RU2754426C1 - Двухполюсный двунаправленный преобразователь постоянного тока, а также способ и устройство управления ним - Google Patents

Двухполюсный двунаправленный преобразователь постоянного тока, а также способ и устройство управления ним Download PDF

Info

Publication number
RU2754426C1
RU2754426C1 RU2021105725A RU2021105725A RU2754426C1 RU 2754426 C1 RU2754426 C1 RU 2754426C1 RU 2021105725 A RU2021105725 A RU 2021105725A RU 2021105725 A RU2021105725 A RU 2021105725A RU 2754426 C1 RU2754426 C1 RU 2754426C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
port
low voltage
voltage
pole
type
Prior art date
Application number
RU2021105725A
Other languages
English (en)
Inventor
Чэнь ЯН
Чжунфэн ЧЖАН
Цзе ТЯНЬ
Еюань Се
Хайин ЛИ
Юй ВАН
Цзянь ГЭ
Original Assignee
Нр Электрик Ко., Лтд
Нр Энджиниринг Ко., Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нр Электрик Ко., Лтд, Нр Энджиниринг Ко., Лтд filed Critical Нр Электрик Ко., Лтд
Application granted granted Critical
Publication of RU2754426C1 publication Critical patent/RU2754426C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33584—Bidirectional converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/0077—Plural converter units whose outputs are connected in series
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/79—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/797—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325—Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/487—Neutral point clamped inverters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники. Двухполюсный двунаправленный преобразователь постоянного тока, а также способ и устройство управления им. Двухполюсный двунаправленный преобразователь постоянного тока включает по крайней мере две цепочки вентильных блоков (101 и 102) и по крайней мере шесть магнитных элементов (103), при этом они разделяются на цепочку вентильных блоков I типа (102) и цепочку вентильных блоков II типа (101) в соответствии с отношениями соединения цепочек вентильных блоков (101 и 102) и порта на стороне низкого напряжения двунаправленного преобразователя постоянного тока; положительный полюс порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа (102) образует положительный полюс порта на стороне низкого напряжения двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока; положительный полюс порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа (101) соединяется с отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа (102), образуя нейтральную точку порта на стороне низкого напряжения двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока, а отрицательный полюс порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа (101) образует отрицательный полюс порта на стороне низкого напряжения двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока; каждая цепочка вентильных блоков (101 и 102) имеет один порт постоянного тока высокого напряжения, один порт постоянного тока низкого напряжения и по крайней мере три порта переменного тока, при этом каждый порт переменного тока соединяется с одним магнитным элементом (103); другие терминалы магнитных элементов (103), подключенных ко всем портам переменного тока в одной и той же цепочке вентильных блоков (101 и 102), соединяются друг с другом. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

Description

Техническая область
[0001] Настоящее изобретение относится к области прикладных технологий силовой электроники, в частности относится к двухполюсным двунаправленным преобразователям постоянного тока, а также способам и устройствам управления ими.
Уровень техники
[0002] Как оборудование, являющееся важной составляющей преобразования напряжения в электросети постоянного тока, двунаправленные преобразователи постоянного тока все больше привлекают внимание исследователей области электросетей постоянного тока. В условиях, где необходимо преобразование постоянного тока высокого напряжения под влиянием механического напряжения и себестоимости коммутационных элементов в качестве двунаправленных преобразователей постоянного тока часто используются устройства преобразования электрической энергии с конструкцией типа ISOP, ISOS или стыковые конструкции на основе ММС. При этом, устройства преобразования электрической энергии со стыковой конструкцией на основе ММС больше подходят для преобразования электроэнергии в системах электроснабжения постоянного тока от высокого до высокого/среднего напряжения.
[0003] Для снижения механического напряжения, оказываемого системами электроснабжения постоянного тока на изоляцию на землю обычно для питающих линий постоянного тока системы используется двухполюсное соединение, то есть напряжение изоляции на землю положительного полюса и отрицательного полюса питающей линии постоянного тока составляет половину напряжения между положительным и отрицательным полюсом. Двухполюсное соединение обычно бывает двух видов: псевдодвухполюсное и истинно двухполюсное. При использовании псевдодвухполюсного соединения, когда один полюс питающей линии системы постоянного тока прекращает работать, другой полюс также должен прекратить работать; а при использовании истинно двухполюсного соединения, прекращение работы одного полюса не влияет на работу другого полюса. Стыковая конструкция ММС представляет собой изолированный двунаправленный преобразователь постоянного тока, в котором двунаправленная передача электроэнергии между питающими линиями постоянного тока происходит посредством объединения различных соединений питающих линий, в частности, истинно двухполюсного и псевдодвухполюсного соединения.
[0004] Однако стыковая конструкция модульных многоуровневых преобразователей (ММС), включает два преобразовательных вентиля ММС и один трансформатор переменного тока сверхвысокой мощности и промышленной или средней частоты, что обуславливает сравнительно высокую себестоимость сооружения. В литературе анализировались двунаправленные преобразователи постоянного тока AUTO-DC, полученные в результате эволюции стыковой конструкции ММС; принцип работы таких преобразователей сходен с автотрансформаторами переменного тока; они представляют собой неизолированные двунаправленные преобразователи постоянного тока. По сравнению со стыковой конструкцией ММС, они позволяют снизить емкость трансформаторов переменного тока и преобразовательных вентильных блоков и подходят для применения в условиях невысоких требований к изоляции. Однако, конструкция AUTO-DC представляет собой неизолированную электроцепь, и конструкция AUTO-DC, образованная непосредственно в соответствии с автотрансформаторами переменного тока, не может напрямую использоваться в двухполюсных системах. Например, когда для питающих линий постоянного тока для порта на стороне высокого напряжения используется псевдодвухполюсное соединение, после преобразования посредством конструкции AUTO-DC отрицательный и положительный полюса порта на стороне низкого напряжения находятся в тех же точках, что и отрицательный и положительный полюса порта на стороне высокого напряжения, поэтому напряжение изоляции на землю составляет половину от напряжения между положительным и отрицательным полюсами на стороне высокого напряжения, в результате чего увеличивается механическое напряжение изоляции на землю на стороне низкого напряжения оборудования.
[0005] В настоящее время существует патент CN 105048813 A, в котором конструкция AUTO-DC была оптимизирована таким образом, что стало возможным реализовать преобразование электроэнергии между системами электроснабжения постоянного тока с псевдодвухполюсным соединением питающих линий постоянного тока на стороне высокого напряжения и псевдодвухполюсным соединением питающих линий постоянного тока на стороне низкого напряжения. Но, если применять решение, раскрытое в патенте CN 105048813 А, в фактической системе постоянного тока с псевдодвухполюсным соединением питающих линий постоянного тока на стороне высокого напряжения и истинно двухполюсным соединением питающих линий постоянного тока на стороне низкого напряжения, то можно подключать только два терминала порта на стороне низкого напряжения к положительному и отрицательному терминалу питающей линии постоянного тока низкого напряжения, и в случае прекращения работы одного полюса питающей линии на стороне низкого напряжения в этом решении отсутствует обратная цепь другого полюса по отношению к нейтральной точке, то есть вся система неминуемо прекратит работу.
Суть изобретения
[0006] Ввиду этого, варианты осуществления настоящего изобретения раскрывают двухполюсный двунаправленный преобразователь постоянного тока, включающий: по крайней мере две цепочки вентильных блоков, различающиеся отношением соединения между упомянутыми цепочками вентильных блоков и портом на стороне низкого напряжения упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока; включающий по крайней мере две цепочки вентильных блоков и по крайней мере шесть магнитных элементов, при этом цепочки вентильных блоков разделяются на цепочку вентильных блоков I типа и цепочку вентильных блоков II типа в соответствии с отношением соединения цепочки вентильных блоков и порта на стороне низкого напряжения двунаправленного преобразователя постоянного тока; положительный полюс порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа образует положительный полюс порта на стороне низкого напряжения двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока; положительный полюс порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа соединяется с отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа, образуя нейтральную точку порта на стороне низкого напряжения двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока, а отрицательный полюс порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа образует отрицательный полюс порта на стороне низкого напряжения двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока; каждая цепочка вентильных блоков включает порт постоянного тока высокого напряжения, порт постоянного тока низкого напряжения и по крайней мере три порта переменного тока, при этом положительные полюсы всех упомянутых портов постоянного тока высокого напряжения соединяются друг с другом, образуя положительный полюс порта на стороне высокого напряжения упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока; отрицательные полюса всех упомянутых портов постоянного тока высокого напряжения соединяются друг с другом, образуя отрицательный полюс порта на стороне высокого напряжения упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока; каждый порт переменного тока соединяется одним магнитным элементом; другие терминалы магнитных элементов, подключенных ко всем портам переменного тока в одной и той же цепочке вентильных блоков соединяются друг с другом.
[0007] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутый двухполюсный двунаправленный преобразователь постоянного тока также включает первый разъединитель, второй разъединитель, третий разъединитель, четвертый разъединитель, пятый разъединитель и шестой разъединитель, при этом упомянутый первый разъединитель подключается между положительным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков и положительным терминалом линии постоянного тока высокого напряжения; упомянутый второй разъединитель подключается между отрицательным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков и отрицательным терминалом питающей линии постоянного тока высокого напряжения; упомянутый третий разъединитель подключается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа и положительным терминалом питающей линии постоянного тока низкого напряжения; упомянутый четвертый разъединитель подключается между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа и нейтральной точкой питающей линии постоянного тока низкого напряжения; упомянутый пятый разъединитель подключается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа и нейтральной точкой питающей линии постоянного тока низкого напряжения; упомянутый шестой разъединитель подключается между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа и отрицательным терминалом питающей линии постоянного тока низкого напряжения.
