CN103283140A - 模块化多电平变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种电力电子变换器(30)，其用于高压直流电力传输以及无功功率补偿，所述电力电子变换器(30)包括至少一条变换器支路(32)。所述或每条变换器支路(32)包括在使用时连接到DC网络(40)的第一DC端子和第二DC端子(34，36)以及在使用时连接到AC网络(42)的AC端子(38)。所述或每条变换器支路(32)限定串联连接在所述AC端子(38)和所述第一DC端子和第二DC端子(34，36)的相应一个端子之间的第一支路部分和第二支路部分(44，46)。每个支路部分(44，46)包括与至少一个初级开关元件(48)串联连接的链连式变换器(50)。每个链连式变换器(50)包括串联连接的多个模块(52)，且每个模块包括连接到至少一个储能器件(56)的至少一个次级开关元件(54)。相应变换器支路的每个支路部分中的所述或每个初级开关元件(48)选择性地限定流通路径，所述流通路径输送DC流通电流以调整相应的链连式变换器(50)中的至少一个储能器件(56)的能量水平。

Description

模块化多电平变换器
技术领域
本发明涉及一种用于高压直流(HVDC)电力传输和无功功率补偿的电压源变换器。
背景技术
在电力传输网络中，为了经由架空线路和/或海底电缆进行传输，通常将交流(AC)电变换为直流(DC)电。这一变换免除了对由传输线路或电缆造成的AC电容性负载效应进行补偿的需要，从而降低了线路和/或电缆的每公里成本。因此，当需要长距离地传输功率时，由AC到DC的变换是符合成本效益的。
由AC到DC的变换还用于需要将在不同频率下工作的AC网络进行互连的电力传输网络。
在任何这样的电力传输网络中，AC和DC电之间的每个接口均需要变换器以实现所需的变换，且一种这样形式的变换器为电压源变换器(VSC)。
已知电压源变换器的一种形式如图1所示，该电压源变换器包括六组串联连接的绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)10和反并联二极管12。IGBT10串联连接并同时切换，以实现10到100MW的较高额定功率。
但是，这种方法可能需要复杂且有源的IGBT驱动器，而且还可能需要大型无源缓冲组件以确保串联串IGBT10两端的高压在变换器切换期间的合理共用。此外，在AC电源频率的每个周期中的高电压处需要将IGBT10接通和关断几次，以对馈送到AC网络14的谐波电流进行控制。这些因素导致了高损耗、高电磁干扰水平以及复杂的设计。
另一已知电压源变换器如图2所示，该电压源变换器包括多电平变换器装置。该多电平变换器装置包括串联连接的单元18的变换器桥16，每个变换器单元18包括与电容器22并联连接的一对串联连接的IGBT20。每个变换器单元18可在不同时间切换，这样由于各变换器单元18不同时切换且变换电压阶跃相对较小，该装置消除了与对串联连接的IGBT进行直接切换相关的问题。
但是，每个变换器单元18的电容器22必须具有高电容值，以对多电平变换器装置中电容器端的电压变化进行抑制。还需要六个DC侧电抗器(reactor)24，以实现变换器支路26的并联与操作，且主要用于限制变换器支路26之间的瞬态电流。
这些因素导致具有大量存储能量的设备价格昂贵、尺寸大且重量大，使得该设备的预先装配、测试以及运输变得困难。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种电力电子变换器，其用于高压直流电力传输以及无功功率补偿，所述电力电子变换器包括至少一条变换器支路，所述变换器支路包括在使用时连接到DC网络的第一DC端子和第二DC端子以及在使用时连接到AC网络的AC端子，所述或每条变换器支路限定串联连接在所述AC端子和所述第一DC端子和第二DC端子的相应一个端子之间的第一支路部分和第二支路部分，每个支路部分包括与至少一个初级开关元件串联连接的链连式(chain-link)变换器，每个链连式变换器包括串联连接的多个模块，每个模块包括连接到至少一个储能器件的至少一个次级开关元件，相应变换器支路的每个支路部分中的所述或每个初级开关元件选择性地限定流通路径，所述流通路径输送DC流通电流以调整相应的链连式变换器中的至少一个储能器件的能量水平。
对流通路径(该流通路径传导DC流通电流以调整至少一个储能器件的能量水平)进行选择性地限定的一个或多个初级开关元件的提供，免除了单独的能量平衡设备的需求。因此，本发明的电力电子变换器价格更低廉、尺寸更小且较之传统的电力变换器更为轻便且操作和控制更为简单。
这种电力电子变换器还可与广范围的有功功率和无功功率操作条件相兼容。
优选地，所述或每个初级开关元件可受控以将两支路部分同时切换入电路中，以限定所述流通路径。这种流通路径的产生提供了对每个链连式变换器中所有储能器件的能量水平进行调整的选择。
可选地，每个支路部分的所述或每个初级开关元件选择性地限定针对预先确定的重叠时段的所述流通路径，以控制所述DC流通电流流动的持续时间。
控制所述DC流通电流的持续时间的能力允许在能量从给定的储能器件中消除或恢复到给定储能器件中的范围之内的变化，从而在无需单独的能量平衡设备的情况下，允许所需量的能量从给定的储能器件中移除或恢复到该给定的储能器件中。
在本发明的优选实施例中，所述流通路径包括至少一个DC电流调节器，以调节所述DC流通电流的大小。
一个或多个DC电流调节器的包含提供了在无需单独的能量平衡设备的情况下，对控制能量从给定的储能器件中移除或恢复到该给定的储能器件中的范围的进一步选择。
所述DC电流调节器可对所述DC流通电流的大小进行调节，以使得所述或每个储能器件的电压与预先确定的电压电平的任何偏离最小化。
一个或多个储能器件的电压电平的调整提供了平衡相应模块的电压电平的选择。这是有利的，因为这意味着任一特定模块的电压可保持约等于平均模块电压，有助于确保模块组件可在其设计电压的限制范围内操作，且经组合的模块能够产生变换器路端电压的适当范围以满足稳定状态的操作和故障响应。
在本发明的另一优选实施例中，所述DC电流调节器是或包括所述链连式变换器中的至少一个和与所述或每个链连式变换器串联连接的至少一个初级电感器，所述或每个链连式变换器可操作以改变其电压，以改变所述或每个初级电感器两端的电压，从而调节所述DC流通电流的大小。
这种装置很容易使得所需量的能量在无需单独的能量平衡设备的情况下，从给定储能器件中消除或恢复到给定储能器件中。
该电力电子变换器可进一步包括至少一个DC链电容器，所述至少一个DC链电容器串联连接在所述或每条变换器支路的所述第一DC端子和第二DC端子之间，且与所述或每条变换器支路并联连接。
所述或每个DC链电容器不仅作用于通过最小化DC纹波来调整出现在DC网络中的DC电压，而且还包含在所述或每条流通路径中。
优选地，电力电子变换器进一步包括至少一个三级电感器，所述至少一个三级电感器与所述或每条变换器支路的所述第一DC端子和第二DC端子之间的所述或每个DC链电容器串联连接。
至少一个三级电感器的包含改善了该电力电子变换器中的电流流动控制，从而提高了电力电子变换器的可靠性。
可选地，所述DC电流调节器是或包括至少一个可变初级电感器，所述或每个可变初级电感器可受控以改变其自身的电感，以调节所述DC流通电流。
一个或多个这种初级电感器可用于在能量调整过程中提供主动控制。
在本发明的另一实施例中，所述链连式变换器可操作以在所述AC端子处产生电压波形。
每个链连式变换器的每个模块的所述或每个次级开关元件可受控以对所述相应的链连式变换器进行配置，以提供阶梯式可变电压源。
这些特征使得电力电子变换器执行整流和逆变过程，以便于所述AC网络和DC网络之间的电力变换。
优选地，电力电子变换器进一步包括与所述或每条变换器支路的所述AC端子串联连接的至少一个次级电感器，所述至少一个次级电感器在使用时连接到所述相应的AC端子和所述AC网络之间。
一个或多个次级电感器的包含有助于调整所述电力电子变换器AC侧上的AC电流。
优选地，所述或每个次级电感器可受控以改变其自身的电感，以在相应的流通路径被限定时产生流经所述相应的AC端子和所述AC网络之间的AC电流波形。
这种次级电感器在能量调整过程期间对AC电流的特性进行控制，因此在对已连接的AC网络不造成显著影响的情况下，可调节所述DC流通电流以遵循各种波形形状，如方波、三角波和锯齿波形。
优选地，所述AC电流波形为正弦波形的近似逼近。
以具有最小谐波失真的近似理想的正弦波形形式的AC电流的产生，意味着在所述电力电子变换器的AC侧无需谐波滤波器来控制电能质量。
在本发明的另一优选实施例中，至少一个模块包括与相应的储能器件并联连接的多个串联连接的次级开关元件。
优选地，所述多个串联连接的次级开关元件与所述相应的储能器件并联连接成半桥结构，以限定能够提供零电压或正电压且能够双向传导电流的二象限单极性模块。
优选地，所述多个串联连接的次级开关元件与所述相应的储能器件并联连接成全桥结构，以限定能够提供零电压、正电压或负电压且能够双向传导电流的四象限双极性模块。
优选地，至少一个初级或次级开关元件包括至少一个半导体器件。
所述或至少一个半导体器件可以是绝缘栅双极晶体管、栅关断晶闸管、场效应晶体管、绝缘栅换向晶闸管或集成栅换向晶体管。
所述或至少一个初级或次级开关元件可进一步包括与所述或每个对应的半导体器件并联连接的反并联二极管。
半导体器件的使用是有利的，这是因为这些器件在尺寸和重量上很小，且具有相对较低的功耗，这就最小化了对冷却设备的需求。因此，它们的使用使得电力变换器成本、尺寸和重量明显降低。
此外，这些半导体器件的快速切换能力使得电力电子变换器能够合成复杂波形以注入到电力电子变换器的AC侧和/或DC侧。这种复杂波形的注入可用于例如将通常与基于线换向晶闸管的电压源变换器相关联的谐波失真水平最小化。
在本发明另一优选实施例中，至少一个储能器件是电容器、燃料电池、光伏电池、蓄电池或具有关联整流器的AC辅助发生器。
每个储能器件可以是能够存储和释放其电能以提供电压的任何器件。这一灵活性在不同场所的电力电子变换器设计中是有用的，在不同场所设备的可利用性可根据场所或运输困难而改变。例如，在海上风力发电站上，储能器件可以是连接到风力涡轮机的AC辅助发生器。
在本发明的其他实施例中，每个支路部分的所述链连式变换器可受控以改变其自身电压，以能够在零电流附近和/或零电压附近对相应支路部分的所述或每个初级开关元件进行切换。
在低或零电流和/或低或零电压处对所述或每个初级开关元件的这种切换最小化了在相应初级开关元件中的切换损耗，从而提高了电力电子变换器的整体效率。
可选地，该电力电子变换器包括多条变换器支路，每条变换器支路包括用于在使用时连接到AC网络的相应相的AC端子。
在这种电力电子变换器中，所述初级开关元件和每条变换器支路的链连式变换器的串联连接独立操作于其他变换器支路，从而仅对连接在相应AC端子的相位产生直接影响。因此，一条变换器支路的操作对连接在其他变换器支路的AC端子的相位具有最小限度的影响。
附图说明
下面将参照附图，通过非限制性示例的方式对本发明的优选实施例进行描述，其中：
图1和图2以示意图的方式示出了现有技术的电压源变换器；
图3示出了根据本发明第一实施例的电力电子变换器；
图4示出了使用链连式变换器合成的50Hz正弦波形；
图5a和5b分别示出了AC电压波形的正半周期和负半周期的产生；
图6示出了AC电压波形的步进式逼近法；
图7a和7b分别示出了在输入有功功率并输出有功功率的链连式变换器中能量随时间的变化；
图7c示出了经过净零能量的链连式变换器的功率特性随时间的变化；
图8示出了在图3示出的所述电力电子变换器中创建流通路径；
图9示出了图8中示出的所述流通路径的放大图；
图10a示出了在限定了所述流通路径的情况下图3中示出的所述电力电子变换器中AC电压的变化；
图10b示出了未限定流通路径的情况下图3中示出的所述电力电子变换器中AC电压的变化；以及
图11示出了根据本发明第二实施例的电力电子变换器。
具体实施方式
根据本发明第一实施例的电力电子变换器30如图3所示。
电力电子变换器30包括变换器支路32，所述变换器支路32包括第一DC和第二DC端子34、36和AC端子38。
在使用时，第一DC端子和第二DC端子34、36分别连接到DC网络40的正端子和负端子，所述正端子和负端子分别带有+Vdc/2和-Vdc/2的电压，而AC端子38在使用时连接到AC网络42。
所述变换器支路32限定第一支路部分和第二支路部分44、46。在变换器支路32中，第一支路部分44串联连接在AC端子38和第一DC端子34之间，而第二支路部分46串联连接在AC端子38和第二DC端子36之间。
在示出的实施例中，各支路部分44、46包括四个串联连接的初级开关元件48。在其他实施例中，每个支路部分可包括多于或少于四个的初级开关元件，这取决于各支路部分44、46所需的额定电压。
