CN102349223A - 模块化的电压源变换器 - Google Patents

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Abstract

基于链式连接单元拓扑的电压源变换器，所述变换器包括一个或多个相(L1，L2，L3)，所述相中每一个包括彼此连接的一个或多个串联连接的链式连接单元模块，所述电压源变换器的输出电压由施加到所述单元模块的控制信号控制。在链式连接单元模块故障的情况下，该模块由所述控制信号控制，以使得在其输出电压AC端子提供零输出电压。

Description

模块化的电压源变换器
技术领域
本发明一般涉及高压电网中的电力补偿的领域，且尤其涉及根据独立权利要求的前序部分的模块化电压源变换器和用于电压源变换器的链式连接单元模块。另外，本发明涉及电压源变换器中的方法。
背景技术
现代社会极大地依赖于电力。随着管制放松和私有化，电力变成了日用品以及用于竞争的手段。因此，对电力质量的关注正进入迄今未见的程度。源自任意特定负载的干扰将传播很远，且除非适当地补救，将通过电网传播到相邻设施。处理电力配送质量不良或不足问题的常规方法是通过建立新线路、安装新的且更大的变压器或者移动耦合到更高电压水平的公共点来加固电网。
然而，即使这些措施是完全可行的，它们也会是昂贵和耗时的。在这种情况下，电力质量改善的简单、直接和成本有效的方式是在一个或多个干扰源的附近安装为此目的特地开发的设备。另外，通常将获得非常有用的益处——改善的工艺经济性，从而实现所述投资的有利回报。
在灵活交流输电系统(FACTS)中，多个控制设备是已知的。一个这种FACTS设备是静态补偿器(STATCOM)。STATCOM包括电压源变换器(VSC)，该VSC在每一相中具有经由电感器连接到AC网络(传输线)的AC侧。DC侧连接到诸如电容器的临时电力存储装置。在STATCOM中，在AC侧上输出的电压幅度受控，因而导致补偿器供应无功功率或者从传输线吸收无功功率。使用零有功功率传输，当假设变换器损耗可忽略时，DC电容器上的电压恒定。VSC包括至少6个自换流半导体开关，这些自换流半导体开关中的每一个通过反并联或反向并联连接的二极管分流。没有有功功率源的STATCOM设备仅可以补偿无功功率从而平衡负载电流，并且可以通过注入反相的电流谐波在公共连接点去除电流谐波。
通过将STATCOM和IGBT(绝缘栅双极晶体管)技术结合在一起，获得具有无功功率补偿的紧凑STATCOM，其在工艺和配电方面提供了电力质量改善的可能性。这种性能可以贡献于有源谐波滤波和电压闪变缓解，但是它还允许紧凑STATCOM的尺寸相对减小，其足印可以极小。电网电压配置可以根据给定最佳特性来控制，且结果是具有更稳定、加固和可预测行为的增强的电网容量。紧凑STATCOM被证明非常有用的一个示例是炼钢产业。电弧炉(EAF)是制造钢产品所需的一件设备。对于电网所有者以及电力供应者来说，EAF用户是电力的订户，即消费者，但是在最差情况下也是电网的污染者。由于EAF有可能带来相当大的失真，诸如电压波动、谐波和相不对称。而且，电网可能遭受到运送大量无功功率，这是无意的且引起输电和配电损耗且阻止电网中有用的有功功率的流动。
电弧炉不仅是有功功率而且是无功功率的巨大消费者。而且，炉内的物理过程(电熔)本质上是不稳定的，在炉和废料之间存在引起电弧的一个或若干电极。因此，尤其是无功功率的消耗变得以随机方式强烈波动。由流经电极中的电路电抗、电极臂和炉变压器的无功功率所引起的电压降因此也变得以不稳定方式波动。这被称为电压闪变，并且可以在从受污染的电网馈电的白炽灯的闪变光中非常清晰地看到。
