CN107005151B

CN107005151B - Hvdc转换器的启动

Info

Publication number: CN107005151B
Application number: CN201580064227.5A
Authority: CN
Inventors: R.怀特豪斯; C.巴克
Original assignee: General Electric Technology GmbH
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2015-11-12
Publication date: 2020-09-18
Anticipated expiration: 2035-11-12
Also published as: EP3026803A1; US10523132B2; US20170331393A1; WO2016083138A1; CN107005151A

Abstract

本申请涉及用于启动与所激励的DC链路（DC+，DC‑）连接的电压源转换器（VSC）的方法及装置。VSC（201）经由第一变压器（203）和AC隔离开关（204）而与第一AC网络（202）连接，AC隔离开关在第一变压器与AC网络之间耦合。方法涉及在AC隔离开关打开的情况下，使用辅助AC功率供应（208）来生成AC供应，以激励第一变压器（203）。然后，起动VSC，其中VSC控制器（206）将由辅助AC功率供应所生成的AC供应用作参考以用于控制VSC。辅助AC功率供应还可以用来将功率供应到至少一个VSC负载，例如控制器（206）和/或辅助负载（207），例如冷却系统。一旦起动VSC，就能够将隔离开关（204）闭合。

Description

HVDC转换器的启动

本申请涉及用于启动形成高压功率传输/分配网络的一部分的电压源转换器的方法及装置，且尤其对于作为起动或重新起动所连接的AC网络的过程的一部分的电压源转换器的启动的方法及装置。

HVDC(高压直流)电功率传输将直流用于传输电功率。这是更常见的交流电功率传输的备选方案。存在许多使用HVDC电功率传输的益处。HVDC对通过长距离的功率传输和/或互连在不同的频率下操作的交流(AC)网络是特别有用的。因此，第一站可以通过DC传输线路(例如，架空线路或者海底电缆或埋地电缆)而将电能传输至第二站。第一站可以通过从所接收的AC输入供应的转换而生成DC供应。然后，第二站通常提供从DC返回至AC的转换。因此，第一站和第二站中的每个可以通常包含转换器，该转换器用于从 AC转换成DC，或反之亦然。

起初，趋向于针对点对点传输(即，仅从第一站至第二站)而实现HVDC功率传输系统。然而，越来越多地提出在包含连接多于两个的电压转换器的多个DC传输路径的网状网络或DC电网上实现HVDC功率传输。例如，在诸如来自可再生源(例如，其中可能存在地理上可能是远程的多个源的风力农场)的电功率生成的应用中，这类DC网络是有用的。

迄今为止，大部分的HVDC传输系统基于线换向转换器(LCC)(比如例如，使用晶闸管阀的六脉冲桥转换器)。LCC使用诸如能够通过适当的触发信号而接通，且只要它们被正向偏压，就依然传导的晶闸管的元件。在LCC中，转换器依赖于所连接的AC电压，以提供从一个阀到另一个阀的换向。

然而，越来越多地提出了供在HVDC传输中使用的电压源转换器(VSC)。HVDC使用切换元件，例如，能够独立于任何所连接的AC系统而可控制地接通和切断的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。因而，VSC有时被称为自换向转换器。

VSC的各种设计是已知的。在通常被称为六脉冲桥的一种形式的已知的VSC中，将AC端子与DC端子连接的每个阀包含一组串联连接的切换元件(通常为IGBT)，每个 IGBT与反并联二极管连接。将阀的IGBT一起切换，以将相关的AC端子和DC端子连接或断开，其中给定的相分支的阀在反相中切换。通过针对每个臂而使用脉冲宽度调制 (PWM)型切换方案，从而能够实现AC电压与DC电压之间的转换。

