CN105580256B - 功率变换器 - Google Patents

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Abstract

一种功率变换器(10)能够在其包括的第一DC端子与第二DC端子(12，18)之间操作以产生电压差。所述功率变换器(10)还包括控制单元(42)，控制单元被配置为在正常模式(44)下操作，或当连接至所述第一和第二DC端子(12，18)中的一者的相应的DC电力传输介质(14，20)发生故障时在故障模式(46)下操作。在正常模式下，控制单元(42)在第一与第二DC端子(12，18)之间产生正常操作电压差，使第一和第二端子(12，18)中的每个具有相应的对地电压电势。在故障模式下，所述控制单元(42)在第一与第二端子(12，18)之间产生低于所述正常操作电压差的修正操作电压差，同时保持第一和第二DC端子(12，18)中的另一个的相应的对地电压电势。

Description

功率变换器
技术领域
本发明涉及一种用于在高压电力传输网络中使用的功率变换器，并且涉及一种包括多个这样的功率变换器的传输网络。
背景技术
在电力传输网络中，交流(AC)电力被转换为经由架空线路和/或海底电缆进行传输的直流(DC)电力。此转换不需要补偿由电力传输介质(即传输线路或电缆)导致的AC电容性负载的影响，并且降低了线路和/或电缆的每公里成本，因此当需要长距离传输电力时，变得具有成本效益。
例如，当传输网络的不同部分在不同电压下操作时，DC电力也可以被转换为DC电力。
在每种情况下，功率变换器提供了所需的转换。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于用在高压电力传输网络中的功率变换器，所述功率变换器包括：
第一DC端子和第二DC端子，功率变换器能够在第一DC端子与第二DC端子之间操作以产生电压差；以及
控制单元，可操作地与功率变换器连接，并被配置为在功率变换器的正常操作期间在正常模式下操作，并且当在使用中可操作地连接至第一DC端子和第二DC端子中的一者的相应的DC电力传输介质中发生故障时在故障模式下操作，
在正常模式下的控制单元在第一DC端子与第二DC端子之间产生正常操作电压差，使第一DC端子和第二DC端子中的每个具有相应的对地正电压电势或对地负电压电势，并且
在故障模式下的控制单元在第一DC端子与第二DC端子之间产生修正操作电压差，同时保持第一DC端子和第二DC端子中的另一个的相应的对地电压电势，修正操作电压差低于正常操作电压差，以控制在使用中可操作地连接到第一DC端子和第二DC端子中的另一个的相应的DC电力传输介质所经受的电压等级。
用于控制由在使用中可操作地连接到第一DC端子和第二DC端子中的另一个的相应的DC电力传输介质所经受的电压等级(即，由未受发生故障所影响的“健康的”DC电力传输介质所经受的电压等级)的功率变换器的能力使得功率变换器能够适应在第一DC电力传输介质和第二DC电力传输介质中的一个或另一个中的故障，而不需要增加所述端子和电力传输介质的绝缘额定值(增加该额定值将显著地增加制造和安装相关的功率变换器的成本)，也不需要在使用中将DC端子与对应的DC电力传输介质临时断开(这将导致通过DC电力传输介质以及与其连接的传输网络的任何进一步元件的电力传输完全停止)。
这样，本发明的功率变换器能够在相关的DC电力传输介质出现故障时继续传输电力，而不需要在增加绝缘方面进行大量基建投资。
在本发明的优选实施例中，功率变换器包括至少一个变换器臂，所述变换器臂或每个变换器臂包括串联连接的第一模块和第二模块，每个模块包括至少一个开关元件和至少一个能量存储装置，每个模块中的所述开关元件或每个开关元件以及所述能量存储装置或每个能量存装置件结合以选择性地提供电压源。
包括具有这样的串联连接的第一模块和第二模块的一个或更多个这样的变换器臂使得功率变换器能够在第一DC端子与第二DC端子之间产生宽范围的电压差，例如，以便有助于在AC网络与DC网络之间传输电力。
优选地，所述第二模块或每个第二模块被额外地配置为选择性地允许向由所述第一模块或每个第一模块提供的电压差增加其电压源或者从由所述第一模块或每个第一模块提供的电压差减去其电压源。
在功率变换器中包括一个或更多个这样的第二模块使得控制单元能够快速地改变在功率变换器的第一DC端子与第二DC端子之间产生的电压差，例如，响应于在相关的DC电力传输介质中的一个或另一个中出现的故障。