电压闪变的问题通过使通过供电网进入炉中的无功功率的扰动流减小而解决。这通过测量无功功率消耗且在紧凑STATCOM中产生相应数量的功率并将其注入到系统中完成，由此使得净无功功率减小到绝对最小值。作为中间结果，电压闪变也减小到最小值。
重要的附加益处是与炉循环上的负载波动无关的高且恒定的功率因数，以及高且稳定的总线RMS电压。这些益处可以转化为炉生产力提高以及在较低特定电极和能量消耗方面工艺操作成本降低以及炉耐火材料的磨损降低。
为了避免炉的无功功率的快速波动的消耗，要求同等快速的补偿设备。这随着基于IGBT技术的电力电子学技术一同到来。随着这种能够高功率处理的连续可控的半导体设备的到来，具有高动态属性的VSC变得在远至100MVA的范围可行。
在本上下文中，VSC的功能是在相位和频率方面都与总线电压匹配的完全可控的电压源，且具有可以连续且快速控制的幅度，从而用作用于无功功率控制的工具。
VSC的输入连接到用作DC电压源的电容器。在输出处，变换器产生可变AC电压。这通过使用VSC中的阀直接将一个或多个电容器的电压连接到变换器输出中的任一个来完成。在利用脉冲宽度调制(PWM)的变换器中，当产生其平均是正弦曲线的输出电压时，输入DC电压通常保持恒定。AC电压的幅度、频率和相位可以通过改变开关模式来控制。
在紧凑STATCOM中，VSC使用大于1kHz的开关频率。在全无功功率，电抗器两端的AC电压仅是AC电压的一小部分，典型地为其15％。这使得紧凑STATCOM接近用于快速无功功率补偿的理想工具。
对于紧凑STATCOM，IGBT被选择为最合适的电力设备。由于接通和关断的低延时，IGBT允许串联连接。它具有低开关损耗且因而可以在高开关频率使用。现在，设备在高功率处理能力和高可靠性方面可用，使得它们适合于高功率变换器。除了IGBT之外，另一种可能性是使用门控晶闸管(Gate Turn-Off thyristor，GTO)、集成门极换向晶闸管(Integrated Gate Commutated Thyristor，IGCT)、MOSFET以及任意自换流设备。
因为控制IGBT仅需要非常小的功率，所以门极控制所需的功率可以取自主电路。这在使用很多设备的串联连接的高压变换器中是非常有利的。在IGBT的串联连接，合适的分压是重要的。对串联连接设备的同时接通和关断非常关键。
用于紧凑STATCOM的变换器拓扑可以是两级配置。在两级变换器中，每个相的输出可以要么连接到电容器的正极，要么连接到电容器的负极。变换器的DC侧是浮置的，或换句话说，相对于地绝缘。两级拓扑形成可能用于AC侧的每个相的两个数目的输出电压组合。一种这种变换器拓扑如图1所示。
实现必要的电压额定值的阀位置的串联连接的备选是串联连接变换器单元。通过这种方式，可以使用较低开关频率和最小滤波来获得较平滑的AC电流和AC电压波形。一个这种布置是单相全桥变换器的串联连接，其有时也被称为链式连接单元。
基于链式连接的变换器包括很多串联连接的单元模块，除了阀之外，每个部件包括电容器。当相对于系统的整体效果来看时，与和上述两级静态补偿器相比，每个这种单元模块的DC电容器相当大。
如图2示意性示出，链式连接单元模块可以由4个IGBT位置和DC链接电容器组组成。三个VSC相中的每一个由很多链式连接单元组成，此处在图3的一般图示中示为串联，以用于三角连接布置。相也可以以Y布置连接。
每个相中串联的单元的数目正比于系统的AC电压额定值且因此对于高AC电压系统可以包括大数目的单元。
必须使用具有串联的很多单元模块的这种高功率系统来继续在电路中具有失效单元模块的系统的操作，以实现合理高的MTTR(平均修复时间)。为了允许这种故障操作模式，本发明确定了很多需求：
需要很多冗余单元模块来实现所需的MTTR数值。
失效单元模块必须在系统操作时以安全的方式被旁路。
系统在服务间隔期间保持可操作而不管失效单元模块如何。
然后在规定的维护期间更换失效单元模块。
为了能够旁路故障的单元模块，必须在单元的AC端子两端提供零电压。这可以通过使用极快的机械开关或者固态继电器(双向闸流管)或上述两种解决方案的组合实现，以允许如图4所示的低功率损耗，在图4中说明了这些已知解决方案。
在WO 2008/125494中公开了用于保护换能器模块的设备的一个示例，其中设备的每个子模块与短路设备(例如，真空开关管)相关联以用于短路子模块。短路设备实现对缺陷子模块的安全桥接。
这些方法的共同特征在于，它们需要引入附加和可控的组件，这尤其增加了系统的成本和复杂性。
因而，本发明的目的是去除上述缺点。
发明内容
上述目的通过根据独立权利要求的本发明来实现。
在从属权利要求中陈述了优选实施例。
本发明的主要优点在于，单元模块的非故障单元组件将继续使用而不用添加需要有源控制的额外电路。
根据本发明，公开了尽管有单个故障仍利用故障单元模块在故障单元模块的端子提供零电压的实施例。
根据本发明，假设当故障在单元中发生时，它仅影响单元模块的一相支路。因此，可以以能够在其AC端子上提供零输出电压的方式来操作非故障相支路。
根据本发明的实施例，包括一种用于操作故障单元模块以实现零输出电压的控制算法，该算法在详细描述部分讨论。
根据本发明的模块化VSC例如可以用于通过消费或向网络注入无功功率来控制网络(例如，输电网、子输电网或配电网)上的电压。
现在将参考附图详细描述本发明。
附图说明
图1说明现有技术两级静态补偿器。
图2说明链式连接电压源变换器的单元模块。
图3示出用于包括很多串联的链式连接单元模块的三角连接布置的一般性单线图。
图4说明用于短路单元模块的现有技术解决方案的三个示例。
图5说明根据本发明的优选实施例的单元模块。
图6说明根据本发明的实施例的单元模块。
图7是根据本发明的电压源变换器的一般性示意框图。
图8是其中实现本发明的电压源变换器的示意框图。
图9说明本发明的操作的一种模式。
图10说明本发明的操作的第二模式。
图11说明本发明的另一实施例。
图12说明本发明的又一实施例。
具体实施方式
图1说明现有技术的两级静态补偿器1，其没有任意变压器用来对电力网电压进行降压。静态补偿器1包括VSC 2，该VSC 2在其DC侧连接到电容器3且在其AC侧连接到也称为电网的电力网络8。
常规的两级VSC 2包括三个相P1、P2、P3(当描述本发明时，这些相被指示为L1、L2、L3)，每个相由两个串联连接的阀组成。相P 1的两个阀以参考数字9a、9b指示。每个阀9a、9b进而包括带有反向并联二极管的晶体管，更确切地用以管理高压，每个阀包括很多串联连接的晶体管，该晶体管例如是IGBT，每个IGBT具有反向并联的二极管。
如果电流对于变换器而言太高，则VSC 2经由在每个相中的相电抗器4、经由与开关6并联连接的可选启动电阻器5以及经由AC断路器7而连接电网8，在图1中该电网8包括三相网络。每个相或者它们中的至少两个包括这种相电抗器、启动电阻器(如有需要)、开关和断路器。相应的相连接到相应相P1、P2、P3的中点，即连接在如图所示的相应阀之间。可以通过仅为这些相中的两个相装备与开关并联连接的启动电阻器而减小组件的数目。在下文中仅描述一个相以简化描述，但是应当理解，这些相是类似的。
