專利名稱：Ac/dc轉換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力轉換領域，且更具體而言涉及DC電力和兩個或更多相的AC電力之間的轉換。
背景技術：
已經證明在很多電力傳輸情況中高壓直流(HVDC)電力傳輸是交流(AC)輸電的有效備選方式。典型地，在HVDC電力輸電系統(tǒng)中，作為整流器操作的AC/DC轉換器將AC電源連接到HV⑶傳輸線的一端，且作為逆變器操作的AC/DC轉換器將HVDC傳輸線的另一端連接到AC電網。若干HVDC傳輸線可以互連以形成HVDC傳輸網絡。在HVDC傳輸線上使用的電壓越高，傳輸損耗將越小。因此，尤其當在較長距離上傳輸電力時，通常希望高壓傳輸?？邕^HVDC傳輸線的高壓將允許高功率的低損耗傳輸。
用于將兩個或更多相的AC電網或電源連接到DC傳輸線的AC/DC轉換器典型地每個AC相具有一個相支路,其中相支路被布置成綜合來自DC電壓的正弦電壓波形。對于高功率應用，AC/DC轉換器的相支路典型地并聯(lián)連接在在DC偵U。然而，在一些應用中，可能希望將較低功率的AC電網或電源連接到HVDC傳輸線。將較低功率的AC系統(tǒng)互連到HVDC傳輸線的AC/DC轉換器的電壓承受要求將會與將較高功率的AC系統(tǒng)互連到相同HVDC傳輸線的AC/DC轉換器的電壓要求相同，然而電流承受要求將更低。在US 6,519, 169中，公開了具有串聯(lián)連接的相支路的AC/DC轉換器。通過串聯(lián)連接相支路，與其中相支路并聯(lián)連接的AC/DC轉換器相比，針對特定DC電壓每個相支路必須承受的電壓將會減小。對于具有P個AC相的AC/DC轉換器，每個相支路上的電壓承受要求將是UDC/P，其中Udc是AC/DC轉換器的DC連接處的DC電壓。因而，通過串聯(lián)連接各相將典型地減小AC/DC轉換器的組件成本。在US 2008/0205093中，提出了具有串聯(lián)連接的相支路的AC/DC轉換器，其中每個相支路具有串聯(lián)連接的轉換器單元的兩個并聯(lián)級聯(lián)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為功率要求較不嚴格的高壓應用提供一種成本有效的AC/DC轉換器。一個實施方式提供一種AC/DC轉換器，其包括在AC/DC轉換器的第一 DC連接端子和第二 DC連接端子之間串聯(lián)連接的至少兩個相支路。每個相支路包括AC連接，具有被布置成將相支路連接到AC系統(tǒng)的相的第一端子和第二端子；相分支，包括至少一個轉換器單元且具有第一分支端部端子和第二分支端部端子；以及電容器。該電容器連接在第一分支端部端子和第一 AC連接端子之間，使得電容器形成DC阻隔電容器；且第二 AC端子連接到第二分支端部端子。第一 DC連接端子和第二 DC連接端子之間的相支路的串聯(lián)連接使得相支路中第一串聯(lián)連接點位于第一分支端部端子和電容器之間，而第二串聯(lián)連接點位于在第二分支端部端子和第二 AC連接之間。該實施方式提供了一種高效AC/DC轉換器，與現(xiàn)有解決方案相比，其可以在維持性能的條件下以減小的成本獲得。例如，與具有串聯(lián)連接的相支路的AC/DC轉換器相比，其中每個相支路均具有單個相分支和并聯(lián)連接的DC電容器分支且其中AC相輸出設置在相分支和DC電容器分支的中點之間(參考US 6，519，169)，在維持的功率額定值，轉換器單元閥的電流額定可以減半。與具有中點連接到AC連接的兩個并聯(lián)分支的AC/DC轉換器相比(參考US 2008/0205093)，在維持閥的電壓額定的條件下，在維持的功率額定值，所要求的閥的數(shù)目減半。因而，與這種已知的AC/DC轉換器相比，此處公開的AC/DC轉換器的總電壓額定可以減半。相支路的相分支可以包括串聯(lián)連接、獨立切換的轉換器單元的級聯(lián)，由此可以獲得源自相分支的多級輸出電壓。由此，對輸出AC電壓的過濾的需要將較少。相分支可以包括一個這種級聯(lián)或者至少兩個級聯(lián)的并聯(lián)連接。通過并聯(lián)連接，實現(xiàn)了這種效果可以在轉換器單元中使用相同類型的組件獲得AC/DC轉換器的較高電流額定。 AC/DC轉換器可以有利地包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)被配置成控制相支路的相分支的轉換器單元的切換，以在相支路的第一串聯(lián)連接點和第二串聯(lián)連接點之間提供根據以下表達式的電壓
