[发明专利]用于处理AC侧故障的模块化多电平转换器

说明书

一种模块化多电平转换器包括多个相支路，该多个相支路包括具有双极电压贡献能力的单元(C1p1，...C5p1，C1n1，...C5n1)。模块化多电平转换器(14)还包括被配置成在检测到转换器的操作扰动时进入第一保护控制模式的控制单元(22)，第一保护控制模式包括控制所有双极电压贡献单元以作为单极电压贡献单元来操作，并且如果操作扰动被识别为连接的AC链路的相上的故障，则阻断连接至该相的相支路的单元用于第一保护控制模式的其余部分并且控制连接至AC链路的健康相的相支路的单元以处理故障的影响。

技术领域

本发明总体上涉及多电平转换器。更具体地，本发明涉及模块化多电平转换器以及用于控制模块化多电平转换器中的故障处理的方法和计算机程序产品。

背景技术

模块化多电平转换器在很多不同的电力传输环境中都很有用。它们例如可以被用作直流电力传输系统(诸如高压直流(HVDC))和交流电力传输系统(诸如柔性交流传输系统(FACTS))中的电压源转换器。

模块化多电平转换器包括多个级联的转换器子模块或单元，每个转换器子模块或单元包括多个开关和通常以DC电容器为形式的能量存储单元。

这样的转换器中的转换器子模块或单元例如可以是半桥、全桥或钳位双单元类型。这些可以被连接在相支路的上相臂和下相臂中。

在一些应用中，使用全桥单元是有吸引力的。全桥单元的串联连接通过施加反向电压来提供三个等级的电压控制以及DC故障电压阻断能力。

当例如DC故障电流要被限制时，全桥单元因此是有利的。

但是，在全桥单元的使用导致需要超大尺寸并且因此不必要的大型转换器时，还存在其它一些故障情况，特别是AC侧故障，诸如相对地故障。

WO2015/110185涉及处理这样的情况。在该文献中，通过提供高度不对称的转换器来避免超大尺寸，其中上相臂包括全桥单元并且下相臂包括半桥单元或全桥单元配备有旁路开关，在发生相对地故障的情况下旁路开关被操作以旁路能量存储元件。

存在在相支路中需要对称的全桥设计的情况。因此存在非对称转换器设计不可行的情况。在这种情况下，感兴趣的是，避免转换器尺寸过大而不需要添加诸如旁路开关的额外部件。

此外，如果在这个转换器中进行单元的临时阻断，则可能会出现极高的AC侧电压，这些电压可能会达到总相臂电压的两倍。

本发明被提供用于解决上述问题的至少一些问题。

发明内容

本发明旨在提供相臂所需要的转换器电压额定值的减少以便处理AC侧故障，同时能够解决由AC侧故障引起的其它问题。

根据第一方面，该目的通过模块化多电平转换器来实现，模块化多电平转换器被配置成在交流(AC)与直流(DC)之间转换，并且包括：

第一DC端子和第二DC端子，

多个AC端子，用于连接至AC链路的多个AC相，以及

多个相支路，每个相支路针对一个相，

其中每个相支路连接在第一DC端子与第二DC端子之间，具有连接至对应的AC端子的中点并且包括具有双极电压贡献能力的单元，其中每个单元包括用于提供电压贡献的至少一个能量存储元件和用于控制电压贡献的单元开关，其中至少第一DC端子可连接至DC系统。

模块化多电平转换器还包括控制单元，该控制单元被配置成在检测到转换器的操作扰动时进入第一保护控制模式，第一保护控制模式包括控制所有双极电压贡献单元以作为单极电压贡献单元来操作，以及如果操作扰动被识别为AC链路的相上的故障，则针对第一保护控制模式的其余部分阻断与该相相连的相支路的单元，并且控制与AC链路的健康相相连的相支路的单元以处理故障的影响。