当与电网连接的VSC 2被加电且启动时，断路器7进行切换以提供从电网8通过启动电阻器5(如有需要)、相电抗器4且通过VSC2的二极管的电流路径，以对电容器3充电。当电容器电压已经达到预定水平时，通过闭合并联连接的开关6而使启动电阻器5短路。当启动电阻器5短路时，电容器电压将增加少许且当它足够高时，VSC2的阀被解除阻断且开始切换。电容器电压然后被控制达到其参考值。
提供启动电阻器5是为了保护VSC 2的二极管以防止其被太高和/或太长持续的电流浪涌所损坏，在不使用启动电阻器5的情况下该电流浪涌将在闭合AC断路器7时出现。
置于VSC 2的阀且尤其是二极管上的应力取决于若干因素，例如DC侧电容器3的尺寸、相电抗器4的尺寸以及电力网络8的电压水平。
图2说明可以在本发明中应用的模块化电压变换器的一个变换器单元模块，也称为变换器链路或链式连接单元模块。单元模块10包括4个阀11、12、13、14，每个阀包括诸如IGBT的晶体管开关。在下文中，IGBT用作示例，但是应当注意，如上所述，可以使用其他半导体器件，例如，门控晶闸管(GTO)、集成门极换流晶闸管(IGCT)、MOSFET或任意自换流设备。也称为反向并联二极管的续流二极管与每个IGBT并联连接。二极管沿IGBT的相反方向导电。阀11、12、13、14以全桥布置与电容器部件15连接。
现在将进一步描述本发明。只要检测到单元模块中的故障(其可以是门极部件故障或IGBT故障)，该单元中的相应的相支路被阻断，使用该单元的不同门极部件中的可用传感器所提供的信息来诊断故障类型，然后完好的相支路相应地操作以提供零输出电压。这在故障处理控制算法的控制下与相电流同步地实现，且设备在电流过零点切换，以用于操作故障单元模块以便实现零输出电压。这实际上意味着非故障相支路以基本频率切换。
因而，针对单元构建使用两个设计原则：
1.使用的IGBT模块是短路故障模式类型(诸如在IGBT的串联连接中使用)，以使得设备在故障时变为短路。在这种情况中，通过利用单元模块的故障相支路，单元模块将使用零电压控制操作而无需任意附加组件，从而提供经过该位置的短路的IGBT或者二极管的电流路径(如果IGBT开路或者门极部件故障)。
2.使用标准工业IGBT模块，当故障时，该标准工业IGBT模块能够变为开路。这更可能是甚至并联二极管损坏且不能使用的情况。因此，在这种情况下，如图5所示，将单相二极管整流器与每个单元并联连接(但被保护以免受该单元影响)以便当故障单元以零电压模式操作时允许电流路径。
现在将尤其参考图8描述本发明。因而，基于链式连接单元拓扑的电压源变换器(VSC)包括一个或多个相(L1，L2，L3)，其中所述相中每一个包括彼此相连的一个或多个串联连接的链式连接单元模块(在图8中为3个)。每个单元模块包括4个IGBT，每个IGBT设置有一个门极部件(GU)，且为每个单元模块被分配有单元控制和保护部件，该单元控制和保护部件进而连接到变换器控制和保护设备，其中所有部件均连接到该变换器控制和保护设备。
电压源变换器的输出电压通过施加到所述单元模块的、由控制和保护设备产生的控制信号来控制。在链式连接单元模块故障的情况下，该模块通过控制信号控制，使得在其输出电压AC端子(UAC)提供零输出电压。控制和保护设备(负责控制整个系统)从单元控制和保护部件接收故障信号。单元控制和保护部件从单元的可用传感器接收信息。信息例如包括单元DC电压、单元AC电流以及单元的组件的完好状况。单元控制和保护部件然后从传感器信号识别故障类型且将故障类型的信息包括在故障信号中。
图7是根据本发明的电压源变换器的一般性示意框图，且该图尤其说明电压源变换器的控制结构。在图中，GU部件代表用于一个单元模块的GU，且箭头代表对单元模块的控制。单元控制和保护部件包括一个相的控制和保护部件。
