CN108713280A - 交流电网中的接地电路 - Google Patents

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Abstract

一种电气组件(10)包括功率转换器(12)，所述功率转换器包括可连接到DC电网(17)的第一DC端子(14)和第二DC端子(16)。所述功率转换器(12)还包括连接在所述第一DC端子(14)与所述第二DC端子(16)之间的多个转换器臂(18)。每个转换器臂(18)包括可连接到多相AC电网(23)的相应AC相(22a、22b、22c)的AC端子(20)。每个转换器臂(18)还包括第一臂部分(24a)和第二臂部分(24b)。每个臂部分(24a、24b)连接在对应AC端子(20)与所述第一DC端子(14)和所述第二DC端子(16)中的相应一个之间。每个臂部分(24a、24b)包括至少一个开关元件(25)。所述电气组件(10)包括单个接地电路(28)，所述单个接地电路包括电抗器(32)，所述电抗器被配置成提供用于交流的具有高阻抗的到地面(30)的电流路径和用于直流的具有低阻抗的到地面(30)的电流路径。所述接地电路(28)被布置为使得仅所述AC相(22a)中的一个经由所述接地电路(28)来连接到地面(30)。

Description

交流电网中的接地电路
本发明涉及一种电气组件，具体地讲，涉及一种用于高压直流输电网络的电气组件。
在输电网络中，交流(AC)电力典型地转换成经由架空线路和/或海底电缆传输的直流(DC)电力。此转换消除了对补偿由传输线路或电缆造成的AC电容负载效应的需要，并且由此降低每公里的线路和/或电缆的成本。因此，当需要长距离传输电力时，从AC到DC的转换具有成本效益。
AC电力到DC电力的转换也会在必需将在不同频率下操作的AC电网互连的输电网络中使用。在任何此类网络中，在AC电力与DC电力之间的每个接口处需要转换器来实现所需转换，并且一种此类形式的转换器是功率转换器，更具体来说是电压源转换器。
根据本发明的一个方面，提供了一种电气组件，所述电气组件包括：
a.功率转换器，所述功率转换器包括：
i.第一DC端子和第二DC端子，所述第一DC端子和所述第二DC端子可连接到DC电网；
ii.多个转换器臂(converter limb)，所述多个转换器臂连接在所述第一DC端子与所述第二DC端子之间，每个转换器臂包括：
1.相应AC端子，所述相应AC端子可连接到多相AC电网的相应AC相；以及
2.第一臂部分和第二臂部分(limb portion)，每个臂部分连接在对应的AC端子与所述第一DC端子和所述第二DC端子中相应的一个之间，每个臂部分包括至少一个开关元件；
b.其中所述电气组件包括单个接地电路，所述单个接地电路包括电抗器，所述电抗器被配置成提供用于交流的具有高阻抗的接地电流路径和用于直流的具有低阻抗的接地电流路径，布置所述接地电路以使得仅所述AC相中的一个经由所述接地电路接地。
由于仅AC相中的一个经由接地电路接地，因此其余AC相不经由接地电路接地。
经由接地电路使仅AC相中的一个接地意味着接地电路连接在地面与电位点之间，其中电位点位于AC网络与对应于连接到接地电路的AC相的AC端子之间。
接地电路的电抗器被配置成提供用于交流，例如，AC电网的基本频率(其典型地是50或60Hz)的具有高阻抗的接地电流路径，以及用于直流的低阻抗路径。
如图3和图4所示，在功率转换器12的操作期间，由于例如存在与连接到每个DC端子14、16的DC输电线路11a、11b的绝缘体相关联的电流路径，因此在每个DC端子14、16处都可能存在漏泄电流I漏泄。漏泄电流I漏泄流过漏泄电阻R漏泄并且因此形成漏泄电压。由于一个DC端子14、16处存在的漏泄电流I漏泄的幅值可能不等于另一DC端子14、16处存在的漏泄电流I漏泄的幅值，因此第一DC端子14和第二DC端子16处的电压+VDC、-VDC之间可能发生电压失衡。此类电压失衡是不受欢迎的，因为它会造成功率转换器12变压器上的DC应力和其他系统部件上的绝缘应力，并且因此可能引起电气组件的一个或多个此类部件的损坏。
因此，需要平衡第一DC端子14和第二DC端子16处的电压+VDC、-VDC。
接地电路为漏泄电流的差值提供接地的路线。因此，由于DC输电线路的电压之间的平衡程度由接地电路的阻抗和第一DC端子与第二DC端子之间存在的漏泄电流的差值的幅值决定，因此可以实现DC端子处的电压的所需电压平衡而不干扰AC电网的操作。
此外，本发明人已经发现，仅AC相中的一个需要经由接地电路接地以提供所需电流路径和平衡DC端子处的电压。具体地讲，仅AC相中的一个需要经由接地电路接地以容许漏泄电流的差值通过接地电路流到接地，以便平衡DC端子处的电压。