在指的是模块化多电平转换器(MMC)的另一个已知类型的VSC中，每个阀包含串联连接的一系列的单元，每个单元包含储能元件(例如，电容器)和切换布置，其能够被控制，以便在单元的端子之间串联连接储能元件或旁路储能元件。单元通常被称为子模块，其中多个单元形成阀模块。阀的子模块被控制成在不同的时间与其相应的储能元件连接或旁路其相应的储能元件，以便随着时间的推移而改变跨阀的电压差。通过使用相对大的数量的子模块且对切换适当地进行定时，阀能够合成接近于正弦波且含有低水平的谐波失真的阶跃波形。

在正常使用中，通常参考相关的所连接的AC网络的AC波形而控制HVDC站的 VSC，以实现预期的功率流。因而，AC波形用作用于控制VSC的切换的外部参考。

有时，例如，在首次使新的AC或DC网络初始化时，或在现有的AC网络中的断电或停电之后，可能存在启动这种功率传输/分配网络的至少一部分的需要。在这种情况下，可能不存在用作外部参考的用于VSC控制的现有的AC波形，并且，VSC的正常控制可能未正确地起作用直到提供了足够稳定的AC电压。

通常，有时被称为“黑起动”的起动或重新起动AC网络要求采用为下一个发电机供应功率的一个发电机来依次起动与AC网络连接的电压发电机(generator)。例如，柴油发电机可以用来将本地功率供应至发电站。该本地发电可以激励AC网络的至少一部分而达到足以使另一个功率发电机能够被启用等的程度直到网络达到其中可以实现正常控制的稳定水平。通常，从AC系统起动且激励任何所连接的HVDC站。

然而，提出了与AC网络连接的VSC能够用来启动AC网络。因而，如果第一VSC 与去源的第一AC网络连接，并且，第一VSC能够经由DC链路而从可以与第二运作的AC 网络连接的第二VSC接收功率，则可以操作第一VSC来启动第一AC网络。第一VSC能够用作在第一AC网络内生成AC电压的电压发电机。

EP2036181描述了与去源的AC网络连接的第一VSC可以如何用来生成用于重新起动去源的AC网络的AC波形，第一VSC经由DC链路从与运作的AC网络连接的第二 VSC接收功率。第二VSC将DC链路的电压维持于DC链路的标称电压处。

由本领域技术人员将领会，在黑起动过程中，第一VSC本身可以处于阻止的状态中，并且，在被起动之前，可能需要激励第一VSC。

EP2036181关于可以如何起动与去源的AC网络连接的VSC是无记载的。另外，还将领会，VSC转换器站的各种辅助功能必须为操作的，以便能够使用VSC，并且，在黑起动的情形下，将不存在从所连接的AC网络可获得的功率。作为示例，VSC通常要求切换元件(例如，IGBT)的冷却，并且，一些VSC使用基于水的冷却系统。因此，对于冷却剂(诸如，水)必需通过VSC而泵送，其他阀元件将会迅速地过热。另外，必须连续地对冷却剂进行去离子，以便确保冷却剂的传导率依然足够低。因而，VSC站的冷却系统必须为操作的，以便对于VSC用来起动要求适合的功率供应的所连接的AC。

本发明的实施例涉及用于控制VSC以用于启动VSC的方法及装置。

因而，根据本发明的方面，提供启动电压源转换器的方法，该电压源转换器连接到：

所激励的DC链路；以及

经由第一变压器和AC隔离开关的第一AC网络，AC隔离开关在第一变压器与AC网络之间耦合；方法包含：

在AC隔离开关打开的情况下，使用辅助AC功率供应来生成AC供应，以激励第一变压器；以及

将由辅助AC功率供应所生成的AC供应用作用于控制电压源转换器的参考而起动电压源转换器。

因而，根据该方面的方法当通过AC隔离开关而从AC网络断开时，使用辅助AC功率源来激励主VSC变压器，如由本领域技术人员将理解到的，该AC隔离开关可以是主隔离开关或AC断路器。因而，辅助AC功率源可以与第一AC网络分离，且独立于第一AC 网络。辅助AC功率源还提供能够用作用于VSC控制的外部参考的AC功率供应。如上文所提到的，且如由本领域技术人员将领会，在正常使用中，VSC控制基于所连接的AC网络的AC波形。本发明的该方面的方法允许在启动VSC期间，将辅助AC供应波形用于控制。

方法可以进一步包含使用辅助AC功率供应来给电压源转换器的至少一个负载供电。至少一个负载可以是在启动过程期间可以有利地是操作的VSC转换器站的系统。至少一个负载可以包含以下中的至少一个：用于电压源转换器的控制器；和用于电压源转换器的冷却系统。因而，辅助供应能够确保即使不存在来自所连接的第一AC网络的功率的源，VSC的必要的控制及保护系统在它被激励且起动时也是完全操作的。在一些实施例中，辅助AC功率供应可以经由辅助功率隔离开关而与第一变压器连接，并且，可以仅在辅助AC功率供应给电压源转换器的所述至少一个负载供电之后，将辅助功率隔离开关闭合。换句话说，可以在激励主转换器变压器之前，给VSC辅助系统供电。

在一些实施例中，辅助AC功率供应可以与第一变压器的绕组(例如，第一变压器的第三绕组)耦合。在其他实施例中，辅助AC功率供应可以经由辅助变压器而与电压源转换器和AC隔离开关之间的节点耦合。

在一些实例中，第一AC网络可以是具有AC功率的有源AC网络。在所述情况下，方法可以包含:在起动电压源转换器之后，将第一AC网络的AC功率(即，第一AC网络的一个或多个AC波形)用作用于控制电压源转换器的外部参考。换句话说，辅助AC功率供应可以在VSC的初始起动期间用作参考，但一旦VSC为操作的，控制就可以切换成将所连接的第一AC网络的一个或多个AC波形用作参考。这能够允许在将AC隔离开关(即，主 AC断路器)闭合之前，使VSC基本上与第一AC网络同步。因此，方法可以包含当使电压源转换器基本上与第一AC网络同步时，将AC隔离开关闭合。

在当第一AC网络不具有功率时的实例中，启动的方法也是可操作的。在这类情况下，方法可以包含在AC隔离开关打开的情况下，起动如上所述的VSC，使得当VSC被起动且变压器被激励时，VSC从第一去源的AC网络断开。一旦VSC是操作的且稳定的，就可以将AC隔离开关闭合。当将AC隔离开关闭合时，作为第一AC网络的启动过程的一部分，VSC能够起动而将功率提供给第一AC网络。在一些实例中，在当将AC隔离开关闭合时的点处，辅助AC功率供应可以在操作，且与第一变压器连接。

尤其是当与先前不具有功率的AC网络连接时，方法可以涉及至少一个限流电阻器，在当将AC隔离开关闭合时的点处，该限流电阻器与电压源转换器串联连接。一个或多个限流或软起动的电阻器可以在将AC隔离开关闭合之后，仅使用达相对短的时间，且因而，方法可以包含随后旁路至少一个限流电阻器。

如所提到的，方法可以是第一AC网络的黑起动过程的一部分，该方法进一步包含使用由电压源转换器提供给第一AC网络的AC功率来起动与第一AC网络连接的至少一个附加AC发电机。

因此，将领会，VSC可以从DC链路激励。方法可以包含在起动VSC之前，使用 DC链路来激励VSC(即，任何VSC电容等)的步骤。

在另一方面中，提供用于启动与所激励的DC连接的电压源转换器的装置，该装置包含：

第一变压器，与电压源转换器耦合；

AC隔离开关，在第一变压器与AC网络之间耦合；

辅助AC功率供应；以及

启动控制器，用于在AC隔离开关打开的情况下，操作所述辅助AC功率供应以便生成AC 供应，以激励第一变压器。

本发明的该方面的系统提供所有的相同的益处，并且，可以配置成实现上述的本发明的第一方面的变型中的任何。

具体地，辅助AC功率供应可以配置成将功率供应至电压源转换器的至少一个负载。 VSC控制器可以配置成将由辅助AC功率供应所生成的AC供应用作参考而控制电压源转换器。

现在，将仅参考附图而经由示例来描述本发明，其中：

图1图示高压DC功率分配/传输网络；

图2图示根据本发明的实施例的VSC启动系统；

图3图示根据本发明的另一实施例的VSC启动系统；

图4图示在启动过程期间变压器处的辅助AC功率供应的仿真波形；

图5图示仿真的转换器阀绕组波形；

图6图示仿真的转换器线路绕组波形；以及

图7图示正DC极的仿真的DC波形。

本发明的实施例涉及用于启动高压直流(HVDC)功率传输网络中的电压源转换器(VSC)的方法及装置。至少一些实施例适合于作为与VSC连接的AC网络的黑起动过程的一部分的那个VSC的启动，但方法及装置还可以可应用于启动与运作的AC网络连接的 VSC。

图1图示HVDC功率分配/传输网络100的一个示例。第一VSC站101a通过DC链路(DC+和DC-)而与第二VSC站101b连接。通常第一VSC站和第二VSC站可以彼此是远程的，且因而，DC链路可以包含架空传输线路和/或电缆(其可以是埋地电缆和/或海底电缆)。然而，已知背对背的布置，其中，VSC有效地共同定位，且用来将两个AC网络连结。

第一VSC站101a与第一AC网络102a连接，并且，第二VSC站101b与第二AC 网络102b连接。第一AC网络和第二AC网络中的至少一个(比方说，AC网络102b)可以是AC功率传输或分配电网。在这种AC功率分配/传输电网中，可以存在与电网连接的多个发电源。例如，能够存在另一个HVDC站和/或任何其他类型的功率发电机，例如，烧煤或燃气发电站、核电站、水电厂、太阳能阵列等。由于分布式生成变得更常见，因而还可以存在许多相对小规模的与AC电网连接的发电机。因此，在使用中，这种AC电网表示VSC 101b的有源负载。当然，将领会，VSC将通常采用多个AC相(例如，三个AC相)的路径来与AC网络连接。

在一些实例中，第一AC网络102a能够是AC发电网络，例如，可能例如定位成离岸或定位于一些其他远程位置中的风力农场发电网络等。

通常VSC站101a和101b可以通过适合的变压器103而与其相应的AC网络102a和102b连接。另外，将存在至少一个AC断路器/隔离开关104。DC侧网络还将通常包含DC 断路器/隔离开关105。本领域技术人员将领会，实际上，可以存在许多附加组件，并且，为了便于解释，图1图示简化的布置。

在一些实例中，可以存在多于两个的与DC电网连接的VSC站，例如，可以存在至少第三VSC站101c。

将存在其中将有必要起动这种网络的站101a和101b的VSC中的至少一个的至少一些实例。例如，在HVDC链路的初始起动时，将存在激励并且起动两种VSC的需要。在网络上的故障之后，可以将VSC中的至少一个阻止，并且，将存在重新起动这种转换器的需要。在一些实例中，作为用于启动所连接的AC网络的黑起动过程的一部分，可以起动 VSC。

在本发明的实施例中，与VSC相关联的辅助AC功率源用来激励主VSC变压器，并且，提供参考AC波形，以用于控制VSC转换器。辅助AC功率源还可以用来为对于转换器操作可能是必要的或期望的VSC转换器站的一个或多个辅助负载提供功率。

图2图示根据本发明的实施例的用于启动VSC 201的系统200。VSC经由变压器203而与AC网络202连接。AC网络可以与变压器203的一次绕组连接，并且，VSC 201可以与二次绕组连接。存在定位于变压器203与AC网络202之间的AC断路器/隔离开关204。

VSC 201还经由DC断路器205而与高侧DC链路DC+和低侧DC链路DC连接。

VSC 201具有用于控制VSC的操作(即，用于控制VSC的阀的切换)的相关联的控制器206。除了控制器206之外，还存在至少一个辅助负载207，例如，冷却系统。

在图2的系统中，辅助AC功率源208还与VSC相关联。在该实施例中，在启动过程期间，辅助AC功率源208将功率提供给VSC控制器206和至少一个其他辅助负载。另外，辅助AC功率源还激励变压器203，并且，为VSC控制器206提供至少一个参考AC波形。在图2的示例中，辅助AC功率源208经由至少一个隔离开关/断路器S_A1、S_A2而与变压器203的第三绕组耦合，但备选地，辅助AC功率源能够经由辅助变压器而例如在变压器 203的原线圈与AC断路器204之间连接。

为了解释启动过程，将假定，由另一个VSC激励达到DC断路器205的DC线路。例如，参考图1，VSC 201能够是通过VSC站101b图示的VSC。在这种该示例中，VSC站101a为操作的，并且，与生成功率的操作的AC网络102a连接。因而，VSC站101a能够激励DC链路。

返回参考图2，起初，DC断路器/隔离开关205可以至少是打开的。AC隔离开关/断路器204也是打开的，因而使VSC 201和变压器203与AC网络202隔离。AC网络202可以是去源网络(即，不具有AC功率的任何源的网络)，或可以是操作的有源AC网络。

起动辅助功率源208而为VSC的控制和/或保护系统提供功率，辅助功率源208可以是例如适合的柴油发电机或电池供电的静态电子转换器等。辅助功率源应当足以在启动期间为VSC的这些功能提供功率。辅助功率源还应当能够馈送主转换器变压器磁化电流。这可以由相对低功率的辅助AC功率供应实现。可以将开关S_A1闭合，使得将功率供应至VSC控制器206和辅助负载207，例如，VSC冷却系统。起初，可以通过打开开关/断路器S_A2而使辅助AC功率源与变压器203隔离。

可以将DC断路器205闭合，使得激励VSC的DC极，并且，能够使VSC的各种电容上升到操作电压。然而，仍然阻止VSC操作。

在适当的点处，将辅助隔离开关/断路器S_A2闭合，使得辅助AC功率源激励变压器203。一旦建立辅助负载电压，并且，可以为辅助负载电压定时，就可以将开关/断路器S_A2闭合，以减轻激励变压器对AC辅助负载电压的任何影响。

在一些实例中，辅助功率源可以经由阻抗209而与变压器203连接，阻抗209可以用来帮助限制到达变压器的任何涌入电流。一旦将开关S_A2闭合，来自辅助AC功率源208 的AC供应就将开始激励变压器203。变压器磁化电流可以倾向于将辅助AC电压向下拖，这能够扰乱辅助负载207和/或VSC控制器206的操作。因此，阻抗209的存在可以用来降低对供应至辅助负载的AC电压的任何扰乱。在功率源208与开关S_A1之间图示阻抗209，但将领会，其他选项是可能的，例如，阻抗能够位于开关S_A2与变压器之间，和/或能够伴随有可选择的旁路路径。如果存在阻抗209，则在一些实施例中，可能存在可选择的路径，例如，具有开关S_A3的旁路路径，以提供变压器203与VSC控制器206和/或辅助负载207之间的路径，以便一旦起动，就允许VSC控制器206和/或辅助负载207从由VSC 201所生成的AC供应来供电。

因此，将清楚，将变压器与AC网络202分开地激励。在EP2036181中所提出的方法中，看上去在将AC断路器闭合的情况下，通过起动VSC而激励变压器，使得将变压器和AC网络一起激励。

在该点处，能够将VSC 201解除阻止(deblock)并且起动。VSC控制器206接收由辅助AC波形(在本示例中，变压器的一次侧上的所得到的波形)所生成的AC波形的指示 AC_Aux，并且，将此用作VSC控制的参考波形。因而，VSC具有与其同步的工作的AC系统。因而，起初，参考由辅助AC功率源208所生成的AC波形而控制VSC 201。

如果所连接的AC网络为操作的有源网络(即，具有AC功率)，则可以在将AC断路器闭合之前，使VSC与该网络同步。在这种情况下，VSC控制器206可以接收所连接的 AC网络的一个或多个AC波形的指示AC_SYS。能够在此阶段例如通过将开关S_A3闭合而从 VSC的输出得到VSC控制器206及其他辅助负载的功率。一旦使VSC与AC网络202同步，就能够将AC断路器204闭合，以将VSC与AC网络连接。在该点处，可以例如通过打开开关S_A1而使辅助AC功率源与变压器隔离，和/或可以将辅助AC功率源关闭。

然而，如果AC网络202为去源网络(即，不具有功率的网络)，则不存在与其同步的网络波形，并且，一旦VSC已达到稳态操作，就可以将AC断路器闭合。在一些实施例中，由于辅助供应能够来自由VSC所建立的AC系统，因而在去源网络的初始启动期间，可以将辅助AC功率供应关闭和/或使辅助AC功率供应与变压器隔离。然而，实际上，当将 AC隔离开关204闭合时，在AC电压中，可能存在瞬时扰乱，因而，在一些实施例中，在此时期的期间，辅助AC功率供应可以保持连接。

在一些实施例中，可以在电流路径中提供一个或多个限流电阻器211，以限制涌入电流。当起动去源的AC网络时，负载的性质(例如，大小/功率因数等)可能是未知的，且因而，在将主AC断路器闭合时预期的涌入电流的幅值也是未知的。因而，可以在首次将主 AC断路器闭合时，将通常被称为“软起动电阻器”的至少一个电阻与转换器串联地插入。这类电阻器通常安装到常规的VSC，以便限制在启动转换器的期间任何涌入电流从AC系统到达转换器中。具有相关联的旁路开关路径的软起动电阻器211可以定位于变压器的二次侧或一次侧中的一个或两者上和/或DC系统的任一个或两个DC极上。因此，当VSC在起动 AC系统时，可以使用一个或多个软起动电阻器，因为，这将限制涌入电流从转换器到达未知的AC系统负载中。正如常规启动那样，当建立功率传输时，“软起动”电阻器短路而停止运行。

如上文所提到的，辅助AC功率源可以与变压器203的第三绕组连接。在其他实施例中，然而，如图3中所图示的，辅助AC功率源可以与辅助变压器连接。图3示出系统 300，其中，使用相同的参考数字来识别如在上文中参考图2而描述的类似的组件。在图3 的系统中，辅助AC功率源208与辅助变压器301连接。辅助变压器301的一次绕组可以在 VSC与AC断路器204之间连接，其中辅助功率源与二次绕组连接。图3图示在变压器203 与AC断路器之间连接的辅助变压器，但在一些实例中，可能有可能具有VSC 201与变压器 203之间的连接点。在一些实施例中，可能存在用于使辅助变压器301隔离的开关S_A4，在所述情况下，可能不存在对于开关S_A2的需要。

图3还图示，可以存在启动控制器302，启动控制器302用于生成各种控制信号 CS，如果在启动期间存在，则控制信号CS用于控制辅助AC功率源208和隔离开关S_A1、 S_A2、S_A3以及S_A4。

为了证明本发明的实施例的原理，对与去源的AC网络连接的HVDC VSC转换器站的启动进行了仿真。所仿真的HVDC系统为500MW/300kV VSC点对点方案。AC系统的标称额定为150kV_rms。

所仿真的初始条件为：

1)主AC断路器204和软起动电阻器旁路开关S_DC、S_S、S_P是打开的；

2)将VSC转换器201阻止；

3)辅助AC功率供应是关闭的；以及

4)已经通过建模为电压源的远程VSC而激励DC系统。

在该仿真中，未对DC切断器和AC切断器进行建模。为了清楚起见，在建模中，假定从DC系统激励VSC电容等-然而，实际上，在将DC断路器闭合之前，可以起动辅助 AC功率源。