權利要求
1.一種AC/DC轉換器(300)，包括 至少兩個相支路(301)，串聯(lián)連接在所述AC/DC轉換器的第一 DC連接端子和第二 DC連接端子(207)之間，其中每個相支路包括 AC連接(210)，具有被布置成將所述相支路連接到AC系統(tǒng)(115)的相的第一端子和第 二端子； 相分支(303)，包括至少一個轉換器單元(400)且具有第一分支端部端子和第二分支端部端子(E);以及電容器(305);其中 所述電容器連接在所述第一分支端部端子和所述第一 AC連接端子之間，所述電容器形成DC阻隔電容器； 所述第二 AC端子連接到所述第二分支端部端子，以及其中 在第一 DC連接端子和第二 DC連接端子之間的所述相支路的串聯(lián)連接使得相支路中的第一串聯(lián)連接點(Pl)位于所述第一分支端部端子和所述DC阻隔電容器之間，而第二串聯(lián)連接點(P2)位于所述第二分支端部端子和所述第二 AC連接之間。
2.根據權利要求I所述的AC/DC轉換器，其中 每個相支路的相分支包括至少兩個串聯(lián)連接且獨立可切換的轉換器單元的級聯(lián)(415)。
3.根據權利要求2所述的AC/DC轉換器， 每個相支路的相分支包括轉換器單元的至少兩個并聯(lián)連接的級聯(lián)(415)。
4.根據權利要求2所述的AC/DC轉換器，還包括 控制系統(tǒng)￠00)，其被配置成控制相支路的相分支的轉換器單元的切換，以在相支路的所述第一串聯(lián)連接點和第二串聯(lián)連接點(P1，P2)之間提供根據以下表達式的電壓 Uk = U^c + Ufsin^t + Qk), 其中k指示第k個相支路，k e [I,P],P是所述AC/DC轉換器300的相的數(shù)目；拉6指示在所述第一連接點和所述第二連接點之間的預定期望DC電壓，其中￡g=i￡^c= Μ,υΜ是所述DC連接端子之間的電壓是在所述第一連接點和所述第二連接點之間的期望峰值AC電壓，t是時間，ω是在AC輸出處的期望角頻率，以及Ok是期望的相角。
5.根據前述權利要求其中任一項所述的AC/DC轉換器，包括 電壓測量設備(700)，被布置成測量可由其獲得所述相支路的DC阻隔電容器(305)兩端的DC電壓的至少一個電壓；以及其中 所述控制系統(tǒng)￠00)響應性地連接到所述電壓測量設備，且被配置成接收來自所述電壓測量設備的信號，從該信號中可獲得跨過所述DC阻隔電容器的電壓；以及 所述控制系統(tǒng)被配置成依賴于所接收的電壓測量信號執(zhí)行所述相分支的轉換器單元的切換的控制，以使得相支路的DC阻隔電容器兩端的DC電壓對應于預定電容器DC電壓。
6.根據權利要求5所述的AC/DC轉換器，其中 所述電壓測量設備被配置成測量DC阻隔電容器兩端的電壓。
7.根據權利要求5所述的AC/DC轉換器，其中 所述電壓測量設備被配置成測量由此可獲得跨過所述相支路的相分支的電壓的至少一個電壓，以及 所述相支路的AC連接兩端的電壓。
8.根據權利要求4-7其中任一項所述的AC/DC轉換器，其中 所述預定的期望DC電壓對應于其中Udg是所述DC連接端子之間的電壓，且P是相P的數(shù)目。
9.根據前述權利要求其中任一項所述的AC/DC轉換器，包括 控制系統(tǒng)￠00)，被配置成控制相支路的相分支的轉換器單元的切換，其中所述控制系統(tǒng)被配置成 接收來自所述AC/DC轉換器的指示AC輸出電壓的零序分量的信號；以及依賴于指示零序分量的所述信號來控制AC/DC轉換器的至少一個轉換器單元的切換，以減輕DC側諧波共模電流分量。
10.根據權利要求9所述的AC/DC轉換器，其中 所述控制系統(tǒng)被配置成控制切換以減輕DC側諧波共模電流分量的所述至少一個轉換器單元是所述相支路的相分支的轉換器單元。
