模块化多级转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种模块化多级转换器，尤其涉及一种能够有效控制多个子模块的模块化多级转换器。
【背景技术】
[0002]高压直流电(HVDC)传输是一种电力传输方法，其中，发电厂产生的交流电(AC)电力被转换成直流电(DC)电力并且由变电站传输出去。之后，被传输的DC电力在降压变电站再一次被转换成AC电力后进行供电。
[0003]HVDC系统广泛应用于海底电缆传输，高负载长距传输，AC系统互联等领域。此外HVDC系统使不同频率的系统互联和异步互联成为可能。
[0004]变电站将AC电力转换成DC电力。S卩，由于使用海底电缆等来传输交流电很危险，变电站将AC电力转换成DC电力以传输至降压变电站。
[0005]同时，还有很多不同类型的电压型转换器可以应用到HVDC系统中，目前，模块化多级电压型转换器所引起的关注度最高。
[0006]模块化多级转换器(MMC)是一种通过运用多个子模块将直流电转换为交流电的设备，并且进行操作以控制多个子模块中的每一个的充电，放电和旁路状态。
[0007]这样，在MMC中，在电力转换操作中控制多个子模块是最为重要的，并且对多个子模块的控制操作决定着输出的AC电力的形态和质量。
[0008]因此，一种能够有效控制MMC的多个子模块的模块化多级转换器(MMC)是需要的。
【发明内容】
[0009]实施例提供了一种能够有效控制其所包括的多个子模块的模块化多级转换器(MMC) ο
[0010]实施例也提供了一种能够有效判定其所包括的多个子模块的开关顺序的MMC。
[0011]实施例也提供了一种能够保持其所包括的多个子模块的开关频率平衡的MMC。
[0012]实施例的目标不仅局限于以上所述。其他尚未提及的目标之后将在说明书中涉及至IJ，这些目标对于本领域技术人员来说，是很容易理解的。
[0013]在一个实施例中，模块化多级转换器(MMC)包括:多个子模块，其包括开关元件；以及中央控制单元，其为所述多个子模块中的每一个分配地址以便将所述多个子模块中的每一个区分开，根据所分配的地址确定多个子模块的开关操作状态，并发出与所确定的开关操作状态对应的开关信号。其中，所述中央控制单元根据所分配的地址顺序，确定所述多个子模块的开关顺序。
[0014]根据多个子模块的布置顺序，中央控制单元从前面开始依次分配地址。
[0015]所述开关操作状态可以包括:充电操作状态，放电操作状态和旁路操作状态，并且，基于所述多个子模块的目标电压和充电电压，所述中央控制单元允许从具有最低地址的子模块开始依次执行放电操作。
[0016]执行放电操作的子模块的充电电压之和对应于目标电压，并且，所述中央控制单元确定来自具有最低地址的子模块的充电电压并确定每个子模块的开关操作状态，以产生对应于目标电压的输出电压。
[0017]当已确定了运行于放电操作状态的子模块，所述中央控制单元从运行于放电操作状态的子模块中将具有最末地址的子模块的信息存储起来。
[0018]所述中央控制单元确定具有最末地址并且在之前时间点已执行了放电操作的子模块，并且允许从具有所确定的子模块地址的下个地址的子模块开始依次执行放电操作。
[0019]附图和以下说明中给出了一个或多个实施例的细节。根据说明书、附图和权利要求书，其他特征将是显而易见的。
【附图说明】
[0020]图1为实施例的高压直流电(HVDC)传输系统的结构图。
[0021]图2为实施例的单极型高压直流电(HVDC)传输系统的结构图。
[0022]图3为实施例的双极型高压直流电(HVDC)传输系统的结构图。
[0023]图4为实施例的变压器和三相阀桥之间的连接示图。
[0024]图5为实施例的模块化多级转换器的框图。
[0025]图6为另一实施例的模块化多级转换器的框图。
[0026]图7为实施例的多个子模块的连接图。
[0027]图8为实施例的子模块的示例性示图。
[0028]图9为实施例的子模块的等效模型图。
[0029]图10-13为实施例的子模块的操作的示图。
[0030]图14-16为实施例的确定模块化多级转换器的开关顺序的操作的示图。
[0031]图17-18为实施例的确定模块化多级转换器的开关顺序的方法的步骤流程图。
【具体实施方式】
[0032]以下实施例结合附图将阐明本发明的优点，特征及相关实施方法。然而，本发明还可以以其他方式实施。并且还应理解的是，本发明不限于下面所描述的实施例。相反，提供这些实施例是为了本公开的详尽和完整，为了更全面地向本领域技术人员展现本发明的范围。此外，本发明只由权利要求的范围所定义。相同的附图标记始终表示相同的部件。
