件的操作和/或功能性的保护系统，该其他组成部件因此可以被称为被保护单元。这样的保护系统可以例如能够检测电力系统的电力线路、变压器和/或其他部件或组成部件中的短路、过电流和过电压。保护系统可以包括保护设备，诸如断路器，用于通过使断路器断开或跳闸而将例如在电力传输和配电系统线路中发生的任何可能的故障隔离。在故障已清除之后，例如通过对检测到故障的组成部件进行修理和/或维修，可以通过使断路器闭合来恢复功率流。

已知接口装置连接在AC电力系统与DC电力系统之间。这样的布置典型地包括变换器，诸如电压源变换器，用于AC电力到DC电力的转换，或反之亦然。接口装置具有用于耦合至DC电力系统的DC侧和用于耦合至AC电力系统的AC侧。接口装置往往包括具有连接至AC系统的初级侧和用于耦合至变换器的次级侧的变压器。

例如在HVDC电力系统中，一般包括有包括或构成HVDC换流站的接口装置，HVDC换流站是被配置成将高压DC转换成AC(或反之亦然)的一种类型的站。HVDC换流站可以包括诸如变换器自身(或者串联或并联连接的多个变换器)、一个或多个变压器、电容器、滤波器和/或其他辅助元件等的多个元件。变换器可以包括诸如半导体器件等的多个基于固态的器件并且可以被分类为线路换向变换器或电压源变换器、例如取决于变换器上采用的开关(或开关器件)的类型。诸如IGBT等的多个固态半导体器件可以被连接到一起、例如串联连接，以形成HVDC变换器的构建块或单元。