可选地，在正常模式下的控制单元被配置为向由所述第一模块或每个第一模块提供的电压差增加至少一个第二模块的电压源，在故障模式下的控制单元被配置为从由所述第一模块或每个第一模块提供的电压差减去至少一个第二模块的电压源。
这样的控制单元能够快速地提供在第一DC端子与第二DC端子之间的电压差中所需的减少，以便例如防止与DC端子中的一个或另一个相关的DC电力传输介质被暴露于过电压，否则该过电压可能会使DC电力传输介质受损或被破坏。
在本发明的另一个优选实施例中，控制单元产生修正操作电压差，所述修正操作电压差为下述中的一种：
(a)基于功率变换器的故障前操作条件的预定电压差；以及
(b)利用预定安全系数降低了的正常操作电压差。
控制单元的这样的特征有助于实现功率变换器的新的稳定状态操作模式，而不管是否出现了故障，因此允许本发明的功率变换器继续传输电力。
在故障模式下的控制单元可以产生修正操作电压差，以将由在使用中可操作地连接至第一DC端子和第二DC端子中的另一个的相应的DC电力传输介质所经受的电压等级限制到由该DC电力传输介质在功率变换器的正常操作期间所经受的电压等级。
这样的配置有助于确保例如在一个DC电力传输介质故障而导致传输介质对地(即，0伏)短路的情况下，由另一个电力传输介质所经受的最大电压电势不超过期望的阈值，例如，由适应功率变换器的正常操作所需的另一个电力传输介质的绝缘额定值所提供的阈值。
在本发明的另一个优选实施例中，控制单元被额外地配置为监控第一DC端子和第二DC端子中的至少一个的电压，以及在监测到的第一DC端子和第二DC电子中的一个处的电压升高至预定阈值之上或降低至预定阈值之下时开始在其故障模式下的操作。
包括这样的控制单元使得当在第一DC电力传输介质和第二DC电力传输介质中的一个或另一个中已经发生故障时，本发明的功率变换器能够监测到，并且能够自动地响应于这样的故障，例如，不需要依赖于从远程控制模块接收指令，这样的指令可能需要经由不可靠的通信介质来传输。
根据本发明的第二方面，提供了一种电力传输网络，所述电路传输网络包括如上文所述的第一功率变换器和第二功率变换器，每个功率变换器的第一DC端子可操作地通过第一电力传输介质彼此连接，每个功率变换器的第二DC端子可操作地通过第二电力传输介质彼此连接。
第一功率变换器和第二功率变换器的控制单元被配置为在电力传输网络的正常操作期间在正常模式下彼此协作，并且当在可操作地连接至每个相应的功率变换器的第一DC端子和第二DC端子中的一个的DC电力传输介质中的一个中发生故障时在故障模式下彼此协作。
在正常模式下的控制单元彼此协作以在每个相应的功率变换器的第一DC端子与第二DC端子之间产生相同的正常操作电压差，使每个相应的功率变换器的第一DC端子和第二DC端子中的每个具有相应的对地正电压电势或对地负电压电势，并且
在故障模式下的控制单元彼此协作以在每个相应的功率变换器的第一DC端子与第二DC端子之间产生相同的修正操作电压差，同时保持每个相应的功率变换器的第一DC端子和第二DC端子中的另一个的相应的对地电压电势，修正操作电压差低于正常操作电压差，以控制由另一个DC电力传输介质所经受的电压等级。
这样的电力传输网络即使在发生故障时，也能够继续传输在第一功率变换器与第二功率变换器之间传输的电力(在其正常操作期间传输的电力)的至少一部分，而不需要在第一功率变换器和第二功率变换器中的每个以及DC电力传输介质的增加绝缘方面进行基建投资。
可选地，在故障模式下的控制单元被配置为彼此进一步协作，以将在一个功率变换器的第一DC端子与第二DC端子之间的电压差的变化率保持在另一个功率变换器的第一DC端子与第二DC端子之间的电压差的变化率的预定范围内。
控制单元之间的这样的进一步协作有助于避免第一功率变换器与第二功率变换器之间的电力流的快速波动，例如如果一个功率变换器响应于故障的速度比另一个功率变换器响应于故障的速度更快时可能出现的波动。
优选地，电力传输网络还包括一个或更多个可操作地与所述第一功率变换器和第二功率变换器连接的额外的功率变换器，并且控制器被配置为协调每个功率变换器的操作，其中，当在第一功率变换器和第二功率变换器中的每个的第一DC端子与第二DC端子之间产生修正操作电压差之后，控制器确定通过网络的可用电力流，并根据确定的可用电力流来重新配置所述额外的功率变换器或每个额外的功率变换器的操作。
