海底功率传输的制作方法
【技术领域】
[0001]—般来说，本发明涉及功率传输，以及更具体来说，涉及用于将电功率传送到海底电气设备的系统和方法。
【背景技术】
[0002]海底电气设备、例如驱动气体压缩机的海底电动机具有较高标称额定功率(例如大约10或15 Mff)。因此，可要求海底压缩集群，以通过100或200 km的距离传送大约50至100 Mff的总功率。通过超过100 km的距离传送高功率并且在海底分配功率是很棘手的问题。这种传输在高压下进行，以降低损耗。在接收海底端，电压被调低，并且然后分配给单独负载。分配距离通常远比传输距离要短。
[0003]三相交流(AC)功率传输和分配是向海底设备传送功率的一种方式。AC功率传输虽然比较成熟，但是对于通过长电缆传送大容量功率的应用提供技术难题。由于电缆电容，大量无功功率需要由电源提供并且由电缆携带。电容使充电电流沿AC电缆的长度流动。因为电缆除了有用负载电流之外还必须携带这个充电电流，所以电缆损耗较高；电缆是定额过高并且高费用的。大无功功率要求可触发系统稳定性问题。
[0004]AC传输和分配的限制能够通过直流(DC)传输来减轻。调(HV)DC传输通常要求在传输系统中使用电子转换器，其能够在HVAC与HVDC之间进行转换。线路换向转换器(LCC)和电压源转换器(VSC)是这类功率电子转换器的示例。但是，LCC转换器要求大量滤波器来供应预期无功功率，而VSC转换器要求大DC电容器，其影响可靠性和维护。
[0005]因此，仍然存在对用于将电功率传送到海底设备的紧凑可靠系统和方法。
【发明内容】
[0006]按照本技术的一实施例，提供功率传输和分配系统。该系统包括具有电流源的供应侧和接收侧。接收侧包括模块化转换器，其具有与电流源串联连接的多个直流(DC)-交流(AC)电流源转换器以及并联连接的多个AC-DC整流器以向多个负载供应功率，其中DC-AC电流源转换器的每个向对应AC-DC整流器供应功率。DC-AC电流源转换器的每个包括多个反向阻断全控开关(reverse blocking fully controllable switch)，其具有双向电压阻断(bidirect1nal voltage blocking)能力。此外，来自电流源的电流在任何时刻在至少一个反向阻断全控开关中流动。
[0007]按照本技术的另一个实施例，提供一种向海底负载传送功率的方法。该方法包括提供多个反向阻断全控开关，其具有双向电压阻断能力，以形成多个直流(DC)-交流(AC)电流源转换器的每个。该方法还包括将多个DC-AC电流源转换器与供应侧电流源串联连接，并且从多个DC-AC电流源转换器向多个AC-DC整流器供应AC功率，其中供应AC功率包括将DC-AC电流源转换器的每个耦合到对应AC-DC整流器；来自供应侧电流源的电流在任何时刻在至少一个反向阻断全控开关中流动。该方法还包括并联耦合多个AC-DC整流器，以向海底负载供应功率。
【附图说明】
[0008]图1是示出具有模块化堆叠功率转换器的现有技术海底功率传输/分配系统的示意图；
图2是示出按照本技术的一实施例、具有模块化电流源转换器的海底功率传输/分配系统的不意图；
图3是示出按照本技术的一实施例、图2的海底功率传输/分配系统的详细段的示意图；
图4是示出按照本技术的另一个实施例、图2的海底功率传输/分配系统的详细段的不意图；以及
图5是示出按照本技术的一实施例、图2的海底功率传输/分配系统的模拟图表的符号图。
【具体实施方式】
