[发明专利]HVDC转换器的启动

说明书

本申请涉及用于启动与所激励的DC链路（DC+，DC‑）连接的电压源转换器（VSC）的方法及装置。VSC（201）经由第一变压器（203）和AC隔离开关（204）而与第一AC网络（202）连接，AC隔离开关在第一变压器与AC网络之间耦合。方法涉及在AC隔离开关打开的情况下，使用辅助AC功率供应（208）来生成AC供应，以激励第一变压器（203）。然后，起动VSC，其中VSC控制器（206）将由辅助AC功率供应所生成的AC供应用作参考以用于控制VSC。辅助AC功率供应还可以用来将功率供应到至少一个VSC负载，例如控制器（206）和/或辅助负载（207），例如冷却系统。一旦起动VSC，就能够将隔离开关（204）闭合。

本申请涉及用于启动形成高压功率传输/分配网络的一部分的电压源转换器的方法及装置，且尤其对于作为起动或重新起动所连接的AC网络的过程的一部分的电压源转换器的启动的方法及装置。

HVDC(高压直流)电功率传输将直流用于传输电功率。这是更常见的交流电功率传输的备选方案。存在许多使用HVDC电功率传输的益处。HVDC对通过长距离的功率传输和/或互连在不同的频率下操作的交流(AC)网络是特别有用的。因此，第一站可以通过DC传输线路(例如，架空线路或者海底电缆或埋地电缆)而将电能传输至第二站。第一站可以通过从所接收的AC输入供应的转换而生成DC供应。然后，第二站通常提供从DC返回至AC的转换。因此，第一站和第二站中的每个可以通常包含转换器，该转换器用于从 AC转换成DC，或反之亦然。

起初，趋向于针对点对点传输(即，仅从第一站至第二站)而实现HVDC功率传输系统。然而，越来越多地提出在包含连接多于两个的电压转换器的多个DC传输路径的网状网络或DC电网上实现HVDC功率传输。例如，在诸如来自可再生源(例如，其中可能存在地理上可能是远程的多个源的风力农场)的电功率生成的应用中，这类DC网络是有用的。

迄今为止，大部分的HVDC传输系统基于线换向转换器(LCC)(比如例如，使用晶闸管阀的六脉冲桥转换器)。LCC使用诸如能够通过适当的触发信号而接通，且只要它们被正向偏压，就依然传导的晶闸管的元件。在LCC中，转换器依赖于所连接的AC电压，以提供从一个阀到另一个阀的换向。

然而，越来越多地提出了供在HVDC传输中使用的电压源转换器(VSC)。HVDC使用切换元件，例如，能够独立于任何所连接的AC系统而可控制地接通和切断的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。因而，VSC有时被称为自换向转换器。

VSC的各种设计是已知的。在通常被称为六脉冲桥的一种形式的已知的VSC中，将AC端子与DC端子连接的每个阀包含一组串联连接的切换元件(通常为IGBT)，每个 IGBT与反并联二极管连接。将阀的IGBT一起切换，以将相关的AC端子和DC端子连接或断开，其中给定的相分支的阀在反相中切换。通过针对每个臂而使用脉冲宽度调制 (PWM)型切换方案，从而能够实现AC电压与DC电压之间的转换。

在指的是模块化多电平转换器(MMC)的另一个已知类型的VSC中，每个阀包含串联连接的一系列的单元，每个单元包含储能元件(例如，电容器)和切换布置，其能够被控制，以便在单元的端子之间串联连接储能元件或旁路储能元件。单元通常被称为子模块，其中多个单元形成阀模块。阀的子模块被控制成在不同的时间与其相应的储能元件连接或旁路其相应的储能元件，以便随着时间的推移而改变跨阀的电压差。通过使用相对大的数量的子模块且对切换适当地进行定时，阀能够合成接近于正弦波且含有低水平的谐波失真的阶跃波形。

在正常使用中，通常参考相关的所连接的AC网络的AC波形而控制HVDC站的 VSC，以实现预期的功率流。因而，AC波形用作用于控制VSC的切换的外部参考。

有时，例如，在首次使新的AC或DC网络初始化时，或在现有的AC网络中的断电或停电之后，可能存在启动这种功率传输/分配网络的至少一部分的需要。在这种情况下，可能不存在用作外部参考的用于VSC控制的现有的AC波形，并且，VSC的正常控制可能未正确地起作用直到提供了足够稳定的AC电压。