[发明专利]电压源转换器

说明书

一种电压源转换器(30)包括用于连接到DC网络(58)的第一和第二DC端子(32，34)，所述电压源转换器(30)包括连接在第一和第二DC端子(32，34)之间的多个支路，每个支路包括：相元件(36)，所述相元件(36)具有多个开关元件(40)和用于连接到多相AC网络(50)的相应相的至少一个AC端子，多个开关元件(40)被配置成是可开关的以选择性地互连在相元件(36)的DC侧处的DC侧电压和在相元件(36)的AC侧(42)处的AC侧电压；第一子转换器(38)，所述第一子转换器(38)被配置成是可控制的以充当波形合成器来修改提供给DC网络(58)的第一DC电压，所述第一子转换器(38)包括能够存储和释放能量以选择性地提供电压的至少一个能量存储装置；以及第二子转换器(39)，所述第二子转换器(39)与电气块中的相元件(36)连接，所述第一子转换器(38)与电气块并联连接，所述第二子转换器(39)被配置成是可控制的以充当波形合成器来修改提供给相元件(36)的DC侧的第二DC电压，所述第二子转换器(39)包括能够存储和释放能量以选择性地提供电压的至少一个能量存储装置，其中所述电压源转换器(30)进一步包括控制器(60)，所述控制器(60)被配置成当在相元件(36)的AC侧(42)处的AC侧电压之间存在不平衡时，选择性地在能量管理模式下操作，所述控制器(60)在能量管理模式下被配置成操作每个支路，以便：控制在每个相元件(36)的AC侧(42)处的相应相电流的至少一个顺序电流分量，以控制所述电压源转换器(30)和AC网络(50)之间的功率交换；以及平衡由每个支路分别与AC和DC网络(50，58)交换的AC和DC侧功率，使得存储在每个支路的能量存储装置中的能量的相应净改变被控制为零或基本为零。

本发明涉及一种电压源转换器，特别地涉及供在高压直流(HVDC)输电中使用的电压源转换器。

在HVDC输电网络中，交流（AC）电力通常被转换成直流（DC）电力，以便经由架空线路、海底电缆和/或地下电缆传输。这种转换去除了对于由电力传输介质(即传输线或电缆)施加的AC电容负载效应进行补偿的需要，并降低了每公里线路和/或电缆的成本，并且从而当需要在长距离传送电力时变得成本有效。

在电力传输网络中利用DC电力和AC电力之间的转换，在电力传输网络有必要互连DC和AC网络。在任何此类输电网络中，在AC和DC电力之间的每个接口处都需要转换器，以实现从AC到DC或从DC到AC的所需转换。

根据本发明的一个方面，提供了一种电压源转换器，其包括用于连接到DC网络的第一和第二DC端子，该电压源转换器包括连接在第一和第二DC端子之间的多个支路，每个支路包括：

相元件，所述相元件具有多个开关元件和用于连接到多相AC网络的相应相的至少一个AC端子，所述多个开关元件被配置成是可开关的以选择性地互连在所述相元件的DC侧处的DC侧电压和在所述相元件的AC侧处的AC侧电压；

第一子转换器，所述第一子转换器被配置成是可控制的以充当波形合成器来修改提供给DC网络的第一DC电压，第一子转换器包括能够存储和释放能量以选择性地提供电压的至少一个能量存储装置；以及

第二子转换器，所述第二子转换器与电气块中的相元件连接，第一子转换器与电气块并联连接，第二子转换器被配置成是可控制的以充当波形合成器来修改提供给相元件的DC侧的第二DC电压，第二子转换器包括能够存储和释放能量以选择性地提供电压的至少一个能量存储装置，

其中电压源转换器进一步包括控制器，控制器被配置成当在相元件的AC侧处的AC侧电压之间存在不平衡时，选择性地在能量管理模式下操作，控制器在能量管理模式下被配置成操作每个支路，以便：

控制在每个相元件的AC侧处的相应相电流的至少一个顺序电流分量，以控制电压源转换器和AC网络之间的功率交换；以及

平衡由每个支路分别与AC和DC网络交换的AC和DC侧功率，使得存储在每个支路的能量存储装置中的能量的相应净改变被控制为零或基本为零。