高压直流(hvdc)转换器系统及其操作方法_4

文档序号:9332982阅读:来源:国知局
分110,使得在逆变器LCC 130接收电流I1 DC。此外,电压Vidc μ由逆变器LCC 130来生成,电压V工:^。跨逆变器CCC 132来生成,以及将V1 dc μ和V I DC 相加,以定义V I nee
[0053]此外,将I1 ac μ分为两个基本上相等部分,其通过HVDC逆变器装置186、关联串联电容装置192、AC导管190和逆变器LCC变压器134来传送,以生成AC电流I1 Ac LCC,其被传送给第二 AC导管140。电流Ir狀哪由逆变器CCC 132来生成,并且通过逆变器CCC导管182来传送。将I1 ac μ和I I Αε μ相加,以定义I I Αε,其通过第二 AC导管140 (其工作在如电网104所感应的AC电压V1 ac)来传送。电流I1 ac μ为1: AC的大约85%至100%,以及AC电流Ir AC OX为I I AC的大约0%至15%。
[0054]此外,在正常电力生成操作期间,逆变器CCC 132向电网104提供无功功率、即逆变器部分110的无功功率额定值的大约10%,以将电网功率因数控制为一或其他值。另外,逆变器CCC 132与整流器CCC 120协作,以充分控制谐波电流到电网104的传输。具体来说,能够具有高达额定电流的大约10%的那些有效、即主谐波电流、例如11次和13次谐波显著降低,同时将如传送给电网104的电网电流、S卩I1 Αε的总谐波失真(THD)保持为低于按电网标准的最大THD。因此,CCC 120和132基本上消除对大滤波装置和设施的需要。此夕卜,对于小电网侧或DC侧瞬变,CCC 120和132促进DC线路电流Ir DjP I i De的健壮控制。
[0055]一般来说,在稳态正常电力生成操作期间,通过系统100从电力生成设施102到电网104的电力流沿与Ir %和I I De关联的方向。在这类情况下,整流器LCC 118建立近似等于DC传输电压Vr ^的DC电压,整流器CCC 120控制DC电流、即IR %的生成和传输,逆变器LCC 130按照与整流器LCC 118相似的方式通过建立近似等于DC传输电压Vr ^的DC电压进行控制,以及逆变器CCC 132基本上是休眠的。当整流器CCC 120接近其预定额定值时,逆变器CCC 132开始恢复Ir De的控制。另外,在HVDC传输系统100中的DC故障的情况下,整流器LCC 118从整流操作转移到逆操作,以促进电力到设施102的连续性。
[0056]但是,在本示范实施例中,整流器部分108和逆变器部分110均是双向的。例如,对于没有发电机在设施102中正使用时的那些周期,电力通过系统100从电网104传送给设施102,以向辅助设备供电,其可用来促进设施102中的发电机的重启,并且在重启之前的过渡期间将关联设备保持为操作。基于电力流的方向,整流器CCC 120或逆变器CCC 132的任一个控制DC线路电流Ir DC^P 1: DCo
[0057]图7是可与HVDC传输系统100配合使用的示范黑启动配置200的示意图。在本示范实施例中,黑启动流程路径202定义成通过逆变器CCC 132、逆变器LCC 130中的开关装置160、HVDC传输导管112、整流器LCC 118中的开关装置160和整流器CCC 120从电网104到电力生成设施102中的AC集电器103。
[0058]在本示范实施例中,整流器部分108和逆变器部分110均是双向的。例如,对于没有发电机在设施102中正使用时的那些周期,电力通过系统100从电网104传送给设施102,以向辅助设备供电,其可用来促进设施102中的发电机的重启,并且在重启之前的过渡期间将关联设备保持为操作。基于电力流的方向,整流器CCC 120或逆变器CCC 132的任一个控制DC线路电流Ir DC^P 1: DCo
[0059]在黑启动操作中,HVDC传输系统100以电网104与设施102之间基本上大多数装置基本上断电开始。变压器134和122分别与电网104和设施102电隔离。本地或远程闭合开关装置160,由此定义路径202的一部分,其绕过变压器134和122、HVDC逆变器装置186以及HVDC整流器装置146,并且将CCC 132和120与HVDC导管112直接耦合。