图4图示变压器处的辅助AC功率供应的波形。顶部标绘图图示变压器第三绕组的端子处的AC电压，中间标绘图图示AC电流，并且，下标绘图图示辅助供应的有功功率和无功功率。图5图示电压(顶部)和电流(底部)的转换器阀绕组波形。图6图示转换器线路绕组波形，转换器线路绕组波形图示AC母线电压(顶部标绘图)、AC线路电流(中间标绘图)以及母线均方根(rms)电压(下标绘图)。图7示出正DC极的DC波形，该DC波形示出电压(顶部标绘图)和电流(下标绘图)。

在t＝0.5s时，接通辅助AC功率供应208，其中将开关S_A1闭合，并且，激励辅助负载。在t＝0.6s时，将针对变压器的辅助供应断路器(即，S_A2)闭合。如能够从图4看到的，辅助AC功率供应提供有规律的AC电压，并且，为VSC负载提供功率。如能够从图5 看到的，因而，激励变压器，并且，二次(阀)绕组电压(即，VSC侧电压)达到大约0.2 p.u，从而反映由于变压器磁化电流和第三限流电阻器而导致的电压降。在此阶段，不存在显著的阀侧Ac电流。如图6中所图示的，再次在没有显著电流的情况下,变压器一次(线路) 绕组电压(即，AC侧上的电压)反映阀绕组电压，且为大约0.2p.u。

如能够从图5看到的，在t＝1.0s时，转换器被解除阻止而开始操作，因而，这提高二次电压，即，阀绕组或VSC侧电压(但再次不具有任何显著的电流)。此外，图6示出随后的AC侧电压。因而，AC母线均方根电压开始提高。

在t＝1.10s时，将主转换器断路器204闭合于由电阻和电感的无源网络组成的“去源”AC系统中(在标称上，Pac＝1.0p.u，pf＝0.95)。在此阶段，一个或多个软起动电阻器仍然串联连接。在恢复且斜升之前，AC母线电压经历瞬时电压降。AC电流增加，但涌入电流被软起动电阻限制。

在t＝1.117s时，旁路“软起动”电阻器，并且，在t＝1.2s时，将辅助供应断路器S_A1打开，以便将辅助AC功率供应断开且将开关S_A3闭合，现在，完全地从第三主转换器供应辅助负载。

在DC侧上，图7图示，存在当转换器被解除阻止时在t＝1.0s时的电压和电流瞬态，并且，存在当AC断路器被打开，但在HVDC系统的操作参数内时的另外的瞬态。图7图示，将DC电压维持于其定额值(300kV)处，然而，应当注意到，实际上，启动的方法不取决于DC电压，且如果需要，则在启动过程期间，能够使用除了定额值之外的DC电压。

应当注意到，上文中所讨论的所有的定时仅出于示例的目的，并且，精确的定时或相对定时为非关键的，且能够改变。例如，可以推迟AC断路器的闭合和AC系统的连接直到转换器实现定额AC电压。

因此，本发明的实施例提供用于启动不依赖于所连接的AC网络的VSC的方法及装置。VSC能够由与VSC连接到的工作的DC系统激励。能够参考辅助AC功率源而起动 VSC，辅助AC功率源还能够为需要是操作的而起动VSC的各种VSC转换器站负载供应功率。能够起动VSC，且然后，随后，在与工作的AC网络连接之前，使VSC与所述网络同步。备选地，作为不具有功率的所连接的AC网络的黑起动过程的一部分，可以起动VSC，在所述情况下，在连接去源的AC网络之前，可以激励VSC变压器，且起动VSC。

