CN111566923A

CN111566923A - 电压源转换器

Info

Publication number: CN111566923A
Application number: CN201980008623.4A
Authority: CN
Inventors: A.科斯塔贝伯; M.延科维奇
Original assignee: General Electric Technology GmbH
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2018-01-16
Filing date: 2019-01-15
Publication date: 2020-08-21
Also published as: WO2019141686A1; EP3512088B1; EP3512088A1

Abstract

一种电压源转换器（30）包括用于连接到DC网络（58）的第一DC端子（32）和第二DC端子（34），所述电压源转换器（30）包括连接在第一DC端子（32）与第二DC端子（34）之间的多个分支，每个分支包括：用于连接到AC网络（50）的至少一个端子；以及可操作地连接到所述或每个端子的第一子转换器（38），所述第一子转换器（38）被配置成可控制以充当控制用于呈现给DC网络（58）的DC电压的波形合成器，其中第一子转换器（38）串联连接在第一DC端子（32）与第二DC端子（34）之间，并且其中每个分支被配置成可操作以与DC网络（58）交换相应DC功率（P_DC）并且与AC网络（50）交换相应AC功率（P_A、P_B、P_c），其中电压源转换器（30）还包括控制器（60），所述控制器（60）被配置成选择性地操作第一子转换器（38），以生成包括第一AC电压分量的合计的DC电压以用于呈现给DC网络（58），以便于响应于在分支中的至少一个与AC网络（50）之间交换的所述或每个AC功率（P_c）的改变而控制流过第一子转换器（38）的循环电流，所述循环电流包括直流分量和交流分量，其中交流分量被配置使得所述交流分量与由至少一个分支的所述或每个第一子转换器（38）生成的第二AC电压分量交互，以便于使由至少一个分支分别与DC网络（58）和AC网络（50）交换的DC功率（P_DC）和AC功率（P_c）平衡。

Description

电压源转换器

技术领域

本发明涉及一种特别是供高压直流（HVDC）输电中使用的电压源转换器。

背景技术

在HVDC输电网络中，交流（AC）功率典型地转换成直流（DC）功率，以便经由架空线路、海下电缆和/或地下电缆来传输。该转换消除了对由输电介质（即，传输线路或电缆）施加的AC电容负载效应进行补偿的需要，并且降低了线路和/或电缆的每公里成本，并且因此当需要通过长距离传送功率时变得划算。

在输电网络中利用DC功率与AC功率之间的转换，其中有必要使DC网络和AC网络互连。在任何这样的输电网络中，在AC功率与DC功率之间的每个接口处要求转换器，以实现从AC到DC或从DC到AC所要求的转换。

发明内容

根据本发明的方面，提供有一种电压源转换器，该电压源转换器包括用于连接到DC网络的第一DC端子和第二DC端子，所述电压源转换器包括连接在所述第一DC端子与所述第二DC端子之间的多个分支，每个分支包括：

至少一个端子，所述至少一个端子用于连接到AC网络；以及

第一子转换器，所述第一子转换器可操作地连接到所述端子或每个端子，所述第一子转换器被配置成可控制以充当控制用于呈现给所述DC网络的DC电压的波形合成器，

其中所述第一子转换器串联连接在所述第一DC端子与所述第二DC端子之间，并且其中每个分支被配置成可操作以与所述DC网络交换相应的DC功率并且与所述AC网络交换相应的AC功率，

其中所述电压源转换器还包括控制器，所述控制器被配置成选择性地操作所述第一子转换器，以生成包括第一AC电压分量的合计的DC电压以用于呈现给所述DC网络，以便于响应于在所述分支中的至少一个与所述AC网络之间交换的所述或每个AC功率的改变（例如，减小或增大）而控制流过所述第一子转换器的循环电流，所述循环电流包括直流分量和交流分量，其中所述交流分量被配置使得所述交流分量与由所述至少一个分支的所述或每个第一子转换器生成的第二AC电压分量交互，以便于使由所述至少一个分支分别与所述DC网络和所述AC网络交换的所述DC功率和所述AC功率平衡。

本发明的电压源转换器的配置准许电压源转换器的操作，以通过操作多个分支来分别与DC网络和AC网络交换相应的DC功率和AC功率，并且通过操作第一子转换器来控制用于呈现给DC网络的相应DC电压，从而促进DC网络与AC网络之间的功率转移（powertransfer）。

在本发明的优选实施例中，所述AC网络是多相AC网络，并且每个分支包括相单元（phase element），每个相单元包括用于连接到所述多相AC网络的相应相的至少一个AC端子，每个相单元被配置成使所述相单元的DC侧处的DC侧电压和所述相单元的AC侧处的AC侧电压互连，每个第一子转换器可操作地连接到所述对应相单元的所述DC侧。这使电压源转换器能够促进多相AC网络与DC网络之间的AC-DC或DC-AC功率转移。

在使用中，电压源转换器可能经历在分支中的至少一个与AC网络之间交换的所述或每个AC功率的改变。在分支中的至少一个与AC网络之间交换的所述或每个AC功率的改变可以包括但不限于：

在所述至少一个分支与所述AC网络之间交换的所述或每个AC功率至零或基本上零的下降；

在所述多个分支与所述AC网络之间交换的所述AC功率的失衡；和/或

引起所述至少一个分支与所述AC网络之间交换的所述或每个AC功率的改变的所述AC网络中的故障。

在所述或每个受影响的分支与AC网络之间交换的所述或每个AC功率的改变导致由所述或每个受影响的分支分别与DC网络和AC网络交换的DC功率与AC功率之间的失衡。该功率失衡导致净非零平均功率被所述或每个受影响的分支吸收或注入，这可能不利于电压源转换器的操作。将意识到，电压源转换器的组件的净平均功率可以指的是但不限于电压源转换器的操作周期内的该组件的净平均功率。

一种可能的解决方案将是要关闭电压源转换器，直到在所述或每个受影响的分支与AC网络之间交换的所述或每个AC功率的改变的原因被识别并且固定为止。然而，电压源转换器的关闭导致DC网络与AC网络之间的功率转移的中断，这可能是高成本并且不便利的。

另一种可能的解决方案将是要操作受影响的分支的第一子转换器，以改变用于呈现给DC网络的对应DC电压。然而，这将要求第一子转换器中的一个或多个的电压额定值的增大，以便确保第一子转换器中的所有第一子转换器都组合在一起继续呈现给DC网络合计的DC电压。增大第一子转换器中的一个或多个的电压额定值将转而增加电压源转换器的总成本、大小以及重量。

本发明的电压源转换器中控制器的提供能够实现包括第一AC电压分量的合计的DC电压的生成，该第一AC电压分量驱动交流分量流过第一子转换器，使得交流分量与由所述或每个受影响的分支的所述或每个第一子转换器生成的第二AC电压分量交互，以便修改由所述或每个受影响的分支的所述或每个第一子转换器生成的功率。优选地，所述交流分量的相位角和/或振幅被配置使得所述交流分量与由所述至少一个分支的所述或每个第一子转换器生成的所述第二AC电压分量交互，以便于使由所述至少一个分支分别与所述DC网络和所述AC网络交换的所述DC功率和所述AC功率平衡。

由所述或每个受影响的分支的所述或每个第一子转换器生成的功率的这样的修改转而能够实现在所述或每个受影响的分支与DC网络之间交换的所述或每个DC功率的修改，以便实现由所述或每个受影响的分支分别与DC网络和AC网络交换的DC功率与AC功率之间的平衡，因此避免功率失衡的不利后果。

因此，控制器的配置给本发明的电压源转换器提供如下的能力：在所述或每个受影响的分支与AC网络之间交换的所述或每个AC功率的改变期间继续促进DC网络与AC网络之间高质量功率的转移，而不要求第一子转换器中的一个或多个的电压额定值的任何增大。

此外，使用第一子转换器来提供对流过第一子转换器的循环电流的控制虑及（allow for）从交流分量的各种值中的选择，以便使电压源转换器的配置优化。例如，可以选择交流分量，以使电压源转换器的子转换器的电流额定值和/或电压额定值优化。

在本发明的实施例中，所述交流分量的相位角和/或振幅可以相对于所述第一AC电压分量被配置，以便于使由所述第一AC电压分量与所述交流分量之间的交互而生成的功率最小化。这进一步使由所述或每个受影响的分支分别与DC网络和AC网络交换的DC功率和AC功率的平衡简化。

交流分量可以进一步被配置成相对于第一AC电压分量而正交或基本上正交。当在DC网络中存在相对少量的电感和电阻时，交流分量的这样的配置是特别有用的。

在其它这样的实施例中，交流分量可以进一步被配置成相对于第一AC电压分量而移相（phase shifted），以补偿由于所述DC网络中的交流分量的流动而造成的功率损耗。当在DC网络中存在相对大量的电感和电阻时，交流分量的这样的配置是特别有用的。

优选地，控制器被配置成选择性地操作至少一个分支的所述或每个第一子转换器，以生成第一AC电压分量，以便于响应于在至少一个分支与AC网络之间交换的所述或每个AC功率的改变而控制流过所述第一子转换器的所述交流分量。

电压源转换器的配置可能变化，电压源转换器的配置的非限制性示例如下地描述。

每个第一子转换器可以包括能够存储能量和释放能量以选择性地提供电压的至少一个储能装置。所述或每个储能装置选择性地提供电压源的能力给每个第一子转换器提供充当波形合成器的可靠部件（means）。

在采用在每个第一子转换器中使用一个或多个储能装置的实施例中，所述交流分量可被配置使得所述交流分量与由所述至少一个分支的所述或每个第一子转换器生成的所述第二AC电压分量交互，以便于使由所述至少一个分支分别与所述DC网络和所述AC网络交换的所述DC功率和所述AC功率平衡，以便存储在所述至少一个分支的所述或每个第一子转换器中的能量的相应净改变被控制成零或基本上是零。

每个分支还可以包括连接在第一子转换器与所述或每个端子之间的第二子转换器，每个第二子转换器被配置成可控制以充当控制用于呈现给所述或每个对应端子的电压的波形合成器。可选地，每个第二子转换器可以包括能够存储能量和释放能量以选择性地提供电压的至少一个储能装置。

在采用在第一子转换器和第二子转换器中使用一个或多个储能装置的实施例中，控制器可以被配置成通过如下的过程而选择性地控制每个分支中的第一子转换器与第二子转换器之间的能量交换：针对每个分支，选择性地操作所述第一子转换器，以使至少一个第一能量控制电压分量合成，并且操作所述第二子转换器，以使与所述或每个第一能量控制电压分量反相的至少一个第二能量控制电压分量合成，其中所述第一能量控制电压分量和所述第二能量控制电压分量中的每个与流过所述第一子转换器和所述第二子转换器的电流同相。

上文中第一子转换器与第二子转换器之间的能量交换的控制可以关于所述或每个不受影响的分支与第一子转换器的操作同时地实行，以生成包括第一AC电压分量的合计的DC电压以用于呈现给DC网络，以便于响应于在所述或每个受影响的分支与AC网络之间交换的所述或每个AC功率的改变而控制流过第一子转换器的循环电流。这在使由所述或每个受影响的分支分别与DC网络和AC网络交换的DC功率和AC功率平衡的同时，能够实现不受影响的分支中的第一子转换器和第二子转换器的能级的调节。

在本发明的另外的实施例中，所述交流分量可以被配置使得所述交流分量与由所述多个分支的每个第一子转换器生成的所述第二AC电压分量交互，以便于使由所述多个分支中的每个分别与所述DC网络和所述AC网络交换的所述DC功率和所述AC功率平衡。

交流分量的这样的配置能够实现由分支中的所有分支（即，受影响的分支和不受影响的分支）分别与DC网络和AC网络交换的DC功率和AC功率的平衡。

在采用在第二子转换器中使用一个或多个储能装置的这样的实施例中，所述交流分量可以被配置使得所述交流分量与由所述多个分支的每个第一子转换器生成的所述第二AC电压分量交互，以便于使由所述多个分支中的每个分别与所述DC网络和所述AC网络交换的所述DC功率和所述AC功率平衡，使得存储在所述多个分支的每个第一子转换器中的能量的相应净改变被控制成零或基本上是零。

交流分量的这样的配置在使由所述或每个受影响的分支分别与DC网络和AC网络交换的DC功率和AC功率平衡的同时，能够实现多个分支中的所有分支（即，受影响的分支和不受影响的分支）中的第一子转换器和第二子转换器的能级的调节。

作为波形合成器的给定子转换器的操作可能导致至少一个储能装置中的能量累积（或来自至少一个储能装置的能量损耗），因此导致至少一个储能装置的能级与参考值的偏差。

这样的偏差是不希望的，因为如果太少的能量存储在给定的储能装置内，则对应的模块的电压减小，然而如果太多的能量存储在给定的储能装置中，则可能发生过电压问题。前者将要求添加电源以使受影响的储能装置的能级恢复到参考值，而后者将要求一个或多个储能装置的电压额定值的增大，以防止过电压问题，因此增加电压源转换器的总成本、大小以及重量。另外，如果太少的能量存储在给定的储能装置内，则电压源转换器可能由于欠电压保护而跳闸。

上文中调节存储在每个子转换器的所述或每个储能装置中的能量的方式有效地排除与至少一个储能装置的能级与参考值的偏差相关联的问题。

将存储在每个子转换器的所述或每个储能装置中的能量的净改变控制成零或基本上零优选地在所定义的时段（例如，单个功率频率周期）内实行。

将意识到，每个分支及其组件可以按不同方式配置，以使电压源转换器的拓扑变化，电压源转换器的拓扑的非限制性示例如下地描述。

其中每个分支连接在第一DC端子与第二DC端子之间的方式可能变化。例如，多个分支可以串联连接在第一DC端子与第二DC端子之间。

每个分支可以包括多个切换单元（switching element），所述多个切换单元被配置成使第一子转换器和所述或每个端子可操作地互连。例如，每个相单元中的多个切换单元可以包括串联连接的切换单元的两个并联连接对，串联连接的切换单元的每一对之间的结定义用于连接到AC网络的端子。

在本发明的优选实施例中，每个子转换器可以包括至少一个模块，所述或每个模块包括至少一个切换单元和至少一个储能装置，所述至少一个储能装置能够存储能量和释放能量，以选择性地提供电压，所述或每个模块中的所述或每个切换单元和所述或每个储能装置被布置成可组合以选择性地提供电压源。

在每个子转换器中包括所述或每个模块给每个子转换器提供充当波形合成器的可靠部件。

每个子转换器可以包括定义链式链路转换器（chain-link converter）的多个串联连接的模块。链式链路转换器的结构准许跨链式链路转换器构建组合的电压，该组合的电压高于经由将各自提供其自身电压的多个模块的储能装置插入到链式链路转换器中来从链式链路转换器的各个模块中的每个可得到的电压。以此方式，每个模块中的所述或每个切换单元的切换使链式链路转换器提供阶梯式可变电压源，这准许使用逐步逼近来跨链式链路转换器生成电压波形。照此，链式链路转换器能够提供各种复杂的电压波形。

每个子转换器中的所述或每个模块可能在配置上变化。

可选地，电压源可以是单向或双向电压源。

在模块的第一示范性配置中，该模块中的所述或每个切换单元和所述或每个储能装置可以被布置成可组合以选择性地提供单向电压源。例如，该模块可以包括切换单元对，该切换单元对与储能装置以半桥布置并联连接，以定义二象限单极模块，该二象限单极模块能够提供零电压或正电压，并且能够沿两个方向传导电流。

在模块的第二示范性配置中，该模块中的所述或每个切换单元和所述或每个储能装置可以被布置成可组合以选择性地提供双向电压源。例如，该模块可以包括两个切换单元对，所述两个切换单元对与储能装置以全桥布置并联连接，以定义四象限双极模块，该四象限双极模块能够提供负电压、零电压或正电压，并且能够沿两个方向传导电流。

将意识到，电压源转换器可以包括不同数量的分支。

附图说明

现在将参考附图通过非限制性示例的方式来描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1示意性地示出根据本发明的实施例的电压源转换器；

图2a和图2b分别示意性地示出二象限单极模块和四象限双极模块的结构；

图3至图5示意性地示出图1的电压源转换器的操作；

图6示出在单相接地故障期间图1的电压源转换器的第一示范性操作的流程图；

图7示意性地示出在单相接地故障期间图1的电压源转换器的配置；

图8至图12图示当实行图6的第一示范性操作时图1的电压源转换器的性能；

图13和图14图示当实行图6的第一示范性操作时图1的电压源转换器的有功功率-无功功率操作区域；

图15示出在单相接地故障期间图1的电压源转换器的第二示范性操作的流程图；

图16至图19图示当实行图15的第二示范性操作时图1的电压源转换器的性能；

图20和图21图示当实行图15的第二示范性操作时图1的电压源转换器的有功功率-无功功率操作区域；以及

图22和图23图示当实行图15的第二示范性操作的变型时图1的电压源转换器的性能。

具体实施方式

根据本发明的实施例的电压源转换器在图1中示出，并且一般由参考标号30标示。

电压源转换器30包括第一DC端子32和第二DC端子34、多个相单元36、多个第一子转换器38以及多个第二子转换器39。

每个相单元36包括串联连接的切换单元40的两个并联连接对。串联连接的切换单元40的每一对之间的结定义AC端子。每个相单元36的AC端子定义该相单元36的AC侧42。

在图1中，每个相单元36的AC端子通过多个开放式次级变压器绕组44中的相应一个而互连。每个次级变压器绕组44与多个初级变压器绕组46中的相应一个互相耦合。多个初级变压器绕组46以星形配置连接，其中每个初级变压器绕组46的第一端连接到公共结48，并且每个初级变压器绕组46的第二端连接到采用AC电网形式的三相AC网络50的相应相。以此方式，在使用中，每个相单元36的AC侧42连接到三相AC网络50的相应相。公共结48定义多个初级变压器绕组46的中性点，并且接地（未示出）。

每个相单元36与多个第二子转换器39中的相应一个串联连接，以定义电气块。每个第一子转换器38与电气块中的相应一个并联连接，以形成分支。

每个子转换器38、39包括多个模块52。

每个第一子转换器38的每个模块52包括切换单元54对和采用电容器形式的储能装置56。如图2a中所示出的，在每个第一子转换器38中，该切换单元54对与电容器56以半桥布置并联连接，以定义二象限单极模块，该二象限单极模块能够提供零电压或正电压，并且能够沿两个方向传导电流。

每个第二子转换器39的每个模块52包括两个切换单元54对和采用电容器形式的储能装置56。如图2b中所示出的，在每个第二子转换器39中，所述切换单元54对与电容器56以全桥布置并联连接，以定义四象限双极模块，该四象限双极模块能够提供负电压、零电压或正电压，并且能够沿两个方向传导电流。

多个分支串联连接在第一DC端子32与第二DC端子34之间。照此，第一子转换器38串联连接在第一DC端子32与第二DC端子34之间。在使用中，第一DC端子32和第二DC端子34分别连接到包括离岸（off-shore）转换器62的DC网络58的第一端子和第二端子，DC网络58的第一端子承载正DC电压，DC网络58的第二端子承载负DC电压。

如上文中所陈述的每个分支的配置意味着，在使用中，跨每个相单元36的串联连接的切换单元40的并联连接对出现DC电压。因此，在使用中，每个相单元36使相单元36的DC侧处的DC侧电压和相单元36的AC侧42处的AC侧电压互连。在其它实施例中，设想的是，每个相单元可以包括具有不同配置以使DC电压和AC电压互连的多个切换单元。

每个切换单元40、54包括单个切换装置。每个切换单元40、54还包括无源电流检查单元，该无源电流检查单元与每个切换装置反并联连接。

每个切换装置采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的形式。设想的是，在本发明的其它实施例中，每个IGBT可以被栅极关断晶闸管、场效应晶体管、注入增强型栅极晶体管、集成栅极换向晶闸管或任何其它自换向（self-commutated）切换装置替代。每个切换单元中的切换装置的数量可能取决于该切换单元所要求的电压额定值而变化。

每个无源电流检查单元包括采用二极管形式的无源电流检查装置。设想的是，在其它实施例中，每个二极管可以被能够将电流限制于仅一个方向的任何其它装置替代。每个无源电流检查单元中的无源电流检查装置的数量可能取决于该无源电流检查单元所要求的电压额定值而变化。

还设想的是，在本发明的其它实施例中，每个切换装置可以被无源电流检查装置（诸如，二极管）替代。

进一步设想的是，在本发明的其它实施例中，每个电容器可以被能够存储能量和释放能量以选择性地提供电压的另一种类型的储能装置（例如，燃料电池或电池）替代。

每个子转换器38、39中的多个串联连接的模块52定义链式链路转换器。

每个模块52的电容器56通过改变切换单元54的状态而选择性地被绕过（bypass）或插入到链式链路转换器中。这选择性地将电流指引通过电容器56或使电流绕过电容器56，以便在每个第一子转换器38的情况下，模块52提供零电压或正电压，并且，在每个第二子转换器39的情况下，模块52提供负电压、零电压或正电压。

当模块52中的切换单元54被配置成在模块52中形成短路时，模块52的电容器56被绕过。这使链式链路转换器中的电流经过短路并且绕过电容器56，并且因此模块52提供零电压，即，以被绕过的模式配置模块52。

当模块52中的切换单元54被配置成允许链式链路转换器中的电流流入和流出电容器56时，模块52的电容器56插入到链式链路转换器中。然后，电容器56对其所存储的能量进行充电或放电，以便于提供非零电压，即，以非绕过的模式配置模块52。

设想的是，在本发明的其它实施例中，每个模块可以被包括至少一个切换单元和至少一个储能装置的另一种类型的模块替代，所述或每个模块中的所述或每个切换单元和所述或每个储能装置被布置成可组合以选择性地提供电压源。

链式链路转换器的结构准许跨链式链路转换器构建组合的电压，该组合的电压高于经由将各自提供其自身电压的多个模块52的储能装置56插入到链式链路转换器中来从链式链路转换器的各个模块52中的每个可得到的电压。以此方式，每个模块52中的每个切换单元54的切换使链式链路转换器提供阶梯式可变电压源，这准许使用逐步逼近来跨链式链路转换器生成电压波形。照此，每个链式链路转换器能够提供各种复杂的电压波形。

每个分支中的电气块和第一子转换器38的并联连接准许第一子转换器38选择性地充当修改呈现给DC网络的第一DC电压的波形合成器。第一DC电压组合，以呈现给第一DC端子32和第二DC端子34合计的DC电压，其中每个第一DC电压是合计的DC电压的三分之一。

每个分支中的相单元36和第二子转换器39的串联连接准许第二子转换器39选择性地充当修改对应相单元36的DC侧处的第二DC电压的波形合成器。对应相单元36的DC侧处的第二DC电压的这样的修改导致对应相单元36的AC侧42处的AC侧电压的对应修改。

设想的是，在本发明的其它实施例中，只要每个第一子转换器能够选择性地充当修改相应的第一DC电压的波形合成器，每个第一子转换器的配置就可能变化，并且只要每个第二子转换器能够选择性地充当修改相应的第二DC电压的波形合成器，每个第二子转换器的配置就可能变化。

图3图示与DC网络58交换相应的DC功率并且与AC网络50交换相应的AC功率P_A、P_B、P_C的每个分支的操作。由于在流过第一子转换器38的公共直流i_DC与对应的第一子转换器38的第一DC电压之间的交互，发生由每个分支与DC网络58交换的DC功率。结果，在正常操作条件下，由每个分支与DC网络58交换的DC功率是在电压源转换器30与DC网络58之间交换的总DC功率P_DC的三分之一。

设想的是，在本发明的其它实施例中，由每个分支与DC网络交换的DC功率可以表示在电压源转换器与DC网络之间交换的总DC功率的不同百分率（fraction）。在这样的实施例中，由分支与DC网络58交换的相应的DC功率可能是不相等的。

电压源转换器30还包括控制器60，控制器60被配置成控制相单元36以及第一子转换器38和第二子转换器39。

参考图4和图5而在下表中概述电压源转换器30及相关联的AC网络50和DC网络58的示范性的标称系统参数。

V<sub>DC</sub> [kV]	V<sub>AC</sub> [kV]	r	P<sub>max</sub> [MW]	L<sub>AC</sub> [mH]	L<sub>DC</sub> [mH]
						+/-320	400	0.95	600	101.9	100

电压源转换器30的配置准许电压源转换器的操作，以促进通过切换相单元36并且通过操作第一子转换器38和第二子转换器39以修改相应的第一DC电压和第二DC电压而在AC网络50与DC网络58之间转移功率。在电压源转换器30的正常操作期间，由每个分支分别与AC网络50和DC网络58交换的AC功率和DC功率被平衡。

第二子转换器39被操作成使每个相单元36的DC侧处的第二DC电压整形为整流正弦波形的形式，使得相单元36的AC侧42处的AC侧电压被整形为正弦的。每个整流的正弦波形具有与等于合计的DC电压的三分之一的平均电压对应的振幅和电角度（electricaldegree）为120度的相移。

结果，每个第一DC电压包括采用AC供应频率的一个或多个偶次谐波形式的不希望的纹波分量（ripple component），这转而导致在呈现给DC网络58的合计的DC电压中存在采用六次谐波和/或其倍数的形式的DC纹波。为了消除DC纹波，每个第一子转换器38可以被操作成使包括DC电压分量V_A、V_B、V_C和至少一个偶次谐波电压分量v_A ^k、v_B ^k、v_C ^k的波形v_A、v_B、v_C合成，其中每个合成的波形在与其它两个合成的波形的电角度为120度的相位差下操作。这三个合成的波形的总和导致偶次谐波电压分量彼此抵消，并且由此导致由DC网络58处的DC电压分量组成的无纹波的合计的DC电压。

另外，为了控制每个分支中的第一子转换器38与第二子转换器39之间的能量交换，第二子转换器39合成至少一个额外的偶次谐波电压分量，所述至少一个额外的偶次谐波电压分量与由对应的第一子转换器合成的（一个或多个）偶次谐波电压分量反相，并且由第一子转换器38和第二子转换器39合成的偶次谐波电压分量中的每个与流过第一子转换器38和第二子转换器39的偶次谐波电流分量同相。

在使用中，电压源转换器30可能经历在分支中的至少一个分支与AC网络50之间交换的所述或每个AC功率的改变。将参考单相接地故障而描述本发明的工作，单相接地故障引起在受影响的分支与AC网络50之间交换的AC功率至零（或基本上零）的下降，但将理解，本发明加以必要的变更后可适用于其它情境，在所述情境中，电压源转换器30经历在分支中的至少一个分支与AC网络50之间交换的所述或每个AC功率的改变，诸如，在多个分支与AC网络50之间交换的AC功率的失衡。

如图4中所示出的，参考三个相A、B、C中的相C描述单相接地故障的发生。将理解，除非另外指定，否则这样的描述加以必要的变更后适用于其它两个相A、B。

由于单相接地故障引起在受影响的分支与AC网络50之间交换的AC功率至零（或基本上零）的下降，因此受影响的分支与AC网络50交换零AC功率，但由于受影响的分支的第一子转换器38的第一DC电压与流过第一子转换器38的直流之间的交互，受影响的分支继续与DC网络58交换DC功率。由受影响的分支分别与AC网络50和DC网络58交换的AC功率与DC功率之间的该失衡导致非零净平均功率被受影响的分支吸收或注入，这可能导致受影响的分支的第一子转换器38的电容器56的不受控制的充电和放电。

参考图6描述电压源转换器30响应于单相接地故障的第一示范性操作，图6示出电压源转换器30的第一示范性操作的流程图。

响应于单相接地故障，第一子转换器38被操作100，以生成包括一个或多个额外的偶次谐波电压分量的合计的DC电压，以便控制流过第一子转换器38的循环电流。更具体地，与相C对应的受影响的分支的第一子转换器38被操作，以生成其第一DC电压和（一个或多个）额外的偶次谐波电压分量，受影响的分支的第二子转换器39由于零电流而有效地形成开路，如图7中所示出的那样，并且与相A、B对应的健康分支的第一子转换器38和第二子转换器39的波形合成操作保持不变。由受影响的分支的第一子转换器38生成（一个或多个）额外的偶次谐波电压分量导致偶次谐波电流分量流过第一子转换器38。因此，流过第一子转换器38的循环电流包括直流和偶次谐波电流分量。

接下来，选择102循环电流的偶次谐波电流分量的相位角和振幅。通过选择循环电流的偶次谐波电流分量的合适的相位角和振幅，偶次谐波电流分量与由受影响的分支的第一子转换器38合成的（一个或多个）偶次谐波电压分量（其不同于（一个或多个）额外的偶次谐波电压分量）的交互104抵消由受影响的分支的第一子转换器38的第一DC电压与流过第一子转换器38的直流之间的交互而生成的功率。这具有在受影响的分支的第一子转换器38中实现零净平均功率的效果。

同时，流过健康分支的每个第二子转换器39的电流由电压源转换器操作点P、Q定义，而跨健康分支的每个第二子转换器39的电压被定义为对应相单元36的DC侧处的整流的正弦波形与跨对应的第一子转换器38的电压之间的差，如图7中所示出的那样。鉴于图6和图7中所示出的波形，有可能健康分支的第一子转换器38和第二子转换器39中的平均功率可能不是零。因此，为了确保健康分支的第一子转换器38和第二子转换器39中的零平均功率，每个健康分支中的第一子转换器38与第二子转换器39之间的能量交换以在上文中关于电压源转换器30的正常操作而略述的方式被控制106、108。

假设DC网络58是无损的，则偶次谐波电流分量被配置成与（一个或多个）额外的偶次谐波电压分量正交（或基本上正交），并且具有基于相移而运算的振幅。这使得（一个或多个）额外的偶次谐波电压分量不与偶次谐波电流分量交互以产生任何有功功率，以避免对维持受影响的分支的第一子转换器38中的零净平均功率的任何不利影响。实际上，DC网络58包括具有相对大量的电阻和电感的电缆和电感器，这可能由于DC网络58中的偶次谐波电流分量的流动而导致损耗。偶次谐波电流分量可以被配置成具有相对于（一个或多个）额外的偶次谐波电压分量的不同的相移和/或振幅，以便补偿这样的损耗，并且稍后在本说明书中对此进行更详细地描述。

循环电流的偶次谐波电流分量的合适的相位角和振幅的选择被如下更详细地描述。

在所示出的实施例中，由受影响的分支的第一子转换器38合成的（一个或多个）偶次谐波电压分量的相位角和振幅是固定的。原则上，循环通过第一子转换器38的偶次谐波电流分量被准许具有适合于生成相对于由受影响的分支的第一子转换器38合成的（一个或多个）偶次谐波电压分量的相位角具有正确符号（right sign）的功率贡献的任何相位角。然后，基于循环电流的偶次谐波电流分量的所确定的相位角来运算循环电流的偶次谐波电流分量的振幅，以便根据以下的方程实现受影响的分支的第一子转换器38中的零净平均功率：

其中P_CLC是受影响的分支的第一子转换器38中的净平均功率，v_CLC是由受影响的分支的第一子转换器38合成的电压波形，并且i_DC是循环电流。

对于循环电流的偶次谐波电流分量的任意相位角，在受影响的分支的第一子转换器38中获得零净平均功率的要求定义了循环电流的偶次谐波电流分量的所要求的振幅。

鉴于循环电流的偶次谐波电流分量的所定义的相位角和振幅，可能根据以下方程而确保健康分支的第一子转换器38和第二子转换器39中的零平均功率：

其中P_CLA和P_CLB是健康分支的第一子转换器38中的净平均功率，P_SFBA和P_SFBB是健康分支的第一子转换器38中的净平均功率，v_CLA和v_CLB是由健康分支的第一子转换器38合成的电压波形，v_SFBA和v_SFBB是由健康分支的第二子转换器39合成的电压波形，i_SFBA和i_SFBB是流过健康分支的第二子转换器39的电流，并且i_DC是循环电流。

可以选择偶次谐波电流分量来优化子转换器38、39的电流额定值和电压额定值。

可以选择偶次谐波电流分量来将第一子转换器38中的峰值电流110限于某一值（例如，1.5 kA）并且将每个第二子转换器39的电压额定值112限于每个第一子转换器38的电压额定值的某一百分率（例如，30%），以便避免电压源转换器30的不必要的过定额。例如，假设每个第一子转换器38的电压额定值被预期处于跨第一DC端子32和第二DC端子34的DC网络电压的60%，则每个第二子转换器39的电压额定值应当定额在跨第一DC端子32和第二DC端子34的DC电压的18%，对于跨第一DC端子32和第二DC端子34的640 kV DC网络电压，每个第二子转换器39的电压额定值是115.2 kV。于是，选择偶次谐波电流分量来确保第一子转换器38中的峰值电流留在期望的电流极限内。

图8图示在将（一个或多个）额外的偶次谐波电压分量引入到合计的DC电压中之前对于有功功率P = -200 MW和无功功率Q = -100 MVA的在单相接地故障期间的第一子转换器38及其谐波含量的电压波形。可以使用受单相接地故障影响的分支的第一子转换器38来生成抵消呈现给DC网络58的合计的DC电压中的DC纹波的电压分量。另外或代替受影响的分支的第一子转换器38，其它两个第一子转换器38中的任一个或两者可以用于生成抵消呈现给DC网络58的合计的DC电压中的DC纹波的电压分量。

图9图示对于有功功率P = -200 MW和无功功率Q = -100 MVA的在单相接地故障期间健康分支的第二子转换器39的电流波形和电压波形。

图10图示对于有功功率P = -200 MW和无功功率Q = -100 MVA的在单相接地故障期间第一子转换器38的电流波形和电压波形，其中健康分支的第一子转换器38的电压波形包括用于健康分支的第一和第二子转换器38的能量调节的偶次谐波电压分量。

图11图示对于有功功率P = -200 MW和无功功率Q = -100 MVA的在单相接地故障期间电压源转换器30的操作114，操作114生成呈现给DC网络58的合计的DC电压和流过第一子转换器38的循环电流。

图12图示对于有功功率P = -200 MW和无功功率Q = -100 MVA的在单相接地故障期间第一子转换器38和第二子转换器39的瞬时功率。能够从图12确定（例如，运算、计算等等）的是，与相A、相B以及相C对应的第一子转换器38的平均功率分别是-580 W、750 W以及810 W，并且与相A和相B对应的第二子转换器39的平均功率分别是250 W和-430 W。这些平均功率值与通常存储在第一子转换器38和第二子转换器39中的能量的量相比可忽略，即，平均功率值有效地是零。

然后，能够确定子转换器38、39的电流额定值和电压额定值的P-Q操作区域。图13图示在单相接地故障期间电压源转换器30的P-Q操作区域，其中基于对第一子转换器38中的峰值电流的约束和对第二子转换器39的电压额定值的约束而确定P-Q操作区域。能够转移的最大有功功率是与标称有功功率额定值的37%对应的220 MW，并且能够转移的最大无功功率是140 MVA电容性（capacitive）。图14图示关于图13的P-Q操作区域的第一子转换器38中的峰值电流。

将意识到，能够通过放宽对第一子转换器38中的峰值电流的约束和/或对第二子转换器39的电压额定值的约束而获得在单相接地故障期间电压源转换器30的更宽的操作区域。

参考图15描述电压源转换器30响应于单相接地故障的第二示范性操作，图15示出电压源转换器30的第二示范性操作的流程图。

电压源转换器30的第二示范性操作原则上类似于电压源转换器30的第一示范性操作。

然而，在第二示范性操作中，在单相接地故障期间，所有分支的第二子转换器39都被绕过。因此，在单相接地故障期间，所有分支的第二子转换器39都消耗零功率。

因此，在单相接地故障期间，健康分支的第一子转换器38（代替第二子转换器39）被操作成使每个健康分支的相单元36的DC侧处的第二DC电压被整形为整流正弦波形的形式，以便使健康分支的相单元36的AC侧42处的AC侧电压被整形为正弦的。

图16图示在将（一个或多个）额外的偶次谐波电压分量引入到合计的DC电压中之前对于有功功率P = -200 MW和无功功率Q = -100 MVA的在单相接地故障期间第一子转换器38及其谐波含量的电压波形。

通过将（一个或多个）额外的偶次谐波电压分量引入116到合计的DC电压中，偶次谐波电流分量能够被控制成循环通过第一子转换器38，以便实现受影响的分支的第一子转换器38中的零净平均功率。选择118循环电流的偶次谐波电流分量的相位角和振幅，以确保实现受影响的分支的第一子转换器38中的零净平均功率。同样地，由于第二子转换器39因被绕过而不能协助第一子转换器38的能量调节，因此选择循环电流的偶次谐波电流分量的相位角和振幅，以实现健康分支的每个第一子转换器38中的零净平均功率。

图17图示当（一个或多个）额外的偶次谐波电压分量引入到合计的DC电压中时对于有功功率P = -200 MW和无功功率Q = -100 MVA的在单相接地故障期间第一子转换器38的电流波形和电压波形。

虽然受影响的分支的第一子转换器38的电压波形可能超过跨第一DC端子32和第二DC端子34的DC网络电压的60%，但预期不显著影响在单相接地故障期间电压源转换器30的操作。

图18图示对于有功功率P = -200 MW和无功功率Q = -100 MVA的在单相接地故障期间电压源转换器30的操作120，操作120生成呈现给DC网络58的合计的DC电压和流过第一子转换器38的循环电流。

图19图示对于有功功率P = -200 MW和无功功率Q = -100 MVA的在单相接地故障期间第一子转换器38的瞬时功率。能够从图19确定（例如，运算、计算等等）的是，与相A、相B以及相C对应的第一子转换器38的平均功率分别是-295 W、195 W以及1.7 kW。这些平均功率值与通常存储在第一子转换器38中的能量的量相比可忽略，即，平均功率值有效地是零。

图20图示在单相接地故障期间电压源转换器30的P-Q操作区域，其中基于对第一子转换器38中的峰值电流的约束和对第二子转换器39的电压额定值的约束而确定P-Q操作区域。能够转移的最大有功功率是与标称有功功率额定值的30%对应的200 MW，并且能够转移的最大无功功率是140 MVA电容性。图21图示关于图20的P-Q操作区域的第一子转换器38中的峰值电流。

与第一示范性操作相比，第二示范性操作提供略微减小的P-Q操作区域，但是具有电压源转换器30的更简单的能量调节和控制。

如上文中所提到的，实际上，DC网络包括具有相对大量的电感和电阻的电缆和电感器，这可能由于DC网络中的偶次谐波电流分量的流动而导致损耗。这意味着，额外的偶次谐波电压分量将不与偶次谐波电流分量正交（或基本上正交）。DC网络中的偶次谐波电流分量的流动导致DC网络中的功率耗散，该功率耗散与偶次谐波电流分量的平方和DC网络电阻成比例。这转而影响存储在受影响的分支的第一子转换器38中的能量的量，该第一子转换器38正被操作以生成（一个或多个）额外的偶次谐波电压分量，因此导致受影响的分支的第一子转换器38中的非零净平均功率。

例如，假设相应的100 km长的电缆连接到每个DC端子32、34，并且每个电缆取决于相关联的DC端子32、34而承载+320 kV或-320 kV的电压，则电缆在100Hz（其在AC网络50具有50 Hz的频率的情况下是第二谐振频率）下的阻抗基于pi型模型（pi section model）而是大约（25.74+j18.08）Ω。偶次谐波电流分量流过电缆将引起对于有功功率P = -200 MW的大约11 MW的功率损耗。相对大量的功率损耗将影响存储在受影响的分支的第一子转换器38中的能量，并且因此必须被考虑，以便实现受影响的分支的第一子转换器38中的零净平均功率。

对于图4中所示出的从离岸转换器62到案上（on-shore）转换器30的功率转移，从AC电网汲取的功率通常是负的。通过根据以下的功率补偿方程而减小递送到AC电网的功率的量，实行对于由于偶次谐波电流分量流过电缆而造成的功率损耗的补偿：

其中标称功率P通常是负的。

因此，能够通过考虑补偿由于偶次谐波电流分量在DC网络58中的流动而造成的功率损耗的需要而选择循环电流的偶次谐波电流分量的相位和振幅，以实现受影响的分支的第一子转换器38中的零净平均功率。将意识到，对于该情况的循环电流的偶次谐波电流分量的相位和振幅将不同于对于无损DC网络情况的循环电流的偶次谐波电流分量的相位和振幅。

图22图示当实行第二示范性操作以将额外的偶次谐波电压分量引入到合计的DC电压中并且以补偿由于偶次谐波电流分量流过DC网络58的电缆而造成的功率损耗时对于有功功率P = -190 MW和无功功率Q = -100 MVA的在单相接地故障期间第一子转换器38的电流波形和电压波形。由于DC网络58的电缆的电阻相当大，因此额外的偶次谐波电压分量与循环的偶次谐波电流分量之间的相移不再是90°。

图23图示当实行第二示范性操作以将额外的偶次谐波电压分量引入到合计的DC电压中并且以补偿由于偶次谐波电流分量流过DC网络58的电缆而造成的功率损耗时对于有功功率P = -190 MW和无功功率Q = -100 MVA的在单相接地故障期间第一子转换器38的瞬时功率。能够从图23确定（例如，运算、计算等等）的是，与相A、相B以及相C对应的第一子转换器38的平均功率分别是-400 W、490 W以及1.4 kW。这些平均功率值与通常存储在第一子转换器38中的能量的量相比可忽略，即，平均功率值有效地是零。

在图22和图23中，DC网络电感L_DC从100 mH减小至71 mH，以便考虑被电缆引入的额外的电感。

将意识到，上文中用于补偿由于DC网络58中的偶次谐波电流分量的流动而造成的功率损耗的偶次谐波电流分量的相位和振幅的选择能够通过使上文的功率补偿方程合并于图6的流程图中，从而加以必要的变更后适用于第一示范性操作。

因此，在本发明的电压源转换器30中控制器60的提供能够实现包括额外的偶次谐波电压分量的合计的DC电压的生成，该额外的偶次谐波电压分量驱动偶次谐波电流分量流过第一子转换器38，使得偶次谐波电流分量与由受影响的分支的第一子转换器38生成的偶次谐波电压分量交互，以便修改由受影响的分支的第一子转换器38生成的功率。由受影响的分支的第一子转换器38生成的功率的这样的修改转而能够实现在受影响的分支与DC网络58之间交换的DC功率的修改，以便实现由受影响的分支分别与AC网络50和DC网络58交换的AC功率与DC功率之间的平衡，因此避免功率失衡的不利后果。

因此，控制器60的配置给本发明的电压源转换器30提供如下故障穿越能力（faultride through ability）：其中电压源转换器30能够在单相接地故障期间继续促进AC网络50与DC网络58之间高质量功率的转移，而不要求第一子转换器38中的一个或多个的电压额定值的任何增大。在单相接地故障期间AC网络50与DC网络58之间高质量功率的继续转移防止对使AC网络50和电压源转换器30互连的变压器施加额外的应力（stress）。

将意识到，图1的电压源转换器30的拓扑被选取来帮助说明本发明的工作，并且不旨在是限制性的。在这点上，本发明加以必要的变更后可适用于其它电压源转换器拓扑，那么只要电压源转换器包括用于连接到DC网络的第一DC端子和第二DC端子，电压源转换器包括连接在第一DC端子与第二DC端子之间的多个分支，每个分支包括用于连接到AC网络的至少一个端子，每个分支还包括可操作地连接到所述或每个端子的第一子转换器，每个第一子转换器被配置成可控制以充当控制用于呈现给DC网络的DC电压的波形合成器，其中第一子转换器串联连接在第一DC端子与第二DC端子之间，并且其中每个分支被配置成可操作以与DC网络交换相应的DC功率并且与AC网络交换相应的AC功率。例如，本发明可适用于图1的电压源转换器30的拓扑的变型，其中从分支中省略第二子转换器39。

将进一步意识到，为所示出的实施例而给出的每个数字值仅仅被选取来帮助说明本发明的工作，并且可以被另一数字值替代。

Claims

1.一种电压源转换器，包括用于连接到DC网络的第一DC端子和第二DC端子，所述电压源转换器包括连接在所述第一DC端子与所述第二DC端子之间的多个分支，每个分支包括：

至少一个端子，所述至少一个端子用于连接到AC网络（50）；以及

第一子转换器（38），所述第一子转换器（38）可操作地连接到所述端子或每个端子，所述第一子转换器（38）被配置成可控制以充当控制用于呈现给所述DC网络（58）的DC电压的波形合成器，

其中所述第一子转换器（38）串联连接在所述第一DC端子（32）与所述第二DC端子（34）之间，并且其中每个分支被配置成可操作以与所述DC网络（58）交换相应的DC功率（P_DC）并且与所述AC网络（50）交换相应的AC功率（P_A、P_B、P_c），

其中所述电压源转换器（30）还包括控制器（60），所述控制器（60）被配置成选择性地操作所述第一子转换器（38），以生成包括第一AC电压分量的合计的DC电压以用于呈现给所述DC网络（58），以便于响应于在所述分支中的至少一个与所述AC网络（50）之间交换的所述或每个AC功率（P_c）的改变而控制流过所述第一子转换器（38）的循环电流，所述循环电流包括直流分量和交流分量，其中所述交流分量被配置使得所述交流分量与由所述至少一个分支的所述或每个第一子转换器（38）生成的第二AC电压分量交互，以便于使由所述至少一个分支分别与所述DC网络（58）和所述AC网络（50）交换的所述DC功率（P_DC）和所述AC功率（P_c）平衡。

2.根据权利要求1所述的电压源转换器（30），其中所述AC网络（50）是多相AC网络（50），并且其中每个分支包括相单元（36），每个相单元（36）包括用于连接到所述多相AC网络（50）的相应相的至少一个AC端子，每个相单元（36）被配置成使所述相单元（36）的DC侧处的DC侧电压和所述相单元（36）的AC侧（42）处的AC侧电压互连，每个第一子转换器（38）可操作地连接到所述对应相单元（36）的所述DC侧。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的电压源转换器（30），其中所述控制器（60）被配置成选择性地操作所述第一子转换器（38），以生成包括所述第一AC电压分量的所述合计的DC电压（V_DC）以用于呈现给所述DC网络（58），以便于响应于以下项而控制流过所述第一子转换器（38）的所述循环电流：

在所述至少一个分支与所述AC网络之间交换的所述或每个AC功率（P_c）至零或基本上零的下降；

在所述多个分支与所述AC网络（50）之间交换的所述AC功率（P_A、P_B、P_c）的失衡；和/或

所述AC网络（50）中引起在所述至少一个分支与所述AC网络（50）之间交换的所述或每个AC功率（P_c）的所述改变的故障。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的电压源转换器（30），其中所述交流分量的相位角和/或振幅被配置，使得所述交流分量与由所述至少一个分支的所述或每个第一子转换器（38）生成的所述第二AC电压分量交互，以便于使由所述至少一个分支分别与所述DC网络（58）和所述AC网络（50）交换的所述DC功率和所述AC功率（Pc）平衡。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的电压源转换器（30），其中所述交流分量的所述相位角和/或所述振幅相对于所述第一AC电压分量被配置，以便于使由所述第一AC电压分量与所述交流分量之间的交互而生成的功率最小化。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的电压源转换器（30），其中所述交流分量被配置成：

相对于所述第一AC电压分量正交或基本上正交；或

相对于所述第一AC电压分量而移相，以补偿起因于所述DC网络（58）中的交流分量的流动而造成的功率损耗。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的电压源转换器（30），其中所述控制器（60）被配置成选择性地操作所述至少一个分支的所述或每个第一子转换器（38），以生成所述第一AC电压分量，以便于响应于在所述至少一个分支与所述AC网络（50）之间交换的所述或每个AC功率（P_c）的所述改变而控制流过所述第一子转换器（38）的所述交流分量。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的电压源转换器（30），其中每个第一子转换器（38）包括至少一个储能装置（56），所述至少一个储能装置（56）能够存储能量和释放能量，以选择性地提供电压，并且其中所述交流分量被配置使得所述交流分量与由所述至少一个分支的所述或每个第一子转换器（38）生成的所述第二AC电压分量交互，以便于使由所述至少一个分支分别与所述DC网络和所述AC网络交换的所述DC功率（P_DC）和所述AC功率（P_c）平衡，使得存储在所述至少一个分支的所述或每个第一子转换器（38）中的能量的相应净改变被控制成零或基本上零。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的电压源转换器（30），其中每个分支还包括第二子转换器（39），所述第二子转换器（39）连接在所述第一子转换器（38）与所述或每个端子之间，每个第二子转换器（39）被配置成可控制以充当控制用于呈现给所述或每个对应端子的电压的波形合成器。

10.根据权利要求9所述的电压源转换器（30），其中每个第二子转换器（39）包括至少一个储能装置（56），所述至少一个储能装置（56）能够存储能量和释放能量，以选择性地提供电压。

11.根据权利要求10所述的电压源转换器（30），当依赖于权利要求8时，其中所述控制器（60）被配置成通过如下的过程而选择性地控制每个分支中的所述第一子转换器（38）与所述第二子转换器（39）之间的能量交换：针对每个分支，选择性地操作所述第一子转换器（38），以使至少一个第一能量控制电压分量合成，并且操作所述第二子转换器（39），以使与所述或每个第一能量控制电压分量反相的至少一个第二能量控制电压分量合成，其中所述第一能量控制电压分量和所述第二能量控制电压分量中的每个与流过所述第一子转换器（38）和所述第二子转换器（39）的电流同相。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的电压源转换器（30），其中所述交流分量被配置使得所述交流分量与由所述多个分支的每个第一子转换器（38）生成的所述第二AC电压分量交互，以便于使由所述多个分支中的每个分别与所述DC网络（58）和所述AC网络（50）交换的所述DC功率（P_DC）和所述AC功率（P_A、P_B、P_c）平衡。

13.根据权利要求12所述的电压源转换器（30），当依赖于权利要求8时，其中所述交流分量被配置使得所述交流分量与由所述多个分支的每个第一子转换器（38）生成的所述第二AC电压分量交互，以便于使由所述多个分支中的每个分别与所述DC网络（58）和所述AC网络（50）交换的所述DC功率（P_DC）和所述AC功率（P_A、P_B、P_c）平衡，使得存储在所述多个分支的每个第一子转换器（37）中的能量的相应净改变被控制成零或基本上零。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的电压源转换器（30），其中每个分支包括多个切换单元（54），所述多个切换单元（54）被配置成使所述第一子转换器（38）和所述或每个端子可操作地互连。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的电压源转换器（30），其中每个子转换器（38、39）包括至少一个模块（52），所述或每个模块（52）包括至少一个切换单元（54）和至少一个储能装置（56），所述至少一个储能装置（56）能够存储能量和释放能量，以选择性地提供电压，所述或每个模块（52）中的所述或每个切换单元（54）和所述或每个储能装置（56）被布置成可组合以选择性地提供电压源。