[0060]另外,在黑启动操作中,逆变器CCC 132通过开关装置160和HVDC导管112采用DC电力对整流器CCC 120进行充电。具体来说,电网104在电压V1 Αε向逆变器CCC 132提供电流IIAC。逆变器CCC 132感应电压V1 w并且将HVDC导管112和整流器CCC 120充电到预定电压、即V1 dc CCCo 一旦建立电压V1 dc ccc电流I1 dc ^通过HVDC导管112从逆变器CCC 132传送给整流器CCC 120。整流器CCC 120按照与静态同步补偿AC调节装置、SPSTATC0M相似的方式在AC集电器103建立三相AC电压Vr aco电流I1 DC 通过HVDC传输系统100来传送,以作为Ir &到达设施102,如箭头204所示。一旦充分AC电力已经恢复到设施102以促进设备操作的基本水平,LCC 118和130可恢复服务,使得建立小激发角α。CCC 120和132均可用来协调HVDC传输系统100中的DC电力的恢复。
[0061]图8是示范备选HVDC传输系统300的示意图。在本示范实施例中,系统300包括HVDC电压源转换器(VSC) 302。VSC 302可以是任何已知VSC。非限制性地例如,HVDC VSC302包括多个三相桥(未示出),每个桥具有六个支路(未示出)。各支路包括与反并联二极管(未示出)并联、具有断-通特性的半导体装置(未示出),例如晶闸管装置或IGBT。HVDC VSC 302还包括电容器组(未示出),其促进增强对VSC 302的电压供应。VSC 302还包括多个滤波装置(未示出),以对通过半导体装置的循环所生成的谐波进行滤波。HVDC传输系统300还包括整流器部分108,包括LCC 118和CCC 120。在本示范实施例中,逆变器部分110(图1所示)采用VSC 302来取代。备选地,可使用逆变器部分110,并且可采用VSC 302来取代整流器部分108。
[0062]在操作中,LCC 118和CCC 120如上所述进行操作。但是,VSC 302没有控制DC故障电流的特征和能力。但是,VSC 302能够在很大程度上提供无功功率,并且能够按照与CCC 120相似的方式执行谐波电流控制。以上所述并且在图8中所示的情形例如适合于海上生成,其中LCC整流器118不要求强AC电网,但是可要求黑启动能力,而陆上VSC站302 (其将HVDC连接到电网104)不要求强电网电压支持,使得VSC 302可令人满意地表现。
[0063]图9是示范备选HVDC传输系统400的示意图。系统400是双极系统,其包括具有备选整流器部分408的备选HVDC转换器系统406,备选整流器部分408包括按照与第二整流器LCC 419和第二整流器CCC 421的对称关联所耦合的第一整流器LCC 418和第一整流器CCC 420。系统400还包括备选逆变器部分(未示出),其配置与整流器部分408基本上相似,因为整流器部分108和逆变器部分110 (均在图1中示出)基本上相似。在这个备选示范实施例中,整流器部分408通过双极HVDC传输导管系统450 (其包括正导管452、中性导管454和负导管456)耦合到逆变器部分。
[0064]在操作中,系统400提供高于系统100(图1所示)的增加电力传输额定值,同时促进相似电压绝缘水平。与LCC 418和419以及导管452和456相比,CCC 420和421定位在LCC 418与419之间,以促进CCC 420和421工作在较低DC电位。另外,在导管452和456其中之一的故障的情况下,系统400的至少一部分可保持在使用中。这种条件包括系统400工作在采用一个相关LCC/CCC对、使用中的中性导管454以及使用中的导管452和456其中之一所额定的大约50%。
[0065]上述混合HVDC传输系统提供用于传送HVDC电力的节省成本方法。本文所述的实施例促进在相互远离的AC设施与AC电网之间传送HVDC电力。具体来说,本文所述的装置、系统和方法促进实现远程AC设施、例如海上风力田的黑启动。另外,本文所述的装置、系统和方法促进降低关联转换器系统的无功功率要求,同时还提供补充无功功率传输特征。具体来说,本文所述的装置、系统和方法包括使用LCC中的串联电容器来减小关联晶闸管的激发角,由此促进关联逆变器以换向角的极低值的操作。串联电容器还促进降低关联CCC的额定值,降低在AC侧或在C侧瞬变和/或故障的情况下的晶闸管的换向故障的可能性,与CCC协作以增加晶闸管的换向角。此外,本文所述的装置、系统和方法促进显著减少并且潜在地消除昂贵大开关AC滤波器系统、电容器系统和无功功率补偿装置,由此促进减小关联系统的物理占用面积。具体来说,本文所述的装置、系统和方法补偿并且基本上消除主谐波、例如11次和13次谐波的传输。此外,本文所述的装置、系统和方法增强动态电力流控制和瞬态负载响应。具体来说,基于电力流的方面,本文所述的CCC控制DC线路电流,使得CCC调节电力流、包括提供电力流的健壮控制,使得适应对电力流瞬变的更快响应。此外,本文所述的LCC在DC侧故障的情况下快速降低DC环节电压。另外,本文所述的整流器和逆变器部分促进
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