[发明专利]高压直流(HVDC)转换器系统及其操作方法

说明书

技术领域

本公开的领域一般涉及高压直流(HVDC)传输系统，以及更具体来说涉及HVDC转换器系统及其操作方法。

背景技术

已知电力生成设施的至少一部分物理上定位在边远地理区域中或者物理访问是困难的区域中。一个示例包括电力生成设施，其在地理上位于离消耗装置延长距离的崎岖和/或边远地带、例如多山山地以及海上、例如海上风力涡轮机装备。更具体来说，这些风力涡轮机可在物理上共同安置在公共地理区域中，以形成风力涡轮机场，并且电耦合到公共交流(AC)收集器系统。这些已知风力涡轮机场的许多包括分隔电力转换组合件或系统，其电耦合到AC收集器系统。这类已知的分隔电力转换组合件包括：整流器部分，其将电力生成设施所生成的AC转换成直流(DC)；以及逆变器，其将DC转换成预定频率和电压幅度的AC。分隔电力转换组合件的整流器部分定位成紧邻关联电力生成设施，以及分隔全电力转换组合件的逆变器部分定位在远程设施、例如基于陆地的设施中。这类整流器和逆变器部分通常经由水下高压直流(HVDC)电力电缆(其至少部分定义HVDC传输系统)电连接。

许多已知电力转换器系统包括整流器，其包括线路换向转换器(LCC)。基于LCC的整流器通常将晶闸管用于换向，以便通过激发角（firing angle）控制对三相AC电压进行“斩波”，以生成可变DC输出电压。晶闸管的换向要求稳性、即基本上不变的电网电压。因此，对于没有稳性AC电网的那些区域，无法使用具有这类整流器的转换器。另外，使用这种HVDC传输系统的“黑启动”是不可能的。此外，这类已知基于晶闸管的整流器要求从AC电网到晶闸管的大量无功功率传输，其中一些无功功率要求体现整流器的额定功率的大约50%至60%。此外，基于晶闸管的整流器促进来自AC电网的谐波电流、例如11次和13次谐波的大量传输，这类谐波电流通常大约为11次和13次谐波的每个的当前电流荷载的10%。因此，为了补偿谐波电流和无功功率，大AC滤波器安装在关联AC开关场中。在一些已知开关场中，AC滤波器部分的大小比关联基于晶闸管的整流器部分的大小要大至少3倍。开关场的这种AC滤波器部分因所要求的陆地以及所安装的大设备量而是资本密集的。另外，更换部件以及预防和校正维护活动中的相当大的投资增加操作成本。

另外，整流器中的许多已知晶闸管在每线路周期仅切换一次。因此，这类基于晶闸管的整流器呈现操作动态特性，其对于生成平滑波形不是最理想的。另外，已知基于晶闸管的LCC通常耦合到变压器，并且这类变压器以提高额定值来构成，以适应通过关联LCC的无功功率和谐波电流传输。此外，对于包括基于晶闸管的整流器的AC侧和DC侧的任一侧上的瞬变或故障的那些条件，电力换向的中断可产生。

发明内容

在一个方面，提供一种高压直流(HVDC)转换器系统。该高压直流(HVDC)转换器系统包括至少一个线路换向转换器(LCC)和至少一个降压转换器。至少一个LCC和至少一个降压转换器并联耦合到至少一个交流(AC)导管，并且串联耦合到至少一个直流(DC)导管。至少一个LCC配置成将多个AC电压和电流转换成正和负极性其中之一的经调节DC电压以及仅沿一个方向传送的DC电流。至少一个降压转换器配置成将多个AC电压和电流转换成正和负极性其中之一的经调节DC电压以及沿两个方向其中之一传送的DC电流。HVDC转换器系统包括至少一个滤波装置，其通过至少一个AC导管并联耦合到至少一个降压转换器。至少一个滤波装置配置成将具有至少一个谐波频率的AC电流注入至少一个AC导管中。

在另一方面，提供一种传送高压直流(HVDC)电力的方法。该方法包括提供至少一个线路换向转换器(LCC)，并且将至少一个降压转换器通过至少一个AC导管并联地并且通过至少一个DC导管串联地耦合到至少一个LCC。该方法还包括通过至少一个AC导管将至少一个滤波装置并联耦合到至少一个降压转换器。该方法还包括定义跨具有至少一个LCC的HVDC传输系统的预定电压差。该方法还包括将具有至少一个谐波频率的AC电流从至少一个滤波装置注入HVDC转换器系统中。该方法还包括控制通过具有至少一个降压转换器的HVDC传输系统传送的电流的值。