[发明专利]电压源换流器的控制

说明书

本公开的发明名称是“电压源换流器的控制”。本发明涉及用于控制故障阻断电压源换流器（VSC）设备的方法和设备，例如，具有一个或多个全桥式单元的故障阻断VSC或具有故障阻断能力的VSC的组合。在DC侧中断的情况下，例如DC侧故障，所述方法涉及在识别出对所述DC侧中断的需求之后，操作所述电压源换流器设备以从所述连接的DC系统提取至少一些电能到所述VSC。从所述DC系统提取的所述能量中的至少一些可传递到AC系统。一旦从所述DC系统提取了足够的能量，所述VSC就能够与所述DC系统隔离，并且所述电压源换流器设备能够切换到阻断状态。

技术领域

本发明案涉及用于在DC侧中断(例如，DC侧故障)的情况下控制电压源换流器的方法和设备，且尤其涉及控制具有故障阻断能力的电压源换流器。

背景技术

HVDC(高压直流电)电力传输使用直流电以供电力传输。这是更普遍的交流电电力传输的替代方案。使用HVDC电力传输存在许多益处。HVDC对远距离电力传输和/或在不同频率下操作的互连交流电(AC)网络特别有用。

到目前为止，大多数HVDC传输系统一直基于线换向换流器(LCC)，例如使用晶闸管阀的六脉冲桥式换流器。LCC使用例如闸流晶体管的元件，它们可通过适当的触发信号接通，并且只要它们被加正向偏压，就保持导电。

然而，越来越多的电压源换流器(VSC)被提出用于HVDC传输中。VSC使用例如绝缘栅双极晶体管(IGBT)的开关元件，它们可独立于任何连接的AC系统而进行可控制的接通和关断。因此，VSC有时被称作自换向换流器。

已知VSC的各种设计。通常，每一VSC针对每一AC相位将具有相柱(phase limb)，其中每一相柱具有两个换流器臂，所述换流器臂将相关AC端连接到相应的高DC端和低DC端。每一换流器臂包括通常被称为阀的设备，其用于将AC端选择性地连接到相关DC端。

在已知的VSC的一个形式，通常被称为六脉冲桥式或称为两级换流器中，每一换流器臂的阀包括一组串联连接的开关元件，通常为IGBT，每一IGBT与反并联二极管连接。阀的IGBT一起开关以连接或断开连接相关AC与DC端，其中给定相柱的阀在反相中进行开关。通过针对每一臂使用脉冲宽度调制(PWM)类型的开关方案，可实现AC和DC电压之间的转换。在称为模块化多电平换流器(MMC)的另一VSC形式中，每一换流器臂包括多个串联连接的单元，它们各自具有例如电容器的能量存储元件，所述能量存储元件可在相关AC和DC端之间选择性地串联连接或被旁路。通过使用相对较大数目个单元并适当定时所述开关，所述阀可合成近似正弦波的步进式波形，以从DC转换到AC，或反之亦然，伴有低等级的谐波失真。在称为交替臂换流器(AAC)的另一类型的换流器中，多个串联连接的单元在每一换流器臂中进行连接，以用于提供如针对MMC类型换流器所描述的步进式电压波形，但是每一换流器臂还包括被称为导引器开关的臂开关，并且每一换流器臂在AC周期的至少部分内关断。

图1示出了示例性HVDC网络。第一VSC 101a，可形成第一换流器站的部分通过DC链路102连接到第二VSC 101b。在背靠背布置中，第二VSC 101b可在第一站中与第一VSC 101a处于相同位置。然而，在一些情况下，第二VSC 101b可位于远离第一站的第二站，并且DC链路102可包括一个或多个DC传输线，例如，架空线路或水下或埋设电缆，所述DC传输线的长度可为数千米。第一VSC 101a可通过从来自连接的AC系统103a的经接收AC输入供应的转换而产生DC供应。接着，第二VSC 101b针对连接的AC系统103b通常提供从DC转换回AC。