高压DC/DC转换器制造技术

呈现用于在第一DC连接与第二DC连接之间转换的高压DC/DC转换器。该高压DC/DC转换器包括：第一组DC端子；第二组DC端子；多相变压器装置，其包括多个一次绕组和对应的多个二次绕组；设置成将DC转换成AC的第一转换器，其包括在第一组DC端子之间串联连接的多个相臂，其中每个相臂连接到相应一次绕组的AC连接；和第二转换器，其设置成将来自第二绕组的AC转换成在第二组DC端子上的DC。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高压DC/DC转换器
本专利技术涉及高压DC/DC转换器。
技术介绍
对于HVDC（高压DC）网络，使用适合的高压DC/DC转换器来寻求DC电网互连器的合适拓扑。WO2011/029566A1公开了DC/DC转换器单元。每个DC/DC转换器单元由采用适合的功率半导体开关装置和作为无源整流器操作的二极管桥的常规全H桥DC/AC转换器块组成。DC/AC和AC/DC转换器块在提供流电隔离的中或高频变压器的每个侧上提供。DC/DC转换器单元通常将配置成用于单向功率流（即，从ac供应网络到海底电负载）并且对用于提供逆变器功能的AC/DC转换器块没有要求。然而，呈现的DC/DC转换器的结构是复杂的并且通过从DC到AC到DC添加更多的链路而仅在容量方面增加。
技术实现思路
目标是提供成本减少和灵活性更大的DC/DC转换器。在第一方面中，呈现用于在第一DC连接与第二DC连接之间转换的高压DC/DC转换器。该高压DC/DC转换器包括：第一组DC端子；第二组DC端子；多相变压器装置，其包括多个一次绕组和对应的多个二次绕组；设置成将DC转换成AC的第一转换器，其包括在第一组DC端子之间串联连接的多个相臂，其中每个相臂包括多个转换器单元（400）并且每个相臂连接到相应的一次绕组的AC连接；和第二转换器，其设置成将来自二次绕组的AC转换成在第二组DC端子上的DC。通过在每个相臂中提供多个转换器单元，引入较大的灵活性。特别地，更多的转换器单元可以串联添加来支持更高的电压和/或并联添加来支持更高的电流。串联的更多转换器单元还提高电压波形质量，其从而使对用于滤波的额外部件的需要减少，这从而使成本降低。第二转换器可包括在第二组DC端子之间并联连接的多个桥臂，其中每个桥臂可连接到多个二次绕组的相应的AC连接端子。第二转换器可包括在第二组DC端子之间串联连接的多个相臂，其中每个相臂可连接到相应的二次绕组的AC连接。第二转换器可以能被控制来提供恒定DC电压。第一转换器可以能被控制来对一次绕组提供限定的电压和频率。DC/DC转换器可以是可逆的，从而允许双向功率传输。第一转换器的每个相臂可包括：第一AC连接端子和第二AC连接端子；相支路，其包括至少两个转换器单元并且具有第一和第二支路末端端子；和电容器；其中该电容器可在第一支路末端端子与第一AC连接端子之间连接，电容器形成DC阻断电容器；第二AC连接端子可连接到第二支路末端端子；并且其中这些相臂在第一组DC端子之间的串联连接可使得相臂中的第一串联连接点定位在第一支路末端端子与DC阻断电容器之间，而第二串联连接点可定位在第二支路末端端子与第二AC连接之间。第一转换器的每个相臂的相支路可包括至少两个串联连接且独立能开关的转换器单元的级联。第二转换器的每个相臂的相支路可包括转换器单元的至少两个并联连接的级联。高压DC/DC转换器可进一步包括控制系统，其配置成控制第一转换器的相臂的相支路的转换器单元的开关以根据下面表达式来提供相臂的第一与第二串联连接点之间的电压：其中k指示第k个相臂，k∈[1,P]，P是第一转换器20的相的数量；指示第一与第二连接点之间的预定期望DC电压，其中，UDC是DC连接端子之间的电压；是第一与第二连接点之间的期望峰值AC电压，t是时间，ω是在AC连接处的期望角频率并且是期望的相角。预定期望DC电压可对应于，其中V1是DC连接端子之间的电压并且P是第一转换器20的相的数量。转换器单元的至少部分可符合半桥结构。转换器单元的至少部分可符合全桥结构。说明书和权利要求中的词“多个”要解释为意指“超过一个”。大体上，在权利要求中使用的所有术语要根据它们在
中的普通含义来解释，除非本文另有明确定义。对“一/一个/该元件、设备、部件、装置、步骤等”的全部引用要开放地解释为元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一个实例，除非另外明确规定。在本文公开的任何方法的步骤不一定按公开的确切顺序来进行，除非明确规定。附图说明现在通过实例参照附图描述本专利技术，其中：图1是HVDC传输系统的示意图示；图2A-B是如在图1中图示的高压DC/DC转换器的两个实施例的示意图示；图3是图2的用于从AC转换成DC的转换器的相臂的示意图示；图4A是示出根据第一实施例的图3的转换器的转换器单元的示意图；图4B是示出根据第二实施例的图3的转换器的转换器单元的示意图；图5是第一DC转换器的示例的示意图示，其中对于每个相，DC阻断电容器与AC连接串联连接，这样的串联连接与转换器单元的相支路并联连接；图6A是根据图5的第一转换器的实施例的示意图示，其中相支路包括单个转换器单元；图6B是相臂的实施例的示意图，其中相支路包括全桥转换器单元的级联；以及图6C是相臂的实施例的示意图，其中相支路包括半桥转换器单元的级联。具体实施方式本专利技术现在将在下文参考附图（其中示出本专利技术的某些实施例）在下文更充分地描述。