各支路部分44、46进一步包括与串联连接的初级开关元件48串联连接的链连式变换器50。在示出的实施例中，每个链连式变换器50包括串联连接的三个模块52。每个链连式变换器50中模块52的数量取决于相应的支路部分44、46所需的额定电压，因此该数量可根据额定电压需求多于或少于三个。
每个链连式变换器50的每个模块52包括与电容器56并联的两对次级开关元件54，以限定四象限双极性模块，四象限双极性模块能够提供负电压、零电压或正电压且能够双向传导电流。
在本发明的其他实施例中，多个串联连接的初级开关元件48和第一支路部分、第二支路部分44、46中每个部分的链连式变换器50之间的串联连接，使得初级开关元件48和链连式变换器50能够以相反顺序连接在AC端子38和相应的DC端子34、36之间。
各支路部分44、46进一步包括初级电感器80，初级电感器80与链连式变换器50和多个串联连接的初级开关元件48串联连接。各支路部分44、46的初级电感器有助于限制每个链连式变换器50的模块52中的电容器56和任何其他并联连接的电容器之间的瞬态电流，并且由此将能量损耗最小化。
电力电子变换器30进一步包括与变换器支路32的AC端子38串联连接的次级电感器58，所述次级电感器58在使用时连接在AC端子38和AC网络42之间。次级电感器58对流经AC端子38和AC网络42之间的AC电流进行调节。
电力电子变换器30还包括一对DC链电容器60，该对DC链电容器60串联连接在第一DC端子和第二DC端子34、36之间，并且与变换器支路32并联连接。在示出的实施例中，该对DC链电容器60之间的交叉点62限定到地64的连接。在本发明其他实施例中(未示出)，交叉点62无需接地。
每个链连式变换器50的模块52中的次级开关元件54可操作以对每个链连式变换器50进行配置，以提供阶梯式可变电压源。次级开关元件54还在AC网络42的基频附近进行切换。
通过改变次级开关元件54的状态，每个模块52的电容器56可被旁路或插入至相应的链连式变换器50中。
当次级开关元件对54被配置为在所述模块52中形成短路时，每个模块52的电容器56则被旁路掉。这使电力电子变换器30中的电流经过所述短路并旁路掉电容器56，因此模块52能够提供零电压。
当次级开关元件对54被配置为允许变换器电流流入和流出电容器56时，每个模块52的电容器56插入至相应的链连式变换器50中。接着所述电容器56能够充电或者释放其存储的能量以提供电压。四象限双极性模块52的双向特性意味着所述电容器56可正向或反向插入至模块52中，以提供正电压或负电压。
因此，通过将多个模块52的电容器56(各自提供其自身的电压)插入至链连式变换器50中，有可能在每个链连式变换器50两端建立组合电压，该组合电压高于从每个单独的模块52可获得的电压。
四象限双极性模块52提供正负电压的能力意味着每个链连式变换器50两端的电压可从提供正负电压的模块52的组合而建立。因此，通过将模块52控制为交替提供正负电压，各电容器56中的能级可保持在最优水平。
在本发明的其他实施例中(未示出)，可设想到的是，每个链连式变换器的每个模块可包括一组串联连接的次级开关元件，该组串联连接的次级开关元件与相应的电容器并联连接成半桥结构，以限定能够提供零电压或正电压且能够双向传导电流的二象限单极性模块。
有可能改变针对每个模块52的切换操作的定时，使得各模块52中的电容器56的插入至链连式变换器50和/或旁路导致电压波形的产生。使用第一实施例中的链连式变换器50产生电压波形的实例如图4所示。对各模块52中的电容器56的插入进行交错，以产生50Hz正弦波形。通过调整链连式变换器50中每个模块52的切换操作的定时，可产生其他波形形状。
在示出的实施例中，初级开关元件和次级开关元件48、54中的每一个为绝缘栅双极晶体管(IGBT)。在本发明的其他实施例中(未示出)，初级开关元件和次级开关元件48、54中的一个或多个可包括一不同的半导体器件，如场效应晶体管、栅关断晶闸管、绝缘栅换向晶闸管、集成栅换向晶体管或其他强制换向或自换向半导体开关。如图3所示，每个初级开关元件和次级开关元件48、54均与反并联二极管并联连接。
上述半导体器件的快速切换能力使得电力电子变换器30能够合成复杂波形以注入至电力电子变换器30的交流侧和/或直流侧。这种复杂波形的注入可用于例如将通常与基于线换向晶闸管的电压源变换器相关联的谐波失真水平最小化。
还可设想到的是，在本发明的其他实施例中(未示出)，每个模块52中的电容器56可由不同的储能器件所取代，如燃料电池、蓄电池、光伏电池或具有关联整流器的辅助AC发生器。
在使用时，第一支路部分和第二支路部分44、46的初级开关元件48可操作为将各链连式变换器50切入与切出相应的DC端子34、36和AC端子38之间的电路。链连式变换器50还可操作以在相应的AC端子38处产生电压波形，以便于AC网络与DC网络42、40之间的电力变换。
图5a和5b示出了电力电子变换器30在变换器支路32的AC端子38处产生AC电压波形的正半周期和负半周期的操作。
为了产生AC电压波形的正半周期66，第一支路部分44被切入电路，而第二支路部分46被切出电路，且第一支路部分44的链连式变换器50被控制为对其电压进行改变。如图5所示，链连式变换器50的电压被改变，以抵消在第一DC端子34处的电压，进而在AC端子38处合成正的半正弦波66。
为了产生AC电压波形的负半周期68，第一支路部分44被切出电路，而第二支路部分46被切入电路，且第二支路部分46的链连式变换器50被控制为对其电压进行改变。链连式变换器50的电压再次改变以抵消在第二DC端子36处的电压，进而在AC端子38处合成负的半正弦波68。
如图6所示，优选地，链连式变换器50可操作为利用步进式逼近法来产生正弦电压波形70。链连式变换器由于其提供电压阶跃72以提高或降低在相应的AC端子处的输出电压的能力而适合用于步进式波形的产生。电压波形70的步进式逼近法可通过使用数量较多的具有较低电压电平的模块来增加电压阶跃72数目的方式得以改善。
如上所述，在电力电子变换器30将AC电变换为DC电或将DC电变换为AC电的操作期间，电力电子变换器30的AC侧和DC侧的功率电平可根据所连的AC和DC网络42、40的有功和无功功率的需求而改变。
当电力电子变换器30的AC侧和DC侧的功率电平不等时，每个链连式变换器50在电力变换过程中则将有功功率输入或输出。这会导致每个链连式变换器50的能量水平76a、76b随时间而升高或降低，如图7a和7b所示。能量水平的这些变化可导致每个模块52完全放电或由过高的电压电平损坏。这些变化还可导致链连式变换器50在相应的AC端子38处对特定的电压波形进行合成的失败。
