电压源转换器的制作方法

本发明涉及优选供高压直流（hvdc）功率传输和无功功率补偿的电压源转换器。

背景技术：

在hvdc功率传输网络中，通常将交流（ac）功率转换为直流（dc）功率以便经由架空线路、海底电缆和/或地下电缆传输。这种转换消除了补偿由功率传输介质（即，传输线路或电缆）施加的ac电容性负载效应的需要，并且减少了线路和/或电缆的每公里成本，并且从而在需要通过长距离传送功率时变得具有成本效益。

在必需互连dc和ac网络的功率传输网络中利用dc功率和ac功率之间的转换。在任何此类功率传输网络中，在ac功率和dc功率之间每个接口处都要求转换器，以便实现从ac到dc或从dc到ac的所需转换。

技术实现要素：

根据发明的第一方面，提供有一种包括用于连接到dc网络的第一dc端子和第二dc端子的电压源转换器，电压源转换器还包括用于连接到ac网络的相的ac相端子，电压源转换器包括连接在第一dc端子和第二dc端子之间的分支，分支包括连接在第一dc端子和第二dc端子之间的第一子分支和第二子分支，每个子分支包括相元件，每个相元件包括多个切换元件和至少一个ac端子，每个相元件的所述或每个ac端子可操作地连接到ac相端子，每个相元件的多个切换元件配置成可切换以便选择性地互连相元件的dc侧的dc侧电压和相元件的ac侧的ac侧电压，每个子分支还包括连接在相元件的dc侧的至少一个储能装置，其中电压源转换器还包括控制器，控制器经编程以控制相元件的切换元件的切换，以便控制每个相元件以在以下操作模式之间切换：用于控制所述或每个对应的ac端子处的ac电压波形的配置以便相对于ac相端子处的ac电压波形具有正相位偏移的第一操作模式；以及用于控制所述或每个对应的ac端子处的ac电压波形的配置以便相对于ac相端子处的ac电压波形具有负相位偏移的第二操作模式。

在本发明的电压源转换器的分支中提供可独立控制的第一子分支和第二子分支使得能够利用其间的相位差来操作第一子分支和第二子分支，以便控制公共ac相端子处的合成的ac电压波形的配置，并且同时减少由分支呈现给dc端子的dc电压中的纹波的量。

对于每个相元件，第一操作模式和第二操作模式的相位偏移的幅值可相等或不同。一个相元件的第一操作模式的正相位偏移的幅值可等于或不同于另一个相元件的第一操作模式的正相位偏移的幅值。一个相元件的第二操作模式的负相位偏移的幅值可等于或不同于另一个相元件的第二操作模式的负相位偏移的幅值。

为了在宽的有功功率-无功功率（p-q）包络上操作电压源转换器，要求电压源转换器能够与ac网络交换超前和滞后的无功功率两者。然而，当利用其间的相位差来操作子分支，同时分支与ac网络交换无功功率，一个子分支以一个极性的有功功率操作，而另一个子分支以相反极性的有功功率操作。这又将导致一个子分支的能级（energylevel）经历由所述或每个对应的储存装置的充电引起的净增加，并导致另一个子分支的能级经历由所述或每个对应的储存装置的放电引起的净减少。

来自每个子分支的所述或每个储能装置中的此类能量累积或能量损失可能会导致至少一个储能装置的能级不期望偏离参考值，这可能影响电压源转换器与ac网络可靠地交换无功功率的能力。这是因为，如果在给定的储能装置中储存太少的能量，那么储能装置能够生成的电压就会降低，而如果在给定的储能装置中储存太多的能量，那么可能会出现过电压问题。前者将要求添加电源以便将受影响的储能装置的能级恢复到参考值，而后者将要求增加一个或多个储能装置的额定电压以防止过电压问题，从而增加电压源转换器的整体尺寸、重量和成本。另外，如果在给定的储能装置中储存太少的能量，那么电压源转换器可能会由于欠压保护而跳闸。因此，可期望的是调节储存在子分支的储能装置中的能量，从而排除与至少一个储能装置的能级偏离参考值相关联的问题。

通过使得能够控制每个相元件以在第一操作模式和第二操作模式之间切换，每个子分支被控制以便在以一个极性的有功功率操作和以相反极性的有功功率操作之间切换。这使得每个子分支的所述或每个储能装置能够可控地充电和放电，这可用于将每个子分支的所述或每个储能装置的能级调节到期望参考值。因此，可以避免至少一个储能装置的能级与参考值的上述偏离，这允许本发明的电压源转换器与ac网络可靠地交换无功功率。

在本发明的优选实施例中，控制器经编程以便控制相元件的切换元件的切换，使得在使用中，当控制每个相元件以在第一操作模式和第二操作模式之间切换时，控制相元件中的一个以处于第一操作模式和第二操作模式中的一个中，同时控制另一个相元件以处于第一操作模式和第二操作模式中的另一个中。这在利用其间的相位差操作子分支期间提供了对每个子分支的所述或每个储能装置的实时调节，以便控制公共ac相端子处的合成的ac电压波形的配置。

可选地，控制器可经编程以控制相元件的切换元件的切换，以便控制每个相元件以在第一操作模式和第二操作模式之间切换，使得在使用中，将储存在每个子分支的所述或每个储能装置中的能量的净变化控制为零或大体上为零。可在任何预定义的时间段内，例如在ac相端子处的ac电压波形的功率频率周期内，获得储存在每个子分支的所述或每个储能装置中的能量的零或大体上为零的净变化。

在本发明的实施例中，控制器可经编程以控制相元件的切换元件的切换，以便控制每个相元件以在ac相端子处的ac电压波形的功率频率周期内在第一操作模式和第二操作模式之间切换单次或若干次。在第一操作模式和第二操作模式之间切换每个相元件所需的次数取决于每个分支的所述或每个储能装置的能级调节要求。

在本发明的另外的实施例中，控制器可经编程以控制相元件的切换元件的切换，以便控制每个相元件以在ac相端子处的ac电压波形的零交叉点处在第一操作模式和第二操作模式之间切换。

在ac网络中的ac故障导致ac电压降落（voltagedepression）期间，预期电压源转换器将以无功功率（例如，电容性无功功率）做出响应以支持ac网络并帮助ac电压恢复。

在本发明的再另外的实施例中，控制器可经编程以控制相元件的切换元件的切换，以便控制每个相元件以响应于ac网络中的ac故障而在第一操作模式和第二操作模式之间切换。将每个子分支的所述或每个储能装置的能级调节到期望参考值的本发明的能力使得本发明的电压源转换器能够在发生ac故障期间与ac网络可靠地交换无功功率。

