动的第二电流74b是在变换器臂30的第二变换器臂部34中流动的3次谐频交流分量的总和。
[0117]从图3可以看出，由于在第一变换器臂30的第一变换器臂部34中流动的3次谐频交流分量的总和，在第一 DC端子26与第一抽头端子54之间流动的第一电流74a具有+2的正峰值和-1的负峰值。
[0118]以这种方式，变换器臂30形成可以被控制以在每个AC端子36处产生第一非基频交流分量70a、70b、70c的变换器单元，然后由电压源型变换器对其“斩断”(即，修改)以形成在第一 DC端子26和第二 DC端子28与第一抽头端子52和第二抽头端子54之间流动的第一电流74a和第二电流74b。每个变换器臂部32、34中的链环式变换器提供大范围的复杂电压波形的能力使得其适合于在对应AC端子36处产生交流电(该交流电包括基频和3次谐频交流分量)。
[0119]上述电压源型变换器22的操作意味着包含直流分量和3次谐频交流分量的第一电流74a在第一 DC端子26与第一抽头端子52之间流动，并且包含直流分量和3次谐频交流分量的第二电流74b在第二 DC端子28与第二抽头端子54之间流动。
[0120]以上述方式操作电压源型变换器使得第一和第二电流74a、74b分别通过第一抽头臂部48a和第二抽头臂部48b流动。第一电流74a和第二电流74b的直流分量作用为放电，并由此分别减小第一抽头臂部48a和第二抽头臂部48b的隔直电容器的电压。
[0121]然而，因为抽头臂48被布置为与DC电网41并联连接，所以隔直电容器的结合电压必须被维持在DC电网41的DC电压处。因此，充电直流分量76从DC电网41流入隔直电容器中，以便阻止第一和第二电流74a、74b中每个的直流分量并且由此维持隔直电容器的结合电压。这意味着每个隔直电容器并因此DC抽头24仅经受具有+1.5正峰值和-1.5负峰值的非基频交流电77。充电直流分量76从DC电网41流入隔直电容器中，使得DC抽头24从DC电网41获取电力。
[0122]通过第二变压器的一次变压器绕组60和二次变压器绕组62的相互耦合的方式，非基频交流分量72在电流返回路径58中的流动，使得1相交流电流入变频器50的输入AC端子。控制器控制变频器50将1相交流电转换为从变频器50的输出AC端子流出且流入AC电气负载64的3相交流电。以这种方式，DC抽头24为AC电气负载64提供电力。
[0123]同时，“斩断”对应AC端子36处的基频交流分量形成在第一DC端子26和第一DC电力传输线38中流动的直流电(未示出)，并且形成在第二 DC端子28和第二 DC电力传输线40中流动的另一直流电(未示出)。这使得通过第一 DC电力传输线38和第二 DC电力传输线40传输高电平功率。
[0124]因此，在第一电气组件20中包括变换器单元(S卩，第一电气组件20的变换器臂30)和DC抽头24使得利用在使用中正常运行的电压源型变换器22和DC电力传输线38、40能够提供低电平功率(例如，在20kV处20MW)，以提供高电平功率(例如，在600kV处600MW)。这提供了传输和分配适合于位于偏远地区终端用户消费的水平下的电力的方式，通过该方式来传递DC电力传输线38、40。
[0125]与此相反，如果从第一电气组件20省略DC抽头并且变换器臂30没有被操作为变换器单元以在每个AC端子36处产生第一非基频交流分量从而驱动非基频交流分量通过电流返回路径并在第三抽头端子中流动，则在每个偏远位置处需要安装具有高压降压能力的装置(诸如高电压DC到DC变换器)，以降低在DC电力传输线38、40中传输的电力的电压电平，以便传输和分配在适合于前述终端用户消费的水平下的功率。安装多个这种装置将明显增加硬件尺寸、重量和成本，从而不利地影响相关电力传输和配电网络的经济可行性。
[0126]此外，由于在第一电气组件20中包括变换器单元和DC抽头24避免了改变电压源型变换器22和DC电力传输线38、40的额定值以使得它们能够供应低电平DC功率的需求，所以将变换器单元和DC抽头24添加至现有的电压源型变换器和DC电力传输线，以形成第一电气组件20不需要明显地修改现有的电压源型变换器和DC电力传输线。
[0127]上述DC抽头24的简单配置实现了为AC电气负载64提供AC电力的简单的、有成本效益的和可靠的机制。
[0128]在DC抽头24中包括第二变压器允许修改由DC抽头24供应的功率的电压电平，以匹配AC电气负载64的电压需求。通过控制变换器单元来配置在第三抽头端子56中流动的非基频交流电72使得由DC抽头24供应的功率的电压电平紧密匹配AC电气负载64的电压需求，可以减小所需的升压或降压能力，并因此减小这种变压器的尺寸。
[0129]在DC抽头24中包括变频器50允许在DC抽头24供应AC电力至AC电气负载64之前，将第三抽头端子56处的非基频交流电72转换为基频交流电。此外，使用3次谐频交流分量70a、70b、70c作为每个AC端子36处的每个第一非基频交流分量使得更简单地改变第三抽头端子56处的非基频交流电72以产生基频交流电。另外，使用变频器50允许修改由DC抽头24供应的电力的相数，以匹配AC电气负载64所需的电力的相数。
