CN117480702A - 能量支持装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于高压直流HVDC传输系统(100)的能量支持装置(1)。HVDC传输系统包括经由HVDC链路(60)彼此连接的第一HVDC转换器(51)和第二HVDC转换器(52)。能量支持装置包括被配置为串联连接到HVDC链路的多个单元、电连接在多个单元和参考电势(5)之间的电阻器(20)、以及被配置为允许电阻器被旁路的旁路开关(30)。单元包括功率开关(11)的全桥装置(15)和电连接到全桥装置的能量存储装置(12)。能量支持装置被配置为在以下模式下操作：充电模式，在该充电模式下，旁路开关处于闭合状态以允许电阻器被旁路，并且在该充电模式下多个单元中的至少一个单元的能量存储装置从HVDC链路接收电能；以及耗散模式，在该耗散模式下，旁路开关处于断开状态以允许电阻器耗散来自HVDC链路的电能，并且在该耗散模式下，多个单元中的至少一个单元的能量存储装置被旁路；以及能量释放模式，在该能量释放模式下，多个单元中的至少一个单元的能量存储装置向HVDC链路放出电能。

Description

能量支持装置

技术领域

本公开总体上涉及电力系统支持领域。更具体地，本公开涉及一种用于高压直流HVDC传输系统的能量支持装置。

背景技术

现有电力系统一直稳健且可靠地运行，这主要由于大多数发电厂是基于由其自然的机械质量(即惯性)提供能量缓冲的传统同步发电机。然而，随着人们对可再生能源的兴趣日益增加，许多传统的发电厂将被可再生能源替代，例如风能和太阳能。

与传统发电厂不同，可再生能源主要使用电力电子转换器将所生成的能量传输到电力系统中。与传统的同步发电机相比，电力电子转换器具有不同的特性。因此，随着越来越多的传统发电厂被可再生能源代替，由于可再生能源的不同特性而产生的影响将影响电力系统。这种影响将导致为保持电力系统的稳定性以及在电力系统内的故障和/或扰动后的恢复带来重大挑战。

传统上由同步发电机提供的自然能力(从而有助于电力系统内的稳定性)，将必须通过其他方式来提供。

鉴于以上情况，需要能够提高电力系统的稳定性的电力系统支持。

发明内容

为了至少部分地满足上述要求，本公开寻求提供用于HVDC传输系统的改进的支持。

为了实现这一点，提供了独立权利要求中限定的一种能量支持装置和一种用于提供能量支持的方法。从属权利要求中提供了本公开的另外的实施例。

根据第一方面，提供了一种能量支持装置。能量支持装置被配置为用于高压直流HVDC传输系统。HVDC传输系统包括经由HVDC链路相互连接的第一HVDC转换器和第二HVDC转换器。能量支持装置包括被配置为串联连接到HVDC链路的多个单元。单元包括功率开关的全桥装置和电连接到全桥装置的能量存储装置。能量支持装置还包括电连接在多个单元和参考电势之间的电阻器。能量支持装置还包括被配置为允许电阻器被旁路的旁路开关。能量支持装置被配置为在以下模式下操作：

充电模式，在该充电模式下，旁路开关处于闭合状态以允许电阻器被旁路，并且在该充电模式下多个单元中的至少一个单元的能量存储装置从HVDC链路接收电能，

耗散模式，在该耗散模式下，旁路开关处于断开状态以允许电阻器耗散来自HVDC链路的电能，并且在该耗散模式下，多个单元中的至少一个单元的能量存储装置被旁路，以及

能量释放模式，在该能量释放模式下，多个单元中的至少一个单元的能量存储装置向HVDC链路提供电能。

根据第二方面，提供了一种HVDC传输系统。HVDC传输系统包括经由HVDC链路相互连接的第一HVDC转换器和第二HVDC转换器。HVDC传输系统包括至少一个根据第一方面的能量支持装置。能量支持装置连接到HVDC链路。