[0008] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления все упомянутые магнитные элементы являются электрическими реакторами.
[0009] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления все упомянутые магнитные элементы являются трансформаторами переменного тока.
[0010] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутые цепочки вентильных блоков включают преобразователи источника напряжения, при этом количество упомянутых преобразователей источника напряжения равно количеству портов переменного тока упомянутой цепочки вентильных блоков, и упомянутые преобразователи источника напряжения включают цепь преобразования переменного-постоянного тока, а упомянутая цепь преобразования переменного-постоянного тока включает по крайней мере один порт переменного тока и один порт постоянного тока.
[0011] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления порты постоянного тока всех упомянутых преобразователей источника напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков по порядку от первого до последнего соединяются последовательным соединением, при этом положительный полюс порта постоянного тока первого преобразователя источника напряжения является положительным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков, а отрицательный полюс порта постоянного тока последнего преобразователя источника напряжения является положительным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения цепочки вентильных блоков; все упомянутые порты переменного тока являются портами переменного тока упомянутой цепочки вентильных блоков.
[0012] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления в упомянутых цепочках вентильных блоков выбираются два преобразователя источника напряжения, положительные полюса порта постоянного тока которых выводятся наружу, образуя порт постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков; при этом положительный полюс высокого напряжения является положительным терминалом порта постоянного тока низкого напряжения, а положительный полюс низкого напряжения является отрицательным терминалом порта постоянного тока низкого напряжения; в цепочке вентильных блоков I типа выбранный отрицательный терминал и нейтральная точка питающей линии постоянного тока на стороне высокого напряжения имеют равный потенциал; в цепочке вентильных блоков II типа выбранный положительный терминал и нейтральная точка питающей линии постоянного тока на стороне высокого напряжения имеют равный потенциал.
[0013] Как вариант, в упомянутой цепочке вентильных блоков выбираются два преобразователя источника напряжения, отрицательные полюса порта постоянного тока которых выводятся наружу, образуя порт постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков; при этом, отрицательный полюс высокого напряжения является положительным терминалом порта постоянного тока низкого напряжения, а отрицательный полюс низкого напряжения является отрицательным терминалом порта постоянного тока низкого напряжения; при этом в цепочке вентильных блоков I типа выбранный отрицательный терминал и нейтральная точка питающей линии постоянного тока на стороне высокого напряжения имеют равный потенциал; в цепочке вентильных блоков II типа выбранный положительный терминал и нейтральная точка питающей линии постоянного тока на стороне высокого напряжения имеют равный потенциал.
[0014] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутый преобразователь источника напряжения включает: по крайней мере два блока из четырех вентильных плеч, последовательно соединенных попарно; при этом, каждое вентильное плечо включает последовательно соединенные электрический генератор вентильного плеча и модуль мощности; два терминала последовательно подключенных верхнего и нижнего вентильного плеча каждого блока соединяются параллельно и образуют порт постоянного тока упомянутого трансформатора источника напряжения; нейтральная точка последовательно подключенных верхнего и нижнего вентильного плеча каждого блока выводятся вовне и образуют порт переменного тока упомянутого трансформатора источника напряжения.
[0015] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутый модуль мощности включает: конструкцию, состоящую из полумоста и конденсатора.
[0016] Как вариант, упомянутый модуль мощности включает: конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора.
[0017] Как вариант, упомянутый модуль мощности включает: конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, и конструкцию, состоящую из полумоста и конденсатора.
[0018] Варианты осуществления настоящего изобретения также раскрывают способ управления упомянутым двухполюсным двунаправленным преобразователем постоянного тока, включающий: во время нормальной работы смыкается разъединитель, подключенный к положительному и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения всех цепочек вентильных блоков.
[0019] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутый способ также включает: измерение первой разницы потенциалов положительного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа; если упомянутая первая разница потенциалов отклоняется от первого целевого значения, то происходит регулировка мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения цепочки вентильных блоков I типа посредством магнитных элементов, до тех пор, пока она не достигнет первого целевого значения, равного упомянутой первой разнице потенциалов, при этом упомянутый преобразователь источника напряжения располагается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа или между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и положительным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа; измерение второй разницы потенциалов отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа; если упомянутая вторая разница потенциалов отклоняется от второго целевого значения, то происходит регулировка мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения цепочки вентильных блоков I типа посредством магнитных элементов, до тех пор, пока она не достигнет второго целевого значения, равного упомянутой второй разнице потенциалов, при этом упомянутый преобразователь источника напряжения располагается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа или между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа.
[0020] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутое первое целевое значение составляет половину от опорного значения напряжения положительного и отрицательного терминалов порта постоянного тока низкого напряжения упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока; упомянутое второе целевое значение составляет половину от опорного значения напряжения положительного и отрицательного терминалов порта постоянного тока высокого напряжения упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока.
[0021] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутый способ также включает: измерение третьей разницы потенциалов положительного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа; если упомянутая третья разница потенциалов отклоняется от третьего целевого значения, то происходит регулировка мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения цепочки вентильных блоков II типа посредством магнитных элементов, до тех пор, пока упомянутая третья разница потенциалов не станет равна третьему целевому значению, при этом упомянутый преобразователь источника напряжения располагается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа или между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа; измерение четвертой разницы потенциалов отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа; если упомянутая четвертая разница потенциалов отклоняется от четвертого целевого значения, то происходит регулировка мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения цепочки вентильных блоков II типа посредством магнитных элементов, до тех пор, пока упомянутая четвертая разница потенциалов не станет равна упомянутому четвертому целевому значению, при этом упомянутый преобразователь источника напряжения располагается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа или между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и положительным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа.
[0022] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутое третье целевое значение составляет половину от опорного значения напряжения положительного и отрицательного терминалов порта постоянного тока низкого напряжения упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока; упомянутое четвертое целевое значение составляет половину от опорного значения напряжения положительного и отрицательного терминалов порта постоянного тока высокого напряжения упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока.
[0023] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутый способ также включает: в случае кратковременного сбоя на питающей линии постоянного тока высокого напряжения происходит регулировка состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, во всех цепочках вентильных блоков; после устранения сбоя восстанавливается состояние включения-выключения упомянутого модуля.
[0024] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутый способ также включает: в случае кратковременного сбоя положительного терминала по питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке, происходит регулировка состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, преобразователя источника напряжения, расположенного между портами постоянного тока низкого напряжения на цепочке вентильных блоков I типа; после устранения сбоя восстанавливается предыдущее состояние включения-выключения упомянутого модуля.
[0025] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутый способ также включает: в случае кратковременного сбоя отрицательного терминала по питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке, происходит регулировка состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, преобразователя источника напряжения между портами постоянного тока низкого напряжения на цепочке вентильных блоков II типа; после устранения сбоя восстанавливается предыдущее состояние включения-выключения упомянутого модуля.
[0026] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутый способ также включает: в случае долговременного сбоя положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке происходит блокировка цепочки вентильных блоков I типа, в то же время отключается разъединитель или полностью управляемый переключатель, подключенный к положительному и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа, и, таким образом, происходит изоляция упомянутого сбоя; поддерживается неизменное рабочее состояние цепочки вентильных блоков II типа, продолжается выполнение преобразования электроэнергии, подающейся от питающей линии постоянного тока высокого напряжения на отрицательный терминал и нейтральную точку питающей линии постоянного тока низкого напряжения.
[0027] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутый способ также включает: в случае долговременного сбоя отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке происходит блокировка цепочки вентильных блоков II типа, в то же время отключается разъединитель или полностью управляемый переключатель, подключенный к положительному и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа, и, таким образом, происходит изоляция упомянутого сбоя; поддерживается неизменное рабочее состояние цепочки вентильных блоков I типа, продолжается выполнение преобразования электроэнергии, подающейся от питающей линии постоянного тока высокого напряжения на отрицательный терминал и нейтральную точку питающей линии постоянного тока низкого напряжения.
[0028] Варианты осуществления настоящего изобретения также раскрывают устройство управления вышеупомянутым двухполюсным двунаправленным преобразователем постоянного тока, включающее модуль нормальной работы, при этом во время нормальной работы упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока упомянутый модуль нормальной работы управляет смыканием разъединителей, подключенных к положительному полюсу и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения всех цепочек вентильных блоков.
[0029] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутое устройство управления также включает первый измерительный блок, первый регулировочный блок, второй измерительный блок и второй регулировочный блок, при этом упомянутый первый измерительный блок осуществляет измерение первой разницы потенциалов положительного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа, и, если первая разница потенциалов отклоняется от первого целевого значения, то активируется первый регулировочный блок; упомянутый первый регулировочный блок осуществляет регулировку мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения цепочки вентильных блоков I типа посредством магнитных элементов, до тех пор, пока упомянутая первая разница потенциалов не станет равна первому целевому значению, при этом упомянутый преобразователь источника напряжения располагается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа или между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и положительным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа; упомянутый второй измерительный блок осуществляет измерение второй разницы потенциалов отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа, и, если упомянутая вторая разница потенциалов отклоняется от второго целевого значения, то активируется второй регулировочный блок; упомянутый второй регулировочный блок осуществляет регулировку мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения цепочки вентильных блоков I типа посредством магнитных элементов, до тех пор, пока упомянутая вторая разница потенциалов не достигнет второго целевого значения, при этом упомянутый преобразователь источника напряжения располагается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа или между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа.
[0030] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутое устройство управления также включает третий измерительный блок, третий регулировочный блок, четвертый измерительный блок и четвертый регулировочный блок, при этом упомянутый третий измерительный блок осуществляет измерение третьей разницы потенциалов положительного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа, и, если третья разница потенциалов отклоняется от третьего целевого значения, то активируется третий регулировочный блок; упомянутый третий регулировочный блок осуществляет регулировку мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения цепочки вентильных блоков II типа посредством магнитных элементов, до тех пор, пока упомянутая третья разница потенциалов не станет равна упомянутому третьему целевому значению, при этом упомянутый преобразователь источника напряжения располагается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа или между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа; упомянутый четвертый измерительный блок осуществляет измерение четвертой разницы потенциалов отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока высокого напряжения цепочки вентильных блоков II типа, и, если четвертая разница потенциалов отклоняется от четвертого целевого значения, то активируется четвертый регулировочный блок; упомянутый четвертый регулировочный блок осуществляет регулировку мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения цепочки вентильных блоков II типа посредством трансформатора переменного тока, до тех пор, пока упомянутая четвертая разница потенциалов не станет равна упомянутому четвертому целевому значению, при этом упомянутый преобразователь источника напряжения располагается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа или между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и положительным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа.
[0031] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутое устройство управления также включает блок обработки кратковременных сбоев питающей линии постоянного тока высокого напряжения, блок обработки кратковременных сбоев положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения и блок обработки кратковременных сбоев отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения, при этом в случае кратковременного сбоя на питающей линии постоянного тока высокого напряжения упомянутый блок обработки кратковременных сбоев питающей линии постоянного тока высокого напряжения осуществляет регулировку состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, во всех цепочках вентильных блоков после устранения сбоя восстанавливает предыдущее состояние включения-выключения упомянутого модуля; в случае кратковременного сбоя положительного терминала по питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке, упомянутый блок обработки кратковременных сбоев положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения осуществляет регулировку состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, преобразователя источника напряжения между портами постоянного тока низкого напряжения на цепочке вентильных блоков I типа, а после устранения сбоя восстанавливает предыдущее состояние включения-выключения упомянутого модуля; в случае кратковременного сбоя отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке упомянутый блок обработки кратковременных сбоев отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения осуществляет регулировку состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, преобразователя источника напряжения между портами постоянного тока низкого напряжения на цепочке вентильных блоков II типа, и после устранения сбоя восстанавливает предыдущее состояние включения-выключения упомянутого модуля.
[0032] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутое устройство управления также включает блок обработки долговременных сбоев положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения и блок обработки долговременных сбоев отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения, при этом в случае долговременного сбоя положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке упомянутый блок обработки долговременных сбоев положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения осуществляет блокировку цепочки вентильных блоков I типа и в то же время отключает разъединитель или полностью управляемый переключатель, подключенный к положительному и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа, и, таким образом, происходит изоляция упомянутого сбоя; одновременно поддерживается неизменное рабочее состояние цепочки вентильных блоков II типа, продолжается выполнение преобразования электроэнергии, подающейся от питающей линии постоянного тока высокого напряжения на отрицательный терминал и нейтральную точку питающей линии постоянного тока низкого напряжения; в случае долговременного сбоя отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке упомянутый блок обработки долговременных сбоев отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения осуществляет блокировку цепочки вентильных блоков II типа, в то же время отключается разъединитель или полностью управляемый переключатель, подключенный к положительному и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа, и, таким образом, происходит изоляция упомянутого сбоя; одновременно поддерживается неизменное рабочее состояние цепочки вентильных блоков I типа, продолжается выполнение преобразования электроэнергии, подающейся от питающей линии постоянного тока высокого напряжения на положительный терминал и нейтральную точку питающей линии постоянного тока низкого напряжения.
[0033] По сравнению с существующими схемами, состоящими из стыковых конструкций ММС, в техническом решении, раскрытом в вариантах осуществления настоящего изобретения, тем же способом образуется псевдодвухполюсная конструкция на стороне высокого напряжения и истинно двухполюсная конструкция на стороне низкого напряжения, в то же время предложенное в настоящем изобретении решение позволяет снизить емкость вентильных блоков и трансформаторов, тем самым снизив проектную себестоимость системы. По сравнению с решением AUTO-DC, описанном в существующей литературе, в решении, раскрытом в настоящем патенте, для питающей линии постоянного тока на стороне высокого напряжения может использоваться псевдодвухполюсное соединение, в то же время на стороне низкого напряжения не существует равенства напряжения на землю положительного и отрицательного терминалов на стороне низкого напряжения и напряжения на землю на стороне высокого напряжения, что приводит к проблеме повышения механического напряжения изоляции. По сравнению с решением AUTO-DC, описанном в существующей литературе, в решении, раскрытом в настоящем изобретении, когда на одном полюсе питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения происходит сбой и он прекращает работу, это не влияет на нормальную работу другого полюса и по-прежнему возможно осуществлять преобразование электроэнергии от питающей линии постоянного тока высокого напряжения на питающую линию постоянного тока низкого напряжения, что позволяет удовлетворять условиям истинно двухполюсного соединения питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения.
Краткое описание прилагаемых чертежей
[0034] Для более четкого разъяснения технических решений по вариантам осуществления настоящего изобретения далее приводится обзор прилагаемых чертежей, необходимых для описания вариантов осуществления. При этом совершенно очевидно, что чертежи в приведенном ниже описании изображают только некоторые варианты осуществления, и рядовой технический персонал данной отрасли может, не применяя созидательного труда, вывести из данных чертежей другие чертежи.
[0035] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока по настоящему изобретению;
[0036] Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение определений каждого порта отдельной цепочки вентильных блоков;
[0037] Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение двунаправленного преобразователя постоянного тока со всего двумя цепочками вентильных блоков, где каждая цепочка вентильных блоков включает всего три преобразователя источника напряжения (VSC);
[0038] Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение конструкции отдельного преобразователя источника напряжения;
[0039] Фиг. 5 представляет собой модуль мощности, состоящий из полумоста и конденсатора;
[0040] Фиг. 6 представляет собой модуль мощности, состоящий из полного моста и конденсатора;
[0041] Фиг. 7 представляет собой схематическое изображение стратегии управления цепочки вентильных блоков I типа;
[0042] Фиг. 8 представляет собой схематическое изображение стратегии управления цепочки вентильных блоков II типа;
[0043] Фиг. 9 представляет собой схематическое изображение стратегии управления цепочки вентильных блоков I типа по еще одному варианту осуществления;
[0044] Фиг. 10 представляет собой схематическое изображение стратегии управления цепочки вентильных блоков II типа по еще одному варианту осуществления.
Конкретные варианты осуществления
[0045] Для более четкого разъяснения цели, технического решения и преимуществ вариантов осуществления настоящего изобретения далее на основе чертежей и вариантов осуществления приводится подробное и детальное описание конкретных вариантов осуществления технического решения по настоящему изобретению. При этом, приведенное ниже описание конкретных способов и вариантов осуществления приводится только с целью разъяснения и никоим образом не ограничивает настоящее изобретение. Здесь приводятся некоторые, а не все варианты осуществления настоящего изобретения, и другие варианты осуществления, полученные техническим персоналом данной отрасли посредством внесения различных изменений в настоящее изобретение, также находятся в диапазоне защиты настоящего изобретения.
[0046] Необходимо понимать, что термины «первый», «второй», «третий» и «четвертый» используются в формуле изобретения, раскрытии изобретения и на прилагаемых чертежах для того, чтобы различать разные объекты, а не для того, чтобы описать определенную последовательность. Термины «включает» и «содержит» используются в раскрытии настоящего изобретения и формуле изобретения для указания наличия описываемых характеристик, целого, этапов, действий, компонентов и/или составных частей и совершенно не исключают наличия или добавления одной или нескольких других характеристик, целого, этапов, действий, компонентов и/или составных частей или их комбинаций.
[0047] Для решения проблемы, которая заключается в том, что при включении преобразователей AUTO-DC питающая линия постоянного тока на стороне высокого напряжения имеет псевдодвухполюсную систему, а питающая линия постоянного тока на стороне низкого напряжения имеет истинно двухполюсную систему, в настоящем изобретении предлагается двухполюсный двунаправленный преобразователь постоянного тока. Когда на одном полюсе питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения происходит сбой и он прекращает работу, это не влияет на нормальную работу другого полюса и по-прежнему возможно осуществлять преобразование электроэнергии от питающей линии постоянного тока высокого напряжения на питающую линию постоянного тока низкого напряжения. Также настоящее изобретение раскрывает способ и устройство управления двухполюсным двунаправленным преобразователем постоянного тока.
[0048] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока по настоящему изобретению.
[0049] Как показано на Фиг. 1, двунаправленный преобразователь постоянного тока состоит из по крайней мере двух цепочек вентильных блоков и шести магнитных элементов.
[0050] Каждая цепочка вентильных блоков имеет один порт постоянного тока высокого напряжения, один порт постоянного тока низкого напряжения и по крайней мере три порта переменного тока. Положительные полюса портов постоянного тока высокого напряжения всех цепочек вентильных блоков соединяются друг с другом, образуя положительный полюс порта на стороне высокого напряжения упомянутого двунаправленного преобразователя постоянного тока; отрицательные полюса портов постоянного тока высокого напряжения всех цепочек вентильных блоков соединяются друг с другом, образуя отрицательный полюс порта на стороне высокого напряжения упомянутого двунаправленного преобразователя постоянного тока.
[0051] Во всех цепочках вентильных блоков каждый порт переменного тока соединяется с одним магнитным элементом. Другие терминалы магнитных элементов, подключенных ко всем портам переменного тока в отдельной цепочке вентильных блоков, соединяются друг с другом параллельным соединением.
[0052] Цепочки вентильных блоков разделяются на цепочки вентильных блоков I типа и цепочки вентильных блоков II типа в соответствии с отношениями соединения цепочки вентильных блоков и порта на стороне низкого напряжения двунаправленного преобразователя постоянного тока. Положительный полюс порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа образует положительный полюс порта на стороне низкого напряжения упомянутого двунаправленного преобразователя постоянного тока, а его отрицательный терминал образует нейтральную точку порта на стороне низкого напряжения упомянутого двунаправленного преобразователя постоянного тока. Положительный полюс порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа образует нейтральную точку порта на стороне низкого напряжения упомянутого двунаправленного преобразователя постоянного тока, а его отрицательный терминал образует отрицательный полюс порта на стороне низкого напряжения упомянутого двунаправленного преобразователя постоянного тока. Нейтральные точки портов на стороне низкого напряжения двунаправленного преобразователя постоянного тока, образованного цепочкой вентильных блоков I типа и цепочкой вентильных блоков II типа, совпадают.
[0053] Как показано на Фиг. 1, блок 101 это цепочка вентильных блоков I типа, блок 102 - цепочка вентильных блоков II типа, а блок 103 - магнитный блок.
[0054] Как показано на Фиг. 1, блоки 104-111 представляют собой разъединители. При этом блоки 104-107 являются разъединителями, подключенным к порту на стороне высокого напряжения цепочки вентильных блоков, а блоки 108-111 - это разъединители, подключенные к порту на стороне низкого напряжения цепочки вентильных блоков. Разъединители могут, помимо прочего, представлять собой полностью управляемые переключатели.
[0055] Первые разъединители 106 и 104 подключаются между положительным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения и положительным терминалом питающей линии высокого напряжения цепочек вентильных блоков соответственно цепочки вентильных блоков I типа и цепочек вентильных блоков II типа. Вторые разъединители 107 и 105 подключается между отрицательным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков и отрицательным терминалом питающей линии постоянного тока высокого напряжения соответственно цепочки вентильных блоков I типа и цепочки вентильных блоков II типа. Третий разъединитель 110 подключается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа и положительным терминалом питающей линии постоянного тока низкого напряжения. Четвертый разъединитель 111 подключается между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа и нейтральной точкой питающей линии постоянного тока низкого напряжения Пятый разъединитель 108 подключается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа и нейтральной точкой питающей линии постоянного тока низкого напряжения. Шестой разъединитель 109 подключается между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа и отрицательным полюсом питающей линии постоянного тока низкого напряжения.
[0056] Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение определений каждого порта отдельной цепочки вентильных блоков.
[0057] На Фиг. 2 блок 201 обозначает одну цепочку вентильных блоков, включающую порт постоянного тока высокого напряжения, порт постоянного тока низкого напряжения и по крайней мере три порта переменного тока.
[0058] Положительные полюса портов постоянного тока высокого напряжения всех цепочек вентильных блоков двунаправленного преобразователя постоянного тока по-отдельности соединяются посредством разъединителей и затем подключаются к положительному терминалу питающей линии постоянного тока высокого напряжения. Отрицательные полюса портов постоянного тока высокого напряжения всех цепочек вентильных блоков по-отдельности соединяются посредством разъединителей и затем подключаются к отрицательному терминалу питающей линии постоянного тока высокого напряжения. Положительные и отрицательные полюса порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа двунаправленного преобразователя постоянного тока по-отдельности соединяются посредством разъединителей и подключаются к положительному терминалу и нейтральной точке питающей линии постоянного тока низкого напряжения. Положительные и отрицательные полюса порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа двунаправленного преобразователя постоянного тока по-отдельности соединяются посредством разъединителей и подключаются к нейтральной точке и отрицательному терминалу питающей линии постоянного тока низкого напряжения.
[0059] Как показано на Фиг. 2, блок 202 представляет собой электрический реактор; магнитный элемент, подключенный к отдельной цепочке вентильных блоков, может быть электрическим реактором; к каждому выходному терминалу порта переменного тока подключается один электрический реактор. Блок 203 представляет собой трансформатор переменного тока. Магнитный элемент, подключенный к отдельной цепочке вентильных блоков, может быть трансформатором переменного тока; к одному порту переменного тока подключается один трансформатор переменного тока.
[0060] Цепочки вентильных блоков I типа и II типа двунаправленного преобразователя постоянного тока включают столько же преобразователей источника напряжения, сколько портов переменного тока, при этом все преобразователи источника напряжения имеют схему преобразования переменного/постоянного тока, а схема преобразования переменного/постоянного тока включает по крайней мере один порт переменного тока и один порт постоянного тока.
[0061] В цепочке вентильных блоков I и II типа двунаправленного преобразователя постоянного тока порты постоянного тока всех преобразователей источника напряжения по порядку от первого до последнего соединяются последовательным соединением, при этом положительный полюс порта постоянного тока первого преобразователя источника напряжения и отрицательный полюс порта постоянного тока последнего преобразователя источника напряжения образуют порт постоянного тока высокого напряжения одной цепочки вентильных блоков; внутри всех преобразователей источника напряжения находится по крайней мере один порт переменного тока, все порты переменного тока являются портами переменного тока упомянутой цепочки вентильных блоков.
[0062] Преобразователь источника напряжения сокращенно называется VSC. На Фиг. 3 показан один двунаправленный преобразователь постоянного тока, имеющий только две цепочки вентильных блоков, а каждая цепочка вентильных блоков имеет только три преобразователя источника напряжения. На Фиг. 3 блоки 301-306 представляют собой преобразователь источника напряжения с двумя цепочками вентильных блоков, то есть VSC1-VSC6. При этом, VSC1, VSC2 и VSC3 соединяются последовательным соединением и образуют цепочку вентильных блоков II типа, a VSC4, VSC5 и VSC6 соединяются последовательным соединением, образуя цепочку вентильных блоков I типа. Блок 307 обозначает трансформатор переменного тока.
[0063] Из всех преобразователей источника напряжения цепочки вентильных блоков выбираются два преобразователя источника напряжения, положительные полюса порта постоянного тока которых выводятся наружу, образуя порт постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков. При этом, положительный полюс высокого напряжения является положительным терминалом порта постоянного тока низкого напряжения, а положительный полюс низкого напряжения является отрицательным терминалом порта постоянного тока низкого напряжения. В цепочке вентильных блоков I типа выбранный отрицательный терминал и нейтральная точка питающей линии постоянного тока на стороне высокого напряжения имеют равный потенциал. В цепочке вентильных блоков II типа выбранный положительный терминал и нейтральная точка питающей линии постоянного тока на стороне высокого напряжения имеют равный потенциал. Это показано на Фиг. 3.
[0064] Из всех преобразователей источника напряжения цепочки вентильных блоков выбираются два преобразователя источника напряжения, отрицательные полюса порта постоянного тока которых выводятся наружу, образуя порт постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков. При этом, отрицательный полюс высокого напряжения является положительным терминалом порта постоянного тока низкого напряжения, а отрицательный полюс низкого напряжения является отрицательным терминалом порта постоянного тока низкого напряжения. В цепочке вентильных блоков I типа выбранный отрицательный терминал и нейтральная точка питающей линии постоянного тока на стороне высокого напряжения имеют равный потенциал. В цепочке вентильных блоков II типа выбранный положительный терминал и нейтральная точка питающей линии постоянного тока на стороне высокого напряжения имеют равный потенциал. Это показано на Фиг. 3.
[0065] Преобразователь источника напряжения цепочки вентильных блоков включает по крайней мере два блока с четырьмя вентильными плечами, последовательно соединенными попарно. Каждое вентильное плечо включает последовательно соединенные по порядку электрический генератор вентильного плеча и модуль мощности. Два терминала последовательно подключенных верхнего и нижнего вентильного плеча каждого блока соединяются параллельно и образуют порт постоянного тока преобразователя источника напряжения. Нейтральные точки последовательно подключенных верхнего и нижнего вентильного плеча каждого блока выводятся вовне и образуют порт переменного тока;
[0066] Фиг. 4 представляет собой подробное схематическое изображение конструкции преобразователя источника напряжения на одной цепочке вентильных блоков.
[0067] Как показано на Фиг. 4, блок 401 это электрический реактор вентильного плеча, а блок 402 модуль мощности. Один электрический реактор вентильного плеча соединяется с несколькими SM блоками мощности последовательным соединением, образуя одного вентильное плечо. На Фиг. 4 шесть вентильных плеч образуют один преобразователь источника напряжения, то есть, конструкцию ММС, при этом все точки соединения всех верхних и нижних вентильных плеч выводятся наружу, что позволяет выводить трехфазный переменный ток; в случае удаления любой вентильных плеч упомянутый преобразователь источника напряжения может осуществлять вывод однофазного переменного тока.
[0068] Вентильные плечи преобразователя источника напряжения цепочки вентильных блоков состоят из последовательно соединенных по порядку электрического генератора и модуля мощности вентильного плеча. Все модули мощности используют конструкцию, состоящую из полумоста и конденсатора. Фиг. 5 представляет собой модуль мощности, состоящий из полумоста и конденсатора. На Фиг. 5 Q1 и Q2 обозначают два полностью управляемых коммутационных элемента схемы полумоста.
[0069] Как вариант, все модули мощности могут использовать конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора. Фиг. 6 представляет собой модуль мощности, состоящий из полного моста и конденсатора. На Фиг. 6 Q1, Q2, Q3 и Q4 обозначают четыре полностью управляемых коммутационных элемента схемы полного моста.
[0070] Как вариант, все модули мощности могут использовать комбинацию конструкции, состоящей из полного моста и конденсатора, и конструкции, состоящей из полумоста и конденсатора.
[0071] Фиг. 7 представляет собой схематическое изображение стратегии управления цепочки вентильных блоков I типа, а Фиг. 8 - схематическое изображение стратегии управления цепочки вентильных блоков II типа; далее следует разъяснение способа управления двухполюсным двунаправленным преобразователем постоянного тока с использованием Фиг. 7 и Фиг. 8.
[0072] Как показано на Фиг. 7 и Фиг. 8, во время нормальной работы смыкается разъединитель, подключенный к положительному и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения всех цепочек вентильных блоков. Как показано на Фиг. 6, во время нормальной работы полномостовой модуль мощности вводится в работу при включении Q1 и Q4 и отключении Q2 и Q3; полномостовой модуль мощности выводится из работы при включении Q1 и Q3 и отключении Q2 и Q4 или при включении Q2 и Q4 и отключении Q1 и Q3.
[0073] Как показано на Фиг. 7, для каждой цепочки вентильных блоков I типа используется следующий способ управления.
[0074] В реальном времени происходит измерение разницы потенциалов положительного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа. Эта разница потенциалов сравнивается с первым целевым значением, при этом первое целевое значение составляет половину от опорного значения напряжения положительного и отрицательного терминалов порта постоянного тока низкого напряжения двунаправленного преобразователя постоянного тока. Если измеренное значение отклоняется от первого целевого значения, то происходит регулировка мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения, расположенным между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа, и преобразователем источника напряжения, расположенным между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и положительным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения цепочки вентильных блоков I типа, посредством магнитных элементов до тех пор, пока измеренное значение не станет равно первому целевому значению.
[0075] В реальном времени происходит измерение разницы потенциалов отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока высокого напряжения цепочки вентильных блоков I типа. Эта разница потенциалов сравнивается со вторым целевым значением, при этом второе целевое значение составляет половину от опорного значения напряжения положительного и отрицательного терминалов порта постоянного тока высокого напряжения двунаправленного преобразователя постоянного тока. Если измеренное значение отклоняется от второго целевого значения, то происходит регулировка мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения, расположенным между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа, и преобразователем источника напряжения, расположенным между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения цепочки вентильных блоков I типа, посредством магнитных элементов до тех пор, пока измеренное значение не станет равно второму целевому значению.
[0076] Как показано на Фиг. 8, для каждой цепочки вентильных блоков II типа используется следующий способ управления.
[0077] В реальном времени происходит измерение разницы потенциалов положительного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа. Эта разница потенциалов сравнивается с третьим целевым значением, при этом упомянутое третье целевое значение составляет половину от опорного значения напряжения положительного и отрицательного терминалов порта постоянного тока низкого напряжения двунаправленного преобразователя постоянного тока. Если измеренное значение отклоняется от третьего целевого значения, то происходит регулировка мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения, расположенным между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа, и преобразователем источника напряжения, расположенным между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения цепочки вентильных блоков II типа, посредством магнитных элементов до тех пор, пока измеренное значение не станет равно третьему целевому значению.
[0078] В реальном времени происходит измерение разницы потенциалов отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока высокого напряжения цепочки вентильных блоков II типа. Эта разница потенциалов сравнивается с четвертым целевым значением, при этом четвертое целевое значение составляет половину от опорного значения напряжения положительного и отрицательного терминалов порта постоянного тока высокого напряжения двунаправленного преобразователя постоянного тока. Если измеренное значение отклоняется от четвертого целевого значения, то происходит регулировка мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения, расположенным между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения, цепочки вентильных блоков II типа, и преобразователем источника напряжения, расположенным между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и положительным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения цепочки вентильных блоков II типа, посредством магнитных элементов до тех пор, пока измеренное значение не станет равно четвертому целевому значению;
[0079] Как показано на Фиг. 7 и Фиг. 8, в случае кратковременного сбоя на питающей линии постоянного тока высокого напряжения происходит регулировка состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, во всех цепочках вентильных блоков. После устранения сбоя восстанавливается состояние включения-выключения упомянутого модуля.
[0080] В случае кратковременного сбоя положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке, происходит регулировка состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, преобразователя источника напряжения, расположенного между портами постоянного тока низкого напряжения на цепочке вентильных блоков I типа. После устранения сбоя восстанавливается предыдущее состояние включения-выключения упомянутого модуля.
[0081] В случае кратковременного сбоя отрицательного терминала по питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке, происходит регулировка состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, преобразователя источника напряжения между портами постоянного тока низкого напряжения на цепочке вентильных блоков II типа. После устранения сбоя восстанавливается предыдущее состояние включения-выключения упомянутого модуля.
[0082] В случае кратковременного сбоя посредством высокочастотного переключения, состоящего во включении Q1, Q4 и отключении Q2 и Q3, а также включении Q2 и Q3 и отключении Q1 и Q4, происходит управление выходным током полного моста, то есть управление величиной аварийного тока. После устранения сбоя происходит возвращение в предыдущее нормальное рабочее состояние.
[0083] Как показано на Фиг. 7 и Фиг. 8, в случае долговременного сбоя положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке происходит блокировка цепочки вентильных блоков I типа, в то же время отключается разъединитель, подключенный к положительному и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа, и, таким образом, происходит изоляция упомянутого сбоя. В то же время поддерживается неизменное рабочее состояние цепочки вентильных блоков II типа, продолжается выполнение преобразования электроэнергии, подающейся от питающей линии постоянного тока высокого напряжения на отрицательный терминал и нейтральную точку питающей линии постоянного тока низкого напряжения.
[0084] В случае долговременного сбоя отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке происходит блокировка цепочки вентильных блоков II типа, в то же время отключается разъединитель, подключенный к положительному и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа, и, таким образом, происходит изоляция упомянутого сбоя. В то же время поддерживается неизменное рабочее состояние цепочки вентильных блоков I типа, продолжается выполнение преобразования электроэнергии, подающейся от питающей линии постоянного тока высокого напряжения на положительный терминал и нейтральную точку питающей линии постоянного тока низкого напряжения.
[0085] Отключение переключателей, обозначаемых блоками 104, 105, 108 и 109, позволяет изолировать цепочку вентильных блоков I типа. Отключение переключателей, обозначаемых блоками 106, 107, 110 и 111, позволяет изолировать цепочку вентильных блоков II типа. Это показано на Фиг. 1.
[0086] Варианты осуществления настоящего изобретения также раскрывают устройство управления двухполюсным двунаправленным преобразователем постоянного тока. Фиг. 7 представляет собой схематическое изображение стратегии управления цепочки вентильных блоков I типа, а Фиг. 8 - схематическое изображение стратегии управления цепочки вентильных блоков II типа. Устройство управления также называется распределителем мощности. Фиг. 9 представляет собой схематическое изображение стратегии управления цепочки вентильных блоков I типа по еще одному варианту осуществления, а Фиг. 10 - схематическое изображение стратегии управления цепочки вентильных блоков II типа по еще одному варианту осуществления.
[0087] Устройство управления включает блок нормальной работы. Во время нормальной работы двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока блок нормальной работы управляет смыканием разъединителя или полностью автоматического выключателя, подключенного к положительному и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения всех цепочек вентильных блоков.
[0088] Как вариант, устройство управления двухполюсным двунаправленным преобразователем постоянного тока также включает первый измерительный блок, первый регулировочный блок, второй измерительный блок и второй регулировочный блок.
[0089] Первый измерительный блок в реальном времени осуществляет измерение первой разницы потенциалов положительного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа. Первая разница потенциалов сравнивается с первым целевым значением, при этом первое целевое значение составляет половину от опорного значения напряжения положительного и отрицательного терминалов порта постоянного тока низкого напряжения двунаправленного преобразователя постоянного тока. Если первая разница потенциалов отклоняется от первого целевого значения, то активируется первый регулировочный блок. Первый регулировочный блок осуществляет регулировку мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения, расположенным между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа, и преобразователем источника напряжения, расположенным между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и положительным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения цепочки вентильных блоков I типа, посредством магнитных элементов до тех пор, пока первая разница потенциалов не станет равна первому целевому значению.
[0090] Второй измерительный блок в реальном времени осуществляет измерение второй разницы потенциалов отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока высокого напряжения цепочки вентильных блоков I типа. Вторая разница потенциалов сравнивается со вторым целевым значением, при этом второе целевое значение составляет половину от опорного значения напряжения положительного и отрицательного терминалов порта постоянного тока высокого напряжения двунаправленного преобразователя постоянного тока. Если вторая разница потенциалов отклоняется от второго целевого значения, то активируется второй регулировочный блок. Второй регулировочный блок осуществляет регулировку мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения, расположенным между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа, и преобразователем источника напряжения, расположенным между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения цепочки вентильных блоков I типа, посредством магнитных элементов до тех пор, пока вторая разница потенциалов не станет равна второму целевому значению.
[0091] Как вариант, устройство управления двухполюсным двунаправленным преобразователем постоянного тока также включает третий измерительный блок, третий регулировочный блок, четвертый измерительный блок и четвертый регулировочный блок.
[0092] Третий измерительный блок в реальном времени осуществляет измерение третьей разницы потенциалов положительного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа. Третья разница потенциалов сравнивается с третьим целевым значением, при этом упомянутое третье целевое значение составляет половину от опорного значения напряжения положительного и отрицательного терминалов порта постоянного тока низкого напряжения двунаправленного преобразователя постоянного тока. Если третья разница потенциалов отклоняется от третьего целевого значения, то активируется третий регулировочный блок. Третий регулировочный блок осуществляет регулировку мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения, расположенным между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа, и преобразователем источника напряжения, расположенным между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения цепочки вентильных блоков II типа, посредством магнитных элементов до тех пор, пока третья разница потенциалов не станет равна третьему целевому значению.
[0093] Четвертый измерительный блок в реальном времени осуществляет измерение четвертой разницы потенциалов отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока высокого напряжения цепочки вентильных блоков II типа. Четвертая разница потенциалов сравнивается с четвертым целевым значением, при этом четвертое целевое значение составляет половину от опорного значения напряжения положительного и отрицательного терминалов порта постоянного тока высокого напряжения двунаправленного преобразователя постоянного тока. Если четвертая разница потенциалов отклоняется от четвертого целевого значения, то активируется четвертый регулировочный блок. Четвертый регулировочный блок осуществляет регулировку мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения, расположенным между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа, и преобразователем источника напряжения, расположенным между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и положительным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения цепочки вентильных блоков II типа, посредством магнитных элементов до тех пор, пока четвертая разница потенциалов не станет равна четвертому целевому значению.
[0094] Как вариант, устройство управления также может включать блок обработки кратковременных сбоев питающей линии постоянного тока высокого напряжения, блок обработки кратковременных сбоев положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения и блок обработки кратковременных сбоев отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения.
[0095] В случае кратковременного сбоя на питающей линии постоянного тока высокого напряжения блок обработки кратковременных сбоев питающей линии постоянного тока высокого напряжения осуществляет регулировку состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, во всех цепочках вентильных блоков. После устранения сбоя восстанавливается предыдущее состояние включения-выключения упомянутого модуля. В случае кратковременного сбоя положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке, упомянутый блок обработки кратковременных сбоев положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения осуществляет регулировку состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, преобразователя источника напряжения между портами постоянного тока низкого напряжения во всех цепочках вентильных блоков I типа. После устранения сбоя восстанавливается предыдущее состояние включения-выключения упомянутого модуля. В случае кратковременного сбоя отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке блок обработки кратковременных сбоев отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения осуществляет регулировку состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, преобразователя источника напряжения между портами постоянного тока низкого напряжения на цепочке вентильных блоков II типа. После устранения сбоя восстанавливается предыдущее состояние включения-выключения упомянутого модуля.
[0096] Как вариант, устройство управления также может включать блок обработки долговременных сбоев положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения и блок обработки долговременных сбоев отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения.
[0097] В случае долговременного сбоя положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке блок обработки долговременных сбоев положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения осуществляет блокировку цепочки вентильных блоков I типа, в то же время он отключает разъединитель или полностью управляемый переключатель, подключенный к положительному и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа, и, таким образом, происходит изоляция вышеупомянутого сбоя. В то же время поддерживается неизменное рабочее состояние цепочки вентильных блоков II типа, продолжается выполнение преобразования электроэнергии, подающейся от питающей линии постоянного тока высокого напряжения на отрицательный терминал и нейтральную точку питающей линии постоянного тока низкого напряжения.
[0098] В случае долговременного сбоя отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке блок обработки долговременных сбоев отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения осуществляет блокировку цепочки вентильных блоков II типа, в то же время отключается разъединитель или полностью управляемый переключатель, подключенный к положительному и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа, и, таким образом, происходит изоляция упомянутого сбоя. В то же время поддерживается неизменное рабочее состояние цепочки вентильных блоков I типа, продолжается выполнение преобразования электроэнергии, подающейся от питающей линии постоянного тока высокого напряжения на положительный терминал и нейтральную точку питающей линии постоянного тока низкого напряжения.
[0099] Чтобы в достаточной степени разъяснить принцип регулировки по настоящему патенту далее описывается способ определения количественных параметров на примере схемы, изображенной на Фиг. 3. Примем класс напряжения на стороне высокого напряжения за псевдодвухполюсный ±Е1, тогда напряжение положительного и отрицательного терминала порта на стороне высокого напряжения будет составлять 2Е1. Класс напряжения на стороне низкого напряжения - истинно двухполюсный ±Е2, тогда напряжение положительного и отрицательного терминала порта на стороне низкого напряжения будет составлять 2Е2; удовлетворяя условие E1>Е2, получаем n=Е1/Е2, тогда n>1. Примем номинальную мощность такого двунаправленного преобразователя постоянного тока за Р, то есть выходная и входная мощность порта на стороне высокого напряжения - это Р, а выходная мощность каждого полюса из двух полюсов на стороне низкого напряжения - это Р/2.
[0100] В соответствии с разграничением классов напряжения необходимо установить равные номинальные напряжения портов постоянного тока VSC1 и VSC6, которое будет составлять Е1; также необходимо установить равное номинальное напряжение портов постоянного тока VSC2 и VSC5, которое будет составлять Е2, тогда номинальное напряжение VSC3 и VSC4 будет составлять Е2-Е1.
[0101] Из правил Кирхгофа известно, что, если VSC1, VSC2 и VSC3 соединяются последовательным соединением и VSC4, VSC5 и VSC6 также соединяются последовательным соединением, то ток портов постоянного тока является равным, вследствие чего номинальная мощность VSC1 и VSC6 равна Р/4; в соответствии с равенством n=Е1/Е2 можно вывести, что номинальная расчетная мощность VSC3 и VSC4 составляет (n-1)/n*(Р/4), а мощность портов переменного тока VSC1 и VSC6, а также VSC3 и VSC4 посредством магнитных элементов передается на VSC2 и VSC5 соответственно, следовательно, номинальная мощность VSC2 и VSC5 составляет (2n-1)/n*(Р/4).
[0102] Зная номинальную мощность и напряжение порта постоянного тока преобразователей источника напряжения (VSC), можно в соответствии с существующими способами проектирования преобразователей источника напряжения на основе конструкции ММС спроектировать сам преобразователь источника напряжения (VSC).
[0103] Номинальная активная мощность каждого трансформатора переменного тока, подключенного к каждому VSC, и номинальная мощность соответствующего VSC равны, а напряжение трансформатора может определяться в соответствии с соотношением модуляции изменения напряжения переменного тока VSC в постоянный.
[0104] Таким образом, можно в соответствии с настоящим патентом разработать двунаправленный преобразователь постоянного тока, который может применяться на практике для псевдодвухполюсных соединений проводов на стороне высокого напряжения и истинно двухполюсных соединений проводов на стороне низкого напряжения.
[0105] По сравнению с существующими схемами на основе стыковых конструкций ММС, в техническом решении, раскрытом в вариантах осуществления настоящего изобретения, тем же способом образуется псевдодвухполюсная конструкция на стороне высокого напряжения и истинно двухполюсная конструкция на стороне низкого напряжения, в то же время предложенное в настоящем изобретении решение позволяет уменьшить емкость вентильных блоков и трансформаторов, тем самым снизив проектную себестоимость системы. По сравнению с решением AUTO-DC, описанном в существующей литературе, в решении, раскрытом в настоящем патенте, для питающей линии постоянного тока на стороне высокого напряжения может использоваться псевдодвухполюсное соединение, в то же время на стороне низкого напряжения не существует равенства напряжения на землю положительного и отрицательного терминалов на стороне низкого напряжения и напряжения на землю на стороне высокого напряжения, что приводит к проблеме повышения механического напряжения изоляции. По сравнению с решением AUTO-DC, описанном в существующей литературе, в решении, раскрытом в настоящем изобретении, когда на одном полюсе питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения происходит сбой и он прекращает работу, это не влияет на нормальную работу другого полюса, и по-прежнему возможно осуществлять преобразование электроэнергии от питающей линии постоянного тока высокого напряжения на питающую линию постоянного тока низкого напряжения, что позволяет удовлетворять условиям истинно двухполюсного соединения питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения.
[0106] Необходимо заметить, что приведенные выше для описания чертежей варианты осуществления предназначены только для разъяснения настоящего изобретения и ни в коем случае не ограничивают его диапазон; рядовой технический персонал должен понимать, что любые модификации и тождественные замены, вносимые в настоящее изобретение при соблюдении сути и диапазона настоящего изобретения также находятся в диапазоне защиты настоящего изобретения. При этом, если иное не следует из контекста, все приведенные здесь формы единственного числа также включают формы множественного числа и наоборот. Кроме того, если явно не указано иное, любой из вариантов осуществления может полностью или частично применяться в сочетании с другим вариантом осуществления, как полным, так и его частью.

Claims (65)

1. Двухполюсный двунаправленный преобразователь постоянного тока, включающий:
по крайней мере две цепочки вентильных блоков, различающиеся отношением соединения между упомянутыми цепочками вентильных блоков и портом на стороне низкого напряжения упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока; включая:
цепочку вентильных блоков I типа, при этом положительный полюс порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа образует положительный полюс порта на стороне низкого напряжения упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока;
цепочку вентильных блоков II типа, при этом положительный полюс порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа подключается к отрицательному полюсу порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа, образуя нейтральную точку порта на стороне низкого напряжения упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока, а отрицательный полюс порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа образует отрицательный полюс порта на стороне низкого напряжения упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока;
при этом каждая упомянутая цепочка вентильных блоков включает:
порт постоянного тока низкого напряжения;
порт постоянного тока высокого напряжения, при этом положительные полюса всех упомянутых портов постоянного тока высокого напряжения соединяются друг с другом, образуя положительный полюс порта на стороне высокого напряжения упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока; отрицательные полюса всех упомянутых портов постоянного тока высокого напряжения соединяются друг с другом, образуя отрицательный полюс порта на стороне высокого напряжения упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока;
по крайней мере три порта переменного тока, при этом каждый упомянутый порт переменного тока соединяется одним магнитным элементом;
по крайней мере шесть упомянутых магнитных элементов, при этом один терминал каждого упомянутого магнитного элемента соединяется с упомянутыми портами переменного тока, а другие терминалы упомянутых магнитных элементов, подключенных ко всем упомянутым портам переменного тока в одной и той же цепочке вентильных блоков, соединяются друг с другом.
2. Двухполюсный двунаправленный преобразователь постоянного тока по п. 1, также включающий:
первый разъединитель, подключенный между положительным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков и положительным терминалом питающей линии постоянного тока высокого напряжения;
второй разъединитель, подключенный между отрицательным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков и отрицательным терминалом питающей линии постоянного тока высокого напряжения;
третий разъединитель, подключенный между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа и положительным терминалом питающей линии постоянного тока низкого напряжения;
четвертый разъединитель, подключенный между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа и нейтральной точкой питающей линии постоянного тока низкого напряжения;
пятый разъединитель, подключенный между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа и нейтральной точкой питающей линии постоянного тока низкого напряжения;
шестой разъединитель, подключенный между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа и отрицательным терминалом питающей линии постоянного тока низкого напряжения.
3. Двухполюсный двунаправленный преобразователь постоянного тока по п. 1, в котором все упомянутые цепочки вентильных блоков включают:
преобразователи источника напряжения, при этом количество упомянутых преобразователей источника напряжения равно количеству портов переменного тока упомянутой цепочки вентильных блоков, и упомянутые преобразователи источника напряжения включают:
схему преобразования переменного-постоянного тока, включающую по крайней мере один порт переменного тока и один порт постоянного тока.
4. Двухполюсный двунаправленный преобразователь постоянного тока по п. 3, в котором
порты постоянного тока всех упомянутых преобразователей источника напряжения в упомянутой цепочке вентильных блоков по порядку от первого до последнего соединяются последовательным соединением, при этом положительный полюс порта постоянного тока первого преобразователя источника напряжения является положительным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков, а отрицательный полюс порта постоянного тока последнего преобразователя источника напряжения является отрицательным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения цепочки вентильных блоков;
все упомянутые порты переменного тока являются портами переменного тока упомянутой цепочки вентильных блоков.
5. Двухполюсный двунаправленный преобразователь постоянного тока по п. 3, в котором
в упомянутой цепочке вентильных блоков выбираются два преобразователя источника напряжения, положительные полюса порта постоянного тока которых выводятся наружу, образуя порт постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков; при этом положительный полюс высокого напряжения является положительным терминалом порта постоянного тока низкого напряжения, а положительный полюс низкого напряжения является отрицательным терминалом порта постоянного тока низкого напряжения;
в цепочке вентильных блоков I типа выбранный отрицательный терминал и нейтральная точка питающей линии постоянного тока на стороне высокого напряжения имеют равный потенциал; в цепочке вентильных блоков II типа выбранный положительный терминал и нейтральная точка питающей линии постоянного тока на стороне высокого напряжения имеют равный потенциал;
в упомянутой цепочке вентильных блоков выбираются два преобразователя источника напряжения, отрицательные полюса порта постоянного тока которых выводятся наружу, образуя порт постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков; при этом отрицательный полюс высокого напряжения является положительным терминалом порта постоянного тока низкого напряжения, а отрицательный полюс низкого напряжения является отрицательным терминалом порта постоянного тока низкого напряжения;
в цепочке вентильных блоков I типа выбранный отрицательный терминал и нейтральная точка питающей линии постоянного тока на стороне высокого напряжения имеют равный потенциал; в цепочке вентильных блоков II типа выбранный положительный терминал и нейтральная точка питающей линии постоянного тока на стороне высокого напряжения имеют равный потенциал.
6. Способ управления двухполюсным двунаправленным преобразователем постоянного тока по любому из пп. 1-5, включающий:
смыкание разъединителей, подключенных к положительному и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения всех цепочек вентильных блоков во время нормальной работы; измерение первой разницы потенциалов положительного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа;
если упомянутая первая разница потенциалов отклоняется от первого целевого значения, то происходит регулировка мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения цепочки вентильных блоков I типа посредством магнитных элементов, до тех пор, пока упомянутая первая разница потенциалов не станет равна первому целевому значению, при этом упомянутый преобразователь источника напряжения располагается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа или между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и положительным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа;
упомянутое первое целевое значение составляет половину от опорного значения напряжения положительного и отрицательного терминалов порта постоянного тока низкого напряжения упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока; измеряется вторая разница потенциалов отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа;
если упомянутая вторая разница потенциалов отклоняется от второго целевого значения, то происходит регулировка мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения цепочки вентильных блоков I типа посредством магнитных элементов, до тех пор, пока вторая разница потенциалов не станет равна второму целевому значению, при этом упомянутый преобразователь источника напряжения располагается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа или между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа;
упомянутое второе целевое значение составляет половину от опорного значения напряжения положительного и отрицательного терминалов порта постоянного тока высокого напряжения упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока.
7. Способ по п. 6, также включающий:
измерение третьей разницы потенциалов положительного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа;
если упомянутая третья разница потенциалов отклоняется от третьего целевого значения, то происходит регулировка мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения цепочки вентильных блоков II типа посредством магнитных элементов, до тех пор, пока упомянутая третья разница потенциалов не станет равна упомянутому третьему целевому значению, при этом упомянутый преобразователь источника напряжения располагается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа или между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа;
упомянутое третье целевое значение составляет половину от опорного значения напряжения положительного и отрицательного терминалов порта постоянного тока низкого напряжения упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока;
измерение четвертой разницы потенциалов отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа;
если упомянутая четвертая разница потенциалов отклоняется от четвертого целевого значения, то происходит регулировка мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения цепочки вентильных блоков II типа посредством магнитных элементов, до тех пор, пока упомянутая четвертая разница потенциалов не станет равна упомянутому четвертому целевому значению, при этом упомянутый преобразователь источника напряжения располагается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа или между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и положительным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа;
упомянутое четвертое целевое значение составляет половину от опорного значения напряжения положительного и отрицательного терминалов порта постоянного тока высокого напряжения упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока.
8. Способ по п. 6, также включающий:
в случае кратковременного сбоя на питающей линии постоянного тока высокого напряжения происходит регулировка состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, во всех цепочках вентильных блоков;
в случае кратковременного сбоя положительного терминала по питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке происходит регулировка состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, преобразователя источника напряжения, расположенного между портами постоянного тока низкого напряжения на цепочке вентильных блоков I типа;
в случае кратковременного сбоя отрицательного терминала по питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке происходит регулировка состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, преобразователя источника напряжения между портами постоянного тока низкого напряжения на всех цепочках вентильных блоков II типа;
после устранения сбоя состояние включения-выключения упомянутого модуля восстанавливается.
9. Способ по п. 6, также включающий:
в случае долговременного сбоя положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке происходит блокировка цепочки вентильных блоков I типа, в то же время отключается разъединитель или полностью управляемый переключатель, подключенный к положительному и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа, и, таким образом, происходит изоляция упомянутого сбоя;
поддерживается неизменное рабочее состояние цепочки вентильных блоков II типа, продолжается выполнение преобразования электроэнергии, подающейся от питающей линии постоянного тока высокого напряжения на отрицательный терминал и нейтральную точку питающей линии постоянного тока низкого напряжения;
в случае долговременного сбоя отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке происходит блокировка цепочки вентильных блоков II типа, в то же время отключается разъединитель или полностью управляемый переключатель, подключенный к положительному и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа, и, таким образом, происходит изоляция упомянутого сбоя;
поддерживается неизменное рабочее состояние цепочки вентильных блоков I типа, продолжается выполнение преобразования электроэнергии, подающейся от питающей линии постоянного тока высокого напряжения на отрицательный терминал и нейтральную точку питающей линии постоянного тока низкого напряжения.
