变桥臂转换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于用在高压直流(DC)电力传输和无功补偿的变桥臂转换器 (alternate arm conve;rte;r)，W及控制运样的变桥臂转换器的方法。
【背景技术】
[0002] 已知类型的电压源转换器10,即所谓的"变桥臂转换器"（AACH2,在图1中示意性 示出。
[0003] 运样的AAC 12通常包括第一转换器分支14a、第二转换器分支14b和第S转换器分 支14c，其每一个实质上相同。为了运个目的，每个转换器分支14a、14b、14c包括第一DC端子 16曰、1化、16c和第二DC端子18曰、18b、18c，其每一个在使用中连接到直流(DC)网络20。每个 转换器分支14曰、1仙、1如还包括各个4(：端子22曰、2213、22(3，其在使用中连接到对应的交流 (AC)网络26的第一相24a、第二相24b或第=相24c。
[0004] 此外，每个转换器分支14a、14b、14c限定第一分支部分28a、28b、28c和第二分支部 分30a、30b、30 c，其每一个在各个第一DC端子16a、16b、16c中的一个与对应的AC端子2 2a、 2化、22c之间，或者在各个第二DC端子18a、18b、18c中的一个与对应的AC端子22a、22b、22c 之间延伸。
[0005] 每个分支部分28a、28b、28c、30a、30b、30c，或"臂"包括单导向开关32，其与链式转 换器34串联连接。在其他布置(未示出）中，每个分支部分可包括多个串联连接的导向开关。
[0006] 每个链式转换器34包括串联连接的模块36的链，其中每个模块36通常包括：
[0007] (i)-对开关元件38, W半桥布置42与储能装置(例如电容器40)并联连接W形成2 象限单极模块，其可W提供零或正电压，并且可W在两个方向上传导电流;或者
[000引（ii)两对开关元件，W全桥布置44与储能装置(例如电容器40)并联连接W形成4 象限双极模块，其可W提供零、正或负电压，并且可W在两个方向上传导电流。
[0009]在每个实例中，开关元件38是可操作的，使得对应的模块36的链能够提供阶梯式 可变电压源，因此在对应的AC端子22a、22b、22c处产生电压波形。
[0010] 此外，每个分支部分28a、28b、28c、30a、30b、30c的导向开关32是可操作的，W将对 应的链式转换器％接入（switch in)在各个第一DC端子16a、16b、16c或第二DC端子18a、 18b、18c与对应的AC端子22a、22b、22c之间的电路W及将对应的链式转换器34从在各个第 一 DC端子16a、16b、16c或第二DC端子18a、18b、18c与对应的AC端子22a、22b、22c之间的电路 断开(switch out)。
[0011] 例如，在第一操作模式期间，如图2(a)示意性所示，对于第一转换器分支14a，第一 分支部分28a的导向开关32是闭合的（W将与其串联连接的链式转换器34接入在第一DC端 子16a与对应的AC端子22a之间的电路），而第二分支部分30a的导向开关是打开的（W将与 其串联连接的链式转换器34从在第二DC端子18a与对应的AC端子22a之间的电路断开）。
[0012] 同时，在第二操作模式期间，如图2(b)示意性所示，第二分支部分30a的导向开关 32是闭合的（W将与其串联连接的链式转换器34接入在第二DC端子18a与对应的AC端子22a 之间的电路），而第一分支部分28a的导向开关是打开的（W将与其串联连接的链式转换器 34从在第一DC端子16a与对应的AC端子22a之间的电路断开）。
[0013] 运样的在每种上述的模式期间将链式转换器34接入电路W及将链式转换器％从 电路断开降低了每个链式转换器34需要产生的电压范围，因此降低了在每个链式转换器34 中所需的模块36的数量(并因此降低了每个链式转换器34的尺寸和成本）。
[0014] 当使用运样的变桥臂转换器12 W将AC电力转换为DC电力时，能量r、E^AC网络26 与DC网络20之间被转移。在上述的每种第一和第二操作模式期间，经由每个链式转换器34 的模块36中的各个储能装置(即电容器40)发生运样的能量转移。
[0015] 在变桥臂转换器12的正常操作期间，最佳DC电压VDC-Wt在DC网络20中产生，W有助 于确保从AC网络26转移的能量r、El勺量等于转移到DC网络20的能量r、E前量。