如上面参考图8所示，单元控制和保护部件通过分析从单元模块获得的数据来管理单元模块的功能，且协调对一个单元的GU的控制。这些部件然后连接到变换器控制和保护设备，该变换器控制和保护设备通过应用故障处理控制算法而负责对电压源变换器的整体控制。
作为备选，GU可以直接连接到变换器控制和保护设备，且在这种情况下，单元控制和保护部件的所有功能可以通过该设备执行。
当设计根据本发明的电压变换器时，需要很多冗余单元模块以维持操作中的系统而不考虑具有零输出电压的一个或多个故障部件。来自每个非故障单元模块的输出电压被控制，以使得存在增加其输出电压以补偿来自故障单元模块的电压损耗的可能性。通过布置很多冗余单元模块(其中该数目与单元模块和输出电压需求的已知故障概率相关)，系统可以在服务间隔期间保持操作，且故障的单元模块然后可以在安排的维护期间更换(假设为一年)。
在下文中，将呈现在故障条件下的不同类型的单元操作且列出在IGBT的不同故障模式下对故障单元连续操作的需求。
作为示例，最大使用相电流在50Hz为1.8kA rms。
只要控制和保护设备检测到故障，不管是通过从故障信号中包含的GU接收到错误消息，还是通过其他方式确认在IGBT位置中发生了故障，或者如果GU不响应，则具有故障位置的相支路立即被阻断且其他相支路被驱动为提供应用基本开关频率的零AC电压。新的较低的DC电压参考值被给予该故障单元以减小单元的其他组件上的电压应力。这种安全电压水平应尽可能低，而不影响GU的加电。此时，该DC电压水平被估算为处于500V-1000V的范围。
单元中的故障可以是很多不同类型的故障中的任意一个。
当检测到故障时，控制和保护部件的初始行为是进入诊断模式以确定已经发生了哪种故障类型。故障类型检测的结果指示将要使用哪种故障模式。这在下文中简要概述，它们全都涉及上述情况1且将参考图9和图10。在这些图中，示出了通过单元模块的相关IGBT的电流(图的右侧)以及相电流和晶体管切换信号(图的下部)。
模式1：完好二极管
如果故障相支路中的二极管完好且IGBT不短路，则故障单元的其他相支路将以基本开关频率操作，以与线电流同步地在AC端子提供零输出电压，如图9所示。
相支路的这种基本开关频率操作将一直继续到下一服务周期(估算为一年)，除非发生第二故障。注意当GU之一功能故障时也可以实施该操作模式。
模式2：短路的IGBT
如果T2中的IGBT短路，则将仅通过切换T4同时保持T3关断来实现零输出电压，如图10所示。因此，在这种情况下，相电流将仅在T4和短路的IGBT中流动。T3和D1将不运送任何电流。
参考图6，将在下文中描述本发明的另一实施例。
此处，每个阀位置设置有可以远程或手动地控制的机械旁路开关，以使得当开关闭合时，故障阀被旁路。旁路开关响应于由GU(在图中未示出)产生的旁路开关控制信号而闭合，因而负责开关的控制。优选地，旁路开关控制信号经由光缆而施加到旁路开关。该实施例的优点在于，由于无需与操作速度等相关的特定需求，这种闭合开关的成本很低。
开关的闭合为电流提供通过故障单元的低损耗路径。因为每个阀位置设置有旁路开关，还可以闭合第二开关，从而允许电流完全地旁路该故障单元。两个开关可以是跨越下部阀或跨越上部阀的开关。
本发明还涉及基于链式连接单元拓扑的电压源变换器中的方法，所述变换器包括一个或多个相(L1，L2，L3)。这些相中的每一个包括彼此连接的一个或多个串联连接的链式连接单元模块。电压源变换器的输出电压通过施加于单元模块的由控制和保护设备产生的控制信号控制。该方法包括以下步骤：
A)检测单元模块的故障，
B)分析故障，
C)判断故障的类型；以及
D)取决于故障类型，控制模块以使得在其输出电压AC端子(UAC)提供零输出电压。
