CN107567679A - 电压源换流器供电 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于提供电力到电压源换流器(VSC)的组件的方法和设备。VSC(100)具有一个或多个开关模块(113)，例如形成所述VSC的换流器臂的导引器开关(104)的模块。配电系统(200)具有配电环路(201)和用于在使用时将电力从所述配电环路提供到所述开关模块的一个或多个配电模块(205)。一组一个或多个浮动电力供应模块(202)在所述配电环路中产生AC电流。所述浮动电力供应模块(205)从跨越所述电压源换流器的一个或多个组件的电压导出电力，且因此是并非参考接地的电力供应，从而避免适当隔离的问题。参考接地的供应器(207)可以可移除方式连接到所述配电环路(201)以在所述VSC未通电时提供电力。

Description

电压源换流器供电

技术领域

本发明涉及电压源换流器，以及用于提供电力到电压源换流器的方法和设备，且尤其是涉及提供电力到电压源换流器的一个或多个开关模块。

背景技术

高压直流(HVDC)电力系统可提供高压交流(HVAC)电力系统的经济有效替代方案，尤其是在长距离(＞50km)输送电力时，在所述情况中HVDC大体上具有较低损耗且可提供增大的输电能力。

为与AC系统相容，通常有必要将HVDC系统的直流电(DC)转换成交流电(AC)，然后再转换回来。电压源换流器(VSC)是一种在HVDC输电中提供AC-DC和DC-AC转换的方式。VSC使用例如绝缘栅双极晶体管(IGBT)等开关元件，它们可独立于任何连接的AC系统而进行可控制的接通和关断。

已知VSC的各种设计。通常，每个VSC将具有针对每个AC相位的相柱，其中每个相柱具有两个换流器臂，所述换流器臂将相关AC端连接到相应的高DC端和低DC端。每个臂包括称为阀且通常包括多个开关元件的设备，其中所述阀的开关元件由相关联控制电路以所需顺序进行开关。

在已知VSC的一种形式(通常被称为六脉冲整流桥或称为两级换流器)中，每个换流器臂的阀包括一组串联连接的开关元件，通常为IGBT，每个IGBT与反并联二极管连接。阀的IGBT一起开关以连接或断开相关AC和DC端，其中给定相柱的阀以反相进行开关。通过针对每个臂使用脉宽调制(PWM)类型的开关方案，可实现AC与DC电压之间的转换。在称为模块化多级换流器(MMC)的另一VSC形式中，每个换流器臂包括多个串联连接的单元，其各自具有例如电容器的储能元件，所述储能元件可使用开关选择性地串联连接于相关AC端与DC端之间或被绕过。通过使用相对较大数目个单元且适当定时所述开关，所述阀可合成近似正弦波的步进式波形以从DC转换到AC或从AC转换到DC，其中伴有低等级的谐波失真。在称为交替臂换流器(AAC)的另一换流器类型中，多个串联连接的单元连接于每个换流器臂中以用于提供如针对MMC类型换流器所描述的步进式电压波形，但是每个换流器臂还包括被称为导引器开关的臂开关，并且每个换流器臂在AC循环的至少部分内关断。还已知可基于类似原理的其它VSC变体。

以上概述的所有电压源换流器设计的共同特征是使用多个开关元件，选择性地依序开关所述多个开关元件以产生输出波形。通常，将至少一个开关元件连同相关联局部控制电子件一起布置以将合适的门控制信号应用于所述开关元件，且可能应用于一些局部监控电路，例如门电路板等等。

为高压应用构建电压源换流器的挑战之一是如何为本地开关电路供电(localmonitoring circuitry)。

发明内容

本发明的实施例涉及用于为电压源换流器的开关模块供电的方法和设备。

因此，根据本发明，提供一种电压源换流器，其包括：

一个或多个开关模块；

第一配电环路；

一个或多个配电模块，其在使用时将电力从所述第一配电环路提供到所述开关模块中的一个或多个；以及

第一组的一个或多个浮动电力供应模块，其用于在所述第一配电环路中产生AC电流；

其中所述一个或多个浮动电力供应模块从跨越所述电压源换流器的一个或多个组件的电压导出电力。

因此，本发明的实施例具有一个或多个浮动电力供应模块，即处于浮动电位且未参考接地的电力供应模块，以将电力馈送到配电环路。浮动电力供应模块从VSC自身的组件导出电力，所述组件即形成VSC的相柱的部分的组件。这避免在VSC的操作中需要参考接地的电力供应器，且因此避免与HVDC应用中的参考接地的电力供应器相关联的隔离问题。

第一组浮动电力供应模块可包括多个浮动电力供应模块。VSC可另外包括电力控制器，所述电力控制器被配置成选择性地控制浮动电力供应模块中的一个或多个以将电力提供到第一配电环路。因此，可存在可供配电环路用于确保电力供应连续性的多个电力源。

在一些实施例中，电力控制器被配置成在使用时可按单供应模式操作，其中电力控制器选择性地将浮动电力供应模块中的一个控制成起作用以提供电力到第一配电环路，且将其它浮动电力供应模块控制成不起作用。在此类操作模式中，电力控制器可基于浮动电力供应模块可用的电力来选择性地改变哪个浮动电力供应模块起作用。

另外或替代地，电力控制器可被配置成在使用时可按多供应模式操作，其中电力控制器选择性地将多于一个浮动电力供应模块控制成起作用以提供电力到第一配电环路。在此类模式中，电力控制器可被配置成将控制信号发送到一个或多个浮动电力供应模块，以控制由所述浮动电力供应模块产生的电流的频率和幅度。以此方式，电力控制器可管理各种起作用的浮动电力供应模块之间的相互作用。然而，在一些实施例中，每个浮动电力供应模块可在使用时按多供应模式配置以测量第一配电环路中的电流，并且基于测得的电流来同步由所述浮动电力供应模块产生的电流的频率和幅度。

在一些实施例中，电压源换流器可另外包括：至少一个额外配电环路；以及额外一组的一个或多个浮动电力供应模块，其与每个额外配电环路相关联，以用于在相应的额外配电环路中产生AC电流。所述浮动电力供应模块中的每个模块可被配置成从跨越所述电压源换流器的一个或多个组件的电压导出电力。在一些实施例中，至少一个配电模块可以进行电连接以从所述第一配电环路和至少一个额外配电环路接收电力。

在一些实施例中，可另外存在至少一个辅助电力供应器，其可操作以在第一操作模式下在所述第一配电环路中产生AC电流，且在第二操作模式下与所述第一配电环路隔离。所述辅助电力供应器可以是参考接地的电力供应器。可在所述VSC未通电，例如启动时，且所述浮动电力供应模块可能不能够递送足够电力时，连接所述辅助电力供应器。所述辅助电力供应器可被配置成以可移除方式连接到所述第一配电环路。

可配置所述浮动电力供应模块中的至少一个以便在起作用时串联电连接到所述配电环路。另外或替代地，所述浮动电力供应模块中的至少一个可电感连接到所述配电环路。

如所提及，浮动电力供应器被配置成从跨越所述VSC的一个或多个组件的电压导出电力。所述电压源换流器的所述一个或多个组件可包括以下各物中的至少一个：储能组件、半导体开关、半导体开关群组和开关辅助电路。

