[0018]分隔电力转换系统106还包括逆变器部分110，其电耦合到输电和配电网104。逆变器部分110接收从整流器部分108所传送的DC电力，并且将DC电力转换成具有预定电压、电流和频率的三相正弦AC电力。在本示范实施例中并且如以下进一步论述，整流器部分108和逆变器部分110基本上相似，以及取决于控制模式，它们在操作上是可互换的。
[0019]整流器部分108和逆变器部分110通过多个HVDC传输导管112和114电耦合。在本示范实施例中，HVDC传输系统100包括单极配置，以及导管112保持在正电极电位，而导管114保持在基本上中性或者地电位。备选地，HVDC传输系统100可具有双极配置，如以下进一步论述。HVDC传输系统100还包括多个DC滤波器116，其耦合在导管112与114之间。
[0020]HVDC传输导管112和114包括任何数量和配置的导体、非限制性地例如电缆、管道系统和母线，其由实现如本文所述HVDC传输系统100的操作的任何材料来制造。在至少一些实施例中，HVDC传输导管112和114的部分至少部分是水下的。备选地，HVDC传输导管112和114的部分贯穿地理上崎岖和/或边远地带、例如多山山地。此外，备选地，HVDC传输导管112和114的部分贯穿可包括数百公里(英里)的距离。
[0021]在本示范实施例中，整流器部分108包括整流器线路换向转换器(LCC) 118，其耦合到HVDC传输导管112。整流器部分108还包括整流器电流控制转换器(CCC) 120，其耦合到整流器LCC 118和HVDC传输导管114。CCC 120配置成生成正或负输出电压。整流器部分108还包括整流器LCC变压器122，其使从电力生成设施102所接收的电压升压或降压。变压器122包括一组一次绕组124和两组基本上相似的二次绕组126。第一变压器118通过多个第一 AC导管128 (仅不出一个)親合到电力生成设施102。
[0022]类似地，在本示范实施例中，逆变器部分110还包括逆变器LCC 130，其耦合到HVDC传输导管112。逆变器部分110还包括逆变器CCC 132，其耦合到逆变器LCC 130和HVDC传输导管114。逆变器LLC 130与整流器LCC 118基本上相似，以及逆变器CCC 132与整流器CCC 120基本上相似。
[0023]逆变器部分110还包括逆变器LCC变压器134，其使传送给电网104的电压降压或升压。变压器134包括一组一次绕组136和两组基本上相似的二次绕组138。逆变器LCC变压器134通过多个第二 AC导管140 (仅示出一个)和AC集电器141来耦合到电网104。在示范实施例中，变压器122和134具有星形-三角形配置。逆变器LCC变压器134与整流器LCC变压器122基本上相似。备选地，整流器LCC变压器122和逆变器LCC变压器134是具有任何配置的任何类型的变压器，其实现如本文所述HVDC传输系统100的操作。
[0024]图2是HVDC传输系统100 (图1所示)的整流器部分108的示意图。在本示范实施例中，一次绕组124通过第一 AC导管128耦合到电力生成设施102。整流器CCC 120通过整流器CCC导管142耦合到电力生成设施102与一次绕组124之间的第一 AC导管128。因此，整流器CCC 120和整流器LCC 118与电力生成设施1002并联耦合。此外，整流器CCC120和整流器LCC 118通过DC导管144相互串联耦合。
[0025]另外，在本示范实施例中，整流器LCC 118包括多个HVDC整流器装置146 (仅示出两个)，其通过DC导管148相互串联耦合。HVDC整流器装置146的每个通过多个AC导管150(图2中仅示出一个)和串联电容装置152并联耦合到二次绕组126其中之一。至少一个HVDC整流器装置146通过HVDC导管154和电感装置156来耦合到HVDC传输导管112。另外，至少一个HVDC整流器装置146通过DC导管144串联耦合到整流器CCC 120。
[0026]图3是可与整流器部分108 (图2所示)以及更具体来说与整流器LCC 118 (图2所示)配合使用的示范HVDC整流器装置146的示意图。在示范实施例中，HVDC整流器装置146是基于晶闸管的装置，其包括多个晶闸管158。备选地，HVDC整流器装置146使用实现如本文所述整流器LCC 118、整流器部分108和HVDC传输系统100(图1所示)的操作的任何半导体装置，非限制性地包括绝缘栅换向晶闸管(IGCT)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
