CN105322530A

CN105322530A - 用于将电力发电机连接到hvdc传输系统的装置和方法

Info

Publication number: CN105322530A
Application number: CN201510294470.8A
Authority: CN
Inventors: J.E.彼得森; A.托马斯; 吴占元; 夏振萍
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy
Priority date: 2014-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2035-06-02
Also published as: EP2953228A1; US20150349655A1; US9577544B2; EP2953228B1; CN105322530B

Abstract

公开了用于将电力发电机连接到HVDC传输系统的装置和方法。描述了用于将电力发电机连接到HVDC传输系统（190、290、390、490、590、690、790）的装置，所述装置包括：（a）第一单元，用于把来自所述电力发电机的AC输出电压转换为用于HVDC传输系统的DC输入电压，所述第一单元包括变换器（120、220、321、421、520、620、720）和全桥整流器（110、210、310、410、510、610、710）；以及（b）第二单元，用于生成所述变压器中的和/或所述电力发电机中的控制电压和/或控制电流，所述第二单元包括PWM全桥转换器（130、230、331、431、530、531、630、631、730），所述PWM全桥转换器被适配为接收来自所述电力发电机的AC输出电压或基于所述AC输出电压的AC电压。更进一步地，描述了系统和方法。

Description

用于将电力发电机连接到HVDC传输系统的装置和方法

技术领域

本发明涉及电力产生的领域，特别是涉及用于将电力发电机连接到HVDC传输系统的装置和方法。

背景技术

随着用于产生电能的大的离岸风力田的开发，沿着在风力田和到陆地上的配电网的连接之间的传输线路发生的传输损耗可能变得显著。

在这样的情况下，与普通的AC（交流电流）技术相比较，HVDC（高电压，直流电流）技术在低损耗方面具有明显的优势。特别是，通过使用高电压（达到例如800kV），当传输给定量的电力时，在传输线路中流动的电流—以及由此电阻损耗—被显著减少。因此，在损耗方面，对于长距离电力传输而言HVDC是优选的，并且对于离岸风电力应用而言HVDC可以被认为是理想的。使用用于传输的更少数量的布线也意味着成本上的减少。

然而，为了在HVDC传输中对高电压和高电力进行处置，尤其是在越来越严苛的性能要求下，不得不应用一些复杂的电力转换器系统，这可能在技术上是挑战性的并且经常意味着高成本。

在已知的实现中，风轮机的电网转换器的AC输出被连接到升压变压器，并且然后通过转换器而被转换为HVDC。常见的转换器拓扑中的两种是线换向电流源晶闸管转换器和基于电压源转换器（VSC）的IGBT。

晶闸管转换器系统已经是用于HVDC传输的占支配地位的技术，该技术可以使用如800kV那么高的电压。在该转换器类型中，引燃角被用于DC电压和电力流的控制。它消耗无功功率，并且AC电流包含低频谐波。因此，通常使用相位补偿以改进功率因数，并且要求大的滤波器以减少电流失真。

利用VSC技术的HVDC传输具有高控制带宽和低电流谐波失真的优点，以及因此对线路滤波器的低要求。这种系统正处于快速进步中，并且两个示例是西门子HVDC加强（HVDCPlus）和ABBHVDC轻型（HVDCLight）。两种系统都采用多级转换器技术以便适应低电压额定功率部件（例如，IGBT）以及相对低的切换操作，并且因此这两种系统倾向于相对地更加在技术上有挑战性并且更加昂贵。

可能存在针对将电力发电机连接到HVDC传输系统的简单的和成本有效的方式的需要。

发明内容

可以通过根据独立权利要求的主题来满足该需要。通过从属权利要求来描述本发明的有利的实施例。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于将电力发电机连接到HVDC传输系统的装置。该装置包括：（a）第一单元，用于将来自电力发电机的AC输出电压转换为用于HVDC传输系统的DC输入电压，第一单元包括变压器和全桥整流器；以及（b）第二单元，用于生成变压器中的和/或电力发电机中的控制电压和/或控制电流，第二单元包括PWM全桥转换器，PWM全桥转换器被适配为接收来自电力发电机的AC输出电压或基于所述AC输出电压的AC电压。