因此，期望的是，如图7c所示，在每个链连式变换器中保持随时间的净零能量变化76c。为了达到净零能量变化，电力电子变换器30被配置为进行如下操作。
在从所述AC电压波形的正半周期过渡到负半周期之前的很短时间内，每个支路部分44、46的初级开关元件48均接通以将支路部分44、46同时切换至电路中，如图8中间的示意图和图9所示。两组初级开关元件48均在预设时间(即，重叠时段82)内接通。如图8和图9所示，初级开关元件48的同步接通使包括变换器支路32的每个支路部分44、46和DC链电容器60的流通路径78得以限定。
为了简单起见，在图8和图9中，DC链电容器对60示为单一的DC链电容器。
在重叠时段82内，流通路径78对可在流通路径78中流经任一方向的DC流通电流进行传导。DC流通电流可用于恢复耗尽的电荷或从具有偏离期望值的能量水平的每个链连式变换器50的相应模块52的任一电容器56中消除过量的电荷。这样，DC流通电流能够在每个链连式变换器50中保持净零能量变化。
特别地，在重叠时段82内，每个链连式变换器50被控制为插入具有偏离期望平均值(或落在所需操作范围之外)的电压的模块52的一个或多个。每个模块52可根据每个模块52的电压电平进行正向或反向地插入，该模块52的插入使得DC流通电流能够流经被插入的模块52，以便根据需要在相应的电容器56中恢复耗尽的能量或从相应的电容器56中消除过量的能量。
在给定的链连式变换器50中已处于所需能量水平的任何电容器56可被旁路。
在本发明优选的实施例中，电容器能量调节，即电容器电荷消除或恢复，通过改变重叠时段82的持续时间和/或DC流通电流的大小来控制。例如，重叠时段82的持续时间越长，给定程度的能量消除或恢复所需的DC流通电流越小。
在本发明优选的实施例中，重叠时段82跨越由正半周期66的产生到负半周期68的产生的过渡，最优选地均等延伸至每个产生部分。这一操作使得电容器能量调节步骤能够很容易地集成到功率变换过程中，以允许电力电子变换器30进行连续操作。
优选地，DC流通电流的大小通过操作每个链连式变换器50来对其自身的模块52进行插入或旁路而改变，以改变相应的链连式变换器50两端的电压51，进而改变相关联的初级电感器80两端的电压。在这点上，每个链连式变换器50和所述或每个相关联的初级电感器80共同充当DC电流调节器。如上所述，每个链连式变换器50产生复杂电压波形的能力使得DC流通电流能够得以精确调整以符合所述电容器能量平衡步骤的要求。
在本发明的其他实施例中(未示出)，电力电子变换器可进一步包括至少一个三级电感器，所述至少一个三级电感器与所述变换器支路的所述第一DC端子和第二DC端子之间的DC链电容器对串联连接。所述或每个这种三级电感器还形成在重叠时段82期间产生的流通路径78的一部分，因此，如上所述，改变所述或每个链连式变换器50两端的电压也会改变所述或每个三级电感器两端的电压，从而提供对DC流通电流大小的额外控制。
在电容器能量调节过程之后，第一支路部分44的初级开关元件48被关断以将第一支路部分44切出电路，进而使得电力电子变换器30能够在AC端子38处产生AC电压波形的负半周期，如图8中最右边示意图所示。
类似的，在从所述AC电压波形的负半周期过渡到正半周期之前的很短时间内，两个支路部分44、46的初级开关元件48均再次同时接通以限定流通路径78，进而使得电容器能量调节过程得以实现。
图10a示出了在电容器能量调节过程中在每个半周期产生时，即在针对相应的重叠时段82对流通路径78进行限定时，AC电压随时间的变化。
作为使用至少一个链连式变换器50以改变DC流通电流的大小的一种替代方法，可设想到的是，本发明的其他实施例(未示出)可包括可变初级电感器形式的不同DC电流调节器。这种可变初级电感器将可操作为改变其自身的感应系数以直接改变所述可变初级电感器两端的电压81，从而改变流经所述可变初级电感器的DC流通电流的大小。
此外，在重叠时段82期间，任一或两个链连式变换器50可额外地操作为改变流经AC端子38和AC网络42之间的AC电流85，以便AC电流85遵循正弦波形的近似逼近。以这种方式对AC电流进行控制有助于确保AC网络42最低限度地受到相应的电容器能量调节过程的影响。
作为一种替代方法，可设想到的是，在本发明的其他实施例(未示出)中，次级电感器58可操作为改变其自身的感应系数以直接改变所述次级电感器两端的电压59，从而改变流经AC端子38和AC网络42之间的AC电流85。
使用任一上述方法改变AC电流85，其结果为，在重叠时段82期间的AC电压波形84a的形状(如图10a所示)类似于正常AC电压波形84b的形状(如图10b所示)。
AC电流85的特征最低限度地取决于DC流通电流，因此在对已连接的AC网络42不造成显著影响的情况下，可改变DC流通电流以遵循不同的波形形状(如方波、三角波和锯齿波形)。DC流通电流的形成使得能够通过降低模块切换频率以及将出现于DC网络40的DC电压中的DC纹波最小化来实现电力电子变换器30的进一步优化。
可控制为在电力电子变换器30中选择地限定流通路径78的支路部分44、46的设置，实现了链连式变换器50中模块52的电压平衡，即，模块52中的电容器能量平衡，从而带来兼容于大范围的有功和无功功率操作条件的灵活的电力电子变换器装置。
使用链连式变换器50来改变DC流通电流大小的能力是有利的，这是因为其允许电力电子变换器30在大范围内的有功和无功功率操作条件内进行操作，其中，与链连式变换器50的有功功率交换在不同情况下的变化很大。
此外，平衡各模块52间的电压电平的能力，即平衡电容器能量水平的能力，是很有益的，这是因为该能力意味着任一特定模块52的电压可保持约等于平均模块电压。这有助于确保模块组件可在其设计电压的限制范围内操作，且经组合的模块能够产生变换器路端电压的适当范围以满足稳定状态的操作和故障响应。
使用链连式变换器50来实现功率变化和DC流通电流的控制，不需要单独的电压平衡设备。这不仅降低了变换器硬件的成本、尺寸和重量，而且简化了电力电子变换器30的操作过程和控制方案。
此外，链连式变换器50在重叠时段期间的切换可控制为允许每个支路部分44、46中的初级开关元件48在零电流和/或电压的附近进行切换。每个初级开关元件48在低电流和/或电压或零电流和/或电压处的这一切换，最小化了在相应初级开关元件48中的切换损耗，从而提高了电力电子变换器30的整体效率。
图11示出了根据本发明第二实施例的电力电子变换器130。第二电力电子变换器130与第一电力电子变换器30共用很多特征，且这些共用的特征被指定使用相同的参考标记。
第二电力电子变换器130包括三条变换器支路32。除了第二电力电子变换器130中的每条变换器支路32的AC端子38在使用时连接到三相AC网络42的相应相之外，每条变换器支路32在结构和操作上与第一电力电子变换器30的变换器支路32类似。
此外，第二电力电子变换器130包括单个的DC链电容器60来取代一对DC链电容器60。单个的DC链电容器60串联连接在第一DC端子和第二DC端子34、36之间，且与每条变换器支路32并联连接。
在本发明的更多实施例中(未示出)，分相电容器(split capacitor)可包含在第一DC端子和第二DC端子34、36之间，其中，该分相电容器的中点接地。
在第二电力电子变换器130中，初级开关元件48和每条变换器支路32的链连式变换器50的串联连接在操作上独立于初级开关元件48和其他变换器支路32的链连式变换器50的串联连接。这样，这一操作仅对连接在相应AC端子38的相位产生直接影响，而对连接在其他变换器支路32的AC端子38的相位具有最小限度的影响。
可设想到的是，在其他实施例中，所述电力电子变换器可包括任何数量的变换器支路，每条变换器支路包括在使用时连接到多相AC网络的相应相的AC端子。

Claims (24)

1.一种电力电子变换器，其用于高压直流电力传输以及无功功率补偿，所述电力电子变换器包括至少一条变换器支路，所述至少一条变换器支路包括在使用时连接到DC网络的第一DC端子和第二DC端子以及在使用时连接到AC网络的AC端子，所述或每条变换器支路限定串联连接在所述AC端子和所述第一DC端子和第二DC端子的相应一个端子之间的第一支路部分和第二支路部分，每个支路部分包括与至少一个初级开关元件串联连接的链连式变换器，每个链连式变换器包括串联连接的多个模块，每个模块包括连接到至少一个储能器件的至少一个次级开关元件，相应变换器支路的每个支路部分中的所述或每个初级开关元件选择性地限定流通路径，所述流通路径输送DC流通电流以调整相应的链连式变换器中的至少一个储能器件的能量水平。
2.根据权利要求1所述的电力电子变换器，其中，所述或每个初级开关元件可受控以将两支路部分同时切换入电路中，以限定所述流通路径。
3.根据权利要求1或2所述的电力电子变换器，其中，每个支路部分的所述或每个初级开关元件选择性地限定针对预先确定的重叠时段的所述流通路径，以控制所述DC流通电流流动的持续时间。
4.根据上述权利要求中任一项所述的电力电子变换器，其中，所述流通路径包括至少一个DC电流调节器，以调节所述DC流通电流的大小。
5.根据权利要求4所述的电力电子变换器，其中，所述或每个DC电流调节器对所述DC流通电流的大小进行调节，以使得所述或每个储能器件的电压与预先确定的电压电平的任何偏离最小化。
6.根据权利要求4或5所述的电力电子变换器，其中，所述DC电流调节器是或包括所述链连式变换器中的至少一个和与所述或每个链连式变换器串联连接的至少一个初级电感器，所述或每个链连式变换器可操作以改变其电压，以改变所述或每个初级电感器两端的电压，从而调节所述DC流通电流的大小。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的电力电子变换器，进一步包括：至少一个DC链电容器，所述至少一个DC链电容器串联连接在所述或每条变换器支路的所述第一DC端子和第二DC端子之间，且与所述或每条变换器支路并联连接。
8.根据权利要求7所述的电力电子变换器，进一步包括：至少一个三级电感器，所述至少一个三级电感器与所述或每条变换器支路的所述第一DC端子和第二DC端子之间的所述或每个DC链电容器串联连接。
9.根据权利要求4或5所述的电力电子变换器，其中，所述DC电流调节器是或包括至少一个可变初级电感器，所述或每个可变初级电感器可受控以改变其自身的电感，以调节所述DC流通电流。
10.根据上述权利要求中任一项所述的电力电子变换器，其中，所述链连式变换器可操作以在所述AC端子处产生电压波形。
11.根据权利要求10所述的电力电子变换器，其中，每个链连式变换器可操作以改变其自身电压，以在流通路径被限定时产生流经相应的AC端子和所述AC网络之间的AC电流波形。
12.根据权利要求11所述的电力电子变换器，其中，每个链连式变换器的每个模块的所述或每个次级开关元件可受控以对相应的所述链连式变换器进行配置，以提供阶梯式可变电压源。
13.根据权利要求1至9中任一项所述的电力电子变换器，进一步包括：与所述或每条变换器支路的所述AC端子串联连接的至少一个次级电感器，所述至少一个次级电感器在使用时连接到相应的所述AC端子和所述AC网络之间。
14.根据权利要求13所述的电力电子变换器，其中，所述或每个次级电感器可受控以改变其自身的电感，以在相应的流通路径被限定时产生流经相应的所述AC端子和所述AC网络之间的AC电流波形。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的电力电子变换器，其中，所述AC电流波形为正弦波形的近似逼近。
16.根据上述权利要求中任一项所述的电力电子变换器，其中，至少一个模块包括与相应的储能器件并联连接的多个串联连接的次级开关元件。
17.根据权利要求16所述的电力电子变换器，其中，所述多个串联连接的次级开关元件与所述相应的储能器件并联连接成半桥结构，以限定能够提供零电压或正电压且能够双向传导电流的二象限单极性模块。
18.根据权利要求15所述的电力电子变换器，其中，所述多个串联连接的次级开关元件与所述相应的储能器件并联连接成全桥结构，以限定能够提供零电压、正电压或负电压且能够双向传导电流的四象限双极性模块。
19.根据上述权利要求中任一项所述的电力电子变换器，其中，至少一个初级或次级开关元件包括至少一个半导体器件。
20.根据权利要求19所述的电力电子变换器，其中，所述或至少一个半导体器件是绝缘栅双极晶体管、栅关断晶闸管、场效应晶体管、绝缘栅换向晶闸管或集成栅换向晶体管。
21.根据权利要求19或20所述的电力电子变换器，其中，至少一个初级或次级开关元件进一步包括：与所述或每个对应的半导体器件并联连接的反并联二极管。
22.根据上述权利要求中任一项所述的电力电子变换器，其中，至少一个储能器件是或包括电容器、燃料电池、光伏电池、蓄电池或具有关联整流器的AC辅助发生器。