[0027]再次参照图2，整流器CCC 120和整流器LCC 118按照级联串联配置耦合在HVDC传输导管112和114之间。此外，跨整流器LCC 118感应电压Vrdc㈣跨整流器CCC 120感应电压Vr dc CCC以及将Vr dc μ和V R DC μ相加，以定义V R DC、即HVDC传输导管112与114之间由整流器部分108所感应的总DC电压。此外，通过整流器LCC 118来吸取电流Ir ac lcc,通过整流器CCC 120来吸取电流Ir ac ccc以及将Ir ac μ和I R AC μ相加，以定义从电力生成设施102所吸取的净电流(AC)、即Ir aco第一 AC导管128工作在如电力生成设施102所感应的AC电压Vr aco
[0028]此外，在本示范实施例中，整流器LCC 118配置成转换和传送HVDC传输系统100的总有功AC功率额定值的大约85%和大约100%之间的范围之内的有功AC功率。LCC 118将多个AC电压、即Vrac和电流、即Irac μ转换成正极性或负极性其中之一的经调节DC电压、即Vr dc μ以及仅沿一个方向传送的DC电流。
[0029]此外，在本示范实施例中，整流器CCC 120配置成转换和传送HVDC传输系统100的总有功AC功率额定值的大约0%和大约15%之间的范围之内的有功AC功率。CCC 120将多个AC电压、即Vr狀和电流、即IR AC μ转换成正极性或负极性其中之一的经调节DC电压、即Vr dc μ以及沿两个方向其中之一传送的DC电流。
[0030]整流器LCC 118和整流器CCC 120均单独配置成生成和传送由整流器部分108所生成的全部净电流(DC)、即额定Ir DCο另外，整流器CCC 120配置成控制其输出DC电压一基于电力流的方向为正或负一一直到Vr DC的大约15%，以促进IR %的控制。此外，整流器CCC 120促进AC电流谐波、例如11次和13次谐波的有效滤波，并且对于从电力生成设施102所传送的电力一直到整流器部分108的无功功率额定值的大约10%。
[0031]此外，在本示范实施例中，HVDC整流器装置146的晶闸管158(图3所示)配置成以< 5°的激发角α进行操作。如本文所使用的术语“激发角”表示沿晶闸管158的自然激发时刻的点与晶闸管158实际被触发成导通的点、即换向角之间的360°正弦波形的单位为度的角差。关联激发滞后促进通过晶闸管158所传送的电流与晶闸管158所感应的电压之间的关联滞后。因此，HVDC整流器装置146并且因此整流器部分108和分隔电力转换系统106(均在图1中示出)不是无功功率的消耗装置。所消耗的无功功率量是激发角α的函数，即，随着激发角α增加，所消耗的无功功率增加。另外，所感应电压的幅值也是激发角α的函数，S卩，随着激发角α增加，所感应电压的幅值增加。
[0032]因此，在本示范实施例中，Vr dc μ表示比Vr dc μ要大许多的Vr DC的百分比，即分别与大约15%或以下相比的大约85%或更高，并且随后整流器LCC 118的无功功率消耗减小到充分低值，即，小于整流器LCC 118的额定功率的20%。另外，整流器LCC 118配置成在DC故障或DC瞬变的情况下快速降低Vr DCο
[0033]此外，在本示范实施例中，整流器LCC 118配置成建立传输电压，使得Vr De μ基本等于逆变器(图1所示)处的V1 DC μ (图2中未示出，以下进一步论述)。在一些实施例中，整流器LCC变压器122具有一次绕组124与二次绕组126的匝比值，使得Vr dc⑶基本上等于在HVDC逆变器部分110的感应的V1 %值(图2中未示出，以下进一步论述)。此外，整流器CCC 120配置成调节Vr dc CCC使得整流器CCC 120对基本上通过HVDC传输系统100的电流传输的操作值的总体范围有效地调节Ir dc。因此，电力指令、即电气分派命令可通过耦合到整流器CCC 120的控制系统(未示出)来实现。
[0034]另外，在本示范实施例中，各串联电容装置152通过促进整流器LCC 118的激发角α的甚至更低值、包括需要时的负值，来促进整流器CCC 120的预定无功功率额定值的降低。整流器CCC 120的总额定功率降低，这促进减小整流器部分108的大小和成本。此外，各串联电容装置152中的积聚电荷促进换向穿越，S卩，在短期AC侧和/或DC侧电瞬变的情况下的短期换向故障的电位的降低。因此，整流器LCC 118促进激发角α的调节。
[0035]整流器LCC 118还包括开关装置160，其与各关联HVDC整流器装置146并联耦合。在本示范实施例中，手动和本地操作开关装置160以闭合，以便绕过关联HVDC整流器装置146。备选地，可远程操作开关装置160。...