每个相中的串联的单元的数目正比于系统的AC电压额定值且因此可以包括很大数目的串联单元。
由于大数目的串联单元且为了提供高水平的可靠性和可用性，单个单元中的故障通常不应导致变换器脱扣，且因此需要某种类型的旁路布置，以使得在变换器运行时故障单元可以保持在电路中，直到变换器的下一次计划的服务和维护。
单元的机械设计因此必须使得IGBT模块中的短路(直通)故障不应导致对于周围组件的任何损坏。
发明人意识到，如果使用工业IGBT模块且发生故障，则IGBT模块将很可能爆炸，导致材料扩散到周围区域，然后危及相邻单元模块甚至整个系统的功能。因此，在IGBT爆炸的情况下需要某种特定设计和保护，以利用所选的旁路布置允许所述故障之后连续操作。
根据本发明的一个实施例，全桥变换器被分割成两个机械分离的部件，每个部件包括相支路，以使得一个相支路中的故障不损坏第二相支路，这允许提供上面结合如上所述的实施例提议的旁路方式的可能性，而无需使用机械开关。
图11示出用于每个相支路的构造的简化设计概念的两个侧视图(上方)、顶视图(左下方)以及示意相支路(右下方)。该设计被保护盖保护，该保护盖有助于将源自可能的爆炸的压力引导为远离变换器的敏感部分。
如图11和12所示，保护盖完全封住一个相支路的两个阀。
优选地，保护盖基本是具有矩形表面的盒子，具有上表面和侧面，且在底部开放以供半桥插入。盖子通过利用任意合适的附连方式(例如，螺丝、活板门(hatches)、胶水或合适的摩擦耦合)附连到电子电路。自然地，只要实现保护目的，例如具有椭圆形剖面的其他几何形状也是可行的。
优选地，保护盖由拥有某一程度柔性的材料制成以有助于安装和附连，且还进一步有助于布置电学连接。关于使用的材料的进一步需求自然地在于它应当承受热和火，且具有承受外部机械应力的机械强度。可以使用很多不同材料，例如塑料材料。
因而，保护盖具有两个目的，它从外部保护电子电路且还保护相邻环境免受污染。
在该构造中使用具有一定柔性的母线实现到相支路的电连接，以防止对于保护盖外部的母线的机械损坏。
在说明保护盖的图中，还示出了门极部件(GU)和DC电容器。它们优选地布置在保护盖外部。
在图12中，分别针对三种不同备选配置示出侧视图和顶视图。
在顶部可以看出与DC电容器相关的相支路的左和右安装。中间的图说明根据第一备选的相支路的并联连接，下图说明根据第二备选的相支路的并联连接。为简单起见，在图中并没有明确地示出所有部分。
母线设计还使得可以在模块的左侧和右侧上实现AC连接，从而允许阀构造中的更大的灵活性，且简化用于高功率需求的相支路的并联连接。这些不同的连接可能性在图中示例。
在图11和12中示出各种布置，其中保护盖例如方便地促进了组件的堆叠。
本发明不限于上述优选实施例。可以使用各种备选、修改和等价。因此，上述实施例不应视为限制了本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (18)

1.一种模块化电压源变换器(VSC)，其包括一个或多个相(L1，L2，L3)，所述相中每一个包括彼此串联连接的一个或多个变换器单元模块，所述电压源变换器的输出电压由施加到所述单元模块的控制信号控制，
其特征在于，
在变换器单元模块故障的情况下，该模块由所述控制信号控制，以使得在其输出电压AC端子(UAC)提供零输出电压。
2.根据权利要求1所述的电压源变换器，其中在每个相中提供附加数目的变换器单元模块以确保服务间隔中的无脱扣操作。
3.根据权利要求1所述的电压源变换器，其中所述变换器单元模块中的每一个包括以全桥连接布置的4个阀(11，12，13，14)，其中所述阀中的每一个是紧压包装设计，其中当故障时，所述阀进入短路模式。
