[发明专利]电压源转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电压源转换器以及一种操作电压源转换器的方法。

背景技术

在输电网络中，交流(AC)电力转换成经由架空线路、海底电缆、地下电缆等传输的直流(DC)电力。在转换成直流电力后，不需要补偿由输电介质(即输电线路或电缆)施加的交流电电容性负载效应，并降低每公里线路和/或电缆的成本，从而在需要长距离输电的情况下具有高性能价格比。

转换器提供网络内交流电力和直流电力之间的所需转换。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种电压源转换器，包括：

用于连接到直流网络的第一直流端子和第二直流端子；以及

多个转换器支路(a plurality of converter limbs)，每个转换器支路在所述第一直流端子与所述第二直流端子之间延伸，每个转换器支路包括由对应交流端子分隔的第一支路部分和第二支路部分(limb portions)，每个转换器支路的交流端子用于连接到多相交流网络的对应交流相，每个第一支路部分在相应第一直流端子与交流端子之间延伸，每个第二支路部分在相应第二直流端子与交流端子之间延伸，每个支路部分包括对应阀(valve)，每个阀包括至少一个开关元件和至少一个储能装置，每个阀的所述或每个开关元件可切换以选择性地将所述或每个相应储能装置插入相应支路部分和旁路(bypass)所述或每个相应储能装置，以便控制跨所述阀的电压；以及

控制器，所述控制器编程成控制所述多个转换器支路中一个转换器支路的选定阀以及所述多个转换器支路中另一个转换器支路的另一选定阀的切换，以形成通过所述选定阀的电流循环路径，所述电流循环路径包括：与所述选定阀相对应的所述支路部分，连接到与所述选定阀相对应的所述支路部分的所述交流相以及直流网络，

其中所述控制器在形成所述电流循环路径(the current circulation path)期间切换所述选定阀以迫使循环交流电流流动通过所述电流循环路径，所述循环交流电流包括至少一个交流分量，并且所述控制器编程成控制所述选定阀的所述切换，以控制所述循环交流电流的所述或每个交流分量的相位角和幅度，从而控制由于所述循环交流电流流动通过每个选定阀而传输到或传输自每个选定阀的所述或每个储能装置的能量。

所述电压源转换器在所述直流和交流网络之间转换电力的操作可导致至少一个储能装置中聚积能量或损耗能量，从而导致至少一个储能装置的能量级(the energy level)偏离参考值。

所述偏差是不良的，原因在于，如果给定储能装置内储存的能量过少，则相应阀能够产生的电压波形范围将减小，而如果给定储能装置中储存的能量过多，则可能会出现过电压问题。前者需要添加电源以将受影响储能装置的能量级恢复到参考值，而后者需要增加一个或多个储能装置的额定电压以防止过电压问题，从而会增加电压源转换器的总体尺寸、重量和成本。此外，如果给定储能装置内储存的能量过少，则电压源转换器可能由于欠电压保护而跳闸。

本发明的电压源转换器的配置使得电流循环路径的形成并且循环交流电流的供应成为可能，以便选择性地将能量传入和传出每个选定阀以调节其能量级，从而消除与至少一个储能装置的能量级偏离参考值相关联的问题。

所述控制器能够控制循环交流电流的所述或每个交流分量的相位角和幅度以控制所传输的能量的能力，不仅能够改变所述循环交流电流的所述或每个交流分量的相位角和幅度以改变由于所述循环交流电流流动通过每个选定阀而传输到或传输自每个选定阀的能量，而且能够对循环交流电流进行配置以适应不同选定阀的不同能量调节要求。这对于在电压源转换器的操作期间，由于选定阀的能量级发生波动，需要传入和传出给定阀的能量会改变的情况特别有益。

此外，由于所述控制器能够控制循环交流电流的所述或每个交流分量的相位角和幅度来控制所传输能量，因此这为在调节每个选定阀的能量级期间满足电压源转换器的不同要求提供了操作上的灵活性。例如，可以控制所述或每个交流分量的相位角和幅度，以减少直流端子和交流端子处的直流和交流电压波形的任何失真，或者控制将能量传输到或传输自给定选定阀的速率。