包括这样的控制器使得网络能够使用在所述额外的功率变换器或每个额外的功率变换器中的任何闲置的电流承载能力(即，电力传输能力)，从而使通过网络的可用电力流最大化，而不管第一功率变换器与第二功率变换器之间的由于在它们之间延伸的电力传输介质中的一个的故障而导致的电力流的限制。
附图说明
现在参照下面的附图，通过非限制性示例的方式来简要地描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1示出了根据本发明的第一实施例的功率变换器的示意图；
图2示出了在图1中示出的功率变换器中的变换器臂的示意图；
图3(a)示出了当发生故障时，产生修正操作电压差对由与图1中示出的功率变换器相关的DC电力传输介质所经受的电压的影响；
图3(b)示出了当发生故障时，由与传统的功率变换器相关的DC电力传输介质所经受的电压；
图4示出了根据本发明的第二实施例的电力传输网络；以及
图5示出了根据本发明的第三实施例的电力传输网络。
具体实施方式
根据本发明的第一实施例的功率变换器总体由附图标记10表示。
功率变换器10包括第一DC端子12，该第一DC端子12在使用中可操作地连接至第一DC电力传输介质14，在示出的实施例中，第一DC电力传输介质14为第一DC传输电缆16。功率变换器10还包括第二DC端子18，该第二DC端子18在使用中可操作地连接至以第二DC传输电缆22的形式的第二DC电力传输介质20。第一DC传输电缆和第二DC传输电缆中的每一个形成DC网络24的一部分。
另外，图1中示出的功率变换器10包括在使用中连接到AC网络28的AC端子26。
更具体地说，图1中示出的功率变换器10限定了AC/DC电压源变换器30，其包括被布置如图2所示的变换器臂32。
变换器臂32在第一与第二DC端子12，18之间延伸，并且包括在第一DC端子12与AC端子26之间延伸的第一臂部34以及在第二DC端子18与AC端子之间延伸的第二臂部36。
每个臂部34，36包括多个串联连接的第一和第二模块38，40，更具体地说，每个臂部34，36包括两个第一模块38和两个第二模块40。在本发明的其它实施例(未示出)中，每个臂部34，36(整体来看，实际上是转换器32)可以包括少于或多于一个或更多个第一和第二模块38，40中的两个。
在本发明的又一个实施例(未示出)中，每个臂部34，36可以包括与所述第一和第二模块38，40或每个第一和第二模块38，40串联连接的至少一个额外器件。所述这样的额外器件或每个这样的额外器件可以是或者可以包括诸如电感器的阀电抗器。
在示出的特定实施例中，电压源变换器30的每个第一模块38包括一对开关元件，所述一对开关元件以半桥布置与能量储存装置并联连接，以限定可提供零电压源或正电压源并且可在两个方向上传导电流的2象限单极模块。
每个第二模块40包括以全桥布置与能量储存装置并联连接的两对开关元件，以限定可提供负电压源、零电压源或正电压源并且可在两个方向上传导电流的4象限双极模块。按这种方式，每个第二模块40的电压源可以被增加到由第一模块38提供的电压差，或者可以从由第一模块38提供的电压差减去该电压源。
在本发明的其它实施例中(未示出)，电压源变换器30可以包括超过一个变换器臂32，具体地说，可以包括三个变换器臂，每个变换器臂与三相AC网络中的相应的相相关。
在本发明的又一个实施例中，功率变换器10可以限定DC/DC变换器，其可被操作以在其一侧上的各个第一DC端子与第二DC端子之间产生修正操作电压差，而不管与DC/DC变换器的另一侧互连的DC电压。
除了前述之外，功率变换器10(即，电压源变换器30)包括可操作地与其连接的控制单元42。
控制单元42被配置为在功率变换器10的正常操作期间(即，当DC传输电缆16，22中均无故障时)在正常模式44(如图3(a)的左手侧所示)下操作。控制单元42还被配置为当第一DC传输电缆16或第二DC传输电缆22中的一个发生故障时(例如，当DC传输电缆16，22中的一个或另一个中发生对地短路时)在故障模式46(如图3(a)的右手侧所示)下操作。
当在正常模式44下操作时，控制单元42在第一与第二DC端子12，18之间产生例如大约640kV的正常操作电压差，使第一和第二DC端子12，18中的每个具有相应的对地正电压电势或对地负电压电势。
如图3(a)所示，控制单元42通过使功率变换器10将第一DC端子12设定为以第一正常操作电压(例如+320kV)工作，并且第二DC端子18以第二正常操作电压(例如-320kV)工作来产生这样的正常操作电压差。更具体地说，控制单元42引导第一臂部34中的每个第二模块40将其电压源增加至由第一臂部34的第一模块38提供的电压差，以在第一DC端子12产生+320kV，同时控制单元引导第二臂部36中的每个第二模块40将其电压源增加至由第二臂部36中的第一模块38提供的电压差，以在第二DC端子18处产生-320kV。