使仅AC相中的一个经由接地电路接地意味着仅需要一个电抗器，由此降低电气组件的总体成本并提高电气组件的可靠性，同时仍提供有效的方法来平衡DC端子处的电压。
相比之下，包括一个或多个接地电路的组件是不利的，所述一个或多个接地电路被布置成经由其将所有AC相接地，例如，如EP 2 454 794 B1所示，因为这种组件具有较多部件。因此，经由所述或每个接地电路将所有AC相接地增加此类组件的成本和占地面积，并且所述组件由于更大数量的部件而也较不可靠。
由于接地电路的电抗器被配置成提供用于交流的具有高阻抗的接地电流路径，因此低(接近零)电流可因对应AC相的AC电压和因功率转换器操作存在的任何三次谐波电压而流过接地电路。虽然通过接地电路的电流流动可能因接地电路被连接到仅AC相中的一个而造成AC相之间的失衡，此类失衡因电流的低(接近零)水平而可被忽略。
在经由接地电路将漏泄电流的差值输送到地面期间，其余转换器臂(即，连接到未经由接地电路连接到地面的AC相的所述或每个转换器臂)中存在漏泄电流可能引起跨所有转换器臂的失衡。然而，本发明人已经发现，任何此类漏泄电流都可忽略(在10mA到1A的范围内)，因此由其余转换器臂中的漏泄电流电平形成的任何失衡不显著影响功率转换器的操作。
接地电路可以包括单个电抗器或串联或并联的多个电抗器。
可选地，接地电路还包括电阻器，所述电阻器与电抗器连接。电阻器可以被配置成阻尼功率转换器的电容和/或连接到功率转换器的输电介质的电容与接地电路的电感之间存在的振荡。
当电抗器的内部电阻并不足以阻尼可能造成不良操作，诸如转换器电压和电流的畸变的振荡时，包括此类电阻器实现对振荡的衰减。
在本发明的实施方式中，接地电路可以包括彼此并联和/或串联(或任何其他组合)连接的任何数量的电抗器和/或电阻器，以便实现所需电抗值和电阻值，例如，多个电抗器可并联连接在AC相中的一个与地面之间。
在本发明的其他实施方式中，臂部分中的至少一个可以包括至少一个模块，所述或每个模块包括多个开关元件和至少一个储能装置，所述或每个模块中的每个开关元件和所述或每个储能装置被布置为可组合的以选择性地提供电压源。
优选地，臂部分中的至少一个包括多个串联连接的模块。该串联连接的模块的此类布置限定链节式转换器。
链节式转换器的结构容许跨链节式转换器积聚组合电压，所述组合电压高于其单独模块中的每一个可提供的电压，每个单独模块将自己的电压提供到链节式转换器中。以此方式，每个模块中的所述或每个开关元件的开关导致链节式转换器提供步进可变电压源，其允许使用逐步逼近而跨链节式转换器产生电压波形。因此，链节式转换器能够提供大范围复杂电压波形。
在本发明的其他实施方式中，所述或每个模块可包括一对开关元件，所述一对开关元件以半桥布置方式与储能装置并联连接来限定2象限单极模块，所述2象限单极模块可以提供零或正电压源并且可以在两个方向上传导电流。
在本发明的其他实施方式中，所述或每个模块包括两对开关元件，所述两对开关元件以全桥布置方式与储能装置并联连接来限定4象限双极模块，所述4象限双极模块可以提供负、零或正电压并且可以在两个方向上传导电流。
所述或每个模块的此类布置易于容许生成前述步进电压波形。
可选地，功率转换器包括三个转换器臂，每个转换器臂的相应AC端子可连接到三相AC电网的相应的相。
现将参照以下附图借由非限制性示例在下文简要地描述本发明的优选实施方式，其中：
图1示出了根据本发明的实施方式的电气组件的示意图；
图2a)示出了图1中所示的电气组件的链节式转换器臂的示意图；
图2b)示出了图2a)中所示的链节式转换器臂的模块的一个示例的示意图；
图2c)示出了图2a)中所示的链节式转换器臂的模块的另一示例的示意图；
图3示出了根据本发明的另一实施方式的包括电气组件的输电网络的示意图；以及
图4示意性地示出了在功率转换器的第一DC端子和第二DC端子处漏泄电流的发生。
根据本发明的第一实施方式的电气组件在图1中示出并且大体上由参考数字10指示。
电气组件包括功率转换器12，更具体来说电压源转换器13，所述功率转换器具有第一DC端子14和第二DC端子16。第一DC端子14和第二DC端子16在使用中可连接到DC电网17。
功率转换器12还包括各自连接在第一DC端子14与第二DC端子16之间的三个转换器臂18。每个转换器臂18包括在使用中可连接到三相AC电网23的相应AC相22a、22b、22c的相应AC端子20。
在本发明的其他实施方案(未示出)中，功率转换器12可以具有两个转换器臂18或可以具有多于三个转换器臂18。
每个转换器臂18还包括第一臂部分24a和第二臂部分24b。每个臂部分24a、24b连接在对应AC端子20与第一DC端子14和第二DC端子16中的相应的一个之间。每个臂部分24a、24b包括至少一个开关元件25。