因而，本发明的实施例的方法及装置确保存在如下的预先存在的ac系统：在还可能为待运转的VSC辅助设备(例如，冷却车间和/或控制及保护系统)提供功率供应的同时，使VSC起动至该ac系统中。在从DC系统的VSC转换器的激励之前，这些辅助负载能够运转。方法确保在经由主ac断路器而与AC网络连接之前，给VSC控制系统提供适合的控制和定时信号。当馈送无源AC系统(例如，去源的AC网络)时，还给VSC控制系统提供适合的控制和定时信号。应当注意到，转换器起动程序独立于精确的DC电压，且因此，独立于DC电网的剩余部分的操作。与常规的途径(例如，从AC系统激励)相比，以这种方式起动VSC能够提供与转换器变压器的激励相关联的降低的涌入电流。当起动至未知的 AC系统中时，AC和/或DC连接中的电流限制或软起动电阻器的使用还能够用于限制电流涌入。

应当注意到，上面提到的实施例图示本发明，而不是限制本发明，并且，在不背离所附权利要求的范围的情况下，本领域技术人员将能够设计许多备选的实施例。单词“包含”不排除除了权利要求中所列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在，“一”或“一个”不排除多个，并且，单个特征或其他单元可以实现权利要求中所述的若干个单元的功能。权利要求中的任何参考符号不应当被如此解释以致于限制其范围。

Claims

1.一种启动电压源转换器的方法，所述电压源转换器连接到所激励的DC链路并且经由第一变压器和AC隔离开关连接到第一AC网络，所述AC隔离开关耦合在所述第一变压器与所述AC网络之间，所述方法包含：

确定所述第一AC网络不具有功率；

基于所述第一AC网络不具有功率的确定，在所述AC隔离开关打开的情况下，使用辅助AC功率供应来生成AC供应，以激励所述第一变压器；

将由所述辅助AC功率供应所生成的所述AC供应的波形用作用于控制所述电压源转换器的参考而起动所述电压源转换器；以及

在将由所述辅助AC功率供应所生成的所述AC供应的波形用作用于控制所述电压源转换器的参考而起动所述电压源转换器之后，闭合所述AC隔离开关。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包含使用所述辅助AC功率供应来给所述电压源转换器的至少一个负载供电。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个负载包含下列中的至少一个：用于所述电压源转换器的控制器；以及用于所述电压源转换器的冷却系统。

4.如权利要求2或3所述的方法，其中，所述辅助AC功率供应经由辅助功率隔离开关而与所述第一变压器连接，并且，仅在所述辅助AC功率供应给所述电压源转换器的所述至少一个负载供电之后，将所述辅助功率隔离开关闭合。

5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述辅助AC功率供应与所述第一变压器的绕组耦合。

6.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述辅助AC功率供应经由辅助变压器而与所述电压源转换器和所述AC隔离开关之间的节点耦合。

7.如权利要求1所述的方法，包含当使所述电压源转换器与所述第一AC网络同步时，将所述AC隔离开关闭合。

8.如权利要求1所述的方法，其中，在当将所述AC隔离开关闭合时的点处，所述辅助AC功率供应在操作，且与所述第一变压器连接。

9.如权利要求1或8所述的方法，其中，在当将所述AC隔离开关闭合时的点处，至少一个限流电阻器与所述电压源转换器串联连接，并且，所述方法包含随后旁路所述至少一个限流电阻器。

10.如权利要求8所述的方法，其中，所述方法为所述第一AC网络的黑起动过程的一部分，其进一步包含使用由所述电压源转换器提供给所述第一AC网络的所述AC功率来起动与所述第一AC网络连接的至少一个附加AC发电机。

11.一种用于启动与所激励的DC连接的电压源转换器的装置，该装置包含：

第一变压器，与所述电压源转换器耦合；

AC隔离开关，耦合在所述第一变压器与第一AC网络之间；

辅助AC功率供应；以及

启动控制器，其配置成：

确定所述第一AC网络不具有功率，并且打开所述AC隔离开关；

基于所述第一AC网络不具有功率的确定，在所述AC隔离开关打开的情况下操作所述辅助AC功率供应而生成AC供应以激励所述第一变压器；

12.如权利要求11所述的装置，其中，所述辅助AC功率供应配置成将功率供应至所述电压源转换器的至少一个负载。