在这样的条件下，虽然第一DC端子12与第二DC端子18之间的正常操作电压差为640kV，但是第一DC端子12与第二DC端子18中的每个的对地电压电势仅为320kV，因此相应的DC电力传输介质14，20(即，DC传输电缆16，22)中的每个仅经受320kV的电压等级。因此，可以根据电压暴露的等级来确定每个DC传输电缆16，22的绝缘需求。
在本发明的其它实施例(未示出)中，控制单元42在第一与第二DC端子12，18之间产生给定的正常操作电压差的同时，可以被配置为将第一和第二DC端子12，18设置为在与上述设定的第一正常操作电压和第二正常操作电压不同的相应的第一正常操作电压和第二正常操作电压下操作，更具体地说，不一定对称地布置在地(即零伏特)的两侧。对此，在该实施例中的控制单元42可以不引导每个第二模块将其电压源增加至一个或更多个第一模块38的电压源。
当在故障模式46下操作时，控制单元42在第一DC端子12与第二DC端子18之间产生低于正常操作电压差的修正操作电压差，同时保持第一DC端子12和第二DC端子18中的另一个的相应的对地电压电势。
更具体地说，在例如第二DC传输电缆22对地短路并且使第二DC端子18接近0伏特的情况下，控制单元42被配置为将第一DC端子12与第二DC端子18之间的电压差降低至低于正常操作电压差(例如640kV)的修正操作电压差(例如320kV)。
控制单元42通过引导第一臂部34和第二臂部36中的每个的第二模块40中的一个，以将其电压源从由对应的臂部34，36中的第一模块38提供的电压差中减去，以便仅在第一DC端子12与第二DC端子18之间产生320kV的电压差，来实现这样的减少。在本发明的其它实施例中，控制单元可以引导第一模块38和第二模块40的不同组合来使其彼此抵消，或者引导一个或更多个第一模块38和第二模块40来代替提供零电压源。
按照前述方式，控制单元42产生等效于利用安全系数2来使正常操作电压差减去的修正操作电压差。
在本发明的其它实施例中，安全系数可以小于2或大于2。
在本发明的其它实施例中，控制单元42还可以基于功率变换器10的一个或更多个故障前操作条件来产生修正操作电压差。
在示出的实施例中，产生320kV的修正操作电压差(即，640kV的正常操作电压差的一半)意味着当发生故障时，第一DC端子12的对地电压电势保持为320kV，如图3(a)的右手侧所示。因此，第一DC电力传输介质14(即，第一DC传输电缆16)继续被暴露于仅320kV的电压等级，即，与其在功率变换器10的正常操作期间经受的电压等级相同的电压等级。因此，不需要昂贵地增加第一DC传输电缆16的绝缘需求。
控制单元42被配置为在第一DC传输电缆16故障的情况下以基本相同的方式操作，即，以将第二DC传输电缆22的电压暴露等级保持为与其在功率变换器10的正常操作期间所经历的相同。
相反地，在传统的电压源变换器中，其不包括控制单元，该控制单元被配置为在发生故障的情况下以本发明的方式来干涉，第一DC端子12与第二DC端子18之间的电压差被保持为与在变换器的正常操作期间相同的大小，即，保持为640kV。因此，在第二DC传输电缆22中发生类似短路故障并且使第二DC端子18被再次接近0伏特的情况下，第一DC端子和与之可操作地连接的第一DC传输电缆16经受从320kV至全变换器电压(即，第一DC端子12与第二DC端子18之间的全电压差，例如+640kV)的非常快速的电压等级升高，如图3(b)的右手侧示意性所示。
这样的电压电势远高于第二DC传输电缆22以及任何与之连接的设备的绝缘额定值，因此在不进行一些形式的干涉(例如断开第一DC端子和第二DC端子(以及由此引起的不期望的中断电力传输))的情况下，将非常容易发生第二DC传输电缆22的损坏。
回到图1中示出的实施例，控制单元42还被配置为监测第一和第二DC端子12，18中的至少一个的电压，以在监测到的第一DC端子和第二DC电子中的一个处的电压升高至预定阈值之上或降低至预定阈值之下时开始在其故障模式下的操作。
对此，如果在与之连接的DC电力传输介质14，20中发生故障，则在给定的DC端子12，18处的电压将降低，而当连接至另一个DC端子12，18的DC电力传输介质14，20中发生故障时，则该电压将上升。