根据第三方面，提供了一种用于提供用于HVDC传输系统的能量支持的方法。HVDC传输系统包括经由HVDC链路相互连接的第一HVDC转换器和第二HVDC转换器。能量支持通过能量支持装置提供。能量支持装置包括串联连接到HVDC链路的多个单元。单元包括功率开关的全桥装置和电连接到全桥装置的能量存储装置。能量支持装置还包括电连接在多个单元和参考电势之间的电阻器、以及被配置为允许电阻器被旁路的旁路开关。该方法包括以下步骤：

通过断开能量支持装置的旁路开关并将来自HVDC链路的过剩电能传输到能量支持装置的电阻器来耗散该过剩电能，以及

通过从多个单元中的至少一个单元的能量存储装置放出电能来将电能释放到HVDC链路。

能量支持装置能够在现有的或未来的HVDC传输系统的DC侧上提供能量存储和能量释放。通过提供能量支持装置，HVDC传输系统可以提供电网形成和/或虚拟同步机VSM能力。换句话说，具有连接到HVDC传输系统的HVDC链路的至少一个能量支持装置的HVDC传输系统可以提供电网形成和/或VSM能力。因此，能量支持装置可以适应于独立于HVDC传输系统连接到的交流AC网络的条件的电网形成和/或VSM能力。

根据第一方面的能量支持装置可以允许在产生需要时(诸如当陆上电网经历过频时)，将例如海上风电场连接到陆上电网，以从陆上或海上电网吸收能量的HVDC传输系统。换句话说，当陆上电网具有过剩电能时，能量支持装置可以允许电能吸收或耗散。电能的耗散可以由能量支持装置通过能量支持装置的电阻器从电网传输电能来执行。因此，相比于在电能被常规能量库(诸如电池)吸收的情况下，电能的耗散可以被执行得快得多。进一步，相比于在使用常规能量库的情况下，电能的耗散可以在更高的电流和/或电压下进行。能量支持装置因此可以通过能够快速吸收电能来为电网提供一些惯性。因此，能量支持装置可以增加(多个)电网的稳定性和从(多个)电网内的故障和/或扰动中恢复的能力，这可允许连接到陆上电网的可再生能源的更大部分或份额。

能量支持装置还可以允许HVDC传输系统将能量从能量存储装置释放(如馈送、生成、放出或传输)到陆上电网中，而与海上电网处的电能生产水平(诸如海上风电场处的风速)无关。附加地，陆上电网中的电能的消耗可能突然增加，可再生能源所可能不能提供这种突然增加。能量支持装置可以向陆上电网放电。换句话说，能量支持装置可以被配置为充当用于陆上电网的能量缓冲器。因此，当电网中存在过剩电能时，能量支持装置可以从电网中耗散电能，并且当需要附加电能时，诸如当电力供应源意外跳闸时、或者当可再生能源不能产生足够的电能时，将电能释放到电网中。

在处于充电模式的同时，能量支持装置可以被配置为从HVDC链路吸收较小量的电能，其中该较小量可小于经由HVDC链路在第一HVDC转换器和第二HVDC转换器之间传输的电能的5％或1％。因此，能量支持装置可以在较长时间段内被充电，而没有对第一HVDC转换器和第二HVDC转换器之间的电能的传输的任何显著影响。

HVDC传输系统可以包括串联和/或并联连接的多个HVDC转换器。第一转换器和第二转换器可以包括多个互连的转换器。HVDC传输系统可以被配置为用于将电能从例如发电厂、风电场、太阳能发电厂或另一能量生成源传输到电网。可替代地，HVDC传输系统可以被配置为用于在两个电网之间，诸如在两个AC电网之间传输电能。