[0130]因此，根据本发明的第一电气组件20的配置得到经济的、节省空间的和高效的第一电气组件20，其能够利用在使用中正常操作的硬件来传输和分配低电平功率以供应高电平功率。此外，变换器单元与电压源型变换器22的整合减少了操作第一电气组件22所需的硬件数量，从而还提供在硬件尺寸、重量和成本方面的节省。
[0131]可以设想，在本发明的其他实施例中，电压源型变换器的拓扑可以变化，只要电压源型变换器包括至少一个DC端子和至少一个AC端子，并且能够控制AC端子处AC电压的形态，AC电压为包括基频和3次谐频AC电压分量的正弦AC电压的形式。例如，每个变换器臂可以省略导向开关。
[0132]还可以设想，在本发明的其他实施例中，电压源型变换器中变换器臂的数量可以变化。在一个实施例中，电压源型变换器可以包括单个变换器臂。在另一个实施例中，电压源型变换器可以包括多个变换器臂和多个相位元件，变换器臂和相位元件的数量对应于多相AC电网的相数。
[0133]在再一个实施例中，可以设想，每个DC电力传输线可以由能够在两个或更多电气元件之间传电力传输力的任何其他介质来代替。这种介质可以是，但不限于，水下DC电力传输电缆、架空DC电力传输线路或电缆以及地下DC电力传输电缆。这种电气元件可以是，但不限于，DC电源、负载、DC电力网的DC端子或DC电网。
[0134]图4示出根据本发明第二实施例的第二电气组件120。图4的第二电气组件120在结构和操作上与图1的第一电气组件20类似，并且相似的特征共用相同的附图标记。
[0135]第二电气组件120与第一电气组件20的不同之处在于，在第二电气组件120中，每个第二变压器绕组42b的第一端连接至不同的第二变压器绕组42b的第二端，使得第二变压器绕组42b的互连限定闭合环路，以及第二变压器绕组42b限定第一变压器的三次绕组。
[0136]第二电气组件120与第一电气组件20的不同之处还在于，第二电气组件120还包括多个第三变压器绕组42c。多个第三变压器绕组42c以第三星形结构连接，其中每个第三变压器绕组42c的第一端连接至公共接合点。第三变压器绕组42c限定第一变压器的一次绕组。在使用中，每个第三变压器绕组42 c连接至三相AC电网46的相应相位。
[0137]每个第一变压器绕组42a与多个第三变压器绕组42c中的相应一个相互耦合。每个第二变压器绕组42b与多个第三变压器绕组42c中的相应一个相互耦合。以这种方式，在使用中，每个AC端子36连接至三相AC电网46的相应相位。
[0138]以这种方式布置第二变压器绕组42b限定三角形连接。三角形连接中无中性线防止3次谐频交流分量70a、70b、70c由于它们的零相序特性行进到中性线。这意味着3次谐频交流分量70a、70b、70c被困于由第二变压器绕组42b形成的闭合环路中并由此不能进入所连接的AC电网46。因此，在每个AC端子36处产生3次谐频交流分量70a、70b、70c对所连接的AC电网46的影响可以忽略。
[0139]可以设想，在本发明的其他实施例中，第二电气组件可以省略多个第三变压器绕组，并且多个第二变压器绕组可以限定第一变压器的一次绕组，每个第二变压器绕组连接至三相AC电网的相应相位。
[0140]图5示出根据本发明第三实施例的第三电气组件220。图5的第三电气组件220在结构和操作上与图1的第一电气组件20类似，并且相似的特征共用相同的附图标记。
[0141]第三电气组件220与第一电气组件20的不同之处在于，第三电气组件220还包括两个额外的阻抗元件78。每个额外的阻抗元件78是以电感器的形式且连接在电流返回路径58中。特别地，额外的阻抗元件78中的一个连接至第一星形结构的公共接合点44，并且额外的阻抗元件78中的另一个经由第二变压器的一次变压器绕组60连接至DC抽头24的第三抽头端子56 0
[0142]可以设想，在本发明的其他实施例中，第三电气组件可以包括额外的阻抗元件中的一个并且可以省略额外的阻抗元件中的另一个，使得剩余的额外阻抗元件连接至第一星形结构的公共接合点或者经由第二变压器的一次变压器绕组连接至DC抽头的第三抽头端子。
[0143]每个额外的阻抗元件78形成用于控制在每个AC端子36处流动的交流电的电流控制元件。因此，包括额外的阻抗元件78还增强了每个变换器臂30控制在对应AC端子36处产生第一非基频交流分量的能力。
[0144]图6示出根据本发明第四实施例的第四电气组件320。图6的第四电气组件320在结构和操作上与图5的第三电气组件220类似，并且相似的特征共用相同的附图标记。
[0145]第四电气组件320与第三电气组件220的不同之处在于，第四电气组件320包括两个变换器单元80，第四电气组件320的每个变换器单元80与电压源型变换器22分隔开，并且三个变换器臂30不形成变换器单元80。
[0146]在第四电气组件320中，控制器100被配置为选择性地控制每个变换器单元80。
[0147]在示出的实施例中，每个变换器单元8