[0016]运样的最佳DC电压VDC-OPt的值可W被确定的一种方式是作为在对应的AC端子22a 处产生的AC电压的大小的函数，例如(对于立相4(：网络）：
[0018] 在AC网络26与DC网络20之间转移等量的能量有助于确保存储在给定的转换器分 支14a、14b、14c的第一分支部分28a、28b、28c的链式转换器34中的能量基本上等于存储在 对应的第二分支部分30a、30b、30c的链式转换器34中的能量，例如如图3(a)示意性所示。
[0019] 然而，在变桥臂转换器12的异常操作期间，诸如在功率操作点与无功功率操作点 之间产生动态变化过程中或者当响应AC和/或DC网络故障时，在AC网络26与DC网络20之间 的能量转移是不平等的。在能量转移上的差异必须积累在链式转换器34内的各个模块36的 电容器40中（或者从链式转换器34内的各个模块36的电容器40中损失）。因此，存储在给定 的转换器分支143、146、1如的第一分支部分283、2813、28(3和第二分支部分303、3013、30(3的链 式转换器34中的能量可W是不平衡的，例如如图3(b)示意性所示。
[0020] 运样的不平衡是不期望的，因为如果太少能量被存储在给定的链式转换器34的电 容器40内，则其能够产生的电压被降低;反之，如果太多能量被存储在给定的链式转换器34 的电容器40中，则可能产生过电压问题而导致变桥臂转换器12跳闽。
[0021] 因此，需要一种对存储在变桥臂转换器内的给定的转换器分支的各个第一分支部 分和第二分支部分中的能量重建基本上相等的平衡的手段。
【发明内容】
[0022] 根据本发明的第一方面，提供一种用于用在高压DC电力传输和无功补偿的变桥臂 转换器，所述变桥臂转换器包括：
[0023] 至少一个转换器分支，包括用于在使用中连接到DC网络的第一 DC端子和第二DC端 子W及用于在使用中连接到AC网络的AC端子，所述转换器分支或每个转换器分支限定第一 分支部分和第二分支部分，每个分支部分包括在各个所述第一 DC端子和所述第二DC端子中 的一个与所述AC端子之间与链式转换器串联连接的至少一个导向开关，所述链式转换器是 可操作的，W在所述AC端子处产生电压波形，并且所述第一分支部分和所述第二分支部分 的所述导向开关是可操作的，W将所述各个链式转换器接入在所述各个DC端子与所述AC端 子之间的电路W及将所述各个链式转换器从在所述各个DC端子与所述AC端子之间的电路 断开；W及
[0024] 控制器，配置为选择性地控制所述每个导向开关的切换，从而将两个分支部分同 时接入电路，W形成包括每个分支部分和所述DC网络的电流循环路径，所述控制器在所述 电流循环路径形成期间强制交流电流通过所述电流循环路径流动，W在一个分支部分的所 述链式转换器与另一个分支部分的所述链式转换器之间转移能量。
[0025] 电流循环路径的形成使第一分支部分和第二分支部分彼此串联连接并与DC网络 并联连接，因此允许能量从一个分支部分中的链式转换器转移到另一个分支部分中的链式 转换器。W运样的方式转移能量的能力允许存储在给定的转换器分支的所述分支部分中的 每一个内的能量重新平衡，因此，避免了与运样的不平衡相关的问题。
[0026] 优选地，强制通过所述电流循环路径流动的所述交流电流具有零平均波形形状。
[0027] 提供W运样的波形形状通过电流循环路径流动的交流电流有助于确保没有与DC 网络交换的净能量。运是可取的，因为其确保了能量转移仅发生在给定的转换器分支的各 个分支部分之间，因此，有助于确保W有效的方式实现存储在分支部分中的能量的重新平 衡。
[0028] 可选地，至少一个分支部分还包括电感构件，并且所述控制器通过控制所述链式 转换器中的一个或两个来强制所述交流电流通过所述电流循环路径流动，W在所述电感构 件或每个电感构件的两端产生差分电压。
[0029] 为了提供交流电流的精确控制（即交流电流波形的精确塑形），所述电感构件或每 个电感构件能够起到电流控制元件的作用。
[0030] 在本发明的优选实施例中，所述控制器被配置为在所述变桥臂转换器的操作周期 内的预定激活点处将所述分支部分中的一个接入电路，所述控制器在所述操作周期的重叠 时段期间将两个分支部分同时接入电路，且所述重叠时段在所述激活点的任一侧延伸。
[0031] 具有在激活点的任一侧延伸的重叠时段是有益的，因为给定的分支部分在相对半 周期期间必须导电的程度在第一分支部分与第二分支部分之间被共享，因此，没有分支部 分背负必须支撑过大的最大电压的重担。
[0032] 可选地