根据本发明的第二方面，提供有一种包括用于连接到dc网络的第一dc端子和第二dc端子的电压源转换器，电压源转换器还包括用于连接到ac网络的相的ac相端子，电压源转换器包括连接在第一dc端子和第二dc端子之间的第一分支和第二分支，每个分支包括至少一个相元件，每个相元件包括多个切换元件和至少一个ac端子，每个相元件的多个切换元件配置成可切换以便选择性地互连相元件的dc侧的dc侧电压和相元件的ac侧的ac侧电压，每个分支还包括连接在所述或每个相元件的dc侧的第一子转换器，每个第一子转换器配置成可控制以便充当波形合成器以修改呈现给dc网络的第一dc电压，每个第一子转换器包括至少一个储能装置，其中电压源转换器还包括第一变压器组装件和第二变压器组装件，第一变压器组装件布置成可操作地将第一分支的所述或每个相元件的所述或每个ac端子连接到ac相端子，第二变压器组装件布置成可操作地将第二分支的所述或每个相元件的所述或每个ac端子连接到ac相端子，第一变压器组装件和第二变压器组装件配置成使得在使用中，第一分支的所述或每个相元件的所述或每个ac端子处的ac电压波形相对于第二分支的所述或每个相元件的所述或每个ac端子处的ac电压波形相位偏移。

本发明的电压源转换器中的第一变压器组装件和第二变压器组装件的配置使得能够在第一分支和第二分支的相元件的ac端子处的相应ac电压波形之间提供相位偏移，以便控制公共ac相端子处的合成的ac电压波形的配置，并且同时减少在由分支呈现给dc端子的dc电压中的纹波的量。

根据本发明的第三方面，提供有一种包括用于连接到dc网络的第一dc端子和第二dc端子的电压源转换器，电压源转换器还包括用于连接到ac网络的相的ac相端子，电压源转换器包括连接在第一dc端子和第二dc端子之间的第一分支和第二分支，每个分支包括连接在第一dc端子和第二dc端子之间的第一子分支和第二子分支，每个子分支包括相元件，每个相元件包括多个切换元件和至少一个ac端子，每个相元件的多个切换元件配置成可切换以便选择性地互连相元件的dc侧的dc侧电压和相元件的ac侧的ac侧电压，每个子分支还包括连接在相元件的dc侧的至少一个储能装置，其中电压源转换器还包括第一变压器组装件和第二变压器组装件，第一变压器组装件布置成可操作地将第一分支的每个相元件的所述或每个ac端子连接到ac相端子，第二变压器组装件布置成可操作地将第二分支的每个相元件的所述或每个ac端子连接到ac相端子，第一变压器组装件和第二变压器组装件配置成使得在使用中，第一分支的每个相元件的所述或每个ac端子处的ac电压波形相对于第二分支的每个相元件的所述或每个ac端子处的ac电压波形相位偏移，其中电压源转换器还包括控制器，控制器经编程以控制相元件的切换元件的切换，以便控制每个相元件以控制所述或每个对应的ac端子处的ac电压波形的配置，使得在使用中，每个第一子分支的相元件的所述或每个ac端子处的ac电压波形相对于ac相端子处的ac电压波形具有正相位偏移，并且每个第二子分支的相元件的所述或每个ac端子处的ac电压波形相对于ac相端子处的ac电压波形具有负相位偏移。

在本发明的电压源转换器的每个分支中提供可独立控制的第一子分支和第二子分支使得能够利用其间的相位差来操作第一子分支和第二子分支，以便控制公共ac相端子处的合成的ac电压波形的配置，并且同时减少由分支呈现给dc端子的dc电压中的纹波的量。此外，结合第一变压器组装件和第二变压器组装件的配置利用其间的相位差操作第一子分支和第二子分支的能力提供了设计和组装更高脉冲的电压源转换器的可靠手段，因此使得能够进一步减少由分支呈现给dc端子的dc电压中的纹波的量。

每个正相位偏移的幅值可等于或不同于每个负相位偏移的幅值。第一分支的第一子分支的正相位偏移的幅值可等于或不同于第二分支的第一子分支的正相位偏移的幅值。第一分支的第二子分支的负相位偏移的幅值可等于或不同于第二分支的第二子分支的负相位偏移的幅值。

在本发明的第三方面的另外的实施例中，控制器可经编程以控制相元件的切换元件的切换，以便控制每个相元件以在以下操作模式之间切换：用于控制所述或每个对应的ac端子处的ac电压波形的配置以相对于ac相端子处的ac电压波形具有正相位偏移的第一操作模式；以及用于控制所述或每个对应的ac端子处的ac电压波形的配置以相对于ac相端子处的ac电压波形具有负相位偏移的第二操作模式。经过必要的修正，本发明的第一方面及其实施例的上述特征和优点适用于本发明的第三方面的此类另外的实施例。

将明白，可以用不同的方式来配置本发明的每个方面的所述或每个分支及其组件，以便改变电压源转换器的拓扑，如下描述其非限制性示例。

每个子分支连接在第一dc端子和第二dc端子之间的方式可以改变。例如，子分支可串联连接在第一dc端子和第二dc端子之间。

所述或每个分支可包括至少一个额外的子分支。换句话说，所述或每个分支总共可包括两个、三个、四个、五个或更多个子分支。

每个相元件中的多个切换元件可包括两个并联连接的多对串联连接的切换元件，每对串联连接的切换元件之间的接合定义一个可操作地连接到ac相端子的ac端子。

在采用使用子分支的实施例中，每个子分支可包括配置成可控制以便充当波形合成器以修改呈现给dc网络的第一dc电压的第一子转换器，每个子分支的第一子转换器包括至少一个储能装置。

每个分支或子分支可包括与电气块中的相元件连接的第二子转换器，第一子转换器与电气块并联连接，第二子转换器配置成可控制以便充当波形合成器来修改呈现给相元件的dc侧的第二dc电压，第二子转换器包括至少一个储能装置。

备选地，连接在每个相元件的dc侧的所述或每个储能装置可串联连接在第一dc端子和第二dc端子之间。

每个子转换器可包括至少一个模块，所述或每个模块包括至少一个切换元件和至少一个储能装置，所述或每个模块中的所述或每个切换元件和所述或每个储能装置布置成可组合以便选择性地提供电压源。

在每个子转换器中包含所述或每个模块为每个子转换器提供有充当波形合成器的可靠手段。

每个子转换器中的所述或每个模块可在配置上改变。

在子转换器模块的第一示例性配置中，模块中的所述或每个切换元件和所述或每个储能装置可布置成可组合以便选择性地提供单向电压源。例如，模块可包括以半桥布置与储能装置并联连接的一对切换元件，以便定义可提供零或正电压并且可沿两个方向传导电流的2-象限单极模块。

