[发明专利]具有三角形配置的模块化多电平转换器中的电压平衡

说明书

本公开涉及一种对包括以三角形配置连接的多个相臂（2）的模块化多电平转换器（MMC）（1）进行放电的方法。每个臂包括多个串联连接的子模块（3），每个子模块包括能量存储装置。所述方法包括将MMC从电力电网断开，借助于循环电流对能量存储装置进行放电，并且将MMC重新连接到电力电网。放电包括对于每个相臂：设置电压参考，并且借助于分类算法顺序地选择处于零状态的子模块以用于将每个所选择的子模块切换到加或减状态，直到与相臂中的每个子模块的能量存储装置的所设置电压参考的电压偏差在预定义范围内。

技术领域

本公开涉及一种对包括以三角形配置连接的多个相臂的模块化多电平转换器（MMC）进行放电的方法。每个相臂包括多个串联连接的子模块，每个子模块包括能量存储装置。

背景技术

也称为链-链路转换器（CLC）的MMC包括转换器分支，每个转换器分支具有串联连接的多个（例如十至四十个）转换器单元或转换器子模块，其中所述转换器分支进而可以Y形/星形、三角形和/或间接转换器拓扑来布置。转换器单元是具有全桥（H桥）电路的双极单元或具有半桥电路的单极单元，并且包括用于存储能量的电容器和用于将电容器连接到具有一个或两个极性的转换器分支的功率半导体开关，诸如绝缘栅极双极晶体管（IGBT）装置、集成栅极换流晶闸管（IGCT）装置、栅极可关断晶闸管（GTO）装置、或MOSFET。每转换器单元电容器的电压可以在1kV和6kV之间，而转换器分支的电压可以在从10kV到几百kV的范围中。具有处理器和对应软件和/或具有现场可编程门阵列（FPGA）的MMC控制器负责借助于专用（脉冲宽度）调制（PWM）方案操作功率半导体开关和控制转换器单元。

MMC可用在电功率传输系统中作为交流（AC）-仅静态VAR补偿器（Statcoms）和/或灵活AC传输系统（FACTS）装置，以用于静态功率因数校正和/或轨道联锁电力网（RailInterties）（频率转换器，例如50Hz到16 2/3Hz）以及用于电压量和稳定性目的。Statcom通过产生或吸收无功功率来提供对电功率传输网络或电网（grid）（Statcom被连接到其）的无功功率支持。

操作MMC要求在将转换器连接到电力电网（electric grid）之前必须提供给转换器的一定量的能量。为了该目的，转换器单元电容器的充电或预充电借助于被动充电或通过恢复到外部充电控制来执行。

被动充电通过经由充电电阻器将未充电转换器连接（通过阻断激发脉冲（blockedfiring pulse））到主电力电网来执行。当主断路器闭合并且单元电容器借助于通过转换器的续流二极管（freewheeling diode）的电网电压整流而被充电到大约标称电压时，充电电阻器限制突入电流。电容器的被动充电被缓慢执行，并且因此花费十秒到几分钟来完成。由于单元直流（DC）电容器的阻抗占主导地位，并且因此电压漂移在此时间范围中是次要的，所以不要求电压平衡。

另一方面，外部充电控制要求附加控制硬件和辅助功率供应。未充电转换器通过阻断激发脉冲而被连接到辅助功率供应，以接收与主电力电网的电网电压相当的充电电压。外部充电优选涉及连接到专用升压充电变压器的低电压辅助功率供应，所述变压器将辅助功率供应的低电压变换为充电电压。在这种情况下不要求充电电阻器，因为充电变压器阻抗限制了突入电流。

发明内容