[发明专利]电压源转换器和关联方法

说明书

技术领域

本发明涉及电压源转换器和关联方法。

背景技术

高压直流(HVDC)转换器主要被分类为电流源转换器(CSC)和电压源转换器(VSC)。CSC转换器基于包含晶闸管的线路换向转换器(LCC)。晶闸管具有诸如被加固，具有低通态损耗，易于彼此串联连接，具有短时间的超定额能力及具有高功率定额和低成本的一些固有的优点。此外，晶闸管是良好建立且常用的组件。然而，LCC转换器具有多个缺点：它们可遇到换向失效，它们要求强交流(AC)电网，它们不支持无功功率，具有高次谐波，要求用于功率反转的极性反转，留有大的覆盖区域，控制慢且不能改进AC电网稳定性。

VSC转换器基于自换向装置，例如绝缘栅双极晶体管(IGBT)、集成栅极换流晶闸管(IGCT)等。这些类型的转换器克服了LCC的许多缺点。它具有以下特征：无换向失效，它可连接到弱AC电网（也为无源负载），能够支持无功功率，具有低谐波，不要求用于功率反转的极性反转，控制快且能够改进AC电网稳定性。

然而，VSC转换器具有以下缺点：更高的通态损耗，更高的切换损耗，增大的定额（由于故障电流），频繁失效及更高成本。

近来，也使用了采用多个单元的VSC转换器，其中，每个单元提供电压贡献（contribution）以便形成用来获得AC信号的波形。

也称为模块化多级转换器(M2LC)，即，多单元VSC转换器的这些转换器具有一些另外优点。它们可在无滤波器的情况下提供。而且，也能够避免di/dt和dv/dt问题。然而，由于单元电容器和有关VSC转换器的所提及的问题，它们也提供更大的覆盖区域。

WO 2014/082657 A1公开了一种包括多个阀的基于晶闸管的电压源转换器，阀包括带有在桥中提供的用于在两种状态之间切换的切换元件，其中桥在至少一个相腿中提供，相腿在两个直流极之间伸展并且具有连接到交流端子的至少一个中点。至少一个阀的切换元件是晶闸管，并且转换器还包括与阀关联的换向单元，其中换向单元是可控的以反向偏置阀，如果阀将停止传导电流的话。

然而，如果故障处理能力得以改进，则始终具有很大的益处。

发明内容

目的是提供一种与现有技术相比，改进故障处理的电压源转换器。

根据第一方面，提出一种包括第一转换器装置的电压源转换器。第一转换器装置包括：多个导向阀，其中每个导向阀包括在桥中提供的用于在两种状态之间切换的两个反并联晶闸管，桥在至少一个相腿中提供，相腿连接到两个第一对直流极并且包括连接到交流AC端子的中点；以及连接到至少一个相腿的相应的相腿的至少一个换向单元，其中换向单元是可控的，以在晶闸管将停止传导电流时反向偏置连接的相腿的至少一个导向阀的晶闸管。通过在导向阀中提供反并联晶闸管，更大的控制是可能的。例如，使用导向阀，能够关断在DC极之间的电流。

电压源转换器可还包括：三绕组变压器；和包括第一转换器装置的所提及的特征的第二转换器装置。在此种情况下，对于每个相位，第一转换器装置的AC端子连接到三绕组变压器的第一绕组，第二转换器装置的AC端子连接到三绕组变压器的第二绕组，并且电压源转换器的AC端子连接到三绕组变压器的第三绕组；以及第一转换器装置的每个相腿在电压源转换器的主直流极之间与第二转换器装置的每个相腿串联连接。通过提供到转换器装置，在AC侧上能够对来自两个转换器装置的电压进行向量相加，从而允许在正常操作和故障操作期间对AC电压和相位的很大的控制。

每个转换器装置可包括至少三个相位，并且电压源转换器可包括三个AC端子，其中对于每个相位，第一转换器装置的AC端子连接到三绕组变压器的第一绕组，第二转换器装置的AC端子连接到三绕组变压器的第二绕组，以及电压源转换器的AC端子连接到三绕组变压器的第三绕组。

第三绕组可包括对于每个相位，在AC端子与计数器端子之间串联连接的第一绕组部分和第二绕组部分；以及其中第一绕组部分磁耦合到第一绕组，并且第二绕组部分磁耦合到第二绕组。

电压源转换器可还包括配置成控制第一转换器装置的导向阀和第二转换器装置的导向阀，使得实现在第一转换器装置与第二转换器装置的AC电压之间的所预期的差分相位角的控制部件。

每个转换器装置可包括波成形器，其包括在转换器装置的直流极之间串联连接的多个波成形器单元，并且其中波成形器的中点连接到转换器装置的每个换向单元，其中每个波成形器单元包括切换元件和能量存储装置。

每个转换器装置可包括在每个换向单元与其连接的相腿之间的互连器，每个互连器包括反并联晶闸管。