在子转换器模块的第二示例性配置中，模块中的所述或每个切换元件和所述或每个储能装置可布置成可组合以便选择性地提供双向电压源。例如，模块可包括以全桥布置与储能装置并联连接的两对切换元件，以便定义可提供负、零或正电压并且可沿两个方向传导电流的4-象限双极模块。

在本发明的实施例中，每个子转换器可以是多级转换器。

更特定地，每个子转换器可包括定义链式-链路转换器的多个串联连接的模块。链式-链路转换器的结构允许经由将多个模块（每个模块提供它自己的电压）的储能装置插入到链式-链路转换器中，跨链式-链路转换器上积聚（build-up）组合电压，该组合电压高于可从它的各个模块中的每个获得的电压。以此方式，每个模块中的所述或每个切换元件的切换使链式-链路转换器提供可阶梯变化的电压源，这允许使用阶梯式近似来跨链式-链路转换器上生成电压波形。因此，链式-链路转换器能够提供广泛范围的复杂电压波形。

至少一个切换元件可包括至少一个自换向切换装置。所述或每个自换向切换装置可以是绝缘栅双极晶体管、栅关断晶闸管、场效应晶体管、注入增强栅晶体管、集成栅换向晶闸管或任何其它自换向切换装置。每个切换元件中的切换装置的数量可取决于该切换元件的所需额定电压和电流而改变。

至少一个切换元件可还包括与所述或每个切换装置反并联连接的无源电流检验元件。所述或每个无源电流检验元件可包括至少一个无源电流检验装置。所述或每个无源电流检验装置可以是能够限制电流只沿一个方向流动的任何装置，例如，二极管。每个无源电流检验元件中的无源电流检验装置的数量可取决于该无源电流检验元件的所需额外电压和电流而改变。

每个储能装置可以是能够储存和释放能量以便选择性地提供电压的任何装置，例如，电容、燃料电池或电池。

在本发明的优选实施例中，电压源转换器包括多个ac相端子，每个ac相端子可连接到多相ac网络的相应相，并且电压源转换器包括连接在第一dc端子和第二dc端子之间的多个分支，每个分支的所述或每个相元件的所述或每个ac端子可操作地连接到ac相端子中的相应ac相端子。

在采用多个分支的本发明的实施例中，分支可串联连接在第一dc端子和第二dc端子之间。

将明白，电压源转换器可包含不同数量的多个分支，其中的每个可连接到具有对应数量的相的多相ac网络的相应相；或者可包括可连接到单相ac网络的单个分支。

还将明白，除非另外规定，否则在本专利说明书中使用术语“第一”和“第二”等仅仅旨在为了帮助区分类似特征（例如，第一子分支和第二子分支、第一子转换器和第二子转换器、第一分支和第二分支），并且不旨在为了指示一个特征相对于另一个特征的相对重要性。

将进一步明白，本发明的每个方面的至少一个实施例可以与本发明的其它方面的多个实施例中的一个组合。

将了解，术语“可操作地连接”和“可操作地连接的”旨在涵盖直接连接和间接连接两者。间接连接的示例是但不限于相互耦合的变压器绕组。

附图说明

现在将参考附图通过非限制性示例来描述本发明的优选实施例，在所述附图中：

图1示意性地示出根据本发明的第一实施例的电压源转换器；

图2示意性地示出图1的电压源转换器的每个分支的结构；

图3示意性地示出图1的电压源转换器的第一子转换器的每个模块的结构；

图4示意性地示出常规的电压源转换器；

图5至图10示出图1的电压源转换器的示例性操作；

图11示意性地示出根据本发明的第二实施例的电压源转换器；

图12示意性地示出图11的电压源转换器的每个分支的结构；

图13示意性地示出图11的电压源转换器的第二子转换器的每个模块的结构；

图14至图16示出图11的电压源转换器的示例性操作；

图17示意性地示出根据本发明的第三实施例的电压源转换器；

图18示意性地示出根据本发明的第四实施例的电压源转换器；以及

图19示出图18的电压源转换器的示例性操作。

具体实施方式

图1中示出根据本发明的第一实施例的电压源转换器，并且一般用参考数字30来指定。

电压源转换器30包括第一dc端子和第二dc端子32、34、多个ac相端子36以及多个分支38。

图2示出每个分支38的结构。每个分支38包括第一子分支和第二子分支40、42。每个子分支40、42包括相元件44和第一子转换器46。在每个子分支40、42中，第一子转换器46与相元件44并联连接。

每个相元件44包括两个并联连接的多对串联连接的切换元件。每对串联连接的切换元件之间的接合定义ac端子48。每个相元件44的ac端子48定义该相元件的ac侧。

对于每个分支38，第一子分支和第二子分支40、42的相元件44的ac端子48经由变压器组装件连接到ac相端子36中的相应ac相端子。第一子分支40的相元件44的ac端子48经由第一变压器的初级和次级变压器绕组50、52连接到ac相端子36，其中第一子分支40的相元件44的ac端子48连接到次级变压器绕组52的相应端，次级变压器绕组52与初级变压器绕组50相互耦合，并且初级变压器绕组50连接到ac相端子36。第二子分支42的相元件44的ac端子48经由第二变压器的初级和次级变压器绕组50、52连接到ac相端子36，其中第二子分支42的相元件44的ac端子48连接到次级变压器绕组52的相应端，次级变压器绕组52与初级变压器绕组50相互耦合，并且初级变压器绕组50连接到ac相端子36。第一变压器和第二变压器的初级变压器绕组50串联连接在ac相端子36和地之间。

每个ac相端子36连接到三相ac网络54的相应相。

以此方式，每个分支38的子分支40、42的相元件44的ac侧连接到公共的ac相端子36，该公共的ac相端子36在使用中，连接到三相ac网络54的相应相。

每个第一子转换器包括多个模块56。每个模块56包括一对切换元件和采用电容形式的储能装置。在每个第一子转换器46的每个模块56中，该对切换元件以半桥布置与电容并联连接，以便定义可提供零或正电压并且可沿两个方向传导电流的2-象限单极模块，如图3所示。

分支38串联连接在第一dc端子和第二dc端子32、34之间，并且每个分支38中的子分支40、42串联连接在第一dc端子和第二dc端子32、34之间。在使用中，第一dc端子和第二dc端子32、35分别连接到dc网络58的第一端子和第二端子，dc网络58的第一端子携带正dc电压+vdc，dc网络58的第二端子携带负dc电压-vdc。因此，串联连接的分支38和串联连接的子分支40、42用于支持跨第一dc端子和第二dc端子32、34上的总和dc电压60。

如上文所阐述的每个分支38的配置意味着，在使用中，dc电压出现跨每个相元件44的串联连接的切换元件的并联连接对上。

在使用中，每个相元件44的多个切换元件可切换以便互连相元件44的dc侧的dc侧电压和相元件44的ac侧的ac侧电压。在其它实施例中，要设想，每个相元件可包括具有不同的配置来互连dc电压和ac电压的多个切换元件。