各方面还涉及一种输电系统，例如包括如上文变体中的任一个中所描述的电压源换流器的HVDC电力传输/分配网络。

各方面还涉及操作VSC的方法。因此，在另一方面中，提供一种操作电压源换流器的方法，包括：

使用第一组浮动电力供应模块中的至少一个来在第一配电环路中产生AC电流；以及

使用一个或多个配电模块从所述第一配电环路导出电力以向所述电压换流器的一个或多个开关模块供电；

其中所述一个或多个浮动电力供应模块从跨越所述电压源换流器的一个或多个组件的电压导出电力。

可以上文所描述的任何变体操作所述方法。

附图说明

现将仅通过举例参考附图来描述本发明，在附图中：

图1示出实例电压源换流器的示意图；

图2示出根据本发明的一方面的电压源换流器的电力供应布置的示意图；

图3示出电感连接到配电环路的两个电力供应模块的示意图；

图4示出与配电环路串联连接的两个电力供应模块的示意图；

图5a和5b示出将电力供应模块和配电模块连接到配电环路的另外布置的示意图；

图6示出根据本发明的电压源换流器的替代布置的示意图；以及

图7示出本发明在交替臂换流器拓扑结构中的实施方式示意图。

具体实施方式

图1示出已知类型的电压源换流器(VSC)100。图1示出所谓的交替臂换流器(AAC)类型的VSC。实例换流器100具有三个相柱101a到101c，每个相柱具有将相关AC端102a到102c连接到高侧DC端DC+的高侧换流器臂，和将相关AC端102a到102c连接到低侧DC端DC-的低侧换流器臂。每个换流器臂包括串联连接的单元的电路布置103，所述布置103与臂开关104串联。

电路布置103包括串联连接的多个单元105。每个单元105具有可选择性地串联连接于单元各端之间或被绕过的储能元件。在图1所示实例中，每个单元105具有分别用于高侧连接和低侧连接的端106a、106b，并且包括作为储能元件的电容器107。电容器107与例如具有反并联二极管的IGBT等单元开关元件108连接，以允许所述单元的端106a和106b经由绕过电容器107的路径或经由包括串联连接的电容器107的路径连接。在图1所示实例中，每个单元包括呈全H桥布置的四个单元开关元件108。然而，在一些实施例中，至少一些单元可包括呈半桥布置的开关元件。此类串联连接的单元的电路布置103可因此操作以提供可随着时间推移而变化的电压电平，从而提供步进式电压波形以实现波形整形。电路布置103有时被称为链节(chain-link)电路换流器或链节换流器，或仅称为链节。

在AAC换流器中，每个换流器臂中的链节103与臂开关104串联连接，所述臂开关将在本说明书中称为导引器开关，其可包括多个串联连接的臂开关元件109。臂的导引器开关可例如包括具有关断能力的高电压元件，例如具有反并联二极管的IGBT等等。导引器开关104通常会包括许多此类IGBT 109。当特定换流器臂导通时，链节103依序开关以提供所需波形。然而，在AAC换流器中，相柱的每个换流器臂在AC循环的部分内断开，并且在此周期期间，导引器开关104关断。

可提供VSC控制器110以根据需要控制每个换流器臂的导引器开关104和链节103。VSC控制器可因此产生控制信号CS以用于控制链节和导引器开关的开关元件108和109。所属领域的技术人员应了解，典型VSC的控制系统可以是分散式的，其中各种组件或组件群组具有局部控制器(local controllers)。可在例如形成链节或导引器开关的模块内等相对局部等级处采取一些控制动作，但将存在对整个VSC的至少一些最高等级控制。

对于开关元件的操作，将存在用于产生合适的门控制信号的局部门控制电子件111，以如VSC控制器110所指示将开关元件接通和关断。还可以存在与开关元件相关联的其它局部电路112，其可包括例如用于监控开关元件的操作和/或向VSC控制器提供反馈信号的监控电路。在一些情况下，局部电路112还可包括所属领域的技术人员可了解的开关辅助电路等等。至少一个开关元件109和其相关联控制电子件以及其它局部电路可标识为开关模块113。

如本说明书所使用，术语开关模块应用来指至少一个开关元件和用于所述至少一个开关元件的相关联局部控制/监控电路以及任何开关辅助电路。确切地说，开关模块可包括形成电压源换流器的导引器开关的至少部分的一个或多个开关元件。

在使用时，需要为例如开关模块113的门控制电子件111等电子件供电。然而，优选地，在操作中，电压源换流器的开关模块应彼此电流隔离，且与VSC的其它组件电流隔离。例如，为了在开关模块113与VSC控制器110之间提供电流隔离，控制信号可以是光学的且由合适的光纤链路提供。

在一些换流器系统中，已提出通过为每个开关模块提供例如具有合适的次级绕组的铁氧体芯等电流变压器，以从充当初级绕组的配电环路导出电力来实现此类隔离。连接到所述变压器的换流器将变压器的输出转换成适合用于局部电路的电压。在此类系统中，配电环路由将高频电流注入所述环路中的基于接地的电力供应器馈电。