按照前述方式，在另一个DC电力传输介质14，20中发生故障的情况下，本发明的控制单元能够自动地执行上述补救步骤，使其在故障模式下操作，以控制(具体地说限制)由健康的DC电力传输介质14，20所经受的电压等级。
根据本发明的第二实施例的电力传输网络总体由附图标记60表示。
电力传输网络包括如本文以上所描述的第一和第二功率变换器10，10’。每个功率变换器10，10’的第一DC端子12，12’通过第一DC电力传输介质14可操作地互连，以及每个功率变换器10，10’的第二DC端子18，18’通过第二DC电力传输介质20可操作地互连。
第一功率变换器10和第二功率变换器10’的控制单元42，42’被配置为在电力传输网络的正常操作期间在正常模式下彼此协作，并且当在可操作地连接至每个相应的功率变换器10，10’的第一DC端子12，12’和第二DC端子18，18’中的一个的DC电力传输介质14，20中的一个中发生故障时在故障模式下彼此协作。
对此，第一控制单元42和第二控制单元42’中的每个被配置为以与上述针对第一功率变换器10所描述的方式基本相同的方式操作。
在正常模式下，控制单元42，42’彼此协作以在每个相应的功率变换器10，10’的第一DC端子12，12’与第二DC端子18，18’之间产生相同的正常操作电压差，例如640kV，使每个相应的功率变换器10，10’的第一DC端子12，12’和第二DC端子18，18’具有相应的对地正电压电势(例如+320kV)或对地负电压电势(例如-320kV)。
同时，在故障模式下的控制单元42，42’彼此协作以在每个相应的功率变换器10，10’的第一DC端子12，12’与第二DC端子18，18’之间产生相同的修正操作电压差，例如320kV，同时保持每个相应的功率变换器10，10’的第一DC端子12，12’和第二DC端子18，18’中的另一个的相应的对地电压电势。修正操作电压差低于正常操作电压差，从而使得电力传输网络60在另一个DC电力传输介质14，20发生故障的情况下能够控制由一个DC电力传输介质14，20所经受的电压等级。
除了前述之外，在故障模式下的控制单元42，42’被配置为彼此进一步协作，以将一个功率变换器10，10’的第一DC端子12，12’与第二DC端子18，18’之间的电压差的变化率保持在另一个功率变换器10，10’的第一DC端子12，12’与第二DC端子18，18’之间的电压差的变化率的预定范围内。
根据本发明第三实施例的电力传输网络70在图5中示意性地示出。
第二电力传输网络70与第一电力传输网络60类似，并且类似的特征共用相同的附图标记。
第二电力传输网络70还包括三个额外的功率变换器72，其可操作地与第一功率变换器10和第二功率变换器10’连接，第一功率变换器10和第二功率变换器10’由第一DC电力传输介质和第二DC电力传输介质14，20互连。
第二电力传输网络70还包括控制器74，被配置为协调每个功率变换器10，10’、72的操作。
在使用中，当在第一功率变换器10和第二功率变换器10’中的每个的第一DC端子12，12’与第二DC端子18，18’之间产生修正操作电压差之后，控制器74确定通过网络70的可用电力流，并根据所确定的可用电力流来重新配置每个额外的功率变换器72的操作。

Claims (10)

1.一种功率变换器，用于高压电力传输网络中，所述功率变换器包括：
第一DC端子和第二DC端子，所述功率变换器能够在所述第一DC端子与所述第二DC端子之间操作以产生电压差；以及
控制单元，可操作地与所述功率变换器连接，并且被配置为在所述功率变换器的正常操作期间在正常模式下操作，并且当在使用中可操作地连接至所述第一DC端子和所述第二DC端子中的一者的相应的DC电力传输介质中发生故障时在故障模式下操作，
在正常模式下的所述控制单元在所述第一DC端子与所述第二DC端子之间产生正常操作电压差，使所述第一DC端子和所述第二DC端子中的每个具有相应的对地正电压电势或对地负电压电势，并且
在故障模式下的所述控制单元在所述第一DC端子与所述第二DC端子之间产生修正操作电压差，同时保持所述第一DC端子和所述第二DC端子中的另一个的相应的对地电压电势，所述修正操作电压差低于所述正常操作电压差，以控制在使用中可操作地连接到所述第一DC端子和所述第二DC端子中的另一个的相应的DC电力传输介质所经受的电压等级，所述修正操作电压差为基于所述功率变换器的故障前的操作条件而确定的预定电压差。