本发明的该方面基于如下思想：电力发电机和HVDC传输系统之间的连接被分到第一路径（由第一单元形成）和第二路径（由第二单元形成）中。第一路径用于将来自电力发电机的AC输出电压转换为用于HVDC传输系统的适当的DC输入电压，即，第一单元包括用于增加AC电压的变压器和把被增加的AC电压水平整流为用于HVDC传输系统的DC输入电压的全桥整流器。因此，第一单元对从电力发电机到HVDC传输系统中的电力的实际（或主要）传输进行处置。第二路径用于生成控制/电压和/或控制电流，即，第二单元包括专用于执行控制和校正功能而非电力传输的PWM全桥转换器。换言之，由第一单元的简单的和成本有效的全桥整流器来处置电力传输，而由PWM全桥转换器来处置控制和校正功能。因为第二单元的PWM全桥转换器将不必须处置与第一单元的全桥整流器相同的电力水平，所以第二单元的PWM全桥转换器不需要近乎于像被设计为处置电力传输和控制功能两者的PWM全桥转换器那么复杂（并且因此昂贵）。相应地，根据本发明的该方面的装置提供把电力从电力发电机（诸如离岸风轮机或风力田）馈送到HVDC传输系统中的简单的和成本有效的方式。

在本上下文中，术语“全桥整流器”可以特别地指示利用无源部件的整流器，而术语“PWM全桥转换器”特别地可以指示利用有源部件的转换器。

第二单元的PWM全桥转换器被适配为接收来自电力发电机的AC输出电压或基于来自电力发电机的AC输出电压的（或者从来自电力发电机的AC输出电压推导出的）AC电压。在后者的情况下，PWM全桥转换器可以例如经由与来自电力发电机的AC输出电压相比将电压升高的变压器来接收AC电压。

根据本发明的实施例，变压器包括：（a）一组初级绕组，用于从电力发电机接收AC输出电压；（b）第一组次级绕组，被耦合到第一单元的全桥整流器的输入；以及（c）第二组次级绕组，被耦合到第二单元的PWM全桥转换器的输入。

考虑来自电力发电机的AC输出电压来选取第一组次级绕组中的匝数和该一组初级绕组中的匝数之间的关系，以使得第一单元的全桥整流器的经整流的DC输出电压与HVDC传输系统的所要求的DC输入电压对应，例如，使得690VAC输出电压被转换为800kVDC电压。

类似地，考虑来自电力发电机的AC输出电压和在PWM全桥转换器的输出处的DC电压来选取第二组次级绕组中的匝数和该一组初级绕组中的匝数之间的关系。

第二组次级绕组中的匝数可以等于或小于第一组次级绕组中的匝数。

来自电力发电机的AC输出电压可以优选地为3相AC电压。在该情况下，该一组初级绕组、第一组次级绕组和第二组次级绕组中的每个可以优选地包括3个绕组，即，每相一个绕组。

在该实施例中，变压器的这两（即，第一和第二）组次级绕组把来自电力发电机的输出电力分成被提供到第一单元的第一部分和被提供到第二单元提的第二部分。

相应地，该实施例与常规的HVDC连接装置的不同之处在于，变压器被提供有与第一组次级绕组共享同一芯的第二组次级绕组，并且不同之处在于，第二组次级绕组被耦合到专用于生成变压器中的控制电压和/或控制电流的转换器，例如，用于谐波控制、效率控制、HVDC电压调节等。

因此，本实施例易于在不修改电力发电机的情况下在现有系统中实现。

根据本发明的进一步的实施例，电力发电机包括：发电机单元，发电机单元具有定子和被可旋转地支承的转子，定子包括第一组绕组和第二组绕组，转子被适配为在转子相对于定子旋转时在第一组绕组中和在第二组绕组中感应出电压。更进一步地，第一单元的变压器的该一组初级绕组被耦合到定子的第一组绕组，并且第二单元包括进一步的PWM全桥转换器，PWM全桥转换器具有被耦合到定子的第二组绕组的输入。

换言之，在根据该实施例的装置中，第二单元包括两个PWM全桥转换器，即，一个转换器被耦合到如以上所描述的第一单元的变压器的第二组次级绕组，并且进一步的转换器被耦合到定子的第二组绕组。

在该实施例中，该进一步的PWM全桥转换器可以特别地被专用于用于发电机单元的控制电压和/或控制电流的生成，即，被专用于执行与来自发电机单元的输出有关的控制和调节功能，而另一（即，第一）PWM全桥转换器（即，被耦合到第一单元的变压器的第二组次级绕组的那个PWM全桥转换器）可以被专用于生成用于如以上所描述的变压器的控制电压和/或控制电流。

通过使用两个分离的PWM全桥转换器，用于控制发电机单元的一个PWM全桥转换器和用于对变压器进行控制的一个PWM全桥转换器，可以使控制优化并且这两个转换器中的每个可以被设计为对于比在以上所描述的实施例中在单个PWM全桥转换器的情况下甚至更低的电力进行处置。更进一步地，因为到第一单元的全桥整流器的输出电压可以通过使用两个PWM转换器（即，在发电机和变压器中）来调节，所以可以更好地跨多个发电机（诸如风力田中的多个风轮机）匹配HVDC。

发电机单元可以是永磁机、外部激励同步机、感应机、开关磁阻电机等。特别是，发电机单元可以是用于直接驱动风轮机的永磁机。

根据本发明的进一步的实施例，电力发电机包括用于提供AC输出电压的可选择频率的电网转换器。

由此，代替电网连接中的用于操作的50Hz或60Hz的常规频率，可以选择交变频率（例如，30Hz或70Hz）。例如，因为AC电力将是相当局部的，并且用于长距离传输的阻抗和损耗不受太多关注，所以在风力田内更高的频率可能是更适当的。频率的选择上的灵活性在系统的成本、大小和性能方面可以提供一些益处。

根据本发明的进一步的实施例，电力发电机包括：发电机单元，发电机单元具有定子和被可旋转地支承的转子，定子包括第一组绕组和第二组绕组，转子被适配为在转子相对于定子旋转时在第一组绕组中和在第二组绕组中感应出电压。第一单元的变压器包括：（a）一组初级绕组，被耦合到定子的第一组绕组以便接收来自电力发电机的AC输出电压，以及（b）一组次级绕组，被耦合到第一单元的全桥整流器的输入。更进一步地，第二单元的PWM全桥转换器的输入被耦合到定子的第二组绕组。

在该实施例中，第二单元的PWM全桥转换器的输入被耦合到定子的第二组绕组。因此，与以上描述的实施例相比较，第一单元的变压器不必须具有第二组次级绕组。然而，大概的思想保持相同：第二单元的PWM全桥转换器负责生成控制电压和/或控制电流，而第一单元的全桥整流器负责电力到HVDC传输系统的实际传输。然而，除了关于以上描述的实施例所描述的优点之外，该布置或拓扑可以在成本上更低并且更加有效。线路滤波器可能不得不被用于对由第一单元的全桥整流器所生成的谐波的抑制。更进一步地，由于相对低的操作频率的原因变压器可能不得不在一定程度上过大。

还应当注意到，在其中发电机单元包括两组（第一组和第二组）定子绕组的所有实施例中，第二单元的PWM全桥转换器可以被用于执行各种各样的控制功能，诸如（a）无传感器的场定向矢量控制，（b）用于定子中的场削弱或场加强的Id电流控制，（c）DC输出电压调节（或者直接地或通过场控制），（d）有功和无功功率控制（或者直接地或通过场控制），（e）用以补偿从整流器换向产生的谐波的谐波电流控制，（f）通过谐波电流的注入而进行的转矩波动或振动控制，（g）齿槽转矩控制，（h）通过第二系统中的场调节而进行的发电机功率因数控制或效率控制，以及（i）各种其它控制功能，诸如用于电网故障状况的传动阻尼控制和支持。

根据本发明的进一步的实施例，PWM全桥转换器的输出被耦合到HVDC传输系统或者被耦合到具有比HVDC传输系统更低的DC电压的DC电压系统。

在第一情况下，其中PWM全桥转换器的输出被耦合到HVDC传输系统，转换器被设计为提供与第一单元的全桥整流器相同的DC输出电压。

在第二情况下，其中PWM全桥转换器的输出被耦合到具有比HVDC传输系统低的DC电压的DC电压系统，转换器被设计为提供对应的DC输出电压。DC电压系统可以被提供作为被连接到HVDC传输系统的分压器或作为分离的DC电压系统，诸如来自风轮机系统的低电压侧的经整流的LVDC（低电压DC）或专用的低电压发电机（例如，（多个）燃气涡轮机）。

根据本发明的进一步的实施例，由第二单元生成的控制电压和/或控制电流被适配为用于DC输出电压调节、有功和无功功率控制和谐波电流控制中的至少一个。

根据本发明的进一步的实施例，第一单元的全桥整流器是全桥晶闸管，或者第二单元的二极管整流器和/或PWM全桥转换器是电压源全桥型转换器。

由此，被专用于将电力传输到HVDC传输系统中的全桥整流器可由简单的、可靠的和相对不昂贵的无源部件制成，而被专用于生成控制电压和/控制电流的PWM全桥型转换器可以由有源半导体部件（诸如例如IGBT）制成，有源半导体部件不需要对被传输到HVDC传输系统的大量电力进行处置的能力而仅需要对与相关控制功能有关的电力进行处置的能力。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于产生电力并且将它馈送到HVDC传输系统的系统，该系统包括（a）电力发电机，以及（b）根据第一方面或者以上实施例中的任何实施例的装置。

本发明的该方面基于与以上描述的第一方面方面实质上相同的思想。更具体地，本发明的该方面涉及一种用于产生电力的系统，该系统具有借助于根据第一方面或以上实施例中任何实施例的装置向HVDC传输系统馈送所述电力的能力。

根据本发明的进一步的实施例，电力发电机包括风轮机。

特别是，该系统可以由离岸风力田构成，该离岸风力田包括多个风轮机。

根据本发明的第三方面，提供了一种将电力发电机连接到HVDC传输系统的方法，该方法包括（a）提供用于将来自电力发电机的AC输出电压转换为用于HVDC传输系统的DC输入电压的第一单元，第一单元包括变压器和全桥整流器；以及（b）提供用于生成变压器中的和/或电力发电机中的控制电压和/或控制电流的第二单元，第二单元包括被适配为接收来自电力发电机的AC输出电压或基于所述AC输出电压的AC电压的PWM全桥转换器。

本发明的该方面基于与以上描述的第一方面方面实质上相同的思想。

一般地，在本发明的实施例中，HVDC系统中的电力流可以被分离到两个路径中：具有高电压的路径和具有低电压的路径。高电压和高功率将由简单的转换器来处置，简单的转换器诸如基于晶闸管或二极管的整流器（大部分为无源的），并且低电压和低功率路径主要由用于有源控制（诸如无功功率补偿和HVDC电压平衡等）的电压源转换器（VSC）组成。与有源控制路径相关联地，辅助绕组被包括在发电机和/或变压器中。如以上所讨论的那样，这样的HVDC系统不那么昂贵并且更加可靠，同时保持用于每个单独的风轮机和它们的HVDC总线互联的性能。

或者另外声明：本发明以创建可替换的HVDC拓扑为目标。该新拓扑的核心是允许主电力流过无源的或低切换的HVDC/MVDC转换器系统，而将用于有源控制的转换器保持在低电压水平。因此，在高电压路径中，可以使用简单的功率部件（诸如晶闸管或二极管），其中该技术相对成熟，并且所得到的转换器将更加可靠和节能，而不那么昂贵。针对电力流的有源控制以及诸如跨发电机（例如，风轮机）的电压平衡的一些关键功能被在低电压下对辅助部件进行操作。

注意到的是，已经参照不同主题描述了本发明的实施例。特别是，已经参照方法类型权利要求描述了一些实施例，而已经参照设备类型权利要求描述了其它实施例。然而，本领域技术人员将从以上和随后的描述中推断出，除非另外指示，否则除了属于一个类型的主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征的任何组合（特别是方法类型权利要求的特征和设备类型权利要求的特征的组合）也是该文件的公开的一部分。

根据要在下文中描述的实施例的示例，本发明的以上限定的方面和进一步的方面是明显的，并且以上限定的方面和进一步的方面被参照实施例的示例来解释。将在下文中参照实施例的示例来更加详细地描述本发明。然而，明确地注意到的是，本发明不限制于所描述的示例性实施例。

附图说明

图1示出根据本发明的实施例的装置。

图2示出根据本发明的进一步的实施例的装置。

图3示出包括发电机和根据本发明的进一步的实施例的装置的系统。

图4示出包括发电机和根据本发明的进一步的实施例的装置的系统。

图5示出包括发电机和根据本发明的进一步的实施例的装置的系统。

图6示出包括发电机和根据本发明的进一步的实施例的装置的系统。

图7示出包括发电机和根据本发明的进一步的实施例的装置的系统。

具体实施方式

附图中的图解是示意性的。注意的是，在不同的图中，类似的或相同的元件被提供有相同的参考标号或者被提供有只在首位数内不同的参考标号。

图1示出根据本发明的实施例的装置100。装置100包括全桥整流器110、升压变压器120和PWM全桥转换器130。全桥整流器110包括被布置为将3相AC输入整流成输出DC电压的六个二极管（或晶闸管）。PWM全桥转换器130是包括半导体开关部件（例如，IGBT）和控制电路（未示出）的有源转换器，有源转换器用于将3相AC输入转换为输出DC电压而同时生成在变压器120中的控制电流和/或控制电压。变压器120包括一组3个初级绕组，其可经由布线122连接到来自发电机（诸如一个或更多个风轮机）的3相AC输出。变压器120进一步包括第一组3个次级绕组和第二组3个次级绕组，第一组3个次级绕组被经由布线124连接到整流器110的输入，第二组3个次级绕组被经由布线126连接到转换器130的输入。在该实施例中，变压器120的这两组次级绕组包括略微不同的匝数，以使得整流器110接收与转换器130相比略微更高的AC电压。整流器110和转换器130在它们相应的输出处提供实质上相同的DC电压。整流器110的输出和转换器130的输出被并联连接到HVDC传输系统190的输入。

在操作中，升压变压器120经由布线122从发电机（例如，一个或更多个风轮机）接收3相AC电压（例如，690V）并且将它转变为实质上更高的电压水平以用于经由布线124输入到整流器110并且经由布线126输入到转换器130。整流器110提供对应的经整流的DC输出电压（例如，800kV）并且将它馈送到HVDC传输系统190。同时，转换器130生成在变压器120中的控制电流和/或控制电压以便执行控制功能，诸如电力流的有源控制、跨发电机（例如，风轮机）的电压平衡、有功/无功电力的生成、输出电压调节等。由此，整流器110对电力到HVDC传输系统190的实际传输进行处置，而转换器130对控制电流和/或控制电压的生成进行处置。相应地，转换器130必须不对由整流器110处置的大的电力水平进行处置，并且因此与被设计为对实际电力传输和控制功能这两者进行处置的单机有源转换器相比，可以被设计为具有相对廉价的部件。

图2示出根据本发明的进一步的实施例的装置201。装置201的总体结构和功能类似于在图1中示出和以上所描述的装置100的总体结构和功能。然而，装置201与装置100的不同之处在于，来自整流器210和转换器230的输出不被并联连接。代替地，来自整流器210的输出被连接到HVDC传输系统290，而来自转换器230的输出被连接至具有比HVDC系统290显著更低的电压（例如，1100V）的LVDC系统291。LVDC系统291可以是分离的系统，诸如来自风轮机系统的低电压侧或专用的低电压发电机（诸如燃气涡轮机）的经整流的DC电压，或者LVDC系统291可以被链接到HVDC系统290，即，分开的HVDC。相应地，转换器230被设计为在对应地更低的电压下进行操作，并且相应地选取变压器220的第二组次级绕组中的匝数。由此，可以利用比转换器130甚至更廉价的部件来实现转换器230，因为它不需要对高电压进行处置。

图3示出包括发电机340和根据本发明的进一步的实施例的装置的系统302。与在以上描述的实施例中类似，该装置包括全桥整流器310、升压变压器321和PWM全桥转换器330。然而，在该实施例中，变压器321只包括一组次级绕组，该一组次级绕组被经由布线324连接至整流器310的输入。线路滤波器328被布置在变压器321和整流器310之间以便抑制谐波。发电机340，例如风轮机，包括定子和转子。定子包括两组（第一组和第二组）定子绕组。变压器321的初级侧经由布线322而被连接到第一组定子绕组，并且第二组定子绕组经由布线346而被连接到转换器331的输入。与在图1中类似，整流器310的输出和转换器331的输出被并联连接到HVDC传输系统390的输入。进一步的类似的装置和发电机340可经由布线392和394而被连接到HVDC传输系统。

一般而言，该实施例的工作原理和优点类似于在图1中所示的实施例的那些工作原理和优点。然而，该实施例中的转换器331被连接到第二组定子绕组（代替如在图1中那样被连接到第二组变压器次级绕组）。相应地，转换器331生成第二组定子绕组中的控制电流和/或控制电压，以使得必须相应地设计转换器331的控制系统（未示出）。特别是，在该实施例中由线路滤波器328来对谐波的抑制进行处置，因为在该实施例中有源转换器321不能影响到变压器321。

图4示出包括发电机440和根据本发明的进一步的实施例的装置的系统403。该实施例的总体结构和功能类似于在图3中示出和以上所描述的实施例的总体结构和功能。然而，在该实施例中，来自整流器410的输出被连接到HVDC传输系统490，而来自转换器431的输出被连接到具有比HVDC系统490显著更低的电压的LVDC系统491。LVDC系统491可以是分离的系统，诸如来自风轮机系统的低电压侧或专用的低电压发电机（诸如燃气涡轮机）的经整流的DC电压，或者LVDC系统491可以被链接到HVDC系统490，即，分开的HVDC。相应地，转换器431被设计为在对应地更低的电压下进行操作，并且相应地设计第二组定子绕组。

图5示出包括发电机540和根据本发明的进一步的实施例的装置的系统504。更特定地，该实施例是图1和图3中所示的实施例的组合。即，变压器520包括两组次级绕组：一组经由布线524而被连接到整流器510的输入，并且一组经由布线526而被连接到第一PWM全桥转换器530的输入。更进一步地，发电机540包括两组定子绕组：一组经由布线522而被连接到变压器520的绕组的初级组，并且一组被连接到第二转换器531的输入。整流器530和这两个转换器530、531的输出被并联连接到HVDC传输系统590的输入。

在该实施例中，第一转换器530与在图1中示出的转换器130对应（在设计和功能上），并且第二转换器531类似地与在图3中示出的转换器331对应。即，在该实施例中，不需要线路滤波器（与线路滤波器328、428对应），因为第一转换器530可以对由整流器510生成的谐波的抑制进行处置。

图6示出包括发电机和根据本发明的进一步的实施例的装置的系统605。更具体地，该实施例是图2和图4中所示的实施例的组合。相应地，该实施例的总体结构和功能类似于在图5中示出和以上所描述的实施例的总体结构和功能。然而，在该实施例中，来自整流器610的输出被连接到HVDC传输系统690，而来自第一转换器630和第二转换器631的输出被并联连接到具有比HVDC系统690显著更低的电压的LVDC系统691。与在图2和图4的实施例中类似，LVDC系统691可以是分离的系统或者被链接到HVDC系统690。相应地，转换器630和转换器631被设计为在对应地更低的电压和更低的电力下进行操作，并且相应地设计第二组次级绕组和第二组定子绕组。

图7示出包括发电机740和根据本发明的进一步的实施例的装置的系统。该实施例与图1的实施例对应，具有在发电机侧上的一些附加的功能。更具体地，来自发电机740的AC输出经由布线741而被馈送到发电机转换器742。来自发电机转换器742的所得到的DC输出被输入到可选择频率的电网转换器744，电网转换器744向变压器720的初级侧提供具有所选择的频率的3相AC输出。整流器710、变压器720和转换器730与在图1中示出和以上详细描述的整流器110、变压器120和转换器130对应。

在该实施例中，代替电网连接中的用于操作的50Hz或60Hz的常规的频率，可以在HVDC电力传输系统中选择替换的频率（例如，30Hz或70Hz）。例如，因为AC电力将是相当局部的，并且用于长距离传输的阻抗和损耗不受太多关注，所以在风力田内更高的频率可能是更加适当的。频率的选择上的灵活性在系统的成本、大小和性能方面提供各种益处。