然而，本专利技术可以许多不同形式体现并且不应解释为受到本文阐述的实施例的限制；相反，通过示例提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的，并将向本领域的技术人员充分传达本专利技术的范围。类似的数字指整个说明中类似的元件。图1是HVDC传输系统的示意图示。图1图示HVDC传输系统100的示例，其中存在四个独立DC网络。在图1的左边，存在+-320kV单极系统，其中转换器AC/DC转换器2a用于将DC转换成AC和/或从AC转换成DC。在图1的中右方，存在双极+-640kV系统。在这里，两个AC/DC转换器2c-d用于将DC转换成AC和/或从AC转换成DC。在+-320kV单极系统和+-640kV双极系统之间存在高压DC/DC转换器1a，其可以是单向或双向的。在图1的右上方，存在经由高压DC/DC转换器1b而连接到+-640kV双极系统的正传输线和接地的不对称单极+150kV系统。AC/DC转换器2b用于将DC转换成AC和/或从AC转换成DC。图2A是如在图1中图示的高压DC/DC转换器1的示意图示。该高压DC/DC转换器1可以用于图1的高压DC/DC转换器1a-b中的全部。在一侧上，高压DC/DC转换器1具有第一组207的DC端子，其连接到具有电压V1的DC连接。在另一侧上，高压DC/DC转换器1具有第二组208的DC端子，其连接到具有电压V2的DC连接。高压DC/DC转换器1在任一个或两个方向上在第一组207的DC端子与第二组208的DC端子之间转换DC电力。高压DC/DC转换器1包括能够从DC转换到AC的第一转换器20，和能够从AC转换到DC的第二转换器21。该第一和第二转换器20、21在它们相应的AC侧上连接到多相变压器装置10。高压DC/DC转换器1从而可以通过经由变压器将DC电力转换到多相AC并且转换回到DC而将电力从一个电压变换到另一个电压。此外，变压器提供在变压器的一侧上出现的一些故障与另一侧上的隔离。不同相上的信号在相角上互相偏移。例如，在存在三个相的情况下，这些相相应地偏移120度。多相变压器装置10包括多个一次绕组17i-iii和对应的多个二次绕组18i-iii。尽管这里示出具有三个相的高压DC/DC转换器的AC段，可以选择任何适合数量的相，只要存在至少两个即可。此外，如将由本领域内技术人员意识到的，多相变压器装置10的图示是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在第一DC连接与第二DC连接之间转换的高压DC/DC转换器（1），所述高压DC/DC转换器（1）包括：第一组（207）DC端子；第二组（208）DC端子；多相变压器装置（10），其包括多个一次绕组（17i‑iii）和对应的多个二次绕组（18i‑iii）；第一转换器（20），其设置成将DC转换成AC，所述第一转换器（20）包括在所述第一组（207）DC端子之间串联连接的多个相臂（301i‑iii），其中每个相臂（301i‑iii）包括多个转换器单元（400）并且每个相臂连接到相应的一次绕组（17i‑iii）的AC连接；以及第二转换器（21），其设置成将来自所述二次绕组（18i‑iii）的AC转换成在所述第二组（208）DC端子上的DC。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在第一DC连接与第二DC连接之间转换的高压DC/DC转换器（1），所述高压DC/DC转换器（1）包括：第一组（207）DC端子；第二组（208）DC端子；多相变压器装置（10），其包括多个一次绕组（17i-iii）和对应的多个二次绕组（18i-iii）；第一转换器（20），其设置成将DC转换成AC，所述第一转换器（20）包括在所述第一组（207）DC端子之间串联连接的多个相臂（301i-iii），其中每个相臂（301i-iii）包括多个转换器单元（400）；每个相臂（301i-iii）连接到相应的一次绕组（17i-iii）的AC连接；每个相臂（301i-iii）包括AC连接（210），所述AC连接（210）具有第一AC连接端子和第二AC连接端子；并且每个相臂（301i-iii）包括相支路（303），其包括至少两个转换器单元（400），并且具有第一和第二支路末端端子（E）；其特征在于第二转换器（21）设置成将来自所述二次绕组（18i-iii）的AC转换成在所述第二组（208）DC端子上的DC；并且所述第一转换器的每个相臂包括电容器（305）；其中所述电容器在所述第一支路末端端子与所述第一AC连接端子之间连接，所述电容器形成DC阻断电容器；所述第二AC连接端子连接到所述第二支路末端端子，使得所述相支路与所述DC阻断电容器和所述AC连接的串联连接并联连接；并且所述第一组（207）DC端子之间的所述相臂的串联连接使得相臂中的第一串联连接点（P1）定位在所述第一支路末端端子与所述DC阻断电容器之间，而第二串联连接点（P2）定位在所述第二支路末端端子与所述第二AC连接端子之间。2.如权利要求1所述的高压DC/DC转换器，其中所述第二转换器（21）包括在所述第二组（208）DC端子之间并联连接的多个桥臂（23i-iii），其中每个桥臂（23i-iii）连接到所述多个二次绕组（18i-iii）的相应AC连接端子。3.如权利要求1所述的高压DC/DC转换器，其中所述第二转换器包...

【专利技术属性】
技术研发人员：S诺尔加，K帕帕斯特吉奥，S苏布拉马尼安，T乔斯森，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH