連接的模塊28限定鏈環(huán)式變換器，并且對每個鏈環(huán) 式變換器中的每個模塊28的操作進行如下描述。
[0071] 模塊28的電容器32通過改變IGBT的狀態(tài)被選擇性地旁路或插入到鏈環(huán)式變換器 中。這選擇性地引導電流通過電容器32或使得電流旁路電容器32,從而模塊28提供零電壓 或正電壓。
[0072]當IGBT被配置為在模塊28中形成短路時，模塊28的電容器32被旁路。這使得鏈環(huán) 式變換器中的電流通過短路且旁路電容器32，因此模塊28提供零電壓，即模塊28被配置為 芳路t旲式。
[0073]當IGBT被配置為允許鏈環(huán)式變換器中的電流流入和流出電容器32時，模塊28的電 容器32被插入到鏈環(huán)式變換器中。然后，電容器32對其儲存的能量進行充電或放電，以便提 供非零電壓，即模塊28被配置為非旁路模式。
[0074]用這種方式，IGBT以半橋布置與電容器32并聯(lián)連接，以限定能夠提供零電壓或正 電壓并且能夠在兩個方向上傳導電流的2象限單極模塊28,因此每個模塊28能夠選擇性地 提供電壓源。
[0075]通過將每個提供器自身電壓的多個模塊28的電容器插入到鏈環(huán)式變換器中，能夠 在鏈環(huán)式變換器兩端建立組合電壓，該組合電壓高于從每個其單個模塊28可獲得的電壓。 用這種方式，每個模塊28中的IGBT的切換使得鏈環(huán)式變換器提供步階式可變電壓源，這允 許使用步進式近似以在鏈環(huán)式變換器兩端產生電壓波形。因此，鏈環(huán)式變換器能夠提供大 范圍的復雜電壓波形。
[0076]可以設想，在本發(fā)明的其它實施例中，每個模塊可以由包括至少一個開關元件和 至少一個能量儲存器件的另一種類型的模塊來替代，所述或每個模塊中的所述或每個開關 元件和所述或每個能量儲存器件組合以選擇性地提供電壓源。
[0077]模塊化功率變換器10還包括控制單元34,被配置為選擇性地切換每個臂部20、22 的每個模塊28中的開關元件30，如下所述。
[0078]首先，控制單元34被配置為選擇性地控制每個臂部20、22的每個模塊28中的開關 元件30的切換，以在AC端子18與相應的DC端子12、14之間選擇性地提供電壓源，以便在DC端 子12、14與AC端子18之間傳輸電力，從而在AC電網26與DC電網24之間傳輸電力。
[0079]其次，控制單元34被配置為選擇性地控制每個臂部20、22的每個模塊28中的開關 元件30的切換，以在DC端子12、14和AC端子18中的一個處進行功率流的調制。
[0080] 再次，控制單元34被配置為選擇性地控制每個臂部20、22的每個模塊28中的開關 元件30的切換，以儲存來自DC端子12、14和AC端子18中的任何一個或兩者的能量或者將能 量釋放到DC端子12、14和AC端子18中的任何一個或兩者，以便對DC端子12、14和AC端子18處 (并因此在AC電網26和DC電網24中）的各功率流去耦。
[0081] 如前所述，由于在AC電網26的各電力系統(tǒng)部件之間的未衰減的相互作用，在AC電 網26中可能出現(xiàn)功率振蕩。
[0082] 如果AC電網26中出現(xiàn)功率振蕩，則控制單元34控制每個臂部20、22的每個模塊28 中的開關元件30的切換，以在AC端子18處進行功率流的調制，從而衰減AC電網26中的功率 振蕩。同時，控制單元34控制每個臂部20、22的每個模塊28中的開關元件30的切換，以儲存 來自DC端子12、14和AC端子18中的任何一個或兩者的能量或者將能量釋放到DC端子12、14 和AC端子18中的任何一個或兩者，以便對AC電網26和DC電網24中的各功率流去耦。
[0083]在操作模塊化功率變換器10以在DC端子12、14與AC端子18之間傳輸電力期間，每 個電容器32將會有例如1.8kV的平均DC電壓。在用于給定電壓的給定電容器32中的儲存能 量計算如下：
[0084] Q = CV2
[0085] 其中Q為給定電容器32的儲存能量；
[0086] C為給定電容器32的電容；
[0087] V為給定電容器32的電壓。
[0088]每個模塊28被設計為在其控制以使得模塊化功率變換器10能夠在AC電網26與DC 電網24之間傳輸電力的過程中使用小于其最大能量儲存容量。這意味著每個模塊28的任何 未使用的能量儲存容量在模塊化功率變換器10的操作期間可用于臨時能量儲存，以對AC電 網26和DC電網24中的各功率流去耦。因此，每個電容器32的電壓可以在模塊化功率變換器 10的操作期間變化。電壓的變化表示在給定電容器32中的儲存能量的變化，其計算如下：