2.根据权利要求1所述的功率变换器，包括至少一个变换器臂，所述变换器臂或每个变换器臂包括串联连接的第一模块和第二模块，每个模块包括至少一个开关元件和至少一个能量储存装置，每个模块中的所述开关元件或每个开关元件以及所述能量储存装置或每个能量储存装置结合以选择性地提供电压源。
3.根据权利要求2所述的功率变换器，其中，所述第二模块被额外地配置为选择性地允许向由所述第一模块提供的电压差增加电压源或者从由所述第一模块提供的电压差减去电压源。
4.根据权利要求3所述的功率变换器，其中，在正常模式下的控制单元被配置为向由所述第一模块提供的电压差增加至少一个所述第二模块的电压源，在故障模式下的控制单元被配置为从由所述第一模块或每个第一模块提供的电压差减去至少一个所述第二模块的电压源。
5.根据权利要求1所述的功率变换器，其中，所述控制单元产生下述修正操作电压差：
利用预定安全系数降低了的正常操作电压差。
6.根据权利要求1所述的功率变换器，其中，在故障模式下的控制单元产生修正操作电压差，以将由在使用中可操作地连接至第一DC端子和第二DC端子中的另一个的DC电力传输介质所经受的电压等级限制到在功率变换器的正常操作期间所经受的电压等级。
7.根据前述任意一项权利要求所述的功率变换器，其中，控制单元被额外地配置为监控第一DC端子和第二DC端子中的至少一个的电压，以及在监测到的第一DC端子和第二DC电子中的一个处的电压升高至预定阈值之上或降低至预定阈值之下时开始在其故障模式下的操作。
8.一种电力传输网络，包括第一功率变换器和第二功率变换器，其中所述第一功率变换器和所述第二功率变换器是根据前述任意一项权利要求所述的功率变换器，每个功率变换器的第一DC端子可操作地通过第一电力传输介质彼此连接，每个功率变换器的第二DC端子可操作地通过第二电力传输介质彼此连接，
所述第一功率变换器和所述第二功率变换器的控制单元被配置为在电力传输网络的正常操作期间在正常模式下彼此协作，并且当在可操作地连接至每个相应的功率变换器的第一DC端子和第二DC端子中的一个的DC电力传输介质中的一个中发生故障时在故障模式下彼此协作，
在正常模式下的控制单元彼此协作以在每个相应的功率变换器的第一DC端子与第二DC端子之间产生相同的正常操作电压差，使每个相应的功率变换器的第一DC端子和第二DC端子中的每个具有相应的对地正电压电势或对地负电压电势，并且
在故障模式下的控制单元彼此协作以在每个相应的功率变换器的第一DC端子与第二DC端子之间产生相同的修正操作电压差，同时保持每个相应的功率变换器的第一DC端子和第二DC端子中的另一个的相应的对地电压电势，修正操作电压差低于正常操作电压差，以控制由另一个DC电力传输介质所经受的电压等级，所述修正操作电压差为基于所述功率变换器的故障前的操作条件而确定的预定电压差。
9.根据权利要求8所述的电力传输网络，其中，在故障模式下的控制单元被配置为彼此进一步协作，以将在一个功率变换器的第一DC端子与第二DC端子之间的电压差的变化率保持在另一个功率变换器的第一DC端子与第二DC端子之间的电压差的变化率的预定范围内。
10.根据权利要求8或9所述的电力传输网络，还包括一个或更多个可操作地与所述第一功率变换器和所述第二功率变换器连接的额外的功率变换器，并且控制器被配置为协调每个功率变换器的操作，其中，当在所述第一功率变换器和所述第二功率变换器中的每个的第一DC端子与第二DC端子之间产生修正操作电压差之后，控制器确定通过网络的可用电力流，并根据所确定的可用电力流来重新配置所述额外的功率变换器或每个额外的功率变换器的操作。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2537851B (en) * 2015-04-28 2017-08-09 General Electric Technology Gmbh Bipolar DC power transmission scheme
GB2541465A (en) * 2015-08-21 2017-02-22 General Electric Technology Gmbh Electrical assembly
US9525558B1 (en) * 2016-02-11 2016-12-20 Transition Network, Inc. Coaxial cable or transmission medium classification system, circuit and method
