[发明专利]开关阀

说明书

提供有一种用于电压源转换器的开关阀，所述开关阀包括多个模块，每个模块包括至少一个开关元件和至少一个能量存储装置，每个模块中的所述或每个开关元件和所述或每个能量存储装置布置为可组合以选择地提供电压源，所述开关阀包括调节器，其编程为选择地控制开关元件的开关以选择模块中的一个或多个模块来将电压或相应电压贡献给开关阀电压，其中所述调节器编程为通过控制开关元件的开关来选择地调节存储在每个能量存储装置中的能量以将每个能量存储装置的电压调节到目标电压或朝向目标电压调节，并且所述调节器编程为根据所述开关阀中的健康模块的数量来改变每个能量存储装置的目标电压。

技术领域

本发明涉及用于电压源转换器的开关阀、电压源转换器、操作开关阀的方法和操作电压源转换器的方法，其优选地供在高压直流(HVDC)传输和无功功率补偿中使用。

背景技术

在HVDC功率传输网络中，AC功率通常被转换成DC功率，以用于经由架空线路，海底线缆和/或地下线缆进行传输。这种转换消除对补偿由功率传输介质(即，传输线路或线缆)施加的AC电容性负载效应的需要，并且降低每公里的线路和/或线缆的成本，并且因此当需要通过长距离传输功率时变得成本有效。DC功率也可以直接从海上风电场传输到岸上AC功率传输网络。DC功率与AC功率之间的转换用于其中必需互连DC和AC网络的地方。在任何这种功率传输网络中，在AC与DC功率之间的每个接口处要求转换器(功率转换器)，以实现从AC到DC或者从DC到AC的所要求转换。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供有一种用于电压源转换器的开关阀，所述开关阀包括多个模块，每个模块包括至少一个开关元件和至少一个能量存储装置，每个模块中的所述或每个开关元件和所述或每个能量存储装置布置为可组合以便选择地提供电压源，所述开关阀包括调节器，所述调节器编程为选择地控制所述开关元件的开关以便选择所述模块中的一个或多个模块来将电压或相应电压贡献给开关阀电压，其中所述调节器编程为通过控制所述开关元件的所述开关来选择地调节存储在每个能量存储装置中的能量以便将每个能量存储装置的电压调节到目标电压或朝向所述目标电压调节，并且所述调节器编程为根据所述开关阀中的健康模块的数量来改变每个能量存储装置的目标电压。

本发明的配置提供一种控制方法，所述控制方法用于根据开关阀中的健康模块的数量来调节存储在开关阀的能量存储装置中的能量。这使得开关阀能够在健康模块的数量减少时继续可靠操作，而不是在健康模块的数量减少到低于某一阈值时通过触发系统跳闸而离线。

在本发明的优选实施例中，多个模块可以包括至少一个冗余模块。由根据本发明的能量调节提供的增加的可靠性不仅通过在健康模块的数量减小到低于某一阈值时避免系统跳闸而扩展开关阀的操作，而且还允许减少冗余模块的总数量，由此减少开关阀的资本和操作支出。

在本发明的实施例中，所述调节器可以编程为在根据开关阀中的健康模块的数量来改变每个能量存储装置的目标电压时选择地维持模块的电压之和。这种控制方法被设计成将每个模块的电压保持在正常操作范围内以提高可靠性。

在本发明的其他实施例中，所述调节器可以编程为在根据开关阀中的健康模块的数量来改变每个能量存储装置的目标电压时选择地维持存储在开关阀中的总能量。这种控制方法被设计成将每个模块的电压近似平衡在每个模块的电压额定值限制和每个模块的使用限制之间。

在本发明的实施例中，所述调节器可以编程为在根据开关阀中的健康模块的数量来改变每个能量存储装置的目标电压时，根据电压源转换器的实际操作条件来确定每个能量存储装置的目标电压，使得存储在每个能量存储装置中的能量保持在那个能量存储装置的能量存储限制内。

由于考虑电压源转换器的实际操作条件来确定每个能量存储装置的目标电压，通过在电压源转换器的操作条件(例如，DC电压，有功功率需求和无功功率需求)改变时将存储在每个能量存储装置中的能量限制在那个能量存储装置的能量存储限制之间来改进开关阀的操作的鲁棒性。这是因为如果不考虑的话则操作条件中的这种变化可能导致超过能量存储限制。