23.根据上述权利要求中任一项所述的电力电子变换器，其中，每个支路部分的所述链连式变换器可受控以改变其自身电压，以能够在零电流附近和/或零电压附近对相应支路部分的所述或每个初级开关元件进行切换。
24.根据上述权利要求中任一项所述的电力电子变换器，包括：多条变换器支路，每条变换器支路包括用于在使用时连接到AC网络的相应相的AC端子。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103620942A (zh) * 2011-06-29 2014-03-05 阿尔斯通技术有限公司 变换器
CN103715930A (zh) * 2013-11-25 2014-04-09 国家电网公司 一种提升柔性直流输电系统容量的方法及其装置
CN103762867A (zh) * 2014-01-28 2014-04-30 华南理工大学 双输入三相九开关组mmc整流器及其控制方法
CN104917393A (zh) * 2015-06-09 2015-09-16 合肥科威尔电源系统有限公司 一种基于mmc技术的光伏储能一体化直流变换器结构
CN107078629A (zh) * 2014-11-21 2017-08-18 赖茵豪森机械制造公司 有源缓冲器
CN107278350A (zh) * 2015-02-27 2017-10-20 通用电器技术有限公司 电压源变换器及其控制
CN108292847A (zh) * 2015-08-12 2018-07-17 牛津大学科技创新有限公司 智能单元与控制方法和系统
CN109703384A (zh) * 2018-12-29 2019-05-03 苏州唯控汽车科技有限公司 模块化车用电池系统单相充电和三相逆变行驶互锁装置
CN110326218A (zh) * 2017-02-15 2019-10-11 Abb瑞士股份有限公司 具有磁耦合设备的半导体开关
CN111512533A (zh) * 2017-12-08 2020-08-07 维洛西门子新能源汽车法国简式股份公司 利用第二电力网络对第一电力网络进行预充电的直流-直流电压转换器
CN113994584A (zh) * 2018-01-25 2022-01-28 B·S·里亚尔 多电平模块化变换器
CN114731047A (zh) * 2019-12-20 2022-07-08 日立能源瑞士股份公司 变压器布置

Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8861234B2 (en) 2009-06-15 2014-10-14 Alstom Technology Ltd Voltage source converter having chain link converter for use in high voltage DC transmission
EP2460264B1 (en) 2009-07-31 2015-05-20 ALSTOM Technology Ltd Configurable hybrid converter circuit
US8861231B2 (en) * 2010-02-09 2014-10-14 Alstom Technology Ltd Converter
JP5509348B2 (ja) 2010-03-15 2014-06-04 アルストム テクノロジー リミテッド マルチレベルコンバータを有する静止型無効電力補償装置
DK2556585T3 (da) * 2010-04-08 2014-05-05 Alstom Technology Ltd Hybrid højspændingsjævnstrømskonverter
KR101719393B1 (ko) * 2010-04-15 2017-03-23 제네럴 일렉트릭 테크놀러지 게엠베하 하이브리드 2-레벨 및 멀티레벨 ｈｖｄｃ 컨버터
EP2583375B1 (en) 2010-06-18 2018-05-30 General Electric Technology GmbH Converter for hvdc transmission and reactive power compensation
CN103141018B (zh) * 2010-07-30 2015-12-16 阿尔斯通技术有限公司 包括用于处理dc侧短路的全桥单元的hvdc转换器
WO2012025142A1 (en) * 2010-08-24 2012-03-01 Alstom Grid Uk Limited Hvdc converter with neutral-point connected zero-sequence dump resistor
EP2719062B1 (en) 2011-06-08 2018-02-28 General Electric Technology GmbH High voltage dc/dc converter with cascaded resonant tanks
CN103891121B (zh) 2011-08-01 2016-11-23 阿尔斯通技术有限公司 直流-直流转换器组件
CA2848325C (en) 2011-11-07 2018-03-27 Alstom Technology Ltd Control circuit
EP2781015B1 (en) 2011-11-17 2016-11-02 General Electric Technology GmbH Hybrid ac/dc converter for hvdc applications
CN104160572B (zh) 2012-03-01 2017-03-01 阿尔斯通技术有限公司 控制电路
WO2013140168A1 (en) 2012-03-22 2013-09-26 Alstom Technology Ltd Power electronic converter
NL2009220C2 (en) * 2012-07-23 2014-01-27 Univ Delft Tech Electrical power converter.
NL2010191C2 (en) 2012-07-23 2014-01-27 Univ Delft Tech Electrical power converter.
