使用纵向电压源在直流电网节点的支路中连接或断开电力制造技术

本发明专利技术提出了一种使用纵向电压源(11)对直流电网节点(1)的支路(2，3，4)中的直流电流进行负载流控制的装置(5a，5b，5c)，所述纵向电压源具有用于连接或断开电力的部件，其中，用于连接和断开电力的部件与布置在同一直流电网节点(1)的另一个支路(2，3，4)中的另一个用于进行负载流控制的装置(5a，5b，5c)的用于连接和断开电力的部件耦合。因此，所述装置可以经济并且灵活地用于控制电网节点处或中的负载流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用纵向电压源在直流电网节点的支路中连接或断开电力
本专利技术涉及一种使用纵向电压源在直流电网节点的支路中连接或断开电力的装置，所述纵向电压源具有用于连接或断开电力的部件。
技术介绍
在WO2010/115453A1中，提出了一种在DC输电网中的电压补偿。其中在DC输电线中引入了纵向电压源，以使DC电网中的电压在所有点处保持在允许范围内。通过引入纵向电压源，在该位置不可避免地向DC系统供给电能或者将电能引离。根据WO2010/115453，这些电能取自已有的三相电网或者借助附加设备取自直流线路本身。开头提及的装置具有如下缺点：其严重限制了能量流控制方面的可能性。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种开头提及的类型的装置，其能够经济并且灵活地用于控制电网节点处的负载流(Lastfluss)。本专利技术通过将用于连接和断开电力的部件，与布置在同一直流电网节点的另一个支路中的另一个用于负载流控制的装置的用于连接和断开电力的部件耦合，来解决上述技术问题。通过特别是经由直流电网节点与多个用于负载流控制的装置耦合，能够灵活地实现负载流控制，因为用于连接和断开电力的部件使得能够以有意义的方式将例如从纵向电压源输出的电力用于任意目的。例如，纵向电压源可以被配置用于向用电设备供电或者用于将来自一个源的电能馈送到直流电网节点中。代替用电设备或者源，也可以设置电网。然而，用电设备也可以同时是能量存储器、例如水能存储器、机械能存储器、电能或化学能存储器。在需要的情况下，于是用电设备成为能量源。用电设备也可以是一般的能量消耗设备，例如工业厂房、住宅小区等。为了进行完整的负载流控制，直流电网节点处的根据本专利技术的装置的数量，可以比所述电网节点的支路的数量少一个。因此，如果n是直流电网节点的支路的数量，则根据m＝n-1来计算进行完整的负载流控制所需的根据本专利技术的装置的数量m。根据本专利技术的装置旨在用于在高压直流电网中使用，其中，能够经由低压母线耦合多个装置。这使得用于电力交换的开销显著减少。纵向电压源可以与设计用于交流电流的低压母线连接。在此，与几百千伏的支路的运行电压相比，低压意为几千伏的电压。在一种构造的范围内，纵向电压源可经由横向电流源与零点(地电势)连接。特别是直流电压节点可经由横向电流源与零点连接。特别是所述装置可以具有被配置用于与零点连接的这样的横向电流源。替代地，所述装置可以被配置用于连接到所述横向电流源(的例如一个接线柱或者一个极)。优选地，横向电流源可与直流电网节点连接。横向电流源表示针对通过纵向电压源汲取和馈送的能量的能量总和不等于零的情况的一个选项。一个扩展方案是，纵向电压源经由横向电流源或者直接与交流电网(例如经由变压器)耦合。另一个扩展方案是，纵向电压源具有至少一个变换器。对于高压直流输电使用所谓的模块化多电平变换器(MMC：“ModularMultilevelConverter”)，其基本模块例如是由IGBT和二极管构成的半桥。将这种基本模块也称为子模块(也称为：变换器模块)。已知将多个这样的子模块串联连接，以实现耐高压性。一个附加扩展方案是，纵向电压源具有至少一个带有至少两个串联连接的相模块支路的相模块，其中，相模块支路之间的中心抽头可与交流电压接头、特别是与变压器连接。特别是多个相模块可以并联连接，由此可以实现多相变换器。此外，一种构造是，纵向电压源与机械开关串联连接，并且与纵向电压源和机械开关并联地布置功率切换单元。作为示例可以如下使用纵向电压源。即一方面，当例如要中断短路电流时，其用作换向电压。首先，在特定持续时间上检测到大的电流升高和/或过大的电流。随后，向持续电流路径中的机械开关的释放单元发送释放信号。同时，接通切换路径中的功率半导体单元的功率半导体开关。最后，产生反向电压，所述反向电压在由持续电流路径和切换电流路径形成的网孔中产生回路电流，所述回路电流与持续电流路径中的要切换的短路电流反向。纵向电压源例如主动产生反向电压。与此不同，如在开头提及的文献中，纵向电压源作为电子辅助开关来实现。例如，具有反并联的续流二极管的IGBT或IGCT适合作为电子辅助开关。自然，也可以使用反向串联布置的多个串联连接的电子辅助开关。辅助开关的断开可以等同于施加抵消持续电流路径中的电流流动的反向电压。借助纵向电压源将电流换向到断开支路中，从而机械开关无电流地断开。短路电流的实际中断在功率切换单元中进行。在本专利技术的范围内，原则上纵向电压源可以任意地构造。然而，在纵向电压源具有至少一个配备有能量存储器和功率半导体电路的子模块的情况下看到特别的优点，其中，每个子模块具有用于连接和断开电力的部件。如果设置多个这种类型的子模块，则将这些子模块彼此串联连接。