功率开关可以包括功率半导体开关。功率开关可以包括绝缘栅双极晶体管IGBT。例如，IGBT可以是具有反并联二极管的IGBT或双模式绝缘栅晶体管BIGT。

功率开关的全桥装置可以替代地被理解为以全桥配置布置的多个功率开关，例如四个功率开关。全桥装置可以理解为例如H桥装置。单元的全桥装置可以被配置成控制施加到单元的能量存储装置的极性，即电流的方向。进一步，全桥装置可以被配置为允许能量存储装置的旁路。

电连接在多个单元和参考电势之间的电阻器可以包括多个电阻器。多个电阻器可以串联和/或并联连接。参考电势可以被理解为例如电接地电势或零电势。多个单元可以包括第一端子和第二端子。多个单元的第一终端可以连接到HVDC链路。旁路开关可以与电阻器并联连接在多个单元的第二端子和参考电势之间。

在充电模式中，多个单元中的至少一个单元的能量存储装置可以由来自HVDC链路的电能充电。可替代地，耗散模式可以被理解为快速能量吸收模式。可替代地，能量释放模式可以理解为放电模式。

能量支持装置还可以被配置成在以下模式下操作：

空闲模式，在该空闲模式下，多个单元中的至少一个单元的全桥装置被配置为阻止来自HVDC链路的电能通过能量支持装置。

在空闲模式下，全桥装置的功率开关中的至少一些或全部可以被关断。因此，全桥装置可以处于非导通状态或配置。空闲模式可以替代地被理解为阻止模式。在空闲模式下，在能量支持装置和HVDC链路之间可能没有任何电流交换。

通过提供被配置为在空闲模式下操作并切换到空闲模式和从空闲模式切换的能量支持，能量支持装置可以基本上能够从HVDC链路断开。因此，可以利用所连接的能量支持装置实现更高程度的控制和/或稳定性，当需要从HVDC链路吸收能量、从HVDC链路耗散能量或向HVDC链路释放能量时，该能量支持装置能够从空闲模式切换到其他模式中的一个。

多个单元中的单元的全桥装置可以被配置为：

在充电模式下，允许单元的能量存储装置接收电能，

在耗散模式下，允许单元的能量存储装置被旁路，以及

在能量释放模式下，允许单元的能量存储装置放出电能。

全桥装置可以被配置为用于以至少三种不同的配置、状态或操作模式来布置多个开关。全桥装置可以被配置为用于以三种、四种、五种或更多不同的配置、状态或操作模式布置多个开关。不同的配置可以对应于能量支持装置的不同模式。因此，多个开关可以处于充电配置、耗散配置、能量释放配置和/或空闲配置。应当理解，术语“布置开关”意味着开关可以被布置处于闭合状态或断开状态，这对应于接通状态或断开状态。在充电模式中，多个开关可以被布置为使得充电电流被施加到能量存储元件，从而对能量存储元件充电。在能量释放模式中，多个开关可以被布置为使得具有当处于充电模式时流过能量存储元件的充电电流的相反方向的放电电流被施加到能量存储元件。在耗散模式中，多个开关可以被布置为使得没有电流流过能量存储元件。

多个单元中的单元的全桥装置可以被配置为：在空闲模式下，阻止来自HVDC链路的电能通过能量支持装置。在空闲模式中，多个开关可以被布置为使得多个单元两端的电压电势高于HVDC链路的电压。在空闲模式下，全桥装置的多个开关可以处于断开状态。

多个单元中的单元还可以包括DC/DC转换器。单元的能量存储装置可以经由DC/DC转换器连接到全桥装置。

多个单元中的单元还可以包括连接在DC/DC转换器和全桥装置之间的电容器。电容器可以与DC/DC转换器和全桥装置并联连接。DC/DC转换器可以被配置为转换来自全桥装置的电能的电压和/或电流，其中经转换的电压和/或电流可以关于充电、放电或释放能量到电存储装置或从电存储装置充电、放电或释放能量而被优化。因此，DC/DC转换器可以提高能量支持装置的效率。

多个单元中的单元的能量存储装置可以包括超级电容器和/或电池。

能量存储装置可以包括一个或多个电池和/或一个或多个超级电容器。一个或多个电池和/或一个或多个超级电容器可以串联和/或并联连接。

能量支持装置还可以包括控制单元，该控制单元被配置为控制多个单元的全桥装置的功率开关和旁路开关。

能量支持装置可以包括一个或多个控制单元。控制单元可以被配置为控制多个单元中的一个或多个的全桥装置的功率开关。例如，能量支持装置可以包括一个控制单元。可替代地，能量支持装置可以包括被配置为用于控制多个单元中的相应的一个或多个单元的多个控制单元。

控制单元可以通信地连接到多个单元的全桥装置和旁路开关，以便控制开关的开关状态。控制单元还可以被配置为例如通过传感器装置来感测多个单元中的单元的全桥装置、旁路开关和/或电阻器处的电流和/或电压。传感器装置可以被配置为感测每个单元两端的电压，以便允许调节电流以及单元电压。

能量支持装置还可以包括布置在多个单元和旁路开关之间的阻抗。

阻抗可以包括电阻器和/或电感器。阻抗可以被配置为用于调节能量支持装置中的电流。例如，在充电模式中，多个单元中的单元的一些能量存储装置可以从HVDC链路接收电能，而多个单元中的其他单元可以被旁路。电阻可以用于微调通过能量支持装置的电流，否则该电流可能太敏感而无法被控制。通过在多个单元和旁路开关之间提供阻抗，可以将电流调节或确定到更合适的水平。因此，阻抗可以增加能量支持装置的稳定性和/或可控性。

多个单元中的单元可以包括被配置为允许该单元被旁路的单元旁路开关。单元旁路开关可以被配置为响应于确定单元中已经发生故障而旁路单元。因此，单元旁路开关可以提供提高水平的保护。

HVDC传输系统的第一HVDC转换器和第二HVDC转换器可以包括多个HVDC转换器，其中第一传输线和第二传输线可以布置在第一HVDC转换器和第二HVDC转换器的相应HVDC转换器之间。第一传输线和第二传输线可以包括传输线和/或线缆。

HVDC传输系统可以被配置为对称单极HVDC传输系统或双极HVDC传输系统。

HVDC传输系统可以包括至少两个根据第一方面的能量支持装置。能量支持装置中的第一能量支持装置可以连接到HVDC链路的第一传输线，并且能量支持装置中的第二能量支持装置可以连接到HVDC链路的第二传输线。

HVDC传输系统还可以包括控制系统，该控制系统被配置为控制多个单元的全桥装置的功率开关和旁路开关。HVDC传输系统还可以包括至少一个传感器，该至少一个传感器被配置为感测HVDC链路的电流和/或电压。至少一个传感器可以通信耦接到控制系统。控制系统还可以被配置为基于所接收到的HVDC链路的电流和/或电压使能量支持装置采取模式中的一个模式。

控制系统可以被配置为经由能量支持装置的一个或多个控制单元来控制多个单元的全桥装置的功率开关和旁路开关。由控制系统执行的控制可以基于来自HVDC传输系统连接到的AC网络的支持请求和/或基于HVDC链路处的所感测到的状况。控制系统可以被配置为主设备，以及(多个)控制单元可以被配置为从设备。换句话说，控制系统可以被配置为执行较高水平的控制，以及(多个)控制单元可以被配置为执行可以服从较高水平的控制的较低水平的控制。

该方法还可以包括通过闭合能量支持装置的旁路开关从HVDC链路吸收电能并将电能传输到能量支持装置的多个单元中的至少一个单元的能量存储装置中的步骤。

因此，从HVDC链路吸收电能允许对能量支持装置的多个单元中的至少一个单元的(多个)能量存储装置充电。通过能够对能量存储装置充电，该方法可以允许执行向HVDC链路释放电能或放出电能的步骤。

吸收电能的步骤还可以包括将电能传输到多个单元的某个数量的电存储装置中。数量可以基于电存储装置的所感测到的充电水平。因此，多个电存储装置可以同时被充电。

耗散过剩电能的步骤还可以包括如果HVDC链路的过剩电能的水平高于预定阈值，例如指示在HVDC链路中出现电能峰值和/或电能瞬变，则从HVDC链路耗散过剩电能。因此，本实施例允许处理例如HVDC传输连接到的电网之间的故障、跳闸或突然不平衡。

该方法还可以包括响应于第一支持请求执行耗散过剩电能的步骤。该方法还可以包括响应于第二支持请求执行释放过剩电能的步骤。第一支持请求和/或第二支持请求可以从HVDC传输系统连接到的AC网络和/或从被配置为用于感测HVDC链路处的状况的传感器发送。

需要注意的是，可以设想使用上述实施例中列举的特征的全部可能组合的其他实施例。因此，本公开还涉及本文中提及的特征的全部可能组合。本文中描述的任何实施例可以与本文也描述的其他实施例组合，并且本公开涉及特征的全部组合。

附图说明

下面将参照附图描述示例性实施例，在附图中：

图1是能量支持装置的示意图。

图2a和图2b是能量支持装置的单元的示意图。

图3是HVDC传输系统的示意图。

全部附图都是示意性的，不一定按比例绘制，并且通常仅示出了为了阐明本发明的实施例所必需的部分，其中其他部分可以被省略或者仅仅被暗示。相同的附图标记始终指代相同的元件。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图描述本发明，在附图中示出了例示性实施例。然而，本发明构思可以以许多不同的形式实现，并且不应该被解释为限于本文中阐述的实施例；相反，如本领域技术人员容易理解的那样，这些实施例是以示例的方式提供的，使得本公开将传达由所附权利要求限定的本发明的范围。在附图中，相同的附图标记表示具有相同或相似功能的相同或相似的部件，除非另有具体说明。

图1是能量支持装置1的示意图。

能量支持装置1包括串联连接的多个单元10。应当理解的是，尽管图1示出了串联连接的三个单元10，但是能量支持装置1可以包括任意数量的单元10。这由单元10中的两个之间的虚线进一步强调。单元10串联连接到HVDC传输系统的HVDC链路(未示出；例如参见图3)的传输线61、62。因此，串联连接的多个单元10的第一端子连接到HVDC链路的传输线61、62。多个单元10的第一端子可以直接或经由断开器间接地连接到传输线61、62。传输线61、62可以是HVDC链路的DC极。.

能量支持装置1包括电阻器20和旁路开关30。电阻器20和旁路开关30电连接在串联连接的多个单元10的第二端子和参考电势5之间。在一些示例中，参考电势5可以被理解为接地电势或零电势。旁路开关30被配置为允许电阻器20被旁路。因此，如果旁路开关30处于闭合状态，来自多个单元10的电流可以经由旁路开关30而不是通过电阻器20传输到参考电势。

能量支持装置1还可以包括阻抗25。阻抗25布置在多个单元10和旁路开关30之间。换句话说，阻抗25可以电连接在多个单元10和旁路开关30之间。

能量支持装置1还可以包括控制单元45。控制单元45被配置为控制多个单元10的全桥装置的功率开关(未示出；参见例如图2)和旁路开关30。能量支持装置1可以包括通信装置，该通信装置被配置为允许控制单元45开关多个单元10的全桥装置的功率开关和旁路开关30，如图1中由虚线箭头所指示那样。通信装置可以被配置为电连接到功率开关和旁路开关的线缆。

能量支持装置1可以在充电模式、耗散模式、能量释放模式、和/或空闲模式下操作。

当能量支持装置1在充电模式下操作时，多个单元10中的至少一个的全桥装置被配置为允许至少一个单元10的能量存储装置从传输线61、62接收电能，并且电阻器20经由旁路开关30被旁路。没有从传输线61、62接收电能的(多个)单元10可以被配置为允许(多个)单元10的能量存储装置被旁路。

当能量支持装置1在耗散模式下操作时，多个单元10的全桥装置被配置为旁路多个单元10的能量存储装置，并且旁路开关30处于打开状态，用于允许电阻器20耗散来自传输线61、62的电能。

当能量支持装置1在能量释放模式下操作时，多个单元10中的至少一个的全桥装置被配置为允许至少一个单元10的能量存储装置向传输线61、62放出电能。没有从传输线61、62放出电能的(多个)单元10可以被配置为允许(多个)单元10的能量存储装置被旁路。

当能量支持装置1在空闲模式下操作时，多个单元10的全桥装置被配置为阻止电流通过单元10。

能量支持装置1还可以包括外壳20。多个单元10、电阻器20、旁路开关30、参考电势5、阻抗和控制单元45可以布置在外壳20内部。应当理解的是，能量支持装置1所包括的部件中的一个或多个可以布置在外壳2的外部。可替代地，参考电势5可以布置在外壳2的外部，例如在地面或结构上。进一步，控制单元40可以布置在外壳2的外部，并且控制单元40的通信装置可以被布置为穿过外壳2。连接到传输线61、62的单元10通过外壳2连接。

图2a是能量支持装置(未示出；参见例如图1或图3)的单元10的示意图。

单元10包括四个功率开关11a-11d的全桥装置15和电连接到全桥装置15的能量存储装置12。四个功率开关11a-11d包括第一功率开关11a、第二功率开关11b、第三功率开关11c和第四功率开关11d。

单元10包括第一连接件19a和第二连接件19b。单元可以经由第一连接件19a连接到HVDC链路(未示出；参见例如图1或图3)或能量支持装置的另一单元(未示出；参见例如图1)，并且经由第二连接件19b连接到能量支持装置的(又一)单元或连接到能量支持装置的电阻器和旁路开关(未示出；例如，参见图1)。

第一连接件19a、第一功率开关11a和第三功率开关11c共享公共耦接点。第二连接件19b、第二功率开关11b和第四功率开关11d共享公共耦接点。第一功率开关11a、第二功率开关11b和能量存储装置12的极共享公共耦接点。第三功率开关11c、第四功率开关11d和能量存储装置12的另一极共享公共耦接点。

因此，当能量支持装置处于充电模式时，能量存储装置12能够在第一功率开关11a和第四功率开关11d处于闭合状态时接收电能。当能量支持装置处于耗散模式时，如果第一功率开关11a和第二功率开关11b处于闭合状态，或者如果第三功率开关11c和第四功率开关11d处于闭合状态，则能量存储装置12被旁路。当能量支持装置处于空闲模式时，全部功率开关11a至11d处于断开状态，使得没有电流能够通过单元10传输。

单元10还可以包括单元旁路开关17。单元旁路开关布置在第一连接件19a和第二连接件19b之间。当单元旁路开关17处于闭合状态时，单元10将被旁路。换句话说，当单元旁路开关17处于闭合状态时，电流将经由单元旁路开关17在第一连接件19a和第二连接件19b之间流动，而不经过全桥装置15。

图2b是能量支持装置(未示出；参见例如图1或图3)的单元10的示意图。

除了图2b中示出的单元10还包括DC/DC转换器13和电容器14之外，图2b中示出的单元10可以类似于图2a中示出的单元。

DC/DC转换器13电连接在全桥装置15和能量存储装置12之间。电容器14并联电连接在DC/DC转换器13和全桥装置15之间。因此，电存储装置12经由DC/DC转换器13电连接到全桥装置15。

图3是HVDC传输系统100的示意图。HVDC传输系统100包括第一HVDC转换器51和第二HVDC转换器52。第一HVDC转换器51和第二HVDC转换器52经由HVDC链路60彼此连接。HVDC链路60包括第一传输线61和第二传输线62。

第一HVDC转换器51经由串联连接的第一电感81和第一变压器83连接到第一AC网络71。第一电感81和第一变压器83可以被配置为变换第一HVDC转换器51和第一AC网络71之间的电流。相应地，第二HVDC转换器52经由第二电感82和第二变压器84连接到第二AC网络72。第二电感82和第二变压器84可以被配置为变换第二HVDC转换器52和第二AC网络72之间的电流。HVDC传输系统100不限于包括HVDC转换器51、52和AC网络71、72之间的电感器81、82和/或变压器83、84。

HVDC传输系统100被配置为(对称的)单极HVDC传输系统。然而，应该理解的是，这仅仅是示例性的。例如，HVDC传输系统100可以被配置为双极HVDC传输系统。

第二AC网络72可以包括基于可再生能源的发电厂(诸如风力发电场或太阳能发电场，其例如可以是孤岛式风力发电场)、或者由可再生能源的发电厂形成。在另外的示例中，第二AC网络72可以是或形成地理区域或国家的AC网络(诸如国家AC电网)的一部分。

HVDC传输系统100包括两个能量支持装置1。每个能量支持装置1直接或间接地连接到HVDC链路60的相应传输线61、62。传输线61、62可以理解为包括HVDC传输系统100的DC极。第一转换器51和第二转换器52可以包括，传输线61、62(即DC极)连接到的相应极母线。

HVDC传输系统100还可以包括：控制系统(未示出)，该控制系统被配置为控制多个单元的全桥装置的功率开关和旁路开关；以及至少一个传感器(未示出)，该至少一个传感器被配置为感测HVDC链路60、61、62的电流和/或电压并且通信地耦接到控制系统。控制系统还可以被配置为基于所接收到的HVDC链路60、61、62的电流和/或电压使能量支持装置1采取模式中的一个模式。

虽然在附图和前面的描述中已经示出了本发明，但是这种示出被认为是说明性的或示例性的，而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和所附权利要求，可以由本领域技术人员在实践所要求保护的发明中理解和实现对所公开的实施例的其它变型。在所附权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。仅仅在互相不同的从属权利要求中阐述某些措施的事实不表明这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种用于高压直流HVDC传输系统(100)的能量支持装置(1)，所述高压直流HVDC传输系统包括经由HVDC链路(60)彼此连接的第一HVDC转换器(51)和第二HVDC转换器(52)，其中所述能量支持装置包括：

多个单元(10)，所述多个单元被配置为串联连接到所述HVDC链路，其中单元包括：

功率开关(11a-11d)的全桥装置(15)；以及

能量存储装置(12)，所述能量存储装置电连接到所述全桥装置；

电阻器(20)，所述电阻器电连接在所述多个单元和参考电势(5)之间；以及

旁路开关(30)，所述旁路开关被配置为允许所述电阻器被旁路；

其中所述能量支持装置被配置为在以下模式下操作：

充电模式，在所述充电模式下，所述旁路开关处于闭合状态以允许所述电阻器被旁路，并且在所述充电模式下所述多个单元中的至少一个单元的所述能量存储装置从所述HVDC链路接收电能；

耗散模式，在所述耗散模式下，所述旁路开关处于断开状态以允许所述电阻器耗散来自所述HVDC链路的电能，并且在所述耗散模式下，所述多个单元的所述能量存储装置被旁路，以及

能量释放模式，在所述能量释放模式下，所述多个单元中的至少一个单元的所述能量存储装置向所述HVDC链放出电能。

2.根据权利要求1所述的能量支持装置，其中所述能量支持装置还被配置为在以下模式下操作：

空闲模式，在所述空闲模式下，所述多个单元中的至少一个单元的所述全桥装置被配置为阻止来自所述HVDC链路的电能通过所述能量支持装置。

3.根据前述权利要求中任一项所述的能量支持装置，其中所述多个单元中的单元的所述全桥装置被配置为：

在所述充电模式下，允许所述单元的能量存储装置接收电能，

在所述耗散模式下，允许所述单元的能量存储装置被旁路，以及

在所述放电模式下，允许所述单元的能量存储装置放出电能。

4.根据前述权利要求中任一项所述的能量支持装置，其中所述多个单元中的单元还包括DC/DC转换器(13)，其中所述单元的能量存储装置经由所述DC/DC转换器连接到所述全桥装置。

5.根据前述权利要求中任一项所述的能量支持装置，其中所述多个单元中的单元的所述能量存储装置包括超级电容器(12)和/或电池(12)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的能量支持装置，还包括控制单元(45)，所述控制单元被配置为控制所述多个单元的全桥装置的所述功率开关和所述旁路开关。

7.一种高压直流HVDC传输系统(100)，其包括经由HVDC链路(60)彼此连接的第一HVDC转换器(51)和第二HVDC转换器(52)，并且包括：

至少一个根据权利要求1所述的能量支持装置(1)，其中所述能量支持装置连接到所述HVDC链路。

8.根据权利要求8所述的HVDC传输系统，其被配置为对称单极HVDC传输系统或双极HVDC传输系统。

9.根据权利要求8或9所述的HVDC传输系统，其包括至少两个根据权利要求1至7中任一项所述的能量支持装置(1)，其中所述能量支持装置中的第一能量支持装置连接到所述HVDC链路的第一传输线(61)，并且所述能量支持装置中的第二能量支持装置连接到所述HVDC链路的第二传输线(62)。

10.根据权利要求8至10中任一项所述的HVDC传输系统，还包括：

控制系统，所述控制系统被配置为控制所述多个单元的全桥装置的所述功率开关和所述旁路开关；以及

至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为感测所述HVDC链路的电流和/或电压，并且通信地耦接到所述控制系统；

其中所述控制系统还被配置为基于所接收到所述HVDC链路的电流和/或电压使所述能量支持装置采取所述模式中的一个模式。

11.一种用于为高压直流HVDC传输系统提供能量支持的方法，所述高压直流HVDC传输系统包括经由HVDC链路彼此连接的第一HVDC转换器和第二HVDC转换器，其中借助于能量支持装置来提供所述能量支持，所述能量支持装置包括：

多个单元，所述多个单元串联连接到所述HVDC链路，其中单元包括：

功率开关的全桥装置；以及

能量存储装置，所述能量存储装置电连接到所述全桥装置；

电阻器，所述电阻器电连接在所述多个单元和参考电势之间；以及

旁路开关，所述旁路开关被配置为允许所述电阻器被旁路；

所述方法包括以下步骤：

通过断开所述能量支持装置的旁路开关并将来自所述HVDC链路的过剩电能传输到所述能量支持装置的电阻器来耗散所述过剩电能，以及

通过从所述多个单元中的至少一个单元的能量存储装置放出电能来将电能释放到所述HVDC链路。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：

通过闭合所述能量支持装置的旁路开关从所述HVDC链路吸收电能，并将所述电能传输到所述能量支持装置的多个单元中的至少一个单元的能量存储装置。

13.根据权利要求12所述的方法，其中吸收电能的所述步骤还包括：

将所述电能传输到所述多个单元的某个数量的电存储装置中，其中所述数量基于所述电存储装置的所感测到的充电水平。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中耗散过剩电能的所述步骤还包括：

在以下情况下，从所述HVDC链路耗散所述过剩电能

所述HVDC链路的所述过剩电能的水平高于预定阈值。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，包括：

响应于第一支持请求，执行耗散过剩电能的步骤；以及

响应于第二支持请求，执行放出过剩电能的所述步骤。