功率变换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在高压电力传输网络中使用的功率变换器，并且涉及一种包括多个这样的功率变换器的传输网络。
【背景技术】
[0002]在电力传输网络中，交流(AC)电力被转换为经由架空线路和/或海底电缆进行传输的直流(DC)电力。此转换不需要补偿由电力传输介质(即传输线路或电缆)导致的AC电容性负载的影响，并且降低了线路和/或电缆的每公里成本，因此当需要长距离传输电力时，变得具有成本效益。
[0003]例如，当传输网络的不同部分在不同电压下操作时，DC电力也可以被转换为DC电力。
[0004]在每种情况下，功率变换器提供了所需的转换。
【发明内容】
[0005]根据本发明的第一方面，提供了一种用于用在高压电力传输网络中的功率变换器，所述功率变换器包括:
[0006]第一 DC端子和第二 DC端子，功率变换器能够在第一 DC端子与第二 DC端子之间操作以产生电压差；以及
[0007]控制单元，可操作地与功率变换器连接，并被配置为在功率变换器的正常操作期间在正常模式下操作，并且当在使用中可操作地连接至第一 DC端子和第二 DC端子中的一者的相应的DC电力传输介质中发生故障时在故障模式下操作，
[0008]在正常模式下的控制单元在第一DC端子与第二 DC端子之间产生正常操作电压差，使第一 DC端子和第二 DC端子中的每个具有相应的对地正电压电势或对地负电压电势，并且
[0009]在故障模式下的控制单元在第一DC端子与第二 DC端子之间产生修正操作电压差，同时保持第一 DC端子和第二 DC端子中的另一个的相应的对地电压电势，修正操作电压差低于正常操作电压差，以控制在使用中可操作地连接到第一 DC端子和第二 DC端子中的另一个的相应的DC电力传输介质所经受的电压等级。
[0010]用于控制由在使用中可操作地连接到第一DC端子和第二 DC端子中的另一个的相应的DC电力传输介质所经受的电压等级(S卩，由未受发生故障所影响的“健康的”DC电力传输介质所经受的电压等级)的功率变换器的能力使得功率变换器能够适应在第一 DC电力传输介质和第二DC电力传输介质中的一个或另一个中的故障，而不需要增加所述端子和电力传输介质的绝缘额定值(增加该额定值将显著地增加制造和安装相关的功率变换器的成本)，也不需要在使用中将DC端子与对应的DC电力传输介质临时断开(这将导致通过DC电力传输介质以及与其连接的传输网络的任何进一步元件的电力传输完全停止)。
[0011]这样，本发明的功率变换器能够在相关的DC电力传输介质出现故障时继续传输电力，而不需要在增加绝缘方面进行大量基建投资。
[0012]在本发明的优选实施例中，功率变换器包括至少一个变换器臂，所述变换器臂或每个变换器臂包括串联连接的第一模块和第二模块，每个模块包括至少一个开关元件和至少一个能量存储装置，每个模块中的所述开关元件或每个开关元件以及所述能量存储装置或每个能量存装置件结合以选择性地提供电压源。
[0013]包括具有这样的串联连接的第一模块和第二模块的一个或更多个这样的变换器臂使得功率变换器能够在第一DC端子与第二DC端子之间产生宽范围的电压差，例如，以便有助于在AC网络与DC网络之间传输电力。
[0014]优选地，所述第二模块或每个第二模块被额外地配置为选择性地允许向由所述第一模块或每个第一模块提供的电压差增加其电压源或者从由所述第一模块或每个第一模块提供的电压差减去其电压源。
[0015]在功率变换器中包括一个或更多个这样的第二模块使得控制单元能够快速地改变在功率变换器的第一DC端子与第二DC端子之间产生的电压差，例如，响应于在相关的DC电力传输介质中的一个或另一个中出现的故障。
[0016]可选地，在正常模式下的控制单元被配置为向由所述第一模块或每个第一模块提供的电压差增加至少一个第二模块的电压源，在故障模式下的控制单元被配置为从由所述第一模块或每个第一模块提供的电压差减去至少一个第二模块的电压源。
[0017]这样的控制单元能够快速地提供在第一DC端子与第二 DC端子之间的电压差中所需的减少，以便例如防止与DC端子中的一个或另一个相关的DC电力传输介质被暴露于过电压，否则该过电压可能会使DC电力传输介质受损或被破坏。
[0018]在本发明的另一个优选实施例中，控制单元产生修正操作电压差，所述修正操作电压差为下述中的一种:
[0019](a)基于功率变换器的故障前操作条件的预定电压差；以及
[0020](b)利用预定安全系数降低了的正常操作电压差。
[0021]控制单元的这样的特征有助于实现功率变换器的新的稳定状态操作模式，而不管是否出现了故障，因此允许本发明的功率变换器继续传输电力。
[0022]在故障模式下的控制单元可以产生修正操作电压差，以将由在使用中可操作地连接至第一 DC端子和第二 DC端子中的另一个的相应的DC电力传输介质所经受的电压等级限制到由该DC电力传输介质在功率变换器的正常操作期间所经受的电压等级。
[0023]这样的配置有助于确保例如在一个DC电力传输介质故障而导致传输介质对地(即，O伏)短路的情况下，由另一个电力传输介质所经受的最大电压电势不超过期望的阈值，例如，由适应功率变换器的正常操作所需的另一个电力传输介质的绝缘额定值所提供的阈值。
[0024]在本发明的另一个优选实施例中，控制单元被额外地配置为监控第一DC端子和第二DC端子中的至少一个的电压，以及在监测到的第一DC端子和第二DC电子中的一个处的电压升高至预定阈值之上或降低至预定阈值之下时开始在其故障模式下的操作。
[0025]包括这样的控制单元使得当在第一DC电力传输介质和第二 DC电力传输介质中的一个或另一个中已经发生故障时，本发明的功率变换器能够监测到，并且能够自动地响应于这样的故障，例如，不需要依赖于从远程控制模块接收指令，这样的指令可能需要经由不可靠的通信介质来传输。
[0026]根据本发明的第二方面，提供了一种电力传输网络，所述电路传输网络包括如上文所述的第一功率变换器和第二功率变换器，每个功率变换器的第一 DC端子可操作地通过第一电力传输介质彼此连接，每个功率变换器的第二 DC端子可操作地通过第二电力传输介质彼此连接。
[0027]第一功率变换器和第二功率变换器的控制单元被配置为在电力传输网络的正常操作期间在正常模式下彼此协作，并且当在可操作地连接至每个相应的功率变换器的第一DC端子和第二 DC端子中的一个的DC电力传输介质中的一个中发生故障时在故障模式下彼此协作。
[0028]在正常模式下的控制单元彼此协作以在每个相应的功率变换器的第一DC端子与第二 DC端子之间产生相同的正常操作电压差，使每个相应的功率变换器的第一 DC端子和第二DC端子中的每个具有相应的对地正电压电势或对地负电压电势，并且
[0029]在故障模式下的控制单元彼此协作以在每个相应的功率变换器的第一DC端子与第二 DC端子之间产生相同的修正操作电压差，同时保持每个相应的功率变换器的第一 DC端子和第二 DC端