换器技术。转换器90A和90B的输出提供连接至彼此的直流输出，因而提供正电压线输出92。变压器88生成负电压线输出94。作为DC/DC升压转换器78配置的结果，输入DC电压被升压至期望量。在提供的实施例中，由转换器78生成的电压值大于40kV。在其他实施例中，诸如对于400MW装置，由转换器生成的电压值能够在大约360kV的范围中。输出92和94中的两者被传输至DC/AC转换器96并由其接收，其中每个转换器78与相对应的DC/AC转换器96相关联以及链接。DC/AC转换器96以AC/DC转换器32相反的方式操作，以提供高压AC输出98。转换器96的相应的输出98然后汇集在一起并且连接至高压AC传输电缆100用于传送至用以进一步分配的陆上设施。
[0021]从上述内容，能够看出，由涡轮发电机12以及相关联的整流器32生成的中压DC输出被转换至在使用模块化多级控制器技术的传输端平台处的高电压DC输出。换句话说，使用具有中频或高频变压器的DC/DC转换器技术。由于基于模块化多级转换器的DC/DC技术的性能特性，最小化变压器的损耗和绝缘要求。在相同的传输端平台或变电站74处，使用基于DC/AC转换器的模块化多级转换器技术将高电压DC转换至高电压AC。在示出的实施例中，50/60hzHV变压器配置被功率电子系统代替，该功率电子系统为具有中频或高频变压器的基于模块化多级的DC/DC转换器技术以及基于模块化多级的高电压DC/AC转换器的彡口口 ο
[0022]现在参考图4，能够看出由标记10’标出的可替换的配置功率系统。部件中的很多是相同的，诸如在图1示出的实施例中的涡轮发电机12、整流器对30以及MVDC电缆系统。图4中示出的实施例区别在于采用变电站110，将会明白该变电站110提供DC/DC转换器的串联输出连接以完成与第一个实施例基本相同的结果。
[0023]变电站110包括多个升压电路112。每个升压电路112与相对应的馈线电缆相关联，该相对应的馈线电缆连接至电缆系统66ο每对正馈线电缆和负馈线电缆76被提供至升压电路，其中可以提供任意数目的升压电路112a-x。每个电路112供应DC/DC转换器114。转换器114类似于图3中示出的转换器78，但是代替提供升压而提供1:1变压器比率。此夕卜，转换器114的输出串联连接以生成期望的高电压直流值。为了完成这点，转换器114a的负输出连接至相邻转换器114b的正输出等。换句话说，来自一个转换器的负输出连接至相邻转换器的正输出。将解释的仅有的例外在于串联中的第一个转换器的正输出和串联中最后一个转换器的负输出。对于转换器114中的每一个，在输出92和94之间连接电容器118。
[0024]DC/AC升压转换器连接至升压电路112。特别地，来自串联中的第一个转换器的DC正输出92a以及来自串联中最后一个转换器的负DC输出94x被提供为至转换器122a的输入。转换器122操作在与转换器96相同的方式，其中，来自转换器122的输出以高电压AC输出124的形式。汇集的输出124然后被连接至高电压AC传输系统126用于传送至端部用户。
[0025]在其中中频或高频高功率电压变压器技术很难实现的例子中，第一个实施例的高电压变压器能够用本实施例中示出的中频高频中功率电压变压器所替代。转换器114的输出电压被串联连接以创建高电压DC用于传送至基于多级模块化的高电压DC/AC转换器122。
[0026]基于以上，本发明的优势是很明显的。主要优势在于对于大型离岸风场的大范围中电压DC集电网络的更好的解决方案能够用中电压功率转换器技术来实现，使得离岸风场的能量的花费能够降低。在公开的实施例中，50/60hz HV变压器由功率电子系统结合具有中频或高频变压器的基于模块化多级的DC/DC转换器技术和基于多级技术的高电压DC/AC转换器来替代。这些实施例能够实现风力发电厂在多种操作条件下的可控性和性能的改进。
[0027]因此，能够看出本发明的目的已由以上示出的使用的结构和方法来满足。虽然根据专利法规，仅示出了最佳模式和优选的实施例，并且进行了详细描述，应当理解本发明不限于此或被其限制。因此，对于本发明的真实的范围和广度的理解，应当参考以下权利要求。
【主权项】
1.一种发电系统，包括: 至少一个发电机，所述至少一个发电机生成中压直流、具有正DC电压输出和负DC电压输出； 中压DC(MVDC)电缆系统，所述中压DC电缆系统包括: 正极电缆和负极电缆，其中所述正极电缆连接至所述至少一个正DC电压输出，并且所述负极电缆连接至所述至少一个负DC电压输出；以及 连接至所述MVDC电缆系统的变电站，所述变电站包括至少一个DC/DC升压转换器以将所述中压直流升压为高压直流。