每个切换元件包括单个切换装置。每个切换元件还包括与每个切换装置反并联连接的无源电流检验元件。

每个切换装置都是绝缘栅双极晶体管（igbt）的形式。要设想，在本发明的其它实施例中，可以用栅关断晶闸管、场效应晶体管、注入增强栅晶体管、集成栅换向晶闸管或任何其它自换向切换装置来取代每个igbt。每个切换元件中的切换装置的数量可取决于该切换元件的所需的额定电压而改变。

每个无源电流检验元件包括采用二极管形式的无源电流检验装置。要设想，在其它实施例中，可以通过能够限制电流只沿一个方向流动的任何其它装置来取代每个二极管。每个无源电流检验元件中的无源电流检验装置的数量可取决于该无源电流检验元件的所需的额定电压而改变。

还设想，在本发明的其它实施例中，可以通过能够储存和释放能量以便选择性地提供电压的另一种类型的储能装置（例如，燃料电池或电池）来取代每个电容。

每个子转换器中的多个串联连接的模块56定义链式-链路转换器。

通过改变切换元件的状态，选择性地绕过每个模块56的电容或将每个模块56的电容插入到链式-链路转换器中。该选择性地引导电流流过电容或使电流绕过电容，使得模块56在每个第一子转换器的情况下提供零或正电压。

当模块56中的切换元件配置成在模块56中形成短路时，绕过模块56的电容。这使得链式-链路转换器中的电流通过短路并绕过电容，并且因此模块56提供零电压，即，以绕过模式来配置模块56。

当模块56中的切换元件配置成允许链式-链路转换器中的电流流入和流出电容时，模块56的电容插入到链式-链路转换器中。然后，电容对它储存的能量进行充电或放电，以便提供正电压，即，以非绕过模式来配置模块56。

要设想，在本发明的其它实施例中，可以通过其它类型的模块来取代每个模块，所述每个模块包括至少一个切换元件和至少一个储能装置，所述或每个模块中的所述或每个切换元件和所述或每个储能装置布置成可组合以便选择性地提供电压源。

链式-链路转换器的结构允许经由将多个模块56（每个模块提供它自己的电压）的储能装置插入到链式-链路转换器中，跨链式-链路转换器上积聚组合电压，该组合电压高于可从它的各个模块56中的每个获得的电压。以此方式，每个模块56中的每个切换元件的切换使链式-链路转换器提供可阶梯变化的电压源，这允许使用阶梯式近似跨链式-链路转换器上生成电压波形。因此，每个链式-链路转换器都能够提供广泛范围的复杂电压波形。

每个子分支40、42中的第一子转换器46和相元件44的并联连接允许第一子转换器46选择性地充当波形合成器以修改呈现给dc网络58的第一dc电压。

要设想，在本发明的其它实施例中，只要每个第一子转换器能够选择性地充当波形合成器以修改相应的第一dc电压，每个第一子转换器的配置就可改变。

电压源转换器30还包括经编程以便控制相元件44和第一子转换器46的控制器62。

如下参考图4至图10描述电压源转换器的操作。

在适用的情况下，电压源转换器30的下面操作参考相中的一个已经描述了，并且将了解，除非另外规定，否则经过必要的修正，这种描述适用于其它两个相。

图4示意性地示出常规的电压源转换器64。常规的电压源转换器64在结构上与图1的电压源转换器30类似，不同之处在于，每个分支66包括单个相元件和单个第一子转换器，并且每个相元件的ac端子经由星形-星形-连接的变压器组装件连接到三相ac网络68的相应相。常规的电压源转换器64的配置允许它的操作通过切换相元件并通过操作第一子转换器以修改相应的第一dc电压而促进ac和dc网络68、70之间的功率输送。然而，在此类功率输送中，每个第一dc电压72包括ac供电频率的一个或多个偶次谐波的形式的不期望纹波成分，这又导致在呈现给dc网络70的总和dc电压76中存在6次谐波和/或其倍数（12次、18次等）谐波形式的纹波74。

相比之下，当图1的电压源转换器30进行操作以促进ac和dc网络54、58之间的功率输送时，它可进行操作以便与常规的电压源转换器64相比时减少在呈现给dc网络58的总和dc电压60中的纹波的量，如下所述。

对于每个分支38，由于第一子分支和第二子分支40、42的配置，ac相端子36处的ac电压波形是第一子分支和第二子分支40、42的相元件44的ac端子48处的ac电压波形的矢量和。为方便起见，将ac相端子36处的ac电压波形称为合成的ac电压波形vsum，将第一子分支40的相元件44的ac端子48处的ac电压波形称为第一ac电压波形vsbc(u)，并将第二子分支42的相元件44的ac端子48处的ac电压波形称为第二ac电压波形vsbc(l)。

此外，由于第一子分支和第二子分支40、42的配置，第一子分支和第二子分支40、42可彼此独立地控制。

通过切换子分支40、42的相元件44的切换元件以便控制每个第一子分支40的相元件44以处于第一操作模式并控制每个第二子分支42的相元件44以处于第二操作模式，来减少在呈现给dc网络58的总和dc电压60中的纹波的量。在第一操作模式中，相元件44进行操作以便控制第一ac电压波形vsbc(u)的配置以相对于合成的ac电压波形vsum具有+15电角度的相位偏移。在第二操作模式中，相元件44进行操作以便控制第二ac电压波形vsbc(l)的配置以相对于合成的ac电压波形vsum具有-15电角度的相位偏移。因此，对于每个分支，合成的ac电压波形vsum是第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)的矢量和，其中相位角为零电角度。对第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)进行控制以幅值相等。

对分支38进行控制以便提供相对于彼此具有120电角度的相位偏移的合成的ac电压波形vsum，以便可与三相ac网络54兼容。

当有功功率在每个分支38中流动时，分支电流i也流过每个子分支40、42。分支电流i与合成的ac电压波形vsum同相。因此，第一ac电压波形vsbc(u)相对于分支电流i具有+15电角度的相位偏移，并且第二ac电压波形vsbc(l)相对于分支电流i具有-15电角度的相位偏移。这意味着，具有相元件44处于第一操作模式的第一子分支40以滞后的无功功率操作，具有相元件44处于第二操作模式的第二子分支42以超前的无功功率操作，并且滞后的无功功率和超前的无功功率分别在第一子分支和第二子分支40、42内循环，如图5所示。滞后的无功功率和超前的无功功率在ac相端子36处有效地抵消，这是由于：第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)的幅值相等；并且第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)相对于合成的ac电压波形vsum具有相等的相位偏移。

每个子分支40、42输送相同量的有功功率，这是由于：子分支40、42串联连接在第一dc端子和第二dc端子32、34之间；子分支32、34的相元件44的dc侧平均电压的幅值相等；并且共同的直流电流过子分支40、42。

