[发明专利]变流器装置

说明书

公开了一种变流器装置(300，301)，其被配置为将AC电力系统(102，302)与DC电力系统(103)耦合。变流器装置(300，301)包括多个变流器模块(100)，多个变流器模块(100)串联电连接在DC极(T1，T2，T7，T8)处，例如在第一DC极(T1，T7)与第二DC极(T2，T8)之间，或者在DC极与地之间。至少一个变流器模块(100)被配置为使得其至少一个变流器阀(151‑1，......，151‑N，152‑1，......，152‑N，153‑1，153‑N，154‑1，154‑N，155‑1，155‑N，156‑1，156‑N)在具有选定电流导通方向的导通状态与非导通状态之间能够可控制地切换以选择性地控制由变流器模块(100)的至少一个多电平变流器单元(141‑1，......，141‑N，142‑1，142‑N，143‑1，143‑N，144‑1，144‑N，145‑1，145‑N，146‑1，146‑N)提供的任何电压贡献的极性。

技术领域

本发明总体上涉及电力传输系统领域，例如，高压直流(HVDC)电力传输系统。具体地，本发明涉及被配置为将交流(AC)电力系统与直流(DC)电力系统耦合的变流器装置。

背景技术

由于对电力供应或输送以及互连的电力传输和分配系统的需求的增加，HVDC电力传输变得越来越重要。HVDC电力传输系统对于长距离大容量电力传输是有利的。传输的电力例如可以在1GW到10GW之间，并且电力可以在几百公里或甚至数千公里的距离上传输。HVDC技术可以被分类为基于电流源变流器(CSC)的HVDC或基于电压源变流器(VSC)的HVDC。基于CSC的HVDC变流器采用晶闸管作为开关或开关元件(和/或非自换向的其它开关或开关元件)，而基于VSC的HVDC变流器采用IGBT作为开关或开关元件(和/或自换向的其它开关或开关元件)。

已知接口装置或变流器模块连接在AC电力系统与DC电力系统之间。这样的装置或模块通常包括变流器，诸如电压源变流器或电流源变流器，用于将AC电力转换为DC电力，或反之亦然。接口装置或变流器模块具有用于耦合到DC电力系统的DC侧和用于耦合到AC电力系统的AC侧。该装置或模块通常包括具有初级侧和次级侧的变压器，初级侧连接到AC系统，次级侧用于耦合到变流器。

例如，在HVDC电力系统中，通常包括接口装置，该接口装置包括或构成HVDC变流器站，该HVDC变流器站是被配置为将高压DC转换为AC或反之亦然的类型的站。HVDC变流器站可以包括多个元件，诸如变流器本身(或者串联连接或并联连接的多个变流器)、一个或多个变压器、电容器、滤波器和/或其它辅助元件。变流器可以包括多个基于固态的器件(诸如半导体器件)，并且可以如前所述被分类为线路换向变流器或电压源变流器，例如，取决于变流器中采用的开关(或开关器件)的类型。多个固态半导体器件(诸如IGBT)可以(例如串联)连接在一起，以形成HVDC变流器的构建块或单元。

发明内容

可以使用不同的HVDC变流器拓扑，其示例是并联MMC和串联MMC。在具有并联MMC拓扑的HVDC变流器中，变流器相臂并联电连接在DC极之间(参考HVDC变流器的双极布置)，并且包括级联变流器单元，级联变流器单元例如可以是半桥变流器单元(两电平)或全桥变流器单元(三电平)。每个相支路通常包括两个相臂，其可以被称为正变流器臂和负变流器臂或者上部变流器臂和下部变流器臂。每个变流器臂可以被构造为能够承受DC极到极电压。在具有串联MMC拓扑的HVDC变流器中，变流器相支路串联电连接在DC极两端(再次参考HVDC变流器的双极布置)。对于并联MMC拓扑变流器，每个相支路通常包括两个相臂，其可以被称为正变流器臂和负变流器臂或者上部变流器臂和负变流器臂。

串联MMC拓扑变流器所需要的变流器单元的总数可以是并联MMC拓扑变流器所需要的变流器单元的总数的一半或大约一半。因此，与使用并联MMC拓扑变流器相比，使用串联MMC拓扑变流器可以基于所需要的部件的总数的减少和变流器站所需要的容积更小两者而降低成本。即使通过使用串联MMC拓扑变流器与使用并联MMC拓扑变流器相比可以实现变流器容积的显著减小，但是仍期望需要更少空间的变流器站。