[0090] 其中VjPV2表示用于給定電容器32的不同的電壓。
[0091] 例如，7mF電容器的電壓從1.8kV到2.0kV的變化使儲存能量從11.34kJ變?yōu)?14. OOkJ，即2660J的儲存能量的變化。
[0092] 模塊化功率變換器10的儲存能量的變化范圍取決于模塊化功率變換器10中的模 塊28的數量。例如，當模塊化功率變換器10為具有2000個模塊28的1000MW，640kV模塊化功 率變換器時，模塊化功率變換器10的儲存能量的變化范圍為5.32MJ。由于每個模塊28能夠 將能量釋放到DC端子12、14和AC端子18中的任何一個或兩者中，則每個電容器32上的電壓 可以暫時低于1.8kV的平均電壓。因此，模塊化功率變換器10能夠在± 5.32MW的范圍內在AC 端子18處進行功率流的調制，同時對AC電網26和DC電網24中的各功率流去耦。
[0093]除了每個模塊中的電容器32之外或者替代每個模塊中的電容器32，每個模塊28可 包括另一個能量儲存器件(諸如雙電層電容器、超級電容器或蓄電池），以便增加模塊化功 率變換器10能夠在AC端子18處進行功率流的調制的范圍，同時對AC電網26和DC電網24中的 各功率流去耦。
[0094]對AC電網26和DC電網24中的各功率流去耦使得模塊化功率變換器10能夠抑制在 AC端子18處的功率流的調制對在DC端子12、14處的功率流的改變，從而防止DC電網24中的 功率流的任何不期望的變化。
[0095] 同時在AC端子18處進行功率流的調制并對AC電網26和DC電網24中的各功率流去 耦的能力使得能夠在AC端子18處同步功率流的調制和對AC電網26和DC電網24中的各功率 流的去親。
[0096] 由于在AC電網26與DC電網24之間傳輸電力和能夠在AC電網26和DC電網24中對各 功率流去耦的功能均涉及每個模塊28中的開關元件30的切換，因此不僅不需要改變每個模 塊28以使得模塊化功率變換器10能夠執(zhí)行這兩種功能，而且用于執(zhí)行這兩種功能的每個模 塊28中的開關元件30的這種切換可以在相同的控制單元34內實現(xiàn)，而無需顯著的添加控制 硬件以適應這兩種功能。
[0097] 與此相反，省略模塊化功率變換器10中的控制單元34意味著需要使用與模塊化功 率變換器10分離的大型能量儲存系統(tǒng)，以將電網24、26與功率流的調制的影響隔離。大型能 量儲存系統(tǒng)的使用不僅為相關的電網24、26增加尺寸、重量和成本，而且還存在許多其它問 題(諸如維修中的經營損失、維護和可靠性和可用性方面的考慮），從而導致低效率和低可 靠性的替代方案。
[0098] 根據本發(fā)明的模塊化功率變換器10的配置因此能夠實現(xiàn)具有成本效率并且節(jié)省 空間的模塊化功率變換器10,其不僅能夠在AC電網26與DC電網24之間傳輸電力，而且還能 夠選擇性地實現(xiàn)對AC電網26和DC電網24中的各功率流的去耦，以便抑制在AC電網26和DC電 網24中的一個處的功率流的調制對AC電網26和DC電網24中的另一個處的功率流的改變。 [0099]應理解，控制單元34可以如上所述的類似方式控制模塊化功率變換器10,以對AC 電網26和DC電網24中的各功率流去耦，以便抑制在DC端子12、14處(并因此在DC電網24中） 的功率流的調制對AC端子18處(并因此在AC電網26中）的功率流的改變。
[0100]還應理解，可以通過另一個功率變換器或其它功率流調制硬件來進行在DC端子 12、14和AC端子18中的一個處的功率流的調制，并且當在DC端子12、14和AC端子18中的一個 處的功率流的調制通過另一個功率變換器或其它功率流調制硬件進行時，控制單元34可以 控制模塊化功率變換器10，以對AC電網26和DC電網24中的各功率流去耦，以便抑制功率流 的調制對DC端子12、14和AC端子18中的另一個處的功率流的改變。
[0101] 圖3示出根據本發(fā)明的第二實施例的電氣組件。
[0102] 電氣組件包括第一模塊化功率變換器110和第二模塊化功率變換器210。第一模塊 化功率變換器110和第二模塊化功率變換器210中的每個在結構和操作上與圖1的模塊化功 率變換器10類似，并且類似地特征共用相同的附圖標記。
[0103] 在使用中，第一模塊化功率變換器110的每個AC端子18連接至第一多相AC電網126 的相應的相，而第二模塊化功率變換器210的每個AC端子18連接至第二多相AC電網226的相 應的相。
[0104] 電氣組件還包括DC傳輸鏈路36,用于操作性地互連第一模塊化功率變換器110和 第二模塊化功率變換器210的DC端子12、14。