CN102856881B (zh) * 2012-09-05 2015-01-21 华北电力大学 一种全桥mmc-hvdc直流故障分类检测与保护方法
JP5993675B2 (ja) * 2012-09-14 2016-09-14 株式会社日立製作所 電力変換装置，電力変換システム及び電力変換装置の制御方法
US9431918B2 (en) 2012-09-28 2016-08-30 General Electric Company Grounding scheme for modular embedded multilevel converter
US9559611B2 (en) 2012-09-28 2017-01-31 General Electric Company Multilevel power converter system and method
US9312783B2 (en) 2012-12-18 2016-04-12 General Electric Company Voltage source current controlled multilevel power converter
US9941813B2 (en) 2013-03-14 2018-04-10 Solaredge Technologies Ltd. High frequency multi-level inverter
EP2814166B1 (en) 2013-06-10 2017-11-15 General Electric Technology GmbH An alternate arm converter
DE102013109714A1 (de) * 2013-09-05 2015-03-05 Ge Energy Power Conversion Gmbh Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Schaltung sowie elektrische Schaltung
US10069430B2 (en) 2013-11-07 2018-09-04 Regents Of The University Of Minnesota Modular converter with multilevel submodules
CN104811073B (zh) * 2014-01-24 2019-05-31 通用电气能源电能变换科技有限公司 变换器模块、装置、系统和相关方法
CA2942007A1 (en) 2014-03-19 2015-09-24 General Electric Company Hybrid three-level npc thyristor converter with chain-link strings as inner ac switches
US9318974B2 (en) 2014-03-26 2016-04-19 Solaredge Technologies Ltd. Multi-level inverter with flying capacitor topology
EP2953255A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-09 Alstom Technology Ltd. Hybid voltage source converter and control thereof
EP2961057A1 (en) * 2014-06-26 2015-12-30 Alstom Technology Ltd. Voltage source converter and control thereof
US9871437B2 (en) 2014-07-10 2018-01-16 University-Industry Foundation(UIF) Fault current reduction structure of multi-level converter and apparatus using the fault current reduction structure
EP3006948A1 (en) * 2014-10-07 2016-04-13 Alstom Technology Ltd Synthetic test circuit
US20170269161A1 (en) * 2014-08-19 2017-09-21 Alstom Technology Ltd Synthetic test circuit
US9537421B2 (en) * 2014-08-22 2017-01-03 General Electric Company Multilevel converter
WO2016034523A1 (en) * 2014-09-02 2016-03-10 Alstom Technology Ltd Synthetic test circuit
EP2993482A1 (en) * 2014-09-02 2016-03-09 Alstom Technology Ltd Synthetic test circuit
DE102014219789A1 (de) * 2014-09-30 2016-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Modularer Multilevelumrichter mit zentralem Kondensator am Zwischenkreis
KR101711948B1 (ko) * 2014-12-29 2017-03-03 주식회사 효성 Ｍｍｃ 컨버터의 서브모듈용 전원제어장치
US9843270B2 (en) * 2015-01-13 2017-12-12 Hamilton Sundstrand Corporation Phase leg arrangements for multilevel active rectifiers
KR20160117974A (ko) 2015-04-01 2016-10-11 연세대학교 산학협력단 Dc 사고 차단을 위한 서브모듈의 커패시터 과전압 보호 장치
GB2537608B (en) * 2015-04-17 2019-05-22 General Electric Technology Gmbh Improvements in or relating to voltage source converters
US10666058B2 (en) * 2015-06-04 2020-05-26 Bloom Energy Corporation Intergrated fuel cell and energy storage systems and method of operating thereof
EP3314714B1 (en) 2015-06-29 2019-11-06 ABB Schweiz AG A multi-level power converter and a method for controlling a multi-level power converter
GB2541007B (en) * 2015-08-05 2017-12-13 General Electric Technology Gmbh Voltage source converter
GB2541410A (en) * 2015-08-18 2017-02-22 Alstom Technology Ltd Voltage source converter and control thereof
GB2541428B (en) * 2015-08-19 2017-11-08 General Electric Technology Gmbh Voltage source converter
KR101762407B1 (ko) * 2015-12-14 2017-07-28 주식회사 효성 컨버터의 접지를 위한 단락장치
GB2548133B (en) * 2016-03-09 2018-10-10 General Electric Technology Gmbh A voltage source converter for use in high voltage direct current power transmission
CN106127237B (zh) * 2016-06-17 2019-11-19 东北电力大学 基于谱聚类的含vsc-hvdc交直流系统最优解列断面搜索方法
CN106100397B (zh) * 2016-08-22 2019-02-01 华为技术有限公司 一种模块化多电平变换器
EP3297149B1 (en) * 2016-09-15 2019-03-20 General Electric Technology GmbH Parallel-connected converter assembly
US10622916B1 (en) * 2017-01-13 2020-04-14 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion device and direct-current power transmission system
BR112019026382A2 (pt) 2017-06-12 2020-07-21 Tae Technologies, Inc. controladores de corrente por histerese multinível de múltiplos quadrantes e métodos para controle dos mesmos
EP3614552B1 (en) * 2018-08-24 2021-05-19 General Electric Technology GmbH Voltage source converter
EP3621193A1 (en) * 2018-09-06 2020-03-11 ABB Schweiz AG Artificial stable short circuit failure mode function by using parallel modules for each switching function
EP3713073A1 (de) * 2019-03-19 2020-09-23 Siemens Aktiengesellschaft Stromrichter und verfahren zu dessen regelung
CN111756051B (zh) * 2020-05-21 2022-01-25 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种直流输电无功补偿装置、控制方法及系统
CN112072940B (zh) * 2020-09-08 2022-02-18 南京南瑞继保电气有限公司 有源模块化的换流链、换流器控制方法及装置、电子设备
WO2023230679A1 (pt) * 2022-06-01 2023-12-07 Weg Drives & Controls - Automação Ltda Método de modulação para operar um mmc para maximizar a tensão de modo comum reduzindo correntes circulantes, e meio legível por máquina

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007028350A1 (de) * 2005-09-09 2007-03-15 Siemens Akitengesellschaft Vorrichtung für die elektroenergieübertragung
CN101268607A (zh) * 2005-09-21 2008-09-17 西门子公司 带有分布储能器的多相变流器的控制方法
CN101548458A (zh) * 2006-12-08 2009-09-30 西门子公司 具有分布式储能器的模块化变流器的控制