滞后和超前的无功功率使用电压源转换器30的可用额定的一部分。假设1000a的电流流入到ac相端子36中，那么第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)的+15和-15电角度的相位偏移意味着：966a的额定电流用于有功功率输送，并且剩余部分的额定电流由滞后和超前的无功功率用尽，考虑到由于第一子分支和第二子分支40、42的相元件44分别处于第一操作模式和第二操作模式而导致呈现给dc网络47的总和dc电压60中的纹波的量有益地减少，这是可接受的。

图6示出图1的电压源转换器30的仿真模型的结果。在仿真模型中，ac网络54的有功功率由p=±600mw给定，ac网络54的无功功率由q=±240mvar(±0.4p.u.)给定，ac网络54的线路到线路ac电压由vac=400kv±5%给定，变压器组装件的阻抗由z=12%给定，变压器组装件的电抗-电阻比由x/r=60给定，第一dc端子32处的dc电压由vdc1=+320kv给定，并且第二dc端子34处的dc电压由vdc2=-320kv给定。另外，对于每个分支38利用相对于合成的ac电压波形vsum具有零电角度的相位偏移的第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)以及对于每个分支38利用相对于合成的ac电压波形vsum分别具有+15和-15电角度的相位偏移的第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)，来模拟电压源转换器30。

从图6中可以看到，在与如图6(a)所示由于生成相对于合成的ac电压波形vsum分别具有零电角度的相位偏移的第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)引起的纹波的量82相比时，如图6(b)所示生成相对于合成的ac电压波形vsum分别具有+15和-15电角度的相位偏移的第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)导致呈现给dc网络58的总和dc电压60中的纹波的较低量80。事实上，不像前者的总和dc电压60包含6次谐波和/或其倍数谐波形式的纹波82，后者的总和dc电压60包含12次谐波和/或其倍数谐波形式的纹波80。

因此，在电压源转换器30的分支38中提供可独立控制的第一子分支和第二子分支40、42使得能够利用其间的相位差来操作第一子分支和第二子分支40、42，以便控制共同的ac相端子36处的合成的ac电压波形vsum的配置，并且同时减少呈现给dc网络58的总和dc电压60中的纹波的量。

由于呈现给dc网络58的总和dc电压60中的纹波的量的减少，在与供图4的常规的电压源转换器64使用的dc滤波器相比时，使用单独的有源或无源dc滤波器供与图1的电压源转换器30使用变得更加实用和经济。这使得能够在成本、重量、占用面积和效率方面优化整个电压源转换器30。另外，呈现给dc网络58的总和dc电压60中的纹波的量的减少可以减少满足dc网络功率质量要求所需的额外硬件和/或使得能够连接到低成本的交联聚乙烯hvdc电缆。现代交联聚乙烯hvdc电缆不能耐受连续的ac电压应力，并且dc电压中的纹波将相关联的交流电流驱动到dc传输线路中，这增加dc传输线路的热负荷并且可能会造成电磁干扰。

如上文所解释，通过电压源转换器30与ac网络54交换有功功率促使每个分支38的第一子分支和第二子分支40、42以极性相反的无功功率操作。

另一方面，如果电压源转换器30的每个分支38进行操作以便与ac网络54交换无功功率，那么分别以第一操作模式和第二操作模式配置第一子分支和第二子分支40、42的相元件44导致第一子分支40以正的有功功率操作，并导致第二子分支42以负的有功功率操作，因为第一子分支40的相元件44充当整流器，而第二子分支42的相元件44充当逆变器，如图7所示。

如图8(a)所示，如果以第一操作模式连续配置第一子分支40的相元件44，并且以第二操作模式连续配置第二子分支42的相元件44，这又将导致第一子分支40的能级经历由它的第一子转换器46的储能装置的充电引起的净增加，并且导致第二子分支42的能级经历由它的第一子转换器46的储能装置的放电引起的净下降。类似地，如果以第二操作模式连续配置第一子分支40的相元件44，并且以第一操作模式连续配置第二子分支42的相元件44，这又将导致第一子分支40的能级经历由它的第一子转换器46的储能装置的放电引起的净下降，并且导致第二子分支42的能级经历由它的第一子转换器46的储能装置的充电引起的净下降。如上所述，来自每个子分支40、42的储能装置中的此类能量累积或能量损失可能会导致至少一个储能装置的能级不期望偏离参考值，这可能会影响电压源转换器30与ac网络54可靠地交换无功功率的能力。

可通过切换相元件44的切换元件使得每个子分支40、42的相元件44在第一操作模式和第二操作模式之间交替来实现对每个子分支40、42的储能装置的能级的调节。更特定地，在每个分支38中，当对每个子分支40、42的相元件44进行控制以在第一操作模式和第二操作模式之间交替时，对第一子分支和第二子分支40、42中的一个的相元件44进行控制以处于第一操作模式和第二操作模式中的一个中，同时对第一子分支和第二子分支40、42中的另一个的相元件44进行控制以处于第一操作模式和第二操作模式中的另一个中。因此，第一子分支和第二子分支40、42的ac端子48处的第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)中的每个相对于合成的ac电压波形vsum具有在-15电角度和+15电角度之间交替的相位偏移。同时，合成的ac电压波形vsum的幅值和相位角保持不变，因为合成的ac电压波形vsum是第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)的矢量和。

图8(b)示出每个分支38中在第一操作模式和第二操作模式之间交替的第一子分支和第二子分支40、42的相元件44。控制每个相元件44以在合成的ac电压波形vsum的零交叉点处在第一操作模式和第二操作模式之间切换。对每个子分支40、42的相元件44进行控制以便在合成的ac电压波形vsum的功率频率周期内在第一操作模式和第二操作模式中花费相等的时间量，使得每个子分支40、42在功率频率周期内利用等量的正有功功率和负有功功率操作。这使得每个子分支40、42的储能装置能够可控地充电和放电，这可用于将每个子分支40、42的每个储能装置的能级调节到期望参考值。这允许在合成的ac电压波形vsum的每个功率频率周期内将储存在每个子分支40、42的储能装置中的能量的净变化控制为零或大体上为零。

要设想，在本发明的其它实施例中，可以控制每个相元件以在合成的ac电压波形的任何其它点处在第一操作模式和第二操作模式之间切换。还要设想，在本发明的又其它实施例中，可以控制每个相元件以在合成的ac电压波形的功率频率周期内在第一操作模式和第二操作模式之间切换若干次。

图9示出当控制每个相元件44以在第一操作模式和第二操作模式之间交替时针对每个分支38的合成的ac电压波形、第一ac电压波形和第二ac电压波形vsum、vsbc(u)、vsbc(l)。当每个子分支40、42的相元件44在第一操作模式和第二操作模式之间切换时，在第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)中观察到阶梯变化。