电气组件10还包括单个接地电路28，所述单个接地电路被布置成将仅AC相22a中的一个连接到地面30。接地电路28连接在地面30与电位点31之间，其中电位点31位于AC网络与对应于连接到接地电路28的AC相22a的AC端子20之间。
其余两个AC相22b、22c不经由接地电路28接地。
接地电路28包括单个电抗器32，所述电抗器被配置成提供用于交流的具有高阻抗的到地面30的电流路径和用于直流的具有低阻抗的到地面30的电流路径。更具体地，电抗器32被配置成提供用于AC电网23的AC电压的基本频率(即，50或60Hz)的具有高阻抗的到地面30的电流路径。设想的是，在本发明的其他实施方式中，电抗器32可以被配置成提供用于在其他频率下的交流的具有高阻抗的接地电流路径。
在本发明的其他实施方式(未示出)中，接地电路28可以包括多于一个电抗器32。在这样一个实施方式中，接地电路28可以包括在AC相22a中的一个与地面30之间并联的多个电抗器32。
由电抗器32提供的直流的电流路径被配置成引导第一DC端子14与第二DC端子16之间存在的漏泄电流ΔI漏泄的差值流过接地电路28到达地面30。
在此方面，在第一DC端子14和第二DC端子16处出现漏泄电流I漏泄的细节将在图3和图4中示出。具体地讲，在功率转换器12的操作期间，由于例如存在与连接到每个DC端子14、16的DC输电线路11a、11b的绝缘体相关联的电流路径，因此在每个DC端子14、16处都可能存在漏泄电流I漏泄。漏泄电流I漏泄流过漏泄电阻R漏泄从而形成漏泄电压。由于一个DC端子14、16处存在的漏泄电流I漏泄的幅值可能不等于另一DC端子14、16处存在的漏泄电流I漏泄的幅值，因此第一DC端子14和第二DC端子16处的电压+VDC、-VDC之间可能发生电压失衡。此类电压失衡是不受欢迎的，因为它会造成功率转换器12变压器上的DC应力和其他系统部件上的绝缘应力。
因此，需要平衡第一DC端子14和第二DC端子16处的电压+VDC、-VDC。
接地电路28还包括在电抗器32与地面30之间串联的电阻器34。电阻器34被配置成阻尼功率转换器12的电容(例如，电缆电容、模块电容等)与接地电路28的电感之间的振荡。电阻器34还被配置成阻尼DC输电线路11a、11b的电容与接地电路28的电感之间的振荡。
电阻器34可替代地以另一方式与电抗器32连接，诸如在电抗器32与接地电路28所连接到的AC相22a之间。
可设想的是，接地电路28可以包括多个电阻器34。此外，接地电路28可以包括彼此并联和/或串联的多个电抗器32和多个电阻器34，以便实现所需电阻值和电抗值。
电抗器32是额定具有高电抗值的电感线圈。优选地，电抗器32的电感的数量级为约几千亨利(H)。举例来说，电感可以在2,000至3,000H的范围内。
如此高的电抗意味着潜在的较低(接近于零)电流可能因对应AC相的AC电压和因功率转换器12的操作存在的任何三次谐波电压而流过接地电路28。然而，如本说明书前面提到的那样，由接地电路28连接到仅一个AC相22a形成的AC相之间的任何电压失衡可被忽略。
在所示的实施方式中，每个转换器臂18的每个臂部分24a、24b包括多个串联模块36，所述多个串联模块如图2a)中更详细地示出的那样限定链节式转换器臂26。更具体地，并且如图2b)和图2c)所示，每个模块36包括多个开关元件25和多个储能装置，诸如电容器27。每个模块36中的每个开关元件25和每个储能装置27被布置为可组合的以选择性地提供电压源。因此，功率转换器12的布置限定链节式转换器38。
链节式转换器38的结构容许跨链节式转换器38积聚组合电压，所述组合电压高于其单独模块36中的每一个可提供的电压，每个单独模块将自己的电压提供到链节式转换器38中。以此方式，每个模块36中的开关元件25的开关导致链节式转换器38提供步进可变电压源，所述步进可变电压源允许使用逐步逼近而跨链节式转换器38产生电压波形。因此，链节式转换器38能够提供大范围的复杂电压波形。
每个模块36可以包括一对开关元件25，所述一对开关元件以半桥布置方式与储能装置27并联连接来限定2象限单极模块，所述2象限单极模块可以提供零或正电压源并且可以在两个方向上传导电流，如图2b)所示。
或者，每个模块36可以包括两对开关元件25，所述两对开关元件以全桥布置方式与储能装置27并联连接来限定4象限双极模块，所述4象限双极模块可以提供负、零或正电压并且可以在两个方向上传导电流，如图2c)所示。
将理解，在本发明的其他实施方式中，仅每个转换器臂18的一个臂部分24a、24b可以包括一个或多个模块36。
在所示的实施方式中，AC电网23包括变压器40，具体来说是三相变压器40。变压器40将每个AC端子20耦接到AC电网23的另一部件，诸如AC网络(图1中未示出)。
在使用中，接地电路28提供用于交流的具有高阻抗的到地面30的电流路径和用于直流的具有低阻抗的到地面30的电流路径。由此，接地电路28提供用于直流，例如，在第一DC端子14与第二DC端子16之间的漏泄电流的差值ΔI漏泄，到地面30的路线，同时有效地抑制交流电流从中流过。
根据本发明的另一实施方式的输电网络100在图3中示出并且包括第一电气组件10和第二电气组件10′。
第一电气组件10和第二电气组件10’中的每一个都包括上文关于根据本发明的第一实施方式的电气组件10所述的特征。
每个功率转换器12、12′的第一DC端子14、14′通过第一DC输电线路11a互连，并且每个功率转换器12、12′的第二DC端子16、16′通过第二DC输电线路11b互连。
另外，每个AC电网23、23′包括AC网络102，AC网络102经由相应的变压器40、40′耦接到每个AC端子20、20′。
图3中所示的输电网络100被配置为对称单极方案，但将理解，其他方案是可能的。在输电网络100中，第一DC输电线路11a相对于地面30而呈现正DC电压+VDC，而第二DC输电线路11b相对于地面30而呈现负DC电压-VDC。理想地，正DC电压+VDC和负DC电压-VDC是关于地面30对称的，并且因此是平衡的。
如上文关于图4所述，实际上，可能出现漏泄电流I漏泄，漏泄电流可能在DC输电线路11a、11b的正DC电压+VDC和负DC电压-VDC之间形成电压失衡。
每个接地电路28、28’提供用于交流的具有高阻抗的到地面30的电流路径和用于直流的具有低阻抗的到地面30的电流路径。由此，接地电路28、28′中的每一个提供用于漏泄电流的差值ΔI漏泄的到地面30的路径，由此平衡DC输电线路11a、11b的电压。

Claims (8)

1.一种电气组件(10)，包括：
功率转换器(12)，所述功率转换器包括：
第一DC端子(14)和第二DC端子(16)，所述第一DC端子和所述第二DC端子可连接到DC电网(17)；
多个转换器臂(18)，所述多个转换器臂连接在所述第一DC端子(14)与所述第二DC端子(16)之间，每个转换器臂(18)包括：
相应AC端子(20)，所述相应AC端子可连接到多相AC电网(23)的相应AC相(22a、22b、22c)；以及
第一臂部分(24a)和第二臂部分(24b)，每个臂部分(24a、24b)连接在所述对应AC端子(20)与所述第一DC端子(14)和所述第二DC端子(16)中的相应一个之间，每个臂部分(24a、24b)包括至少一个开关元件(25)；
其中所述电气组件(10)包括单个接地电路(28)，所述单个接地电路包括电抗器(32)，所述电抗器被配置成提供用于交流的具有高阻抗的到地面(30)的电流路径和用于直流的具有低阻抗的到地面(30)的电流路径，所述接地电路(28)被布置为使得仅所述AC相中的一个(22a)经由所述接地电路(28)连接到地面(30)。
2.根据权利要求1所述的电气组件，其中所述接地电路(28)还包括电阻器(34)，所述电阻器与所述电抗器(32)连接。
3.根据权利要求2所述的电气组件，其中所述电阻器(34)被配置成阻尼所述功率转换器(12)的电容和/或连接到所述功率转换器(12)的输电介质的电容与所述接地电路(28)的电感之间存在的振荡。
4.根据任一前述权利要求所述的电气组件，其中所述臂部分(24a、24b)中的至少一个包括至少一个模块(36)，所述或每个模块包括多个开关元件(25)和至少一个储能装置(27)，所述或每个模块(36)中的每个开关元件(25)和所述或每个储能装置(27)被布置为可组合的以选择性地提供电压源。
5.根据权利要求4所述的电气组件，其中每个转换器臂(18)的所述臂部分(24a、24b)中的至少一个包括多个串联连接的模块(36)。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的电气组件，其中所述或每个模块(36)包括一对开关元件(25)，所述一对开关元件以半桥布置方式与储能装置(27)并联连接来限定2象限单极模块，所述2象限单极模块可以提供零或正电压源并且可以在两个方向上传导电流。
7.根据权利要求4或权利要求5所述的电气组件，其中所述或每个模块(36)包括两对开关元件(25)，所述两对开关元件以全桥布置方式与储能装置(27)并联连接以限定4象限双极模块，所述4象限双极模块可以提供负、零或正电压并且可以在两个方向上传导电流。
