[0028]可选地，每个臂部可以包括反并联连接的至少一对开关元件，使得每个臂部可以在两个方向上传导电流。这允许电压源型变换器被配置为在两个方向上转移AC电网与DC电网之间的电力。所述或每对开关元件的每个开关元件可以包括单个开关装置或多个串联和/或并联连接的开关装置。
[0029]在根据本发明的电压源型变换器中，每个能量储存装置可以是能够储存或释放能量的任何装置，例如，电容器或蓄电池。
【附图说明】
[0030]现将参考附图，通过非限制性示例的方式描述本发明的优选实施例，其中:
[0031]图la、图1b和图1c以示意图的形式示出现有技术的电压源型变换器；
[0032]图1d以示意图的形式示出现有技术的线路换向变换器；
[0033]图2a以示意图的形式示出根据本发明实施例的电压源型变换器；
[0034]图2b示出形成图2a的电压源型变换器的链环式变换器的一部分的4象限双极模块的结构；
[0035]图3至图5以曲线图的形式示出图2a的电压源型变换器的操作；以及
[0036]图6以曲线图的形式示出在图2的电压源型变换器的AC端子处产生的AC相电流的频率分析。
【具体实施方式】
[0037]图2a示出根据本发明的实施例的电压源型变换器30。
[0038]电压源型变换器30包括第一 DC端子32、第二 DC端子34和三个变换器臂36。
[0039]每个变换器臂36在第一 DC端子32与第二 DC端子34之间延伸，并且具有由AC端子42隔开的第一臂部38和第二臂部40。换言之，在每个变换器臂36中，第一臂部38被连接在第一 DC端子32与AC端子42之间，并且第二臂部40被连接在第二 DC端子34与AC端子42之间。
[0040]电压源型变换器30还包括两个电感器44。每个电感器44的第一端被连接到第一DC端子32和第二 DC端子34中相应的一个DC端子上。
[0041]在使用中，电感器44的第二端分别被连接到DC电网46的正端子和负端子，并且每个AC端子42经由变压器被连接到三相AC电网48的相应相位。以这种方式，每个电感器44提供电流源。
[0042]每个臂部38、40包括导向开关50，其包括单个开关元件。每个开关元件包括晶闸管。在臂部38、40中使用晶闸管不仅提高臂部38、40的鲁棒性，而且还使得臂部38、40能够经受由于DC电网46中的故障而可能发生的浪涌电流。
[0043]可以设想，在本发明的其它实施例中，每个晶闸管可以由绝缘栅双极型晶体管、二极管、栅极可关断晶闸管、场效应晶体管、注入增强栅晶体管、集成门极换向晶闸管或任何其它自然换向半导体器件或自换向半导体器件代替。
[0044]还可以设想，在本发明的其它实施例中，每个开关元件可以由多个串联连接的开关元件代替，以增大每个臂部38、40的额定电压。
[0045]电压源型变换器30还包括三个链环式变换器52。每个链环式变换器52形成分支以互连三个AC端子42中的两个，使得三个分支被布置为形成三角形(delta)布置，其中每个AC端子42限定三个分支中两个之间的相应接合点。
[0046]在两个AC端子42之间连接每个链环式变换器52意味着在使用中，每个变换器臂36的每个臂部38、40可切换为将每个对应链环式变换器52切换进和切换出带有该臂部38、40的电路，并且从而将对应链环式变换器52切换进和切换出带有相应DC端子32、34的电路。
[0047]每个链环式变换器52包括多个串联连接的模块52a。每个模块52a包括两对开关元件(本文将其每个称为“模块开关53a”)以及电容器53b形式的能量储存装置，如图2b所示。模块开关53a以全桥结构与电容器53b并联连接以限定能够提供负电压、零电压或正电压并且可以在两个方向上传导电流的4象限双极模块。
[0048]每个模块开关53a由绝缘栅双极型晶体管(IGBT)形式的半导体器件构成。每个IGBT与反并联二极管并联连接。可以设想，在本发明的其它实施例中，每个模块开关可以是不同的开关装置，诸如栅极可关断晶闸管、场效应晶体管、注入增强栅晶体管、集成门极换向晶闸管或任何其它自换向半导体器件。
