[发明专利]转换器控制器

说明书

在示例中，提供一种用于转换器的第一子单元的控制器。该转换器包括多个转换器子单元，每个子单元包括转换器的至少一个开关元件。该控制器包括：接口，该接口配置成接收从转换器的第二子单元所传送的数据分组，该数据分组包括第二子单元的状态信息；以及处理电路系统，该处理电路系统配置成处理数据分组，以确定用来控制第一子单元的至少一个操作的控制数据。

技术领域

本发明涉及用于包括多个转换器子单元的转换器的子单元的控制器，包括这类控制器的转换器及其操作方法。

技术背景

转换器用来改变功率源的电压电平，和/或在直流(DC)与交流(AC)之间转换功率（transfer power）。高压直流(HVDC)转换器的示例是模块化多电平转换器(MMC)，该模块化多电平转换器(MMC)是能够设计成操作在高电压的具有可缩放拓扑的一类电压源转换器(VSC)。MMC能够提供优良谐波性能，以及与定时控制的相对简易性相结合的这些优点使MMC成为大量进行中研究和开发的主题。转换器的其他示例是线路换向转换器(LCC)和交替臂转换器(AAC)。

在一些示例中，转换器包括多个转换器子单元。例如，MMC或LCC的每个子模块或每个阀可被认为是转换器子单元，各自提供MMC的单独受控电压源。

例如，MMC VSC可包括至少一个(通常为三个并行)相分支，每个分支包括两个阀。每个阀由称作子模块的多个子单元来组成，所述子模块中的每个包括能量存储元件(通常为电容器)。子模块被布置，使得在其中的能量存储元件能够接入与阀中的其他能量存储元件的串联连接或者从其中断开（switch out of）。

MMC可包括许多子模块，例如在每个阀中可存在数百个单独子模块，以用于连接到功率传输网络，所述数百个单独子模块一起工作以创建总体系统波形(所述总体系统波形是平滑的或者在谐波含量上是低的)。多电平方式的使用还使系统是模块化并且易于扩展的，以实现所要求的功率和电压传输等级。

为了响应来自MMC的有功和/或无功功率需求，控制由每个子模块所供应的能量和电压。半导体装置可用于MMC的子模块的控制中，并且能够用于开关如上所述的能量存储元件。电隔离通信方法(例如光通信)可用在支持有线系统而使用的转换器内(例如在MMC的情况中，用在与每个子模块进行通信中)，因为接地电平系统控制与全部子模块进行双向通信，以提供控制和监测功能，以及每个转换器子单元可处于离接地电平的数百千伏电位处。

与其他类型的转换器(例如线路换向转换器(LCC))相比，MMC的控制和监测通常更为复杂，因为MMC的子模块具有与其在阀中的邻居不同的开关模式，以及与在LCC中相比，每个子模块级中的硬件因此通常可更为复杂。但是，其他转换器(例如LCC和AAC)也可包括转换器子单元，即，可单独执行开关和/或电压转换操作以提供转换器的总体功能性的单独组件。

转换器(例如MMC 100)中的现有技术转换器光纤通信的示例在图1A和图1B中示出。图1A示出MMC 100，其中光纤102连接在转换器100的每个子模块104a、104b、104c与阀基电子器件(VBE)接口106之间。VBE接口106还连接到控制模块108和监测模块110，控制模块108向VBE接口提供控制信号，以及监测模块110监测VBE接口106和子模块104a、104b、104c的操作。在这个示例中，子模块104a、104b、104c位于阀114中，以及VBE接口106、控制模块108和监测模块110位于远离阀114的控制室112中。

图1B示出MMC 120中的备选现有技术转换器光纤通信。MMC 120包括图1A中所示的组件，并且它还包括位于阀114内的光分离器122。虽然在图1B中，仅存在示出的一个光分离器122，但是实际上可存在若干光分离器，例如每个阀可具有光分离器，并且每个阀内的模块的子组可与光分离器关联。VBE接口106采用单个光纤102来连接到光分离器122。这与图1A中所示的MMC 100相比减少被要求在阀114与控制室112之间延伸的光纤的数量。