2.根据权利要求1所述的系统，其中每个所述至少一个发电机包括与AC/DC整流器对相关联的多相发电机，每个所述AC/DC整流器具有正DC输出和负DC输出，其中来自第一AC/DC整流器的所述负输出连接至来自第二 AC/DC整流器的所述正输出。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个DC/DC升压转换器包括: 变电站DC/AC转换器，所述变电站DC/AC转换器连接至所述正极电缆和所述负极电缆并且生成转换器输出； 变压器，所述变压器接收所述转换器输出以生成经升压的转换器输出；以及 变电站AC/DC转换器，所述变电站AC/DC转换器接收所述经升压的转换器输出以生成所述高压直流。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个DC/DC升压转换器包含连接至所述正极电缆和所述负极电缆的变压器，所述至少一个DC/DC升压转换器将所述中压直流升压至高压直流；并且所述变电站进一步包括 DC/AC转换器，所述DC/AC转换器连接至所述至少一个DC/AC转换器以将所述高压直流转换为高压交流。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述至少一个DC/DC升压转换器包括: 变电站DC/AC转换器对，每一个连接至所述正极电缆，每一个所述变压器DC/AC转换器生成AC电压输出； 所述变压器具有连接至所述负极电缆并且接收所述AC电压输出的第一侧；以及 连接至所述变压器的第二侧的变电站AC/DC转换器对，所述变电站AC/DC转换器的每一个输出连接至彼此作为正高电压直流，并且负高电压直流连接至所述变压器的所述第二侧。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述变压器将所述中压直流升压为所述高压直流。
7.根据权利要求1所述的系统，进一步包括: 至少一个升压电路，所述至少一个升压电路包括: 至少两个DC/DC升压转换器，所述至少两个DC/DC升压转换器具有相互串联连接的输出，并且生成高压直流； 所述系统进一步包括DC/AC转换器，所述DC/AC转换器连接至所述至少两个DC/DC转换器以接收所述高压直流并且将所述高压直流转换为高压交流。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述MVDC电缆系统包括连接至所有所述正极电缆的正母线和连接至所有所述负极电缆的负母线。
9.根据权利要求8所述的系统，其中每一个所述DC/DC升压转换器具有正DC输出以及负DC输出，其中来自第一个所述DC/DC升压转换器的所述正DC输出连接至所述DC/AC转换器的正输入，其中来自最后一个所述DC/DC升压转换器的所述负DC输出连接至所述DC/AC转换器的负输入，并且其中所述DC/DC升压转换器的所述另外的负输出中的每一个连接至相邻的所述DC/DC升压转换器的正输出。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述至少一个DC/DC升压转换器包括: 变电站DC/AC转换器对，每一个连接至所述正极电缆，每一个所述变电站DC/AC转换器生成AC电压输出； 变压器，其中所述变压器的第一侧连接至所述负极电缆并且接收所述AC电压输出；以及 连接至所述变压器的第二侧的变电站AC/DC转换器对，所述变电站AC/DC转换器的每一个输出连接至彼此作为正高压直流，并且负高压直流连接至所述变压器的所述第二侧。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所有所述升压电路生成基本相同值的所述高压直流。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述变压器具有1:1的升压值。
【专利摘要】一种发电系统(10)，包括至少一个发电机(12)，其生成中压直流、具有正DC电压输出(50A)和负DC电压输出(52B)。系统还提供了具有正极电缆(62)和负极电缆(64)的中压DC(MVDC)电缆系统(66)，其中正极电缆连接至正DC电压输出，并且负极电缆连接至负DC电压输出。变电站(110)连接至MVDC电缆系统并且包括至少一个DC/DC升压转换器(114)以将中压直流升压至高压直流(HVDC)。
【IPC分类】H02J3-38, H02M7-483, H02M3-337, H02J3-36
【公开号】CN104769803
【申请号】CN201380051373
【发明人】金弘来, 李骏, 王振远, J·A·卡尔, E·C·埃罗伊扎, D·D·特雷姆林
【申请人】Abb研究有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2013年9月27日
【公告号】EP2904682A2, US20140091630, WO2014055333A2, WO2014055333A3