4.根据权利要求1所述的电压源变换器，其中所述变换器单元模块中的每一个包括以两个半桥连接布置的4个阀(11，12，13，14)，且其中所述半桥连接包括所述阀中的两个。
5.根据权利要求3所述的电压源变换器，其中所述变换器单元模块中的每一个被分配有物理连接到阀的门极部件(GU)，所述控制信号是经由所述门极部件施加的阀接通和关断信号，且所述门极部件调适为从单元模块接收检测信号。
6.根据权利要求3、4或5所述的电压源变换器，其中每个阀设置有响应于旁路开关控制信号而闭合的旁路开关以电旁路该阀。
7.根据权利要求6所述的电压源变换器，其中所述旁路开关控制信号经由光缆施加到所述旁路开关。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的电压源变换器，其中每个阀(11，12，13，14)包括具有反向并联二极管的绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
9.根据权利要求1所述的电压源变换器，其中对于每个变换器单元模块，4个外部二极管与该模块的阀中的每一个平行布置，所述外部二极管与单元模块分离布置且被保护以免受单元模块影响，且所述外部二极管在所述一个或多个单元模块故障时使用。
10.根据权利要求1所述的电压源变换器，还包括单元控制和保护部件，该单元控制和保护部件布置为，如果在所述变换器单元模块中的任意一个中检测到任意故障，则产生故障信号，所述故障信号被施加到负责所述电压源变换器的整体控制的控制和保护设备。
11.根据权利要求10所述的电压源变换器，其中通过由所述控制信号控制非故障单元模块，以根据故障处理控制算法增加其输出电压以便补偿来自一个或多个故障单元模块的零输出电压，来维持来自变换器的总输出电压。
12.根据权利要求11所述的电压源变换器，其中当检测到故障信号时，通过所述控制和保护设备应用所述故障处理控制算法。
13.根据权利要求8所述的电压源变换器，其中如果故障相支路中的二极管是完好的且IGBT未短路，则故障单元的另一相支路将在基本开关频率操作。
14.根据权利要求8所述的电压源变换器，其中如果一个IGBT(T2)短路，则仅通过切换另一相支路中与短路的IGBT相对的IGBT(T4)来实现零输出电压，同时保持该完好相支路中的另一IGBT(T3)关断，从而使得电流将仅在另一相支路中与短路的IGBT相对的IGBT(T4)和短路的IGBT(T2)中流动。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的电压源变换器，其中所述三个相(L1，L2，L3)以三角配置连接。
16.根据权利要求1-14中的任一项所述的电压源变换器，其中所述三个相(L1，L2，L3)以Y配置连接。
17.根据权利要求3-16中的任一项所述的电压源变换器，其中保护盖布置为使得提供一个保护盖以封住单元模块的两个阀，以便在着火或爆炸的情况下保护环境，该保护盖基本是具有开放底面的矩形表面的盒子且完全封住两个阀。
18.基于变换器单元拓扑的电压源变换器(VSC)中的方法，所述变换器包括一个或多个相(L1，L2，L3)，所述相中每一个包括彼此连接的一个或多个串联连接的变换器单元模块，所述电压源变换器的输出电压由施加到所述单元模块的、由控制和保护设备产生的控制信号控制，其中该方法包括以下步骤：
A)检测单元模块的故障，
B)分析故障，
C)确定故障的类型；以及
D)取决于故障类型，控制该模块使得在其输出电压AC端子(UAC)提供零输出电压。
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