[0033]在以下有关实施例的说明中，如果细致的描述会多余地导致本发明构思的主题不清楚，将不提供此处所涉及的已知功能或构造的详细描述。下文所采用的术语是考虑到本公开功能而限定的术语，且可能会因使用者、使用者意图或用户的不同而有所不同。因此应基于说明书的内容理解术语的含义。
[0034]应该理解的是，流程图和/或框图中的每一个框，已及流程图和/或框图中的各框的组合可以由计算机程序命令执行。这些计算机程序命令可提供给通用计算机、专用计算机的处理器，或其他可编程数据处理设备来生产机器，从而由计算机处理器或其他可编程序数据处理设备执行的上述命令，可以创建出能执行流程图和/或框图或多个框中显示的上述功能/动作的工具。这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读存储器中，存储器可以指引计算机或其他可编程序数据处理设备以特定方式起作用，从而存储在计算机可读存储器中的命令生产出一个产品，产品包括一个命令工具，其可以执行流程图和/或框图或多个框中显示的功能/动作。计算机程序命令也可以装载在计算机或其他可编程序数据处理设备上，使得一系列操作步骤可在计算机或其他可编程序数据处理设备上执行，产生一个计算机执行过程，从而由计算机或其他可编程序数据处理设备所执行的命令提供能执行流程图和/或框图或多个框中显示的功能/动作的步骤。
[0035]此外，各框图可以图示模块的部件、包括至少一个或多个执行特定的逻辑函数的可执行命令的程序段或代码。而且，应该注意的是:在一些改进中，各个框的功能可能以不同的顺序运行。例如，两个连续的框可能几乎同时运行，或者可能根据其功能倒序运行。
[0036]图1显示了根据实施例的一种高压直流电(HVDC)传输系统。
[0037]如图1所示，根据实施例的HVDC系统100包括:发电部件101，发送侧交流电(AC)部件110，发送侧电力变换部件103，直流电(DC)电力发送部件140，用户侧电力变换部件105，用户侧交流电部件170，用户部件180以及控制单元190。发送侧电力变换部件103包括发送侧变压部件120和发送侧AC-DC转换部件130。用户侧电力变换部件105包括用户侧DC-AC转换部件150以及用户侧变压部件160。
[0038]发电部件101产生三相AC电力。发电部件101可能包括多个发电站。
[0039]发送侧AC部件110将发电部件101产生的三相AC电力发送至DC变电站，变电站包括发送侧变压部件120和发送侧AC-DC转换部件130。
[0040]发送侧变压部件120将发送侧AC部件110隔离于发送侧AC-DC转换部件130及DC电力发送部件140。
[0041]发送侧AC-DC转换部件130将对应于发送侧变压部件120的输出的三相AC电力转换为DC电力。
[0042]DC电力发送部件140将发送侧的DC电力传送至用户侧。
[0043]用户侧DC-AC转换部件150将由DC电力发送部件140所传送的DC电力转换为三相AC电力。
[0044]用户侧变压部件160将用户侧AC部件170隔离于用户侧DC-AC转换部件150和DC电力发送部件140。
[0045]用户侧AC部件170为用户部件180提供对应于用户侧变压部件160的输出的三相AC电力。
[0046]控制单元190控制以下部件中的至少一个:发电部件101，发送侧AC部件110，发送侧电力变换部件103，DC电力发送部件140，用户侧电力变换部件105，用户侧AC部件170，用户部件180，控制单元190，发送侧AC-DC转换部件130及用户侧DC-AC转换部件150。尤其是，控制单元190可以控制发送侧AC-DC转换部件130及用户侧DC-AC转换部件150中多个阀的导通和关断的正时。这里所说的阀(valve)对应于晶闸管或绝缘栅双极型晶体管(IGBT) ο
[0047]图2显示了一种单极型HVDC传输系统。
[0048]图2尤其显示了一种以单极来传输DC电力的系统。以下有关单极的描述建立在假定单极是正极的情况下，但不局限于正极。
[0049]发送侧AC转换部件110包括AC电力传输线111和AC滤波器113。
[0050]AC传输线111将发电部件101产生的三相AC电力传送至发送侧电力变换部件103。
[0051]AC滤波器113将除了电力变换部件103所用的频率成分之外的其余频率成分从所传送的三相AC电力中移除。
[0052]发送侧变压部件120包括一个或多个用于上述正极的变压器121。对于所述正极，发送侧AC-DC转换部件130包括AC-正极(AC-positive pole) DC转换器131，其产生正极DC电力，并且AC-正极DC转换器131包括分别对应于一个或多个变压器121的一个或多个三相阀桥(valve bridge) 131a。
[0053]当使用一个三相阀桥131a时，AC-正极DC转