[发明专利]转换器设备以及相应的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在第一高压直流(HVDC)和第二HVDC连接之间转换功率的转换器设备以及相应的方法。

背景技术

图1示出了具有两个连接的高压直流(HVDC)点对点系统的环境。第一HVDC点对点系统包括第一转换器站1a以及第二转换器站1b，具有在第一转换器站1a和第二转换器站1b之间的第一HVDC链路5a。类似地，第二HVDC点对点系统包括第三转换器站1c和第四转换器站1d，具有在第三转换器站1c和第四转换器站1d之间的第二HVDC链路5b。

第一HVDC链路5a上的标称电压是V₁并且在第二HVDC链路5b上的标称电压是V₂。如果V₁等于V₂，或几乎相等，则两个HVDC链路5a-b能够用交叉连接2互连。以这种方式，功率能够在两个HVDC点对点系统之间的任一方向中流动。

然而，当在两个HVDC链路的标称电压等级之间存在明显差异时，需要在两个系统之间转换DC功率。

如果这样的转换发生具有低成本以及低复杂度将是有益的。

发明内容

目的是提供一种允许具有不同标称电压的两个HVDC系统互连的转换器设备以及方法。

根据第一方面，提出一种被布置为在第一高压直流HVDC连接、第二HVDC连接和交流AC连接之间转换功率的转换器设备。转换器设备包括：第一功率转换器，该第一功率转换器包括设置在第一HVDC连接的端子之间的至少一个相位分支，至少一个相位分支的每一个包括被串联布置在第一HVDC连接的端子之间的正向臂、电感器、AC连接以及负向臂，其中正向臂和负向臂中的每一个包括转换器单元，并且所有转换器单元中的一个是第一主转换器单元，每个转换器单元包括至少两个主要开关元件以及存储元件，至少两个开关元件中的两个开关元件被串联布置在转换器开关元件串中，转换器开关元件串被布置为与能量存储元件并联；以及包括第一转换器单元的功率转换器部分，该第一转换器单元包括至少两个开关元件，至少两个开关元件中的两个开关元件被串联连接在第一开关元件串中，第一开关元件串与第一主转换器单元的能量存储元件并联连接，其中第一转换器单元的两个开关元件之间的点被连接至第二HVDC连接的第一端子，其中转换器设备被布置为基于第一主转换器单元的主要开关元件的状态控制第一开关元件串的开关元件。

利用该转换器，功率转换器部分与第一主转换器单元一起工作。换句话说，通过使用第一主转换器单元的开关元件用于与功率转换器部分结合的附加转换，形成新的、组合的转换器单元。这提供了具有仅两个附加开关元件的转换器。

功率转换器部分可以进一步包括第二转换器单元，第二转换器单元包括在第二开关元件串中串联连接的至少两个开关元件，第二开关元件串与第二主转换器单元的能量存储元件并联连接，第二主转换器单元是包括第一主转换器单元的相位分支的转换器单元中的一个，其中在第二转换器单元的两个开关元件之间的点被连接第二HVDC连接的第二端子，并且第一主转换器器单元和第二主转换器单元被设置在包括第一主转换器单元和第二主转换器单元的相位分支的AC连接的任一侧上。使用第二转换器单元，阻止循环DC电流。

短语“直接连接”在本文的权利要求和说明书中解释为具有没有中间部件。

转换器设备可以被布置为控制第一开关元件串的开关元件，使得第一开关元件串的开关元件和第一主转换器单元的主要开关元件一起操作为全桥转换器单元。

在转换器开关元件串的两个开关元件之间的点可以被连接至第一HVDC连接的端子。

第一功率转换器可以是AC/DC转换器。AC/DC能够是在任一方向的单向转换器或双向转换器。

转换器单元的至少部分可以是半桥转换器单元。

转换器单元的至少部分可以是全桥转换器单元。

功率转换器部分可以包括被布置在两个并联串中的四个开关元件，每个串包括两个开关元件，其中两个并联串与第一主转换器单元的能量存储元件并联连接。

转换器设备可以进一步包括连接至功率转换器部分的滤波器，滤波器被布置为降低第二HVDC连接的纹波。

功率转换器部分形成DC到DC转换器的部分。

第一功率转换器可以包括用于提供三个相AC连接的三个相位分支。

功率转换器部分可以包括DC/AC转换器以及用于每一相的变压器、以及连接在变压器和第二HVDC连接之间的AC/DC转换器。