WO2010088969A1 (en) * 2009-02-09 2010-08-12 Areva T&D Uk Limited Converter

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5075838A (en) * 1990-04-10 1991-12-24 York International Corporation Energy efficient voltage snubber circuit
US5499178A (en) * 1991-12-16 1996-03-12 Regents Of The University Of Minnesota System for reducing harmonics by harmonic current injection
US5345375A (en) * 1991-12-16 1994-09-06 Regents Of The University Of Minnesota System and method for reducing harmonic currents by current injection
CA2184663A1 (en) * 1996-09-03 1998-03-04 John C. Salmon Harmonic correction of 3-phase rectifiers and converters
US5892677A (en) * 1997-06-02 1999-04-06 Reliance Electric Industrial Company Adaptive overlapping communication control of modular AC-AC converter and integration with device module of multiple AC-AC switches
US6847531B2 (en) * 2001-01-02 2005-01-25 General Electric Company System and method for regenerative PWM AC power conversion
US6969967B2 (en) * 2003-12-12 2005-11-29 Ut-Battelle Llc Multi-level dc bus inverter for providing sinusoidal and PWM electrical machine voltages
DE102005042319A1 (de) * 2005-09-06 2007-03-08 Siemens Ag Weitspannungs-Umrichter
CN104300771B (zh) * 2006-06-06 2018-10-30 威廉·亚历山大 通用功率变换器
US8723365B2 (en) * 2006-06-16 2014-05-13 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Device for feeding a charge including integrated energy storage
KR100795752B1 (ko) * 2006-07-06 2008-01-21 명지대학교 산학협력단 펄스다중화 보조회로를 이용한 전압원 컨버터의 직류송전시스템
CN101553977B (zh) * 2006-12-08 2012-06-20 西门子公司 用于转换电流的装置
JP5527497B2 (ja) * 2008-01-11 2014-06-18 富士電機株式会社 交流電動機駆動回路及び電気車駆動回路
DE102008014898B4 (de) 2008-03-19 2018-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung eines mehrphasigen Stromrichters mit verteilten Energiespeichern bei niedrigen Ausgangsfrequenzen
US8792261B2 (en) * 2009-03-30 2014-07-29 Hitachi, Ltd. Power conversion device
EP2443734A1 (en) * 2009-06-15 2012-04-25 Alstom Grid UK Limited Converter
US8861234B2 (en) 2009-06-15 2014-10-14 Alstom Technology Ltd Voltage source converter having chain link converter for use in high voltage DC transmission
WO2010149200A1 (en) 2009-06-22 2010-12-29 Areva T&D Uk Limited Converter
EP2460264B1 (en) * 2009-07-31 2015-05-20 ALSTOM Technology Ltd Configurable hybrid converter circuit
CN102549907B (zh) * 2009-07-31 2015-01-21 阿尔斯通技术有限公司 具有主动故障电流限制的变换器
CN102577066B (zh) 2009-08-03 2015-05-27 阿尔斯通技术有限公司 带无功功率补偿的变换器
JP5509348B2 (ja) 2010-03-15 2014-06-04 アルストム テクノロジー リミテッド マルチレベルコンバータを有する静止型無効電力補償装置
DK2556585T3 (da) * 2010-04-08 2014-05-05 Alstom Technology Ltd Hybrid højspændingsjævnstrømskonverter
EP2583375B1 (en) * 2010-06-18 2018-05-30 General Electric Technology GmbH Converter for hvdc transmission and reactive power compensation
CN103141018B (zh) * 2010-07-30 2015-12-16 阿尔斯通技术有限公司 包括用于处理dc侧短路的全桥单元的hvdc转换器
US20120120697A1 (en) * 2010-11-13 2012-05-17 Cuks, Llc. Three-phase isolated rectifer with power factor correction
US8687388B2 (en) * 2012-01-31 2014-04-01 Delta Electronics, Inc. Three-phase soft-switched PFC rectifiers

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007028350A1 (de) * 2005-09-09 2007-03-15 Siemens Akitengesellschaft Vorrichtung für die elektroenergieübertragung
CN101268607A (zh) * 2005-09-21 2008-09-17 西门子公司 带有分布储能器的多相变流器的控制方法
CN101548458A (zh) * 2006-12-08 2009-09-30 西门子公司 具有分布式储能器的模块化变流器的控制
WO2010088969A1 (en) * 2009-02-09 2010-08-12 Areva T&D Uk Limited Converter

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103620942A (zh) * 2011-06-29 2014-03-05 阿尔斯通技术有限公司 变换器
CN103620942B (zh) * 2011-06-29 2017-06-13 阿尔斯通技术有限公司 变换器
CN103715930A (zh) * 2013-11-25 2014-04-09 国家电网公司 一种提升柔性直流输电系统容量的方法及其装置
CN103715930B (zh) * 2013-11-25 2016-09-21 国家电网公司 一种提升柔性直流输电系统容量的方法
CN103762867A (zh) * 2014-01-28 2014-04-30 华南理工大学 双输入三相九开关组mmc整流器及其控制方法
CN103762867B (zh) * 2014-01-28 2016-07-06 华南理工大学 双输入三相九开关组mmc整流器及其控制方法
CN107078629A (zh) * 2014-11-21 2017-08-18 赖茵豪森机械制造公司 有源缓冲器
CN107078629B (zh) * 2014-11-21 2019-10-25 赖茵豪森机械制造公司 有源缓冲器
CN107278350B (zh) * 2015-02-27 2019-10-29 通用电器技术有限公司 电压源变换器及其控制
CN107278350A (zh) * 2015-02-27 2017-10-20 通用电器技术有限公司 电压源变换器及其控制
CN104917393A (zh) * 2015-06-09 2015-09-16 合肥科威尔电源系统有限公司 一种基于mmc技术的光伏储能一体化直流变换器结构
CN104917393B (zh) * 2015-06-09 2018-02-16 合肥科威尔电源系统有限公司 一种基于mmc技术的光伏储能一体化直流变换器结构
CN108292847B (zh) * 2015-08-12 2023-09-26 牛津大学科技创新有限公司 智能单元与控制方法和系统
CN108292847A (zh) * 2015-08-12 2018-07-17 牛津大学科技创新有限公司 智能单元与控制方法和系统
CN110326218A (zh) * 2017-02-15 2019-10-11 Abb瑞士股份有限公司 具有磁耦合设备的半导体开关
US10886914B2 (en) 2017-02-15 2021-01-05 Abb Schweiz Ag Semiconductor switch with magnetic coupling device
CN110326218B (zh) * 2017-02-15 2021-01-12 Abb瑞士股份有限公司 具有磁耦合设备的半导体开关
CN111512533A (zh) * 2017-12-08 2020-08-07 维洛西门子新能源汽车法国简式股份公司 利用第二电力网络对第一电力网络进行预充电的直流-直流电压转换器
CN113994584A (zh) * 2018-01-25 2022-01-28 B·S·里亚尔 多电平模块化变换器
CN113994584B (zh) * 2018-01-25 2023-12-22 奥克兰联合服务有限公司 多电平模块化变换器
CN109703384B (zh) * 2018-12-29 2023-08-29 苏州唯控汽车科技有限公司 模块化车用电池系统单相充电和三相逆变行驶互锁装置
CN109703384A (zh) * 2018-12-29 2019-05-03 苏州唯控汽车科技有限公司 模块化车用电池系统单相充电和三相逆变行驶互锁装置
CN114731047A (zh) * 2019-12-20 2022-07-08 日立能源瑞士股份公司 变压器布置
US11694840B2 (en) 2019-12-20 2023-07-04 Hitachi Energy Switzerland Ag Transformer arrangement
CN114731047B (zh) * 2019-12-20 2023-09-12 日立能源瑞士股份公司 变压器布置

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