此类途径在较低电压下是可接受的；然而，在较高电压下，且确切地说，在与HVDC相关联的较高电压下，这些类型的系统的使用变得不可行，因为参考接地的电力供应器因放电风险对于HVDC应用来说有潜在危险。因此，需要一种可在与HVDC相关联的高电压下安全地使用的用于电压源换流器的开关模块的电力布置。

图2示出根据本发明的实施例的电压源换流器的配电系统200的原理图。配电系统200包括配电环路201。在使用时，配电环路由一个或多个电力供应模块202供电，所述一个或多个电力供应模块电连接到配电环路201以将高频电流注入所述配电环路中。布置成供应电力到给定配电环路的电力供应模块将在本说明书中称为一组电力供应模块。注意，术语‘组’将涵盖单个此类电力供应模块。

一个或多个配电模块203被布置成从配电环路导出电力以向一个或多个开关模块113分配电力。配电模块203因此充当配电环路的消耗点。配电模块203可包括变压器204和用于转换且调节到开关模块113的电力的换流器205，如上面所述。

在本发明的实施例中，用于在配电环路中产生电流(即，为配电环路供电)的至少一个电力供应模块202是从跨越VSC自身的一些组件的电压导出电力的电力供应模块，例如从跨越一个或多个半导体开关元件的电压或从跨越链节的单元的储能元件的DC电压导出电力的电力供应模块。因此，从跨越VSC的换流器臂的组件的电压导出电力，即从形成VSC的相柱的组件导出电力。由此，所述电力供应并非参考接地的供应，而实际上是处于浮动电压电位。此类电力供应模块将在本说明书中称为浮动电力供应模块。

本发明的实施例因此提供一种用于开关模块113的电力源，其克服与常规电力供应相关联的一些限制，所述常规电力供应确切地说是基于接地的电力供应。如所提及，已了解，在电压源换流器操作时，浮动电力供应模块202可例如通过电力捕获而从电压源换流器自身的组件导出电力。这提供以下优点：可在电力被递送到开关模块的同时维持开关模块中的每个半导体开关元件与接地电位之间的隔离要求。

如所提及，配电系统200中的浮动电力供应模块202可从跨越电压源换流器的一个或多个组件的电压导出电力。如图2中所示，存在电力供应模块可由电压源换流器的组件供电的各种方式。

举例来说，至少一个浮动电力供应模块202可从电压源换流器中的一个或多个开关组件导出电力。此电力可从跨越组件施加的电压和/或跨越组件的电压改变速率提取。在一些实例中，开关组件可以是一个或多个半导体开关元件109(和/或108)，例如绝缘栅双极晶体管(IGBT)。

另外或替代地，至少一个浮动电力供应模块202可从电压源换流器中的储能组件导出电力。储能组件可以是电容器，例如电力供应模块可从跨越链节单元的电容器107的电压导出电力。又或者，浮动电力供应模块可从自连接到电压源换流器的开关辅助电路112获得的能量或从电路中可用的任何其它电力源导出电力。

配电系统200可包括多个浮动电力供应模块202，即，用于将电力馈送到第一配电环路的第一组浮动电力供应模块可包括多于一个模块。每个浮动电力供应模块可从相同类型的组件导出电力(即，其可全部从开关组件导出电力)，或至少一些浮动电力供应模块可从不同类型的组件导出电力(即，一些可从开关组件导出电力，而其它的可从储能组件导出电力)。

具有可操作以提供电力到配电环路的多个浮动电力供应模块能够确保合适的电力始终可供配电环路使用。举例来说，如果跨越VSC的特定组件的电压下降，使得给定浮动电力供应模块不能再供应足够的电力，那么可使用另一浮动电力供应模块以确保电力供应的连续性。电力控制器206可因此相应地控制各种电力供应模块，如稍后将更详细地描述。

确切地说，本发明的实施例可被布置成供应电力到形成换流器臂的导引器开关的开关模块。VSC的导引器开关通常没有或具有极小的储能能力(比如通常约为4J峰值左右)，而具有大电容器的链节的模块可具有平均约为8到9KJ的储能能力。因此，本说明书实施例尤其可用于供应电力到原本没有合适的电力源的导引器开关的开关模块。然而，所述原理可应用于提供电力到任何开关模块或实际上提供到VSC的其它组件。