[0009]除非另加说明，否则本文所使用的科技术语具有与本公开所属领域的技术人员普遍理解的相同的含意。本文所使用的术语“第一”、“第二”等并不表示任何顺序、量或重要性，而是用来区分各个元件。另外，术语“一”和“一个”并不表示数量的限制，而是表示存在引用项的至少一个。术语“或者”表示包含在内，并且表示所列项的一个、部分或全部。本文中使用“包括”、“包含”或“具有”及其变化意在包含以下列示项及其等效体以及其他项。术语“连接”和“耦合”并不是限制到物理或机械连接或者耦合，而是能够包括无论是直接还是间接的电连接或耦合。此外，术语“电路”和“控制器”可包括单个组件或者多个组件，其是有源和/或无源的并且连接或者耦合在一起以提供所述功能。
[0010]如本领域的技术人员将会理解，术语“电流源”表示一种设备，其能够测量在离散时刻在其端子的至少一个中流动的电流，并且能够控制在离散时刻在其端子的至少一个中流动的至少一个电流的至少一个总时间导数。在其端子的至少一个中的至少一个电流的所述至少一个总时间导数的控制能够通过控制跨所述设备的至少两个点的至少一个电压来实现。
[0011]现在来看附图，通过图1中的示例，示出示意图10，其示出具有模块化堆叠功率转换器的现有技术海底功率传输/分配系统。一般来说，模块化堆叠DC转换器(MSDC)架构完全适合于要求通过长距离的传输和分配的海底应用。与其他DC传输选项不同，其中DC传输(链路)电压被控制，即，保持接近恒定，DC传输(链路)电流在模块化堆叠dc转换器中控制。系统10示出一种这样的MSDC架构。MSDC架构从如下事实获得其名称:架构使用在dc侧串联堆叠和并联连接的若干dc-dc/ac-dc/dc-ac转换器模块。在图1所示的实施例中，在传输链路的发送端以及接收端，转换器模块串联连接。但是，在后续章节将示出的本技术中，在发送端以及接收端具有模块化堆叠DC转换器的这种要求尽管是可能的，但不是必要的。换言之，在本技术中，源侧转换器的结构能够与海底段的转换器不同。
[0012]系统10包括发送端/岸上侧转换器12包括一组AC-DC转换器14，其从AC干线或电网16吸取功率。这些转换器14的每个与DC-DC转换器18级联。这些DC-DC转换器18串联连接，并且它们经过控制，以便调节将岸上转换器12连接到海底装置22的DC电缆20中的电流。将会理解，发送端AC-DC 14和DC-DC转换器18级(图1明确示出)能够由单个AC-DC转换器(其组合两个级的功能)取代。换言之，岸上转换器12可以是调节DC电缆20中的电流的转换器的任何组合，并且因而转换器12也可表示为电流源21。海底/接收端侧转换器22还包括串联连接的若干DC-DC转换器19。这些转换器19的每个与DC-AC逆变器/电动机驱动器级联。这些DC-DC转换器19经过控制，以将DC链路电压调节到下游电动机驱动器24所要求的电压。还将会理解，海底DC-DC转换器19和电动机驱动器24也能够由单个DC-AC转换器(其组合两个级的功能)取代。虽然图1示出用于AC-DC、DC-DC和电动机驱动器模块的两级转换器，但是将会理解，在高功率级，多级叠层将用于这些转换器模块。
[0013]现在参照图2，示出示意图，其示出按照本技术的一实施例、具有模块化电流源转换器的海底功率传输/分配系统40。系统40包括源侧/岸上电流源42，其经由电缆46、48向负载侧或海底侧转换器系统44供应功率。在一个实施例中，岸上电流源42可分别经由电缆46、48和电感器74、76连接到海底侧转换器系统44。应当注意，电感器74、76不一定始终是必要的，并且它们可通过适当电缆参数(例如电缆46、48的电感和电容(未示出)和/或转换器的充分高的开关频率)来省略。此外，岸上电流源42可以是任何电源，其将电缆46、48中的电流保持控制成跟随预期参考时间函数。在一个实施例中，这种时间函数能够是常数。如针对图1所述，在一个实施例中，电流源42可以是AC-DC转换器，之后接着DC-DC转换器。
[0014]海底侧转换器系统44可包括多个DC-