注意到的是，术语“包括”不排除其它元件或步骤，并且数词“一”或“一个”的使用不排除多个。另外，与不同的实施例相关联地描述的元件可以被组合。进一步注意到的是，权利要求中的参考符号不被解释为限制权利要求的范围。

Claims

1.一种用于将电力发电机连接到HVDC传输系统（190、290、390、490、590、690、790）的装置，所述装置包括：

第一单元，用于将来自所述电力发电机的AC输出电压转换为用于所述HVDC传输系统的DC输入电压，所述第一单元包括变压器（120、220、321、421、520、620、720）和全桥整流器（110、210、310、410、510、610、710），以及

第二单元，用于生成所述变压器中的和/或所述电力发电机中的控制电压和/或控制电流，所述第二单元包括PWM全桥转换器（130、230、331、431、530、531、630、631、730），所述PWM全桥转换器被适配为接收来自所述电力发电机的所述AC输出电压或基于所述AC输出电压的AC电压。

2.根据前述权利要求所述的装置，其中，所述第一单元的所述变压器包括用于从所述电力发电机接收所述AC输出电压的一组初级绕组、被耦合到所述第一单元的所述全桥整流器的输入的第一组次级绕组和被耦合到所述第二单元的所述PWM全桥转换器的输入的第二组次级绕组。

3.根据前述权利要求所述的装置，

其中，所述电力发电机包括具有定子和被可旋转地支承的转子的发电机单元（340、440、540、640、740），所述定子包括第一组绕组和第二组绕组，所述转子被适配为当所述转子相对于所述定子旋转时感应出所述第一组绕组中的和所述第二组绕组中的电压，

其中，所述第一单元的所述变压器的所述一组初级绕组被耦合到所述定子的所述第一组绕组，以及

其中，所述第二单元进一步包括PWM全桥转换器（531、631），所述PWM全桥转换器具有被耦合到所述定子的所述第二组绕组的输入。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述电力发电机包括用于提供所述AC输出电压的可选择频率的电网转换器（744）。

5.根据权利要求1所述的装置，

其中，所述电力发电机包括具有定子和被可旋转地支承的转子的发电机单元（340、440、540、640、740），所述定子包括第一组绕组和第二组绕组，所述转子被适配为当所述转子相对于所述定子旋转时感应所述第一组绕组中的和所述第二组绕组中的电压，

其中，所述第一单元的所述变压器包括：

一组初级绕组，被耦合到所述定子的所述第一组绕组以便从所述电力发电机接收所述AC输出电压，以及

一组次级绕组，被耦合到所述第一单元的所述全桥整流器的输入，以及

其中，所述第二单元的所述PWM全桥转换器的输入被耦合到所述定子的所述第二组绕组。

6.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的装置，其中，所述PWM全桥转换器的输出被耦合到所述HVDC传输系统或被耦合到与所述HVDC传输系统相比具有更低DC电压的DC电压系统（291、491、691）。

7.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的装置，其中，由所述第二单元生成的所述控制电压和/或控制电流被适配为用于DC输出电压调节、有功和无功电力控制以及谐波电流控制中的至少一个。

8.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的装置，其中，所述第一单元的所述全桥整流器是全桥晶闸管或二极管整流器，和/或其中，所述第二单元的所述PWM全桥转换器是电压源全桥型转换器。

9.一种用于产生电力并且将它馈送到HVDC传输系统的系统，所述系统包括：

电力发电机，以及

根据前述权利要求中的任一权利要求所述的装置。

10.根据前述权利要求所述的系统，其中，所述电力发电机包括风轮机。

11.一种将电力发电机连接到HVDC传输系统的方法，所述方法包括：

提供用于把来自所述电力发电机的AC输出电压转换为用于所述HVDC传输系统的DC输入电压的第一单元，所述第一单元包括变压器和全桥整流器，以及

提供用于生成所述变压器中和/或所述电力发电机中的控制电压和/或控制电流的第二单元，所述第二单元包括PWM全桥转换器，所述PWM全桥转换器被适配为接收来自所述电力发电机的所述AC输出电压或基于所述AC输出电压的AC电压。