11.根據權利要求10所述的AC/DC轉換器，其中 每個相支路的AC連接(210)連接到變壓器(410)的第一繞組；以及 所述變壓器的第二繞組的中性點連接到接地放電器(900)，該中性點因而是浮接的。
12.根據權利要求9所述的AC/DC轉換器，其中 控制系統(tǒng)被配置成控制切換以減輕DC側諧波共模電流分量的所述至少一個轉換器單元是與DC連接(207)的端子之間的相支路(301)串聯(lián)連接的有源濾波器(1000)的部分。
13.根據前述權利要求其中任一項所述的AC/DC轉換器，其中 無源濾波器(1100)連接在與所述相分支串聯(lián)的相支路的第一串聯(lián)連接點和第二串聯(lián)連接點之間。
14.根據前述權利要求其中任一項所述的AC/DC轉換器，其中 無源濾波器(1200)連接在與所述DC阻隔電容器串聯(lián)的相支路的第一串聯(lián)連接點和第二串聯(lián)連接點之間。
15.一種操作具有串聯(lián)連接的至少兩個相支路(301)的AC/DC轉換器(300)的方法，其中每個相支路包括 AC連接(210)，具有被布置成將所述相支路連接到AC系統(tǒng)(115)的相的第一端子和第二端子； 相分支(303)，包括至少一個轉換器單元(400)且具有第一分支端部端子和第二分支端部端子(E);以及電容器(305);其中 所述電容器連接在所述第一分支端部端子和所述第一 AC連接端子之間，所述電容器形成DC阻隔電容器； 所述第二 AC端子連接到所述第二分支端部端子；并且 所述第一 DC連接端子和所述第二 DC連接端子之間的相支路的串聯(lián)連接使得相支路中的第一串聯(lián)連接點(Pl)位于所述第一分支端部端子和所述DC阻隔電容器之間，而第二串聯(lián)連接點(P2)位于所述第二分支端部端子和所述第二 AC連接之間；該方法包括 控制相支路的相分支的轉換器單元的切換，以在相支路的所述第一串聯(lián)連接點和所述第二串聯(lián)連接點(P1，P2)之間提供根據以下表達式的電壓
16.根據權利要求15所述的方法，還包括針對每個相支路 測量由其可獲得所述相支路的DC阻隔電容器兩端的DC電壓的至少一個電壓；以及 依賴于所接收的電壓測量信號控制所述相分支的轉換器單元的切換，以使得所述相支路的DC阻隔電容器兩端的DC電壓對應于所述預定的期望DC電壓。
17.根據權利要求15或16所述的方法，還包括 測量指示來自所述AC/DC轉換器的AC輸出電壓的零序分量的量； 依賴于所述測量的量以減輕DC側共模諧波電流分量的方式控制所述AC/DC轉換器的至少一個轉換器單元的切換。
18.根據權利要求17所述的方法，其中 以減輕DC側共模諧波電流分量的方式被控制的所述至少一個轉換器單元是與所述相支路串聯(lián)連接的有源濾波器(1000)的部分。
19.根據權利要求17所述的方法，其中 以減輕DC端共模諧波電流分量的方式被控制的所述至少一個轉換器單元是所述相支路的相分支的轉換器單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種AC/DC轉換器，其包括在AC/DC轉換器的第一和第二DC連接端子之間串聯(lián)連接的至少兩個相支路，其中每個相支路包括AC連接，具有被布置成將該相支路連接到AC系統(tǒng)的相的第一和第二端子；相分支，包括至少一個轉換器單元且具有第一和第二分支端部端子；以及電容器。該電容器連接在第一分支端部端子和第一AC連接端子之間，使得該電容器形成DC阻隔電容器。第二AC端子連接到第二分支端部端子。第一和第二DC連接端子之間的相支路的串聯(lián)連接使得相支路中第一串聯(lián)連接點位于第一分支端部端子和電容器之間，而第二串聯(lián)連接點布置在第二分支端部端子和第二AC連接之間。本發(fā)明還涉及操作這種AC/DC轉換器的方法。
文檔編號H02M7/758GK102893507SQ201080066721
公開日2013年1月23日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權日2010年5月11日
發(fā)明者T·U·瓊森, A·舒克拉, S·諾加, K·H·布哈洛迪, P·K·巴魯帕蒂, S·慕克赫吉, S·蘇布拉馬尼安 申請人:Abb研究有限公司