CN112154588B (zh) 2018-05-18 2022-01-14 西门子能源全球有限公司 监视高压直流输电
CN113447854B (zh) * 2021-06-24 2022-04-05 山东大学 基于预测控制的变流器系统开路故障诊断方法及系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103141018A (zh) * 2010-07-30 2013-06-05 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

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5687049A (en) * 1996-01-26 1997-11-11 International Rectifier Corporation Method and circuit for protecting power circuits against short circuit and over current faults
DE19711017A1 (de) * 1997-03-17 1998-10-08 Siemens Ag Stromversorgungseinrichtung
BRPI0621005A2 (pt) 2006-01-18 2011-11-29 Abb Technology Ltd sistema de transmissão
CN102246379B (zh) 2008-12-17 2014-03-19 Abb技术有限公司 对用于传输电力的设施进行升级的方法和这样的设施
DE102009034354A1 (de) 2009-07-17 2011-01-27 Siemens Aktiengesellschaft Sternpunktreaktor
EP2494687B1 (en) * 2009-10-29 2018-08-01 General Electric Technology GmbH High voltage ac-dc converter
EP2650999A3 (en) * 2010-04-08 2015-11-04 Alstom Technology Ltd Multi module voltage source converter for a HVDC system
WO2012103936A1 (de) * 2011-02-01 2012-08-09 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum beseitigen eines fehlers an einer hochspannungs-gleichstromleitung, anlage zum übertragen eines elektrischen stromes über eine hochspannungs-gleichstromleitung und umrichter
JP5894777B2 (ja) * 2011-12-07 2016-03-30 株式会社日立製作所 電力変換装置
WO2013115915A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-08 Atlantic Grid Operations A., Llc Control and protection of a dc power grid
CN102969732B (zh) * 2012-11-01 2015-06-17 浙江大学 一种混合双极直流输电系统
US10439400B2 (en) 2013-08-21 2019-10-08 General Electric Technology Gmbh Electric protection on AC side of HVDC

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103141018A (zh) * 2010-07-30 2013-06-05 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

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