图10示出作为ac侧电压86（即，如图9所示的第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)）的整流等效的每个相元件44的dc侧电压84。由于每个ac侧电压86中的阶梯变化，与图4的常规的电压源转换器64相比，存在每功率频率周期要求每个相元件44的切换元件接通和关断的次数增加，并且进行每个相元件44的切换元件的硬电压开关，尽管电压相对较低，例如每单元~0.28。

参考图10，可以看到的是，在每个功率频率周期中，由‘1’表示的切换元件的集合在50kv时接通，在零电压时关断，在50kv时再次接通，并且在零电压时再次关断。相反，由‘2’表示的切换元件的集合在50kv时关断，在零电压时接通，在50kv时关断，并且在50kv时再次接通。通过考虑切换元件的两个集合并求平均，切换元件的每个集合在50kv时经历一次接通和一次关断，并且在零电压时经历一次接通和一次关断。因此，与图4的常规电压源转换器64中的50hz的换向频率相比，换向频率现在为100hz。

因此，对第一子分支和第二子分支40、42提供控制以各自在第一操作模式和第二操作模式之间交替避免了由于只在第一操作模式和第二操作模式中的一个中连续操作每个子分支40、42而引起至少一个储能装置的能级与参考值的上述不期望偏离。因此，这允许电压源转换器30可靠地与ac网络54交换无功功率，从而允许电压源转换器30在宽p-q包络上操作。

ac网络54中可能会发生ac故障，从而导致ac网络54的一个或多个相位中的ac电压降落。在ac故障期间，第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)之间的相位差可能会增加高于30电角度。例如，如果第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)之间的相位差增加到120电角度，那么合成的ac电压波形vsum的幅值将减小为它的标称值的大约52%。在第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)之间的180电角度相位差的极限中，合成的ac电压波形vsum减小为零。

因此，提供每个分支38的独立可控的第一子分支和第二子分支40、42使得能够响应于ac网络54中的ac故障减小每个分支38的合成的ac电压波形vsum，而不会影响分支38继续支持dc端子32、34之间的总和dc电压60的能力。因此，为电压源转换器30提供有大范围的ac电压控制，以便提供增强的ac故障穿越（ride-through）能力。

此外，第一子分支和第二子分支40、42的相元件44在第一操作模式和第二操作模式之间交替也适用于电压源转换器30响应于ac故障的发生的操作。由于需要控制电压源转换器30以便交换无功功率以支持ac网络54并帮助ac电压恢复，这是特别有利的。

图11中示出根据本发明的第二实施例的电压源转换器，并且一般通过参考数字130被指定。图11的电压源转换器130在结构和操作上与图1的电压源转换器30类似，并且相似的特征共享相同的参考数字。

图11的电压源转换器130与图1的电压源转换器30的不同在于，图11的电压源转换器130的每个分支38的每个子分支40、42包括第二子转换器88，如图12所示。在每个子分支40、42中，每个相元件44与多个第二子转换器88中的相应第二子转换器串联连接，以便定义电气块。每个第一子转换器46与电气块中的相应电气块并联连接。

每个第二子转换器88包括多个模块90。每个第二子转换器88的每个模块90包括两对切换元件和采用电容形式的储能装置。在每个第二子转换器88的每个模块90中，多对切换元件以全桥布置与电容并联连接以便定义可提供负、零或正电压并且可沿两个方向传导电流的4-象限双极模块，如图13所示。

在每个分支38中并联连接第一子转换器46和电气块允许第一子转换器46选择性地充当波形合成器以修改呈现给dc网络58的第一dc电压。

在每个分支38中串联连接第二子转换器88和相元件44允许第二子转换器88选择性地充当波形合成器以修改对应相元件44的dc侧的第二dc电压。这种修改对应相元件44的dc侧的第二dc电压导致对应修改对应相元件44的ac侧的ac侧电压。

通过改变切换元件的状态，选择性地绕过每个模块90的电容或将每个模块90的电容插入到链式-链路转换器中。这选择性地引导电流流过电容或使电流绕过电容，使得模块90在每个第二子转换器88的情况下提供负、零或正电压。

当模块90中的切换元件配置成在模块90中形成短路时，绕过模块90的电容。这促使链式-链路转换器中的电流通过短路并绕过电容，并且因此模块90提供零电压，即，采用绕过模式配置模块。

当模块90中的切换元件配置成允许链式-链路转换器中的电流流入和流出电容时，模块90的电容插入到链式-链路转换器中。然后，电容对它的储存的能量进行充电或放电，以便提供正或负电压，即，以非绕过模式配置模块90。模块90的切换元件可配置成引导电流沿任一方向流过电容，以便控制由模块90提供的电压的极性。

进一步对控制器62进行编程以便控制第二子转换器88。

在使用中，每个第二子转换器88可进行操作以便对每个相元件44的dc侧的第二dc电压进行整形。因此，在每个子分支40、42中提供每个第二子转换器88为电压源转换器提供有内置有源dc滤波器。

要设想，在本发明的其它实施例中，只要每个第二子转换器能够选择性地充当波形合成器以修改相应的第二dc电压，每个第二子转换器的配置就可改变。

图14至图16示出图11的电压源转换器130的仿真模型的结果。在仿真模型中，ac网络54的有功功率由p=±600mw给定，ac网络54的无功功率由q=±240mvar(±0.4p.u.)给定，ac网络54的线路到线路ac电压由vac=400kv±5%给定，变压器组装件的阻抗由z=12%给定，变压器组装件的电抗到电阻比由x/r=60给定，第一dc端子32处的dc电压由vdc1=+320kv给定，并且第二dc端子34处的dc电压由vdc2=-320kv给定。另外，对于每个分支38利用相对于合成的ac电压波形vsum具有零电角度的相位偏移的第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)以及对于每个分支38利用相对于合成的ac电压波形vsum分别具有+15和-15电角度的相位偏移的第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)，来模拟电压源转换器130。

从图14中可以看到，生成相对于合成的ac电压波形vsum分别具有+15和-15电角度的相位偏移的第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)导致在呈现给dc网络58的总和dc电压60中的纹波的较低量92，这与如图6(b)所示的纹波的量80类似。

图15示出当控制每个相元件44以在第一操作模式和第二操作模式之间交替时针对每个分支38的合成的ac电压波形、第一ac电压波形和第二ac电压波形vsum、vsbc(u)、vsbc(l)。当每个子分支40、42的相元件44在第一操作模式和第二操作模式之间切换时，在第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)中观察到阶梯变化。

图16示出作为ac侧电压（即，如图15所示的第一ac电压波形和第二ac电压波形vsbc(u)、vsbc(l)）的整流等效的每个相元件的dc侧电压94、96。

在呈现给dc网络58的总和dc电压60中的纹波的量的减少有利地降低了第二子转换器88的谐波滤波要求，并且从而允许对应地减小每个第二子转换器88的额定，从而在图11的电压源转换器130的成本、重量、占用面积和传导损耗方面提供改进。

图17中示出根据本发明的第三实施例的电压源转换器，并且一般通过参考数字230被指定。图17的电压源转换器230在结构和操作上与图11的电压源转换器130类似，并且相似的特征共享相同的参考数字。

图17的电压源转换器230与图11的电压源转换器130的不同之处在于，取代带有具有第一子分支和第二子分支的40、42的多个分支38，图17的电压源转换器230包括第一组串联连接的第一分支38和第二组串联连接的第二分支38，其中每个分支38包括相元件44、第一子转换器46和第二子转换器88。每个分支38中的相元件44、第一子转换器46和第二子转换器88的特征和布置如上文参考图11的电压源转换器130的每个子分支40、42中的相元件44、第一子转换器46和第二子转换器88的特征和布置来描述。将明白，取决于电压源转换器230的滤波要求，可从每个分支38中省略第二子转换器88。

第一组和第二组串联连接的分支38串联连接在第一dc端子和第二dc端子32、34之间，其中第一组串联连接的第一分支38朝向第一dc端子32连接，并且第二组串联连接的第二分支38朝向第二dc端子34连接。

电压源转换器230还包括第一变压器组装件和第二变压器组装件98、100。

第一分支38的相元件44的ac端子48经由第一变压器组装件98连接到ac相端子36。更特定地，第一分支38的相元件44的ac端子48经由第一变压器组装件98的初级和次级变压器绕组连接到ac相端子36，其中每个第一分支38的相元件44的ac端子48连接到次级变压器绕组中的相应一个的相应端，每个次级变压器绕组与初级变压器绕组中的相应一个相互耦合，并且每个初级变压器绕组连接到ac相端子36中的相应一个。初级变压器绕组采用接地的星形连接的配置布置，而每个次级绕组采用开式绕组的形式以便连接到对应的第一分支38的相元件44的ac端子48。

第二分支38的相元件44的ac端子48经由第二变压器组装件100连接到ac相端子36。更特定地，第二分支38的相元件44的ac端子48经由第二变压器组装件100的初级和次级变压器绕组连接到ac相端子36，其中每个第二分支38的相元件44的ac相端子48连接到次级变压器绕组中的相应一个的相应端，每个次级变压器绕组与初级变压器绕组中的相应一个相互耦合，并且每个初级变压器绕组在ac相端子36中的两个之间延伸。初级变压器绕组采用三角形连接的配置布置，而每个次级绕组采用开式绕组的形式以便连接到对应的第二分支38的相元件44的ac端子48。

每个ac相端子36连接到三相ac网络54的相应相。

第一变压器组装件98的星形连接的配置和第二变压器组装件100的三角形连接的配置导致在可操作地连接到相同的ac相的每对第一分支和第二分支38的相元件44的ac端子48处的ac电压波形之间提供相位偏移。

由于可操作地连接到相同的ac相的每对第一分支和第二分支38的相元件44的ac端子48处的ac电压波形之间的相位偏移，所以在每对第一分支和第二分支38的相元件44的dc侧的dc侧电压之间也存在对应的相位偏移。这又在由每对第一分支和第二分支38呈现的相应的dc电压之间提供相位偏移，这导致在呈现给dc网络58的总和dc电压60中的纹波的量的减少。

图18中示出根据本发明的第四实施例的电压源转换器，并且一般通过参考数字330被指定。图18的电压源转换器330在结构和操作上与图17的电压源转换器230类似，并且相似的特征共享相同的参考数字。

图18的电压源转换器330与图17的电压源转换器230的不同之处在于，在图18的电压源转换器330中，每个分支38包括第一子分支和第二子分支40、42，并且第一变压器组装件和第二变压器组装件102、104的配置是不同的。

图18的电压源转换器330的每个分支38的第一子分支和第二子分支40、42的结构和操作如上文参考图11的电压源转换器130的每个分支38的第一子分支和第二子分支40、42的结构和操作来描述。

第一分支38的相元件44的ac端子48经由第一变压器组装件102连接到ac相端子36。对于每个第一分支38，第一子分支和第二子分支40、42中的每个子分支的相元件44的ac端子48连接到相应的次级变压器绕组的相应端，相应的次级变压器绕组与相应的初级变压器子绕组相互耦合，并且初级变压器子绕组串联连接以便定义在三个ac相端子36中的两个之间延伸的初级变压器绕组。第一变压器组装件102的初级变压器绕组采用三角形连接的配置布置，而每个次级绕组采用开式绕组的形式以便连接到对应子分支40、42的相元件44的ac端子48。

第二分支38的相元件44的ac端子48经由第二变压器组装件104连接到ac相端子36。对于每个第二分支38，第一子分支和第二子分支40、42中的每个的相元件44的ac端子48连接到相应的次级变压器绕组的相应端，相应的次级变压器绕组与相应的初级变压器子绕组相互耦合，并且初级变压器子绕组串联连接以便定义在ac相端子36和地之间延伸的初级变压器绕组。第二变压器组装件104的初级变压器绕组采用星形连接的配置布置，而每个次级绕组采用开式绕组的形式以便连接到对应子分支40，42的相元件44的ac端子48。

每个ac相端子26连接到三相ac网络54的相应相。

在适用的情况下，电压源转换器330的以下操作已经参考相位中的一个进行了描述，并且将了解，除非另外规定，否则经过必要的修正，此类描述适用于其它两相。

三角形连接的初级变压器绕组中的每个经历ac网络54的线路到线路ac电压，而星形连接的初级变压器绕组中的每个经历ac网络54的线路到中性线ac电压。因此，对于每个相，每个三角形连接的初级变压器绕组的初级侧电压相对于ac网络54的线路到中性线ac电压具有-30电角度的相位偏移，而每个星形连接的初级变压器绕组的初级侧电压相对于ac网络54的线路到中性线ac电压具有零电角度的相位偏移。

图19(a)示出对于给定相在三角形连接的初级变压器绕组的初级侧电压（通过电压矢量106表示）和星形连接的初级变压器绕组的初级侧电压（通过电压矢量108表示）之间的相位差。

对于每个分支38，由于第一子分支和第二子分支40、42的配置，对应的初级变压器绕组的初级侧电压是第一子分支和第二子分支40、42的相元件44的ac端子48处的ac电压波形的矢量和。为方便起见，将对应的初级变压器绕组的初级侧电压称为合成的ac电压波形，将第一子分支40的相元件44的ac端子48处的ac电压波形称为第一ac电压波形，并将第二子分支42的相元件44的ac端子48处的ac电压波形称为第二ac电压波形。

通过切换子分支40、42的相元件44的切换元件以便控制每个第一子分支40的相元件44以处于第一操作模式并控制每个第二子分支42的相元件44以处于第二操作模式，来减少呈现给dc网络58的总和dc电压60中的纹波的量。在第一操作模式中，相元件44进行操作以便控制第一ac电压波形的配置以相对于合成的ac电压波形具有正相位偏移。在第二操作模式中，相元件44进行操作以便控制第二ac电压波形的配置以相对于合成的ac电压波形具有负相位偏移。控制第一ac电压波形和第二ac电压波形以在幅值上相等。

对于第一分支38，第一子分支40的相元件44进行操作以便控制第一ac电压波形的配置以相对于合成的ac电压波形具有+7.5电角度的相位偏移，并且第二子分支42的相元件44进行操作以便控制第二ac电压波形的配置以相对于合成的ac电压波形具有-7.5电角度的相位偏移，其中合成的ac电压波形是三角形连接的初级变压器绕组的初级侧电压，其相对于线路到中性线ac电压具有-30电角度的相位偏移。因此，对于第一分支38，第一ac电压波形相对于线路到中性线ac电压具有-22.5电角度的相位偏移，并且第二ac电压波形相对于线路到中性线ac电压具有-37.5电角度的相位偏移。

对于第二分支38，第一子分支40的相元件44进行操作以便控制第一ac电压波形的配置以相对于合成的ac电压波形具有+7.5电角度的相位偏移，并且第二子分支42的相元件44进行操作以便控制第二ac电压波形的配置以相对于合成的ac电压波形具有-7.5电角度的相位偏移，其中合成的ac电压波形是星形连接的初级变压器绕组的初级侧电压，其相对于线路到中性线ac电压具有零电角度的相位偏移。因此，对于第二分支38，第一ac电压波形相对于线路到中性线ac电压具有+7.5电角度的相位偏移，并且第二ac电压波形相对于线路到中性线ac电压具有-7.5电角度的相位偏移。

图19(b)和图19(c)示出在对应于与ac网络54的给定相相关联的分支38的相元件44的ac端子48处的四个ac电压波形的电压矢量110、112、114、116之间的相对位移。可以看出的是，电压矢量110、112、114、116相对于彼此依次位移了15电角度，从而导致将图18的电压源转换器330配置为24-脉冲电压源转换器。

每个子分支40、42的相元件44贡献相应的dc侧电压，使得由分支38呈现给dc网络58的总和dc电压60是串联连接的分支38的相元件44的dc侧电压的总和，其采用与不同的相位角操作的多个全波整流的正弦波波形的形式。由于存在与ac网络54的三个相中的每个相相关联的四个dc侧电压，所以存在12个全波整流的正弦波波形，其一起求和以便呈现具有包含24次谐波和/或其倍数（例如，48次、72次等）谐波的较低纹波含量的总和dc电压60。因此，与图4的常规电压源转换器64相比，图18的电压源转换器330的配置使得能够显著减少在呈现给dc网络58的总和dc电压60中的纹波的量，这通过将上文参考图1和图11的电压源转换器30、130描述的电子控制的相位偏移的原理连同上文参考图17的电压源转换器230描述的基于变压器的相位偏移的原理相结合来实现。呈现给dc网络58的总和dc电压60中的纹波的量的此类减少进一步降低了第二子转换器88的谐波滤波要求，并且因此允许对应地减少每个第二子转换器88的额定，从而在图18的电压源转换器330的成本、重量、占用面积和传导损耗方面提供改进。

要设想，在本发明的其它实施例中，可从子分支40、42中省略第二子转换器88，并且使用单独的有源或无源dc滤波器来从呈现给dc网络58的dc电压60中过滤谐波。由于将只要求dc滤波器来过滤24次谐波和/或其倍数谐波，所以当与供图4的常规的电压源转换器64使用的dc滤波器相比时，可降低供图18的电压源转换器330使用的dc滤波器的谐波滤波要求。

此外，可通过切换相元件44的切换元件使得每个子分支40、42的相元件44在第一操作模式和第二操作模式之间交替来实现对每个子分支40、42的储能装置的能级的调节。更特定地，在每个分支38中，当对每个子分支40、42的相元件44进行控制以在第一操作模式和第二操作模式之间交替时，控制第一子分支和第二子分支40、42中的一个的相元件44以处于第一操作模式和第二操作模式中的一个，同时控制第一子分支和第二子分支40、42中的另一个的相元件44以处于第一操作模式和第二操作模式中的另一个。因此，第一子分支和第二子分支40、42的ac端子48处的第一ac电压波形和第二ac电压波形中的每个相对于合成的ac电压波形具有在-7.5电角度和+7.5电角度之间交替的相位偏移。同时，合成的ac电压波形的幅值和相位角保持不变，因为合成的ac电压波形是第一ac电压波形和第二ac电压波形的矢量和。

图18的电压源转换器330的每个分支38的相元件44的ac端子48处的第一ac电压波形和第二ac电压波形之间的相位差低于图1和图11的电压源转换器30、130的每个分支38的相元件44的ac端子48处的第一ac电压波形和第二ac电压波形之间的相位差。因此，与上文参考图1和图11的电压源转换器30、130描述的硬电压开关相比，与每个相元件44在第一操作模式和第二操作模式之间切换相关联的每个相元件44的切换元件的硬电压开关以较低的电压进行。

经过必要的修正，上文参考图1和图11的电压源转换器30、130描述的增强的ac故障穿越能力适用于图18的电压源转换器330。另外，上文参考图1和图11的电压源转换器30、130描述的第一子分支和第二子分支40、42的相元件44在第一操作模式和第二操作模式之间交替也适用于图18的电压源转换器响应于ac网络54中出现ac故障的操作，以便帮助控制电压源转换器330交换无功功率以支持ac网络54并帮助ac电压恢复。

要设想，在本发明的其它实施例中，电压源转换器中的分支、子分支和/或变压器组装件的数量可在数量上改变，以便为电压源转换器提供更高或更低的脉冲配置。

将明白，电压源转换器可包含不同数量的多个分支，其中的每个分支可连接到具有对应数量的相的多相ac网络的相应相；或者可包括可连接到单相ac网络的单相分支。

要设想，在本发明的其它实施例中，一个或多个分支可包括至少一个额外的子分支。换句话说，每个分支总共可包括两个、三个、四个、五个或更多个子分支。

还将明白的是，关于以上实施例所使用的每个数值不旨在限制本发明的范围，而是选择它来说明本发明的工作，并且可以通过不同的数值来取代。

将进一步明白的是，本发明的以上实施例中的任何的至少一个特征可以并入到其它实施例中的任何中或者与其它实施例中的任何进行组合。