VSC的确切布置将确定配电环路的合适布置。举例来说，在AAC类型换流器的一个实施例中，换流器臂的组件可为分散式的，其中形成换流器臂的导引器开关的元件布置成栈，每个栈包括例如介于比如6到10个IGBT之间的多个开关元件。此类导引器开关栈可布置于链节103的模块之间。

配电系统可被布置成相对局部式的，使得浮动电力供应模块103从换流器臂中的组件导出能量，且配电模块203供应电力到相对邻近的组件，即来自换流器臂的同一区段的组件，例如开关模块113。因此，在上文所提及的分散式AAC类型换流器的实例中，电力供应模块202可从链节103的一个或多个模块导出电力，且配电模块203可提供电力到相邻的导引器开关栈。

此类相对局部的电力分配避免需要长的配电环路201。然而，必要时，一个或多个配电环路可以更全局化，以便从换流器臂的大部分或全部或换流器臂之间导出电力和/或将电力分配到换流器臂的大部分或全部或换流器臂之间。配电环路可为全局式的，以在任何给定环路中从分散于整个VSC上的组件接收电力以及将电力分配到所述组件。

浮动电力供应模块202可包括将从VSC的组件导出的DC电压转换为相对高频率的AC电压的逆变器。可借助于电连接来将逆变器的输出从电力供应模块传送到配电环路201。

在一些实例中，浮动电力供应模块202可例如通过变压器电磁连接到配电环路，所述电磁连接也即电感连接。在此类实例中，电力供应模块202另外包括用于在配电环路产生电流的初级绕组或初级线圈。

这在图3中示出，图3展示具有相应的逆变器301a和301b的一对浮动电力供应模块202a和202b，所述逆变器经由相应的变压器线圈或绕组302a和302b电感连接到配电环路201。此类线圈302a和302b是所述逆变器与配电环路201的主绕组之间的有效中间绕组。

另外或替代地，至少一些浮动电力供应模块202可与配电环路201串联连接。这在图4中示出，图4展示具有相应的逆变器301a和301b的一对浮动电力供应模块202a和202b，所述逆变器以菊链方式与配电环路201串联连接。

现转向配电模块203，如上文所提及，每个配电模块充当消耗点且将电力从配电环路传送到一个或多个开关模块113。如上文所提及，为了辅助电流隔离，每个配电模块203可经由变压器204，例如通过电感连接电连接到配电环路201。举例来说，变压器可包括具有合适的次级绕组的铁氧体芯，所述铁氧体芯被布置成使得配电环路充当初级绕组。每个配电模块203可另外包括调节电力输出并将电流转换为合适的电压以连接到开关模块113的换流器205。

相对于图5a和5b示出将电力供应元件301和/或配电模块连接到配电环路的另外替代方案。图5a示出作为通过双线绕组变压器连接到配电环路201的电力供应模块202的部分的逆变器301。所述变压器的绕组可串联连接以形成配电环路201。图5b示出配电模块205也可使用具有串联连接的初级绕组的双线绕组变压器连接到配电系统。图7b示出逆变器可经由先前论述的任一方法连接。

配电环路可由例如电力电缆等合适的导电材料形成。然而，在一些实施例中，配电环路201可以是由绝缘磁性材料制成的磁芯。

应了解，由于浮动电力供应模块从跨越VSC的各种组件的电压导出电力，因此VSC必须通电以便浮动电力供应模块为配电环路馈送电力。在VSC的初始启动期间，此类电力源可能不可用。因此，在一些实施例中，电压源换流器可另外包括至少一个辅助电力供应器207，所述辅助电力供应器可馈送电力到配电环路且可操作以独立于VSC的操作状态提供电力。举例来说，辅助电力供应器可包括基于接地的电力供应器，在需要时，例如在启动期间，其可电连接到配电环路以在起动程序期间提供操作开关模块的必要组件所需的初始电力。在此类启动点，VSC将不能以使用时所经历的高电压操作，且因此可在此时使用接地参考电力供应器。此参考接地的电力供应器可接着在DC端完全通电且AC端连接到电网之前与系统隔离。因此，在一些实施例中，辅助电力供应器可通过开关208选择性地连接到配电环路或与其隔离，所述开关可例如是机械开关。

在一些实例中，辅助电力供应器可形成启动模块的至少部分，其可呈便携式电力源装置形式而以可移除方式连接到系统。这特别有利于在维护期间为设备的特定区段通电。便携式启动模块可接着在为主HVDC换流器通电之前与电路隔离或完全分离。

如上面所提及，电力控制器206可控制浮动电力供应模块202(和辅助电力供应器，若存在)的操作。控制器206可被配置成选择性地启用或停用不同电力供应模块202的操作以确保配电环路的合适电力连续性。

应了解，在多个浮动电力供应模块202全都能够馈送电力到单个配电环路201的情况下，将有必要管理各种电力供应模块之间的相互作用。

在一个实例中，电力控制器206能够以单供应模式操作，使得在任何时间仅存在单个起作用的浮动电力供应模块以馈送电力到配电环路。控制器可因此被配置成在任何给定时间选择性地将单个起作用的浮动电力供应模块连接到配电环路201，同时确保其余浮动电力供应模块处于未起作用或闲置状态。当处于未起作用或闲置状态时，电力供应模块不馈送电力到配电环路中。然而，如果当前起作用的浮动电力供应模块失效，或不能够供应能量的所需量到配电环路，那么控制系统可激活另一电力供应模块，作为对原始电力供应模块的替代。这添加了系统的冗余，且增加了系统的整体完整性。

当浮动电力供应模块202被电力控制器停用时即，当其处于闲置模式或未起作用时，其输出端可被短路。举例来说，返回参看示出浮动电力供应器202电感连接到配电环路的图3，浮动电力供应模块202a可起作用，且因此逆变器301a驱动电力到中间绕组302a。浮动电力供应模块202b可未起作用，且因此所述端可被开关303短路以在绕组302b中提供电流循环路径。同样，返回参看示出浮动电力供应模块202串联连接成菊链布置的图4，起作用电力供应模块202a的逆变器301a可连接到配电环路，而未起作用模块的端被开关303短路，使得电流围绕配电环路302自由流动。

因此，电力控制器可基于每个电力供应模块可用的电力来控制能够馈送电力到配电环路的哪个浮动电力供应模块起作用，且产生控制信号以根据需要激活和解除激活电力供应模块。

在一些实施例中，电力控制器206可另外或替代地可按多供应模式操作，使得多个浮动电力供应模块可彼此同时起作用以馈送电力到同一配电环路201。

当两个或更多个浮动电力供应模块同时起作用以将电力供应到配电环路时，从不同源供应到配电环路的电流必须同步。

在一些实例中，所述同步由控制器协调。举例来说，控制系统可发送出例如同步脉冲等控制信号来控制每个浮动电力供应模块的操作频率和幅度。

在替代实例中，可通过每个电力供应模块监控配电环路中的电流或至少配电环路中的电流指示来进行同步。

电力控制器206可以是控制配电系统的中央控制器，且可与VSC的某一其它控制器集成。然而，另一选择为，可通过靠近或形成相关电力供应模块或配电模块的部分的分散式局部控制来实施对配电系统的控制的至少一些方面。举例来说，可在电力供应模块的局部等级采取一些控制决策，例如在电力供应模块检测到其出故障的情况下，所述模块可将其各端短路，否则将锁定配电环路中的主电流。

本发明的实施例因此使用至少一个浮动电力供应器来馈送电力到配电环路中以向VSC的开关模块提供电力。上面提到，多个浮动电力供应模块202能够为同一配电环路馈电以便确保配电环路中的电力连续性。

另外或替代地，通过使多个单独的配电环路全都提供电力到单个配电模块可实现VSC的特定开关模块的电力供应冗余。换句话说，与给定开关模块或一组开关模块相关联的变压器和换流器可被布置成同时从多于一个配电环路接收电力。因此，可存在第一配电环路和至少一个额外配电环路，每个环路具有相关联的一组浮动电力供应模块。

图6示出电压源换流器600的电力供应布置的替代配置，其中三个电力供应模块602a、602b和602c中的每个电力供应模块分别电连接到配电环路601a、601b和601c。三个配电环路各自电连接到供应电力到开关模块113的同一配电模块603。因此，在此布置中，各自连接到单独电力供应模块的多个配电环路提供电力到单个配电模块。

如上面所描述，根据本发明的一方面，配电环路可由浮动电力供应模块供电，所述浮动电力供应模块以与先前所描述的浮动电力供应模块类似的方式从跨越电压源换流器的一个或多个组件的电压导出电力。

配电模块603可以借助于配电模块中的单个变压器604磁连接到三个配电环路601a、602b和603c中的每个配电环路。因此，举例来说，各个配电环路可提供为穿过配电模块603的变压器604的同一铁氧体芯的单独绕组。

电力供应模块602a、602b和602c可各自从VSC内的不同源导出电力。如上所述实施例，提供多个可能的电力源有助于确保电力连续性和冗余。

举例来说，设想电力源是跨越链节的单元的电容器的电压。如果相关单元失效，电容器可能放电，但可能仍需要提供电力给开关模块。例如图6所示般具有多个可用的电力源意味着即便发生单元故障，开关模块的门驱动仍然起作用。

如先前所提及，为了维持用于开关模块(例如开关模块的门驱动)的稳定电压，配电模块603可包括换流器603，所述换流器包括调节器，例如机载分流调节器。这具有以下优点：确保配电模块可在多个起作用的初级绕组或仅一个绕组的情况下同样很好地操作。

为了确保维持配电模块的变压器的芯中的通量，可例如通过控制器606由控制单元同步配电环路601a、601b和601c中的电流，所述控制单元发送例如同步脉冲等控制信号到每个电力供应模块以对齐三个配电环路的高频率波形。

配电模块202的变压器的芯可以是例如铁氧体材料、铁、粉芯或纳米晶材料。

在一些实施例中，图6中示出的配电环路中的至少一个可提供电力到多个配电模块。根据此布置，多个配电环路可各自被布置成向多个配电模块供电。每个配电环路有可能在配电环路的隔离要求变得相当大之前为四个或更多个配电模块提供电力。此类布置的优点是，能确保良好的冗余水平，使得在局部故障的情况下能在门驱动器中维持足够的电力。

另外或替代地，在一些实施例中，图6中示出的每个配电环路可布置有能够馈送电力到所述环路中的多个电力供应模块。换句话说，配电环路601a、601b和601c中的每一个可具有图2中示出的环路201的形式。

图7示出如上面所述的电力供应布置可如何应用于交替臂换流器类型VSC 700的相柱的实施例。在此实施例中，通过从链节103的一个或多个开关单元导出电流的一系列电力供应模块202来将电力供应到配电环路201。导引器开关104定位于开关模块之间，且这些开关从配电环路201导出电力。在此布置中，电力供应模块可从紧靠着导引器开关104的链节的单元导出电力，由此使电力经由可与配电环路相交的合理绝缘阻障到达导引器开关。

上述实施例提供多个优点，例如提供局部电力供应到需要局部电力来操作其门驱动器系统的开关模块，尤其是导引器开关的开关模块。在操作期间，从具有足够储能且处于浮动电位的附近组件获取电力。所描述实施例为了安全起见将浮动电位门控电子件与低电压控制和接地电位电流隔离。此外，当HVDC换流器关断时，可将启动模块并入馈送分配系统以向起动程序提供电力。这可随后断开，从而有助于黑启动需求。

已主要相对于AAC类型VSC来描述实施例，然而应了解，本说明书所描述的电力布置可实施于HVDC应用的任何类型的VSC中。

请注意，上述实施例示出本发明而非限制本发明，并且所属领域的技术人员将能够在不脱离所附权利要求书的范围的情况下设计许多替代实施例。词语“包括”不排除除权利要求书中列出的那些元件或步骤以外的元件或步骤的存在，“一”不排除多个，且单个特征或其它单元可实现在权利要求书中所列举的若干个单元的功能。权利要求书中的任何参考记号都不应被解释为限制它们的范围。

Claims (15)

1.一种电压源换流器，包括：

一个或多个开关模块；

第一配电环路；

一个或多个配电模块，其在使用时将电力从所述第一配电环路提供到所述开关模块中的一个或多个；以及

第一组的一个或多个浮动电力供应模块，其用于在所述第一配电环路中产生AC电流；

其中，所述一个或多个浮动电力供应模块从跨越所述电压源换流器的一个或多个组件的电压导出电力。

2.根据权利要求1所述的电压源换流器，其中，所述第一组包括多个浮动电力供应模块，且所述电压源换流器包括电力控制器，所述电力控制器被配置成选择性地控制所述浮动电力供应模块中的一个或多个以提供电力到所述第一配电环路。

3.根据权利要求2所述的电压源换流器，其中，所述电力控制器被配置成在使用时可按单供应模式操作，其中，在所述模式中所述电力控制器选择性地将所述浮动电力供应模块中的一个控制成起作用以提供电力到所述第一配电环路，且将其它浮动电力供应模块控制成不起作用。

4.根据权利要求3所述的电压源换流器，其中，所述电力控制器被配置成在使用时在所述单供应模式下，基于所述浮动电力供应模块可用的电力选择性地改变所述浮动电力供应模块中的哪个起作用。

5.根据权利要求2到4中任一项所述的电压源换流器，其中，所述电力控制器被配置成在使用时可按多供应模式操作，在所述模式中所述电力控制器选择性地将所述浮动电力供应模块中的多于一个浮动电力供应模块控制成起作用以提供电力到所述第一配电环路。

6.根据权利要求5所述的电压源换流器，其中，所述电力控制器被配置成在使用时在所述多供应模式下，发送控制信号到所述一个或多个浮动电力供应模块以控制由所述浮动电力供应模块产生的电流的频率和幅度。

7.根据权利要求5所述的电压源换流器，其中，每个浮动电力供应模块被配置成在使用时在所述多供应模式下，测量所述第一配电环路中的电流，并且基于所述测得的电流来同步由所述浮动电力供应模块产生的所述电流的所述频率和幅度。

8.根据前述任一项权利要求所述的电压源换流器，其中，所述电压源换流器另外包括：

至少一个额外配电环路；以及

额外一组的一个或多个浮动电力供应模块，其与每个额外配电环路相关联，以用于在所述相应的额外配电环路中产生AC电流，其中每个浮动电力供应模块被配置成从跨越所述电压源换流器的一个或多个组件的所述电压导出电力；

其中，所述一个或多个配电模块中的至少一个配电模块进行电连接，以从所述第一配电环路和至少一个额外配电环路接收电力。

9.根据前述任一项权利要求所述的电压源换流器，其中，所述电压源换流器另外包括至少一个辅助电力供应器，其可操作以在第一操作模式下在所述第一配电环路中产生AC电流，且在第二操作模式下与所述第一配电环路隔离。

10.根据权利要求9所述的电压源换流器，其中，所述辅助电力供应器被配置成以可移除方式连接到所述第一配电环路。

11.根据前述任一项权利要求所述的电压源换流器，其中，所述浮动电力供应模块中的至少一个浮动电力供应模块被配置成在起作用时与所述配电环路串联电连接。

12.根据前述任一项权利要求所述的电压源换流器，其中，所述浮动电力供应模块中的至少一个浮动电力供应模块在起作用时电感连接到所述配电环路。

13.根据前述任一项权利要求所述的电压源换流器，其中，所述电压源换流器的一个或多个组件包括以下各物中的至少一个：储能组件、半导体开关、半导体开关群组和开关辅助电路。

14.一种输电系统，包括前述任一项权利要求中所述的电压源换流器。

15.一种操作电压源换流器的方法，包括：

使用第一组浮动电力供应模块中的至少一个浮动电力供应模块来在第一配电环路中产生AC电流；以及

使用一个或多个配电模块以从所述第一配电环路导出电力以向所述电压换流器的一个或多个开关模块供电；

其中所述一个或多个浮动电力供应模块从跨越所述电压源换流器的一个或多个组件的电压导出电力。