[0049]可以设想，在本发明的其它实施例中，电容器53b可以由能够储存和释放能量的另一能量储存装置(例如，蓄电池)来代替。
[0050]通过改变模块开关53a的状态，每个模块52a的电容器53b被选择性地旁路或插入到对应链环式变换器52。这选择性地引导电流通过电容器53b或使得电流旁路电容器53b，使得每个模块52a提供负电压、零电压或正电压。
[0051]当每个模块52a中的各对模块开关53a被配置为形成模块52a中的短路时，每个模块52a的电容器53b被旁路。这使得链环式变换器52中的电流经过短路且旁路电容器53b，所以模块52a提供零电压，即模块52a被配置为旁路模式。
[0052]当每个模块52a中的各对模块开关53a被配置为允许链环式变换器52中的电流流入和流出电容器53b时，每个模块52a的电容器53b被插入链环式变换器52。电容器53b则将其储存的能量充电或放电以便提供非零电压，即模块52a被配置为非旁路模式。每个模块的模块开关53a的全桥结构允许模块开关53a的配置使得电流在任一方向上流入和流出电容器53b，所以每个模块52a可以被配置为在非旁路模式中提供负电压或正电压。
[0053]通过将每个提供自身电压的多个模块52a的电容器53b插入每个链环式变换器52，能够在每个链环式变换器52两端建立组合电压，其高于从每个单个模块52a可得的电压。以这种方式切换每个模块52a的模块开关53a使得每个链环式变换器52提供步阶式可变电压源，这允许使用步进式近似在每个链环式变换器52两端产生电压波形。可以实施每个模块52a的这种切换以控制每个对应AC端子处AC电压的形态。
[0054]电压源型变换器30还包括控制单元54以协调臂部38、40和链环式变换器52的切换。
[0055]如下参照图3至图5描述图2a的电压源型变换器30的操作。
[0056]如上所述，控制单元54切换每个链环式变换器52，以提供步阶式可变电压源，以便通过变压器电抗56参照AC电网48的电源电压在每个对应AC端子42处产生正弦电压波形。每个正弦电压波形与其它两个正弦电压波形相差120电角度。每个正弦电压波形的特性被配置为允许对应链环式变换器52吸取所需的电流量以实现与AC电网48交换期望水平的功率。
[0057]可以理解地是，在实际电网条件下，上述方式(其中每个链环式变换器52在每个对应AC端子42处产生正弦电压波形)将在每个AC端子42处的AC电压中引起不需要的变化，所以电压源型变换器30的操作可以利用带有分接开关(tap changer)的变压器来补偿每个AC端子42处AC电压中不需要的变化。
[0058]在电压源型变换器30中包括电感器44允许将变换器臂36操作为如同电流源线路换向变换器，图1d中示出电流源线路换向变换器的常规示例。以与实施三相AC电压到DC电压的整流的常规三相线路换向变换器的切换相同的方式，控制单元54将导向开关50切换为导通和关断。这使得在每个导向开关50中在功率周期的/3弧度上发生换向，从而在功率周期的/6弧度之后，导电状态下的导向开关50经受至非导电状态的瞬间转变。
[0059]以相位控制方式与链环式变换器52的切换相协调地切换导向开关50，以控制链环式变换器52与变换器臂36之间的电力交换。还控制导向开关50和链环式变换器52的这种切换来最小化每个链环式变换器52中每个模块52a的电容器电压水平中的任何净变化。
[0060]在每个AC端子42处产生正弦电压波形使得臂部38、40的软切换成为可能，从而减小开关损耗。
[0061]图3将由图2a的电压源型变换器30的一个链环式变换器52在AC端子42处产生的AC相位电压58与DC电网46的DC电压60、AC电网48的AC电压62和基频AC电压波形64进行比较。
[0062]从图3可以看出，当在AC电网48的AC电压62中存在显著水平的谐波时，链环式变换器52仍能够在AC端子42处产生正弦电压波形的高质量的AC相位电压58。
[0063]图4示出图2a的电压源型变换器30的一个变换器臂36的每个