有利的是，每个子模块具有半桥电路。这样的半桥电路配备有由两个功率半导体开关的串联电路构成的功率半导体电路，其中，所述串联电路与能量存储器、例如单极存储电容器并联连接。所述串联电路的两个功率半导体开关之间的电势点与第一接线柱连接，其中，能量存储器的一个极与子模块的第二接线柱连接。在需要的情况下，对功率半导体开关并联连接反向续流二极管。作为功率半导体开关例如考虑IGBT或IGCT。通过半桥电路，可以在每一个子模块的接线柱上产生降落在能量存储器上的能量存储器电压UC或者零电压。因此，根据该有利扩展方案，纵向电压源可以仅在一个方向上主动产生反向电压。因此，当已知要施加的反向电压的方向时，于是半桥电路特别适合。然而，为了能够在两个方向上建立电压，具有全桥电路的子模块是有利的。这些子模块也串联连接，从而纵向电压源由子模块的串联电路构成。具有全桥电路的子模块分别配备有两个由两个功率半导体开关构成的串联电路，其中，第一串联电路的两个串联连接的功率半导体开关之间的电势点与第一接线柱连接，并且第二串联电路的两个功率半导体开关之间的电势点与第二接线柱连接。两个串联电路与能量存储器并联连接。总的来说，由此全桥电路具有四个功率半导体开关。在需要的情况下，又对这些功率半导体开关中的每一个反并联连接续流二极管。由于这种电路布置，可以在每一个子模块的接线柱上产生降落在能量存储器上的能量存储器电压UC、零电压或者反向能量存储器电压-UC。因此，使用这样的全桥子模块的串联电路，可以在两个方向上建立反向电压，其中，最大反向电压取决于子模块的数量。通过在控制功率半导体开关时使用脉冲宽度调制，可以使反向电压在最大正向能量存储器电压和最大反向能量存储器电压之间近似连续地变化。合适的是，用于连接和断开电力的部件可产生低压范围内的交流电压。交流电压具有其可以简单地例如通过感应以低成本与其它产生交流电压的用于连接和断开电力的部件耦合的优点。根据这方面的合适的扩展方案，用于连接和断开电力的部件具有至少一个与能量存储器并联连接的、由两个可接通可断开功率半导体开关构成的串联电路和线圈。线圈以其接线柱中的一个与所述串联电路的功率半导体开关之间的电势点连接。根据这方面的扩展方案，除了线圈之外，还使用至少一个电容器。还可以使用硬开关全桥形式的两个串联电路，其中，两个串联电路的两个功率半导体开关之间的电势点与线圈的不同的接线柱连接。合适的是，线圈通过感应与布置在直流电网节点的另一个支路中的另一个根据本专利技术的装置的纵向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用纵向电压源(11)对直流电网节点(1)的支路(2，3，4)中的直流电流进行负载流控制的装置(5，5a，5b，5c)，所述纵向电压源(11)具有用于连接或断开电力的部件(23)，其特征在于，所述用于连接和断开电力的部件(23)与布置在同一直流电网节点(1)的另一个支路(2，3，4)中的另一个用于进行负载流控制的装置(5，5a，5b，5c)的用于连接和断开电力的部件(23)耦合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用纵向电压源(11)对直流电网节点(1)的支路(2，3，4)中的直流电流进行负载流控制的装置(5，5a，5b，5c)，所述纵向电压源(11)具有用于连接和断开电力的部件(23)，其特征在于，所述用于连接和断开电力的部件(23)与布置在同一直流电网节点(1)的另一个支路(2，3，4)中的另一个用于进行负载流控制的装置(5，5a，5b，5c)的用于连接和断开电力的部件(23)耦合。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述纵向电压源能经由横向电流源与零点连接。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述纵向电压源具有至少一个变换器。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述纵向电压源具有带有至少两个串联连接的相模块支路的至少一个相模块，其中，所述相模块支路之间的中心抽头能与交流电压接头连接。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述纵向电压源具有带有至少两个串联连接的相模块支路的至少一个相模块，其中，所述相模块支路之间的中心抽头能与变压器连接。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述纵向电压源与机械开关串联连接，并且与所述纵向电压源和所述机械开关并联地布置功率切换单元。7.根据权利要求1所述的装置(5，5a，5b，5c)，其特征在于，所述纵向电压源(11)具有带有能量存储器(22)和功率半导体电路(17，21)的至少一个子模块(12)，并且还配备有用于连接和断开电力的部件(23)。8.根据权利要求7所述的装置(5，5a，5b，5c)，其特征在于，每个子模块(12)具有半桥电路。9.根据权利要求7所述的装置(5，5a，5b，5c)，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：HG埃克尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE