CN115004531A - 电气组合件 - Google Patents

Abstract

提供一种电气组合件，该电气组合件包括：包括DC侧和AC侧的转换器（20），DC侧配置成连接到DC网络（36），AC侧配置成连接到AC网络（40），转换器（20）包括至少一个开关元件（46）；电路中断装置（50），电路中断装置（50）可操作地连接到转换器（20）的AC侧；DC电压修改装置，该DC电压修改装置可操作地连接到转换器（20）的DC侧，该DC电压修改装置包括DC斩波器；以及控制器（56），控制器（56）配置成选择性地控制所述或每个开关元件（46）、电路中断装置（50）和DC电压修改装置，其中，控制器（56）配置成通过实行故障操作模式而响应于转换器内部故障（22），在故障操作模式中，控制器（56）控制以下部件：所述或每个开关元件（46），以阻塞转换器（20）；电路中断装置（50），以将转换器（20）与AC网络（40）电隔离；以及DC电压修改装置，以降低或最小化由DC网络（36）呈现在转换器（20）的DC侧的DC电压。

Description

电气组合件

技术领域

本发明涉及包括用于在DC和AC网络之间传递功率的转换器的电气组合件，其优选地供高压直流（HVDC）传输中使用。

背景技术

在HVDC功率传输网络中，通常将交流（AC）功率转换为直流（DC）功率以用于经由高架线、海底电缆和/或地下电缆的传输。这个转换移除对于补偿由功率传输介质（即，传输线或电缆）所施加的AC电容或电感负载效应的需要，以及降低了线路和/或电缆的每公里成本，并且从而在需要长距离传送功率时变成成本有效的。

DC功率和AC功率之间的转换是在其中必需互连DC和AC网络的功率传输网络中利用。在任何这样的功率传输网络中，在AC和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的所要求转换。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种电气组合件，所述电气组合件包括：

包括DC侧和AC侧的转换器，DC侧配置成连接到DC网络，AC侧配置成连接到AC网络，转换器包括至少一个开关元件；

电路中断装置，所述电路中断装置可操作地连接到转换器的AC侧；

DC电压修改装置，所述DC电压修改装置可操作地连接到转换器的DC侧，DC电压修改装置包括DC斩波器；以及

控制器，所述控制器配置成选择性地控制所述或每个开关元件、电路中断装置和DC电压修改装置，

其中，控制器配置成通过实行故障操作模式而响应于转换器内部故障，在故障操作模式中，控制器控制以下部件：所述或每个开关元件，以阻塞转换器；电路中断装置，以将转换器与AC网络电隔离；以及DC电压修改装置，以降低或最小化由DC网络呈现在转换器的DC侧的DC电压。

转换器内部故障的发生可能会导致故障电流经过转换器的流动，从而导致转换器经历过电压。过电压的幅值取决于转换器以及相关联的DC和AC网络的各种电气参数，诸如在转换器内部故障期间在转换器的DC侧上的DC电压电平（它通常取决于电路布置和DC传输系统参数）、转换器的DC接地的类型（例如，牢固接地或高阻抗接地）、AC网络的短路MVA、任何相关联的变压器和电抗器的阻抗电平、以及转换器的AC侧上的AC电压电平（例如，连接到转换器的AC侧的变压器绕组的AC电压电平）。

根据本发明的电气组合件的控制器的配置提供了一种在转换器内部故障期间降低转换器所经历的过电压的幅值的方法。在转换器内部故障期间故障电流经过转换器的流动主要由转换器的DC侧上的DC电压和转换器的AC侧上的AC电压驱动，并通过由诸如链式链路（chain-link）模块的能量存储装置之类的一个或多个转换器组件生成的转换器内部的任何DC电压抵抗。因此，控制器响应于转换器内部故障而实行故障操作模式的能力提供了对转换器的DC侧上的DC电压的控制，以便塌缩DC电压，并且由此最小化故障电流经过转换器的流动，从而降低转换器所经历的过电压。而这又避免了一个或多个转换器组件在故障期间经历过电压的风险。同时，阻塞转换器以及将转换器与AC网络电隔离完成了故障响应，以便保护转换器免受由转换器内部故障所产生的故障电流的影响。降低或最小化转换器的DC侧上的DC电压的程度取决于DC电压修改装置的配置和控制。

本发明提供了一种简单且成本有效的故障响应解决方案，它可以设计成使用较少数量的功率电子组件。而这又提供了降低的转换器成本、降低的转换器损耗和其它相关联的好处，诸如提高的可靠性、可用性和可维护性（RAM）数字（figure）。

在本发明的优选实施例中，控制器配置成同时发起对以下部件的控制：所述或每个开关元件，以阻塞转换器；电路中断装置，以将转换器与AC网络电隔离；以及DC电压修改装置，以降低或最小化由DC网络呈现在转换器的DC侧的DC电压。这使得电气组合件能够对转换器内部故障提供增强的故障响应。

在本发明的实施例中，转换器可包括多个相，每个相可包括至少一个开关元件，并且控制器可配置成通过实行故障操作模式而响应于发生在其中一个相中的转换器内部故障。在此类实施例中，转换器内部故障可以是相接地故障。

通过响应于转换器内部故障而实行故障操作模式，本发明限制了将转换器的所述或每个健康相暴露于由故障电流的流动所产生的过电压。

在本发明的进一步实施例中，转换器可包括布置成互连DC侧和AC侧的至少一个模块，所述或每个模块包括至少一个模块开关元件和至少一个能量存储装置，所述或每个模块中的所述或每个模块开关元件和所述或每个能量存储装置布置成可组合以选择性地提供电压源，所述或每个模块可开关以控制DC和AC网络之间的功率传递。

在转换器内部故障期间，故障电流可在转换器中流动，以便对一个或多个能量存储装置充电，以使得转换器经历高于其正常操作电压的故障电压。为了使故障电压保持在（这个或这些）能量存储装置的电压额定值内，（这个或这些）能量存储装置必需具有足够的能量存储容量以适应由转换器中的故障电流的流动所产生的充电操作。

通过响应于转换器内部故障而实行故障操作模式，（这个或这些）能量存储装置的充电速率变慢，这限制了故障模式下的所述或每个能量存储装置的电压，并避免了（这个或这些）能量存储装置经历过电压，并且因此有效地降低了适应由转换器中的故障电流的流动所产生的充电操作所要求的能量存储容量的量。因此，控制器响应于转换器内部故障而实行故障操作模式的配置使得能够优化（这个或这些）能量存储装置的能量存储能力，并且因此使得能够优化转换器中的模块的数量，以提供在转换器尺寸和占地面积以及成本节省、更低的损耗和更小的冷却硬件要求方面的降低，而不会损害转换器在其正常和故障操作状态下高效且可靠地操作的能力。

转换器的配置可取决于其操作要求而改变。

在本发明的仍然进一步的实施例中，转换器可包括多个转换器分支，每个转换器分支在第一和第二DC端子之间延伸，每个转换器分支包括由AC端子分隔的第一和第二分支部分，每个分支部分包括至少一个开关元件，并且控制器可配置成通过实行故障操作模式而响应于发生在所述多个转换器分支中的一个或一些分支中或与之相关联的转换器内部故障。

在本发明的优选实施例中，转换器包括三个转换器分支，分支中的每个可经由相应的AC端子连接到三相AC网络的相应相。将领会，转换器可包括不同数量的转换器分支，分支中的每个可经由相应的AC端子连接到具有对应数量的相的AC网络的相应相。

电气组合件可包括用于检测转换器内部故障的传感器，传感器配置成与控制器通信。传感器可以是以下形式：用于通过测量过电流或电流随时间的变化率来检测故障电流的流动的电流传感器；或配置成检测欠电压的存在的电压传感器。

可选地，DC电压修改装置可包括动态制动电阻。DC电压修改装置中动态制动电阻的供应通过能量耗散增强了在故障操作模式下的DC电压的降低或最小化。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于操作电气组合件的方法，该电气组合件包括：

包括DC侧和AC侧的转换器，DC侧配置成连接到DC网络，AC侧配置成连接到AC网络，转换器包括至少一个开关元件；

电路中断装置，所述电路中断装置可操作地连接到转换器的AC侧；以及

DC电压修改装置，所述DC电压修改装置可操作地连接到转换器的DC侧，DC电压修改装置包括DC斩波器；

其中，该方法包括响应于转换器内部故障通过以下方法实行故障操作模式的步骤：

控制所述或每个开关元件，以阻塞转换器；

控制电路中断装置，以将转换器与AC网络电隔离；以及

控制DC电压修改装置，以降低或最小化由DC网络呈现在转换器的DC侧的DC电压。

本发明的第一方面及其实施例的电气组合件的特征和优点加以必要的修正适用于本发明的第二方面及其实施例的方法。

在本发明的方法中，转换器可包括多个相，并且每个相可包括至少一个开关元件，其中，该方法可包括响应于发生在其中一个相中的转换器内部故障而实行故障操作模式的步骤。

在本发明的方法中，转换器内部故障可以是相接地故障。

在本发明的方法中，转换器可包括布置成互连DC侧和AC侧的至少一个模块，所述或每个模块包括至少一个模块开关元件和至少一个能量存储装置，所述或每个模块中的所述或每个模块开关元件和所述或每个能量存储装置布置成可组合以选择性地提供电压源，所述或每个模块可开关以控制DC和AC网络之间的功率传递。

在本发明的方法中，转换器可包括多个转换器分支，每个转换器分支在第一和第二DC端子之间延伸，每个转换器分支包括由AC端子分隔的第一和第二分支部分，每个分支部分包括至少一个开关元件，其中，该方法可包括响应于发生在所述多个转换器分支中的一个或一些分支中或与之相关联的转换器内部故障而实行故障操作模式的步骤。

本发明的方法可包括检测转换器内部故障的步骤。

在本发明的方法中，DC电压修改装置可包括动态制动电阻。

只要所述或每个模块能够执行开关功能以控制DC网络和AC网络之间的功率传递，所述或每个模块便可在配置上改变。所述或每个模块的配置的非限制性示例如下阐述。

在模块的第一示例性配置中，模块中的所述或每个模块开关元件和所述或每个能量存储装置可布置成可组合以选择性地提供单向电压源。例如，模块可包括按半桥布置与能量存储装置并联连接的一对模块开关元件，以定义可以提供零或正电压并且可以沿两个方向传导电流的2象限单极模块。

在模块的第二示例性配置中，模块中的所述或每个模块开关元件和所述或每个能量存储装置可布置成可组合以选择性地提供双向电压源。例如，模块可包括按全桥布置与能量存储装置并联连接的两对模块开关元件，以定义可以提供负、零或正电压并且可以沿两个方向传导电流的4象限双极模块。

多个模块可串联连接，以定义链式链路转换器链式链路转换器的结构经由将各自提供其自己的电压的多个模块的能量存储装置插入到链式链路转换器中来容许跨链式链路转换器的组合电压的积聚，该组合电压高于从其单独模块中的每个可得到的电压。按这种方式，每个模块中的所述或每个模块开关元件的开关致使链式链路转换器提供阶梯式可变电压源，该阶梯式可变电压源容许使用逐步近似、跨越链式链路转换器来生成电压波形。因此，链式链路转换器能够提供广泛范围的复合电压波形。

至少一个开关元件可以是基于宽带隙材料的开关元件或基于硅半导体的开关元件。宽带隙材料的示例包括但不限于碳化硅、氮化硼、氮化镓和氮化铝。

至少一个开关元件可包括至少一个自换向开关装置。所述或每个自换向开关装置可以是绝缘栅双极晶体管（IGBT）、栅关断晶闸管（GTO）、场效应晶体管（FET）、金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）、注入增强栅晶体管（IEGT）、集成栅换向晶闸管（IGCT）、双模绝缘栅晶体管（BIGT）或任何其它自换向开关装置。每个开关元件中的开关装置的数量可取决于那个开关元件的所要求电压和电流额定值而改变。

至少一个开关元件可进一步包括与所述或每个开关装置反并联连接的无源电流检查元件。所述或每个无源电流检查元件可包括至少一个无源电流检查装置。所述或每个无源电流检查装置可以是只能沿一个方向限制电流流动的任何装置，例如二极管。每个无源电流检查元件中的无源电流检查装置的数量可取决于该无源电流检查元件的所要求电压和电流额定值而改变。

每个能量存储装置可以是能够储存和释放能量以选择性地提供电压的任何装置，例如电容器、燃料电池或蓄电池。

将领会，除非另外指定，否则本专利说明书中的术语“第一”和“第二”等的使用只是意在帮助区分类似特征(例如，第一和第二分支部分)，而不是意在指示一个特征优于另一个特征的相对重要性。

在本申请的范围内，明确地意图的是，在前述段落和权利要求书和/或以下详细描述和附图中阐述的各个方面，实施例，示例和备选方案，并且特别是其个体特征可以独立地或以任何组合来采用。即，所有实施例和任何实施例的所有特征可以以任何方式和/或组合进行组合，除非此类特征不相容。申请人保留用来相应地改变任何原始提交的权利要求或提交任何新的权利要求的权利，包括下列权利：修改任何原始提交的权利要求以取决于任何其它权利要求的任何特征和/或并入任何其它权利要求的任何特征的权利，尽管没有以那种方式原始地要求保护。

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，其中：

图1和图2示出了根据本发明的实施例的电气组合件；

图3和图4分别示出了图1的电压源转换器的模块的示例性半桥和全桥链式链路模块配置；

图5示出了图1的电压源转换器的转换器内部故障的示例性位置；

图6示出了在图1的电压源转换器的转换器内部故障期间的故障电流的流动；

图7示出了在图1的电压源转换器的转换器内部故障期间转换器相的等效电路表示；以及

图8示出了图1的电气组合件的DC电压修改装置的电压和电流行为。

附图不一定按比例绘制，并且为了清楚和简洁起见，附图的某些特征和某些视图可按比例或者以示意形式放大示出。

具体实施方式

本发明的以下实施例主要用于HVDC应用，但是将领会，本发明的以下实施例加上必要的修正可适用于在不同电压电平下操作的其它应用。参考作为双极功率传输方案的部分的AC-DC电压源转换器描述了本发明的以下实施例。

在图1和图2中示出了根据本发明的实施例的电气组合件。

该电气组合件包括电压源转换器20、多个电路中断装置和DC电压修改装置。

电压源转换器20包括第一和第二DC端子24、26以及多个转换器分支28。每个转换器分支28在第一和第二DC端子24、26之间延伸，并且包括由相应的AC端子34分隔的第一和第二分支部分30、32。在每个转换器分支28中，第一分支部分30在第一DC端子24和AC端子34之间延伸，而第二分支部分32在第二DC端子26和AC端子34之间延伸。

在使用中，电压源转换器20的第一和第二DC端子24、26分别连接到DC网络36。在使用中，电压源转换器20的每个转换器分支28的AC端子34经由星形-三角形变压器布置42和电路中断装置将电压源转换器20的每个相连接到三相AC网络40的相应AC相。三相AC网络40是示例性的AC功率网40。设想，在本发明的其它实施例中，变压器布置可以是不同类型的变压器布置，诸如星形-星形变压器布置。

每个分支部分30、32包括开关阀，该开关阀包括通过多个串联连接的模块44定义的链式链路转换器。

每个模块44可在拓扑上改变，其示例描述如下。

图3示意性地示出了以半桥模块44a形式的示例性模块44的结构。半桥模块44a包括一对模块开关元件46和电容器48。半桥模块44a的每个模块开关元件46为IGBT的形式，该IGBT与反并联二极管并联连接。这对模块开关元件46在半桥布置中与电容器48并联连接，以定义可以提供零或正电压并且可以沿两个方向传导电流的2象限单极模块44a。

图4示意性地示出了以全桥模块44b形式的示例性模块44的结构。全桥模块44b包括两对模块开关元件46和电容器48。全桥模块44b的每个模块开关元件46为IGBT的形式，该IGBT与反并联二极管并联连接。这些模块开关元件46对按全桥布置与电容器48并联连接，以定义可以提供负、零或正电压并且可以沿两个方向传导电流的4象限双极模块44b。

给定模块44的结构包括在给定模块44中所使用的模块开关元件46和能量存储装置48的布置和类型。将领会，并非所有模块44都必须具有相同的模块结构。例如，所述多个模块44可包括半桥模块44a和全桥模块44b的组合。

设想，在本发明的其它实施例中，每个模块44的每个模块开关元件46可由栅关断晶闸管（GTO）、场效应晶体管（FET）、金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）、注入增强栅晶体管（IEGT）、集成栅换向晶闸管（IGCT）、双模绝缘栅晶体管（BIGT）或任何其它自换向半导体装置代替。还设想，在本发明的其它实施例中，每个二极管可由多个串联连接的二极管代替。

通过改变模块开关元件46的状态，每个模块44的电容器48选择性地被旁路或者插入到对应链式链路转换器中。这选择性地引导电流经过电容器48或使电流旁路电容器48，从而使得模块44提供零或非零电压。

当模块44中的模块开关元件46配置成在模块44中形成短路时，旁路模块44的电容器48，由此短路旁路电容器48。这致使对应的链式链路转换器中的电流经过短路并旁路电容器48，并且因此，模块44提供零电压，即，模块44按照旁路模式来配置。

当模块44中的模块开关元件46配置成允许对应的链式链路转换器中的电流流入和流出电容器48时，模块44的电容器48被插入到对应的链式链路转换器中。然后，电容器48充电或放电其存储的能量，以便提供非零电压，即，模块44按非旁路模式配置。

按这种方式，每个模块44中的模块开关元件46可开关以控制电流经过对应的电容器48的流动。

有可能经由将各自提供其自己的电压的多个模块44的电容器插入到每个链式链路转换器中来积聚跨每个链式链路转换器的组合电压，该组合电压高于从其单独模块44中的每个可得到的电压。按照这种方式，每个模块44中的模块开关元件46的开关致使每个链式链路转换器提供阶梯式可变电压源，该阶梯式可变电压源准许使用逐步近似、跨每个链式链路转换器来生成电压波形。因此，每个分支部分30、32中的模块开关元件46可开关以有选择地准许和阻止电流经过对应电容器48的流动，以便控制跨对应分支部分30、32的电压。

设想在本发明的其它实施例中，每个模块44可由另一类型的模块代替，该另一类型的模块包括至少一个开关元件和至少一个能量存储装置，每个此类模块中的所述或每个开关元件和所述或每个能量存储装置布置成可组合以选择性地提供电压源。

还设想在本发明的其它实施例中，每个模块44中的电容器48可由另一类型的能量存储装置（例如蓄电池或燃料电池）代替，所述另一类型的能量存储装置能够储存和释放能量以提供电压。

每个电路中断装置为AC断路器50的形式。在使用中，每个AC断路器50可闭合，以电互连电压源转换器20和AC网络40，并且可断开，以将电压源转换器20与AC网络40电隔离。

DC电压修改装置包括DC斩波器和动态制动电阻52。DC斩波器包括斩波器开关元件54，斩波器开关元件54优选与动态制动电阻52串联连接。DC电压修改装置的第一端可操作地连接到第一DC端子24，以使得DC电压修改装置连接在转换器分支28的外部。每个DC电压修改装置的第二端可操作地连接到地。设想，在本发明的其它实施例中，DC电压修改装置的第一端可操作地连接到第二DC端子26，或者该电气组合件可包括多个DC电压修改装置，DC电压修改装置中的每个连接到第一和第二DC端子24、26中的相应端子。可选地，DC斩波器可省略动态制动电阻52，特别是如果斩波器开关元件配置成具有足够的载流容量的话。

该电气组合件进一步包括控制器56，控制器56配置（例如，编程）成控制模块开关元件46、AC断路器50和斩波器开关元件54的开关。

该电气组合件可进一步包括多个传感器（未示出），传感器中的每个配置成与控制器56通信。每个传感器配置成检测电压源转换器20中的转换器内部故障22的存在。这可通过测量过电流、欠电压或电流随时间的变化率来实行。

为了简单性的目的，参考其作为单个控制单元的实现来示例性地描述控制器56。在其它实施例中，控制器56可作为多个控制单元实现。控制器56的每个控制单元可配置成分别控制模块开关元件46、AC断路器和DC电压修改装置。控制器56的配置可取决于电压源转换器20的特定要求而改变。例如，控制器56可包括多个控制单元，控制单元中的每个配置成控制模块44中的相应一个模块的模块开关元件46的开关。每个控制单元可配置成在对应模块44的内部或外部。备选地，控制器可包括在对应模块44内部的一个或多个控制单元和在对应模块44外部的一个或多个控制单元的组合。每个控制单元可配置成经由电信链路与至少一个其它控制单元通信。

参考图5至图8，电压源转换器20的操作描述如下。

为了在DC和AC网络36、40之间传递功率，控制器56控制模块44的模块开关元件46的开关，以将相应分支部分30、32的电容器48切入到相应DC与AC端子24、26、34之间的电路中和从其切出，从而互连DC和AC网络36、40。控制器56开关每个分支部分30、32的模块44的模块开关元件46，以在相应的DC和AC端子24、26、34之间提供阶梯式可变电压源，并且因此生成电压波形，以便控制对应的AC端子34处的AC电压波形的配置，以促进DC与AC网络40之间的功率的传递。

所述故障22可能会发生，以便导致电压源转换器20的故障操作状态，在故障操作状态，故障电流58在电压源转换器20中流动。此类故障可以是以转换器内部故障的形式。

图5示出了电压源转换器20中的转换器内部故障的示例性位置60。将参考转换器内部故障22示例性地描述本发明，转换器内部故障22采取发生在与转换器分支28之一相关联的相中的相接地故障的形式。

当由传感器之一检测到相接地故障22时，相接地故障22的检测被传达给控制器56。响应于相接地故障22的检测，控制器54开关转换器分支28的模块44的模块开关元件46，以便阻塞电压源转换器20。同时，将断开的命令信号发送到AC断路器50，以将电压源转换器20与AC网络40电隔离，并闭合斩波器开关元件54，以将DC电压修改装置切换到第一DC端子24与地之间的电路中。

阻塞电压源转换器会致使基频故障电流58流过转换器分支28，如图6中所示。故障电流58的幅值取决于电压源转换器20的DC侧上的DC电压、连接到电压源转换器20的AC侧的次级变压器绕组的AC电压和电容器48的DC电压。取决于哪个转换器相与相接地故障22相关联，故障电流58经过其它健康的转换器相的流动会导致对应的转换器分支28的一个或多个电容器48充电。如果不加以检测，此类充电可能会导致电压源转换器20经历高于其正常操作电压的故障电压，即，过电压。

图7示出了在相接地故障22期间健康转换器相的等效电路表示。因此，可以如下计算故障电流58：

其中，i是故障电流58；

Vdc是电压源转换器20的DC侧上的DC电压；

Vpp是电压源转换器20的AC侧上的变压器次级绕组的AC电压；

Vvalve是电压源转换器20的给定健康相的电容器48的组合电压；

Z是由AC网络40、变压器42和抵抗故障电流上升的分支部分电抗器所呈现的等效阻抗。

将DC电压修改装置切换到第一DC端子24与地之间的电路中使得能够将能量引导通过动态制动电阻52并被其耗散，这具有塌缩电压源转换器20的DC侧上的DC电压的效果。因此，通过电压源转换器20的故障电流58的幅值降低，其效果是降低对应电容器48的充电速率，并且从而降低适应由于故障电流58在电压源转换器20中流动所产生的充电操作所要求的能量存储容量的量。这有利地容许降低开关模块44的数量，以降低电压源转换器20的尺寸和占地面积，由此在节省成本、更低的损耗和更小的冷却硬件要求方面提供好处。

图8示出了图1的电气组合件的DC电压修改装置的电压和电流行为。图8的顶部曲线图示出了在DC电压修改装置切换到第一DC端子24与地之间的电路前后电压源转换器20的DC侧上的DC电压中的变化。图8的中间曲线图示出了在DC电压修改装置切换到第一DC端子24与地之间的电路前后流过DC电压修改装置的电流的变化。图8的底部曲线图示出了DC电压修改装置的斩波器开关元件的开关控制信号的变化，其中，开关控制信号设置为‘1’指示斩波器开关元件54处于与它在故障事件之前所处的状态相同的状态，并且其中，开关控制信号设置为‘0’指示斩波器开关元件54被控制以将DC电压修改装置切换到第一DC端子24和地之间的电路中，以便将能量引导通过动态制动电阻52并通过其耗散，从而降低DC电压。

从图8显而易见，在相接地故障22期间将DC电压修改装置切换到第一DC端子24和地之间的电路中会致使电压源转换器20的DC侧上的DC电压塌缩。

将领会，本发明可适用于连接到其它类型的变压器布置（包括如上文所提及的星形-星形变压器布置）的电压源转换器，并且还可适用于分别配置成在对称和不对称的单极和双极传输方案中使用的对称、不对称和双极电压源转换器。

除非上下文另外指示，否则本发明的给定方面、特征或参数的优选和选项应当视为与本发明的所有其它方面、特征和参数的任何和所有优选和选项组合公开。

Claims (14)

1.一种电气组合件，包括：

包括DC侧和AC侧的转换器（20），所述DC侧配置成连接到DC网络（36），所述AC侧配置成连接到AC网络（40），所述转换器（20）包括至少一个开关元件（46）；

电路中断装置（50），所述电路中断装置（50）可操作地连接到所述转换器（20）的所述AC侧；

DC电压修改装置，所述DC电压修改装置可操作地连接到所述转换器（20）的所述DC侧，所述DC电压修改装置包括DC斩波器；以及

控制器（56），所述控制器（56）配置成选择性地控制所述或每个开关元件（46）、所述电路中断装置（50）和所述DC电压修改装置，

其中，所述控制器（56）配置成通过实行故障操作模式而响应于转换器内部故障（22），在所述故障操作模式中，所述控制器（56）控制以下部件：所述或每个开关元件（46），以阻塞所述转换器（20）；所述电路中断装置（50），以将所述转换器（20）与所述AC网络（40）电隔离；以及所述DC电压修改装置，以降低或最小化由所述DC网络（36）呈现在所述转换器（20）的所述DC侧的DC电压。

2.如权利要求1所述的电气组合件，其中，所述转换器（20）包括多个相，每个相包括至少一个开关元件（46），并且所述控制器配置成通过实行所述故障操作模式而响应于发生在所述相之一中的所述转换器内部故障（22）。

3.如权利要求2所述的电气组合件，其中，所述转换器内部故障（22）是相接地故障。

4.如前述权利要求中任一权利要求所述的电气组合件，其中，所述转换器（20）包括布置成互连所述DC侧和所述AC侧的至少一个模块（44），所述或每个模块（44）包括至少一个模块开关元件（46）和至少一个能量存储装置（48），所述或每个模块（44）中的所述或每个模块开关元件（46）和所述或每个能量存储装置（48）布置成可组合以选择性地提供电压源，所述或每个模块（44）可开关以控制所述DC和AC网络（36，40）之间的功率传递。

5.如前述权利要求中任一权利要求所述的电气组合件，其中，所述转换器（20）包括多个转换器分支（28），每个转换器分支（28）在第一和第二DC端子（24，26）之间延伸，每个转换器分支（28）包括由AC端子（34）分隔的第一和第二分支部分（30，32），每个分支部分（30，32）包括至少一个开关元件（46），并且所述控制器（56）配置成通过实行所述故障操作模式而响应于发生在所述多个转换器分支（28）中的一个或一些分支（28）中或与之相关联的所述转换器内部故障（22）。

6.如前述权利要求中任一权利要求所述的电气组合件，所述电气组合件包括用于检测所述转换器内部故障（22）的传感器，所述传感器配置成与所述控制器（56）通信。

7.如前述权利要求中任一权利要求所述的电气组合件，其中，所述DC电压修改装置包括动态制动电阻（52）。

8.一种用于操作电气组合件的方法，所述电气组合件包括：

包括DC侧和AC侧的转换器（20），所述DC侧配置成连接到DC网络（36），所述AC侧配置成连接到AC网络（40），所述转换器（20）包括至少一个开关元件（46）；

电路中断装置（50），所述电路中断装置（50）可操作地连接到所述转换器（20）的所述AC侧；以及

DC电压修改装置，所述DC电压修改装置可操作地连接到所述转换器（20）的所述DC侧，所述DC电压修改装置包括DC斩波器；

其中，所述方法包括响应于转换器内部故障（22）通过以下方法实行故障操作模式的步骤：

控制所述或每个开关元件（46）以阻塞所述转换器（20）；

控制所述电路中断装置（50）以将所述转换器（20）与所述AC网络（40）电隔离；以及

控制所述DC电压修改装置以降低或最小化由所述DC网络（36）呈现在所述转换器（20）的所述DC侧的DC电压。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述转换器（20）包括多个相，并且每个相包括至少一个开关元件（46），其中，所述方法包括响应于发生在所述相之一中的所述转换器内部故障（22）实行所述故障操作模式的步骤。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述转换器内部故障（22）是相接地故障。

11.如权利要求8至10中任一权利要求所述的方法，其中，所述转换器（20）包括布置成互连所述DC侧和所述AC侧的至少一个模块（44），所述或每个模块（44）包括至少一个模块开关元件（46）和至少一个能量存储装置（48），所述或每个模块（44）中的所述或每个模块开关元件（46）和所述或每个能量存储装置（48）布置成可组合以选择性地提供电压源，所述或每个模块（44）可开关以控制所述DC和AC网络（36，40）之间的功率传递。

12.如权利要求8至11中任一权利要求所述的方法，其中，所述转换器（20）包括多个转换器分支（28），每个转换器分支（28）在第一和第二DC端子（24，26）之间延伸，每个转换器分支（28）包括由AC端子（34）分隔的第一和第二分支部分（30，32），每个分支部分（30，32）包括至少一个开关元件（46），其中，所述方法包括响应于发生在所述多个转换器分支（28）中的一个或一些分支（28）中或与之相关联的所述转换器内部故障（22）实行所述故障操作模式的步骤。

13.如权利要求8至12中任一权利要求所述的方法，包括检测所述转换器内部故障（22）的步骤。

14.如权利要求8至13中任一权利要求所述的方法，其中，所述DC电压修改装置包括动态制动电阻（52）。

Images