[发明专利]用于HVDC应用的模块化多电平DC/DC转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于连接具有不同的电压的高压直流电网的直流电压转换器，包括第一部分变流器和第二部分变流器，其彼此串联连接，以形成变流器串联电路，其中，所述变流器串联电路在直流电压接线端的直流电压端子之间延伸，并且第二部分变流器在第二直流电压接线端的直流电压端子之间延伸。

背景技术

这种装置例如从WO 2010/145690 A1中已知。其中公开了彼此串联连接的两个部分变流器，其中，每个部分变流器具有由串联连接的两极子模块构成的单个相模块。该两极子模块配备有功率半导体开关和电容器，其中，根据对功率半导体开关的控制，在每个子模块的输出端处可以产生降落在电容器上的电压或者零电压。串联连接的相模块形成第一直流电压接线端，第一直流电网可与其连接。第二直流电压接线端由第二部分变流器的相模块形成，其中，第一直流电压接线端的负极同时是第二直流电压接线端的负极。先前已知的装置具有以下缺点：存在在连续运行时，部分变流器的子模块的电容器被充电超过允许的量的风险。

根据WO 2010/115452，描述了一种用于对直流电网进行负载流控制的装置。这种装置具有纵向电压源，其串联连接在所述直流电网的直流电压线中。纵向电压源通过两个串联连接的线路换向变流器来实现，从而连续运行时的损耗小。为了能够提高直流电网中的电压，将串联连接在直流电网中的变流器，在交流电压侧经由第一变压器、交流电网和第二变压器，连接到与直流电网并联连接的变流器的交流电压接线端。该与直流电网并联连接的变流器也可以称为横向电压源。横向电压源提供向纵向电压源供电所需的能量。以这种方式，使得能够通过提高直流电网中的电压来进行负载流控制。

作为示例，在图1中示出了用于连接处于不同的电压水平的高压直流电网的其它现有技术。为了连接第一高压直流电网，其中示出的直流电压转换器具有第一直流电压接线端1，其形成正直流电压端子2以及负直流电压端子3。为了连接具有较小的标称直流电压的第二高压直流电网，设置了第二直流电压接线端4，其也具有正直流电压端子5以及负接线端子6。第一部分变流器8的三个相模块7在直流电压接线端1的正直流电压端子2和负接线端子3之间延伸。在此，一个相模块由两个彼此串联连接的变流器臂9以及线圈形式的电感10构成。此外，设置了第二部分变流器11，其同样具有三个相模块7，所述相模块分别由两个串联连接的变流器臂9和电感10组成。每个相模块7形成两个直流电压接线端，其形成第二直流电压接线端4的正接线端子5以及负接线端子6。在变流器臂9之间的电势点形成各自的变流器8或11的交流电压接线端12的交流电压相12。两个交流电压接线端12经由三相变压器14彼此连接。在此，所述变压器14的绕组可以按照任意方式、即例如按照三角形或星形电路彼此连接。

根据该先前已知的装置，首先将第一直流电网的直流电压经由第一部分变流器8转换为交流电压，经由变压器14变换到各自需要的电压水平，随后又通过部分变流器11转换为希望的直流电压。

用于小功率至中功率的直流电压转换器同样充分地已知。关于这一点，应当提及配备有线圈和电容器的升压或降压转换器，其中，功率半导体开关确保电流流动的短时中断。然而，已知升压或降压转换器的功率半导体在高压范围内将被加上如此之大的负载，使得在短时间之后可能已经产生无法修复的损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种也适合于连续运行的开头提及的类型的直流电压转换器。

本发明通过如下来解决上述技术问题，即，第一部分变流器和第二部分变流器经由功率交换部件彼此连接，从而使得能够经由功率交换部件在第一部分变流器和第二部分变流器之间交换电功率。