8.根据任一前述权利要求所述的电气组件，其中所述功率转换器(12)包括三个转换器臂(18)，每个转换器臂(18)的所述相应AC端子(20)可连接到三相AC电网(23)的相应的相(22a、22b、22c)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111742482A (zh) * 2018-02-28 2020-10-02 通用电器技术有限公司 Hvdc功率转换器中或者与其相关的改进

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2310553A (en) * 1995-02-28 1997-08-27 Fuji Electric Co Ltd Noise filter for inverter
CN102474101A (zh) * 2009-07-17 2012-05-23 西门子公司 具有星形中性点电抗器的用于转换电气参数的装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2906944B1 (fr) * 2006-10-06 2009-05-15 Schneider Toshiba Inverter Dispositif de filtrage de mode commun et variateur de vitesse comportant un tel dispositif
US8861231B2 (en) 2010-02-09 2014-10-14 Alstom Technology Ltd Converter
EP2559145B1 (en) * 2010-04-15 2018-02-28 General Electric Technology GmbH Hybrid 2-level and multilevel hvdc converter
EP2577833B1 (en) * 2010-06-01 2018-03-14 ABB Schweiz AG Interface arrangement between ac and dc systems using grounding switch
US8310214B2 (en) * 2010-06-28 2012-11-13 General Electric Company System and method for control of multiphase power converters
JP5126302B2 (ja) * 2010-06-30 2013-01-23 株式会社安川電機 ３レベルインバータ、パワーコンディショナ及び発電システム
US8779730B2 (en) * 2010-07-30 2014-07-15 Abb Technology Ag Capacitor discharge in a cell based voltage source converter
WO2012041380A1 (en) 2010-09-30 2012-04-05 Alstom Grid Uk Limited Modular converter with reduced protection requirements that prevents damage to components by extinguishing fault currents.
JP2012125055A (ja) * 2010-12-08 2012-06-28 Toshiba Corp インバータ
US10439400B2 (en) 2013-08-21 2019-10-08 General Electric Technology Gmbh Electric protection on AC side of HVDC
EP2849306A1 (en) 2013-09-16 2015-03-18 Alstom Technology Ltd Voltage source converter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2310553A (en) * 1995-02-28 1997-08-27 Fuji Electric Co Ltd Noise filter for inverter
CN102474101A (zh) * 2009-07-17 2012-05-23 西门子公司 具有星形中性点电抗器的用于转换电气参数的装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111742482A (zh) * 2018-02-28 2020-10-02 通用电器技术有限公司 Hvdc功率转换器中或者与其相关的改进

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