[发明专利]电力变换装置及直流输电系统

说明书

技术领域

本发明涉及将交流电力变换为直流电力，或者进行逆变换的电力变换装置及电力变换系统，尤其涉及具备将一个或者多个单位变换器串联连接所构成的臂部来进行电力变换所适合的电力变换装置及直流输电系统。

背景技术

将交流电力变换为直流，或者将直流电力变换为交流的技术近年来被采用的很多。作为这种装置，公知有利用单位变换器的装置。将多个单位变换器串联连接，在各个单位变换器中，通过相对于能量贮藏要素使半导体开关元件执行动作来进行电力变换动作。比较容易得到耐高电压的电力变换装置。

作为该电力变换装置，公知有将由一个或者多个单位变换器的串联电路组成的臂部和变压器线圈之间的多个串联电路并联连接而成的电路构成。例如在特开2010-233411号公报中有记载。

上述的电路构成是多级变换器的一种，采用IGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor)、GTO(Gate Turn-Off Thyristor)、GCT(Gate-Commutated Thyristor)等可控制接通／断开的功率半导体设备，能够输出上述开关元件的耐压以上的电压。

另外，在本说明书中，将专利文献1和非专利文献1所公开的电力变换装置的电路方式称作ZC-MMC(Zero-Sequence Cancelling Modular Multilevel Converter)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-233411号公报

发明概要

发明要解决的技术课题

在专利文献1中示出了对变压器的初级线圈连接交流系统，与次级线圈串联地连接变换器臂部的电路构成(例如专利文献1的图21)。

本发明的发明者们，发现在上述HVDC中依赖于变压器线圈的自身／相互电感的关系，有些情况下会产生以下说明的课题。

在上述HVDC的直流输电线中产生了接地或者短路事故的情况下，在变换器臂部与变压器次级线圈中会流动直流事故电流。

一般地，在与超高压的交流系统连接的变压器中，例如存在如下课题：虽然将与该交流系统连接的线圈作为Y接线来将其中性点接地的情况很多，但在产生了直流事故的情况下，存在上述的直流事故电流在变压器的初级线圈、即交流系统侧也作为零相直流电流流出的情况。

上述直流事故电流，虽然能够由例如与上述变压器的初级线圈(交流系统侧)连接的断路器进行断路，但存在因上述零相直流电流重叠而对断路器的断路性能产生恶劣影响等的担心。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种即使在产生了直流输电线的接地／短路事故时的情况下，也能够降低在交流系统侧流出的零相直流电流的电力变换装置及直流输电系统。

用于解决课题的技术手段

为了实现上述目的，本发明按照如下方式构成：具备：具有三组线圈的变压装置，该三组线圈的每一组具有至少四个线圈；和三个由一个单位变换器构成的、或者将多个单位变换器串联连接而构成的变换器臂部，该单位变换器具备开关元件和能量贮藏元件；所述四个线圈构成为第1线圈、第2线圈、第3线圈、和第4线圈，对所述第1线圈连接电源或者负载，为了在与所述电源或者负载之间进行电力变换，对各个所述变换器臂部串联连接所述任一组的第2线圈和所述任一组的第3线圈而构成电路，所述第1线圈和所述第2线圈的耦合系数、与所述第1线圈和所述第3线圈的耦合系数之间的大小关系，同所述第4线圈和所述第2线圈的耦合系数、与所述第4线圈和所述第3线圈之间的耦合系数的大小关系相等。

或者，本发明按照如下方式构成：具备：三个单相变压器，该三个单相变压器的每一个具有至少四个单相线圈；和三个由一个单位变换器构成的、或者将多个单位变换器串联连接而构成的变换器臂部，该单位变换器具备开关元件和能量贮藏元件；对三个所述单相变压器的第1单相线圈连接电源或者负载，为了在与所述电源或者负载之间进行电力变换，对各个所述变换器臂部串联连接所述任一个单相变压器的第2单相线圈和所述任一个单相变压器的第3单相线圈而构成电路，所述第1单相线圈和所述第2单相线圈的耦合系数、与所述第1单相线圈和所述第3单相线圈的耦合系数之间的大小关系，同所述第4单相线圈和所述第2单相线圈的耦合系数、与所述第4单相线圈和所述第3单相线圈的耦合系数之间的大小关系相等。

发明效果

根据本发明，能够降低在HVDC中的直流输电线的接地·短路事故时，向交流系统侧流出的零相直流电流。

附图说明

图1表示本发明的电力变换装置的第1形态。