[发明专利]具有斩波电路的多电平变流器

说明书

多电平变流器(12)包括串联连接在两个DC端子(DC1、DC2)之间的第一和第二变流器模块(CB1、CB2)以及在模块(CB1、CB2)之间的斩波电路(CC)。每个模块(CB1、CB2)包括多个阀臂串，每个阀臂串包括上下阀臂(VASA1、VASB1、VASC1、VASA2、VASB2、VASC2)和多个变流器单元。第一模块(CB1)的串(VASA1、VASB1、VASC1)的上下臂(VAUA1、VALA1、VAUB1、VALB1、VAUC1、VALC1)之间的中点被连接至对应的初级AC端子(ACA1、ACB1、ACC1)以及第二模块(CB2)的对应的串(VASA2、VASB2、VASC2)的上下臂(VAUA2、VALA2、VAUB2、VALB2、VAUC2、VALC2)之间的中点被连接至对应的次级AC端子(ACA2、ACB2、ACC2)。斩波电路(CC)包括与断路器(CB)并联的功率耗散元件(R)。

技术领域

本发明一般涉及多电平变流器。更特别地，本发明涉及被配置成在交流和直流之间进行转换的多电平变流器并且涉及用于处理在多电平变流器的交流侧或直流侧处的故障期间的功率耗散的方法和计算机程序产品。

背景技术

诸如电阻器和变阻器的功率耗散元件在各种电力传输情形下的使用是有意义的，以便当沿着电力传输路径出现故障时耗散所产生的功率。

可能有兴趣使用这样的元件或电路的一个示例性情形是在当存在孤立的发电系统的情况下，孤立的发电系统诸如风电场或水力发电、太阳能电池板场，经由直流(DC)传输系统(诸如高压直流(HVDC)电力传输系统)被连接至交流(AC)传输系统。

在这种情况下，如果在AC系统或在DC系统中出现故障，可以将电阻电路添加至AC系统，或者将斩波电路添加至DC系统。电阻电路和斩波电路两者都将继而包括电阻器和用于将电阻器连接至所讨论的系统的开关。在这两种情况下，电阻器耗散发电系统中产生的能量，并且支持AC系统的频率稳定。

在来自使用DC架空线的远程发电中心的电力传输中，DC故障将与电力传输的完全中断重要相关，电力传输的完全中断导致发电机组的过频状况。连接在DC传输系统的DC母线上的传统DC斩波器由于低DC电压而将不能吸收有功功率。

传统上，这样的斩波器因此已被放置在DC系统中。在CN204179684中可以看见这种的示例。

对于HVDC而言，由于所需的高电压能力以及开关需要直流分断能力，开关的成本变得可观。因此，在主变流器中实现斩波器功能集成的解决方案将因此是理想的。

斩波电路的一个有吸引力的放置位置因而是在变流器中，变流器诸如电压源变流器，其在AC和DC之间转换并且被放置在作为AC发电系统的接口的一部分的这样的DC传输系统中。这种类型的变流器常常是模块化多电平变流器。

文章“用于架空线和绝缘电缆应用的HVDC和电力电子系统”(作者为J.Dorn等人，关于HVDC和电力电子系统的CIGRE研讨会，旧金山，2012)建议了在这样的电压源变流器中的模块化的斩波器的使用。然而，由于需要额外的功率电子开关或者涉及可行的热应力和冷却要求，斩波器的模块化在许多情形下是不经济的。

鉴于此，需要在变流器中实现替代的斩波器，该变流器在AC和DC之间转换并且被提供作为到发电系统的接口的一部分。

发明内容

本发明旨在提供具有替代的斩波器实现的多电平变流器。

此目的根据第一方面通过多电平变流器来实现，该多电平变流器具有交流(AC)侧和直流(DC)侧并且被配置成在AC和DC之间进行转换，以及包括：

至少两个变流器模块，其被串联连接在第一DC端子和第二DC端子之间，以及

斩波电路，其被连接在变流器模块之间，

其中，