10. Устройство управления двухполюсным двунаправленным преобразователем постоянного тока по любому из пп. 1-5, включающее:
блок нормальной работы, который во время нормальной работы упомянутого двухполюсного двунаправленного преобразователя постоянного тока управляет смыканием разъединителя, подключенного к положительному и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения всех цепочек вентильных блоков;
первый измерительный блок, осуществляющий измерение первой разницы потенциалов положительного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа, при этом, если первая разница потенциалов отклоняется от первого целевого значения, то активируется первый регулировочный блок;
первый регулировочный блок, осуществляющий регулировку мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения цепочки вентильных блоков I типа посредством магнитных элементов, до тех пор, пока упомянутая первая разница потенциалов не станет равна первому целевому значению, при этом упомянутый преобразователь источника напряжения располагается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа или между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа;
второй измерительный блок, осуществляющий измерение второй разницы потенциалов отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа, при этом, если упомянутая вторая разница потенциалов отклоняется от второго целевого значения, то активируется второй регулировочный блок;
второй регулировочный блок, осуществляющий регулировку мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения цепочки вентильных блоков I типа посредством магнитных элементов, до тех пор, пока упомянутая вторая разница потенциалов не станет равна второму целевому значению, при этом упомянутый преобразователь источника напряжения располагается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа или между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков I типа;
третий измерительный блок, осуществляющий измерение третьей разницы потенциалов отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа, при этом, если упомянутая третья разница потенциалов отклоняется от третьего целевого значения, то активируется третий регулировочный блок;
третий регулировочный блок, осуществляющий регулировку мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения цепочки вентильных блоков II типа посредством магнитных элементов, до тех пор, пока упомянутая третья разница потенциалов не станет равна упомянутому третьему целевому значению, при этом упомянутый преобразователь источника напряжения располагается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа или между отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа;
четвертый измерительный блок, осуществляющий измерение четвертой разницы потенциалов отрицательного полюса порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательного полюса порта постоянного тока высокого напряжения цепочки вентильных блоков II типа, при этом, если четвертая разница потенциалов отклоняется от четвертого целевого значения, то активируется четвертый регулировочный блок;
четвертый регулировочный блок, осуществляющий регулировку мощности, передаваемой преобразователем источника напряжения цепочки вентильных блоков II типа посредством магнитных элементов до тех пор, пока упомянутая четвертая разница потенциалов не станет равна упомянутому четвертому целевому значению, при этом упомянутый преобразователь источника напряжения располагается между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и отрицательным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа или между положительным полюсом порта постоянного тока низкого напряжения и положительным полюсом порта постоянного тока высокого напряжения упомянутой цепочки вентильных блоков II типа;
в случае кратковременного сбоя на питающей линии постоянного тока высокого напряжения блок обработки кратковременных сбоев питающей линии постоянного тока высокого напряжения осуществляет регулировку состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, во всех цепочках вентильных блоков, а после устранения сбоя возвращает предыдущее состояние;
в случае кратковременного сбоя положительного терминала по питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке блок обработки кратковременных сбоев положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения осуществляет регулировку состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, преобразователя источника напряжения между портами постоянного тока низкого напряжения на цепочке вентильных блоков I типа, а после устранения сбоя восстанавливает предыдущее состояние включения-выключения упомянутого модуля;
в случае кратковременного сбоя отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке блок обработки кратковременных сбоев отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения осуществляет регулировку состояния включения-выключения модулей мощности, имеющих конструкцию, состоящую из полного моста и конденсатора, преобразователя источника напряжения между портами постоянного тока низкого напряжения на цепочке вентильных блоков II типа, и после устранения сбоя восстанавливает предыдущее состояние включения-выключения упомянутого модуля;
в случае долговременного сбоя положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке блок обработки долговременных сбоев положительного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения осуществляет блокировку цепочки вентильных блоков I типа, в то же время он отключает разъединитель или полностью управляемый переключатель, подключенный к положительному и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков I типа, и, таким образом, происходит изоляция вышеупомянутого сбоя; одновременно поддерживается неизменное рабочее состояние цепочки вентильных блоков II типа, продолжается выполнение преобразования электроэнергии, подающейся от питающей линии постоянного тока высокого напряжения на отрицательный терминал и нейтральную точку питающей линии постоянного тока низкого напряжения;
в случае долговременного сбоя отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения по отношению к земле или нейтральной точке блок обработки долговременных сбоев отрицательного терминала питающей линии постоянного тока на стороне низкого напряжения осуществляет блокировку цепочки вентильных блоков II типа, в то же время отключается разъединитель или полностью управляемый переключатель, подключенный к положительному и отрицательному полюсу порта постоянного тока высокого напряжения и порта постоянного тока низкого напряжения цепочки вентильных блоков II типа, и, таким образом, происходит изоляция упомянутого сбоя; одновременно поддерживается неизменное рабочее состояние цепочки вентильных блоков I типа, продолжается выполнение преобразования электроэнергии, подающейся от питающей линии постоянного тока высокого напряжения на положительный терминал и нейтральную точку питающей линии постоянного тока низкого напряжения.
RU2021105725A 2018-08-21 2019-08-15 Двухполюсный двунаправленный преобразователь постоянного тока, а также способ и устройство управления ним RU2754426C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810952977.1 2018-08-21
CN201810952977.1A CN109039072B (zh) 2018-08-21 2018-08-21 一种双极双向直流变换器及其控制方法和控制装置
PCT/CN2019/100792 WO2020038275A1 (zh) 2018-08-21 2019-08-15 一种双极双向直流变换器及其控制方法和控制装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2754426C1 true RU2754426C1 (ru) 2021-09-02

Family

ID=64626620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021105725A RU2754426C1 (ru) 2018-08-21 2019-08-15 Двухполюсный двунаправленный преобразователь постоянного тока, а также способ и устройство управления ним

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11223291B2 (ru)
EP (1) EP3823147A4 (ru)
JP (1) JP2021534714A (ru)
KR (1) KR20210032484A (ru)
CN (1) CN109039072B (ru)
BR (1) BR112021002644A2 (ru)
RU (1) RU2754426C1 (ru)
WO (1) WO2020038275A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109039072B (zh) * 2018-08-21 2020-09-08 南京南瑞继保电气有限公司 一种双极双向直流变换器及其控制方法和控制装置
CN110460034B (zh) * 2019-08-28 2022-08-19 国网江苏省电力有限公司 直流配用电系统及其测试方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU96107341A (ru) * 1996-04-16 1998-06-20 Санкт-Петербургский филиал "Осмос Текнолоджи СПб" фирмы "Акционерное общество с ограниченной ответственностью "Осмос Текнолоджи" Биполярная электропередача постоянного тока (варианты)
CN102938560A (zh) * 2012-10-19 2013-02-20 浙江大学 一种基于双极式结构的直流换流站
US20140198533A1 (en) * 2013-01-11 2014-07-17 Abb Research Ltd. Bidirectional Power Conversion with Fault-Handling Capability
CN108242896A (zh) * 2018-03-08 2018-07-03 武汉大学 换流器、直流侧接地三级结构柔性直流系统及控制方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7606053B2 (en) * 2006-04-06 2009-10-20 Ford Global Technologies, Llc DC-to-DC converter and electric motor drive system using the same
DK2556585T3 (da) 2010-04-08 2014-05-05 Alstom Technology Ltd Hybrid højspændingsjævnstrømskonverter
JP2012044801A (ja) * 2010-08-20 2012-03-01 Tokyo Institute Of Technology Ｄｃｄｃコンバータ
CN102694477B (zh) 2012-06-14 2014-10-29 邹溪 高压交流与低压交流和低压直流三电源共地的电路
CN103117666A (zh) 2013-02-26 2013-05-22 南京南瑞继保电气有限公司 基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构
CN103219738B (zh) * 2013-03-29 2015-05-20 浙江大学 一种基于三极式结构的直流输电系统
CN104426159B (zh) * 2013-08-23 2016-08-24 南京南瑞继保电气有限公司 一种三极直流输电协调控制方法
CN103683964A (zh) * 2013-12-20 2014-03-26 华为技术有限公司 谐振式双向变换器及不间断电源装置、及控制方法
CN103762582B (zh) * 2014-01-20 2016-04-13 华中科技大学 一种立体式直流-直流变换器
CN103887788B (zh) * 2014-03-25 2016-04-13 华中科技大学 一种多端口直流-直流自耦变压器及其应用
CN104682430B (zh) * 2015-02-16 2016-08-17 东北大学 一种应用于能源互联网的能源路由器装置
CN105048813B (zh) * 2015-09-06 2017-09-12 华中科技大学 一种中频直流‑直流自耦变压器
JP6161774B2 (ja) * 2016-08-02 2017-07-12 三菱電機株式会社 送電系統システム、電力変換装置および開閉器
CN106505899B (zh) * 2016-11-11 2018-10-19 清华大学 中点箝位三电平单极电流模块
CN106787877B (zh) * 2016-12-13 2019-03-05 清华大学 对偶单极电压模块链及其混合多电平变流器
CN107370392B (zh) * 2017-07-05 2019-03-29 东南大学 面向中高压智能配电网的电力电子变压器
CN207542996U (zh) * 2017-11-17 2018-06-26 阳光电源股份有限公司 一种双向升降压dc/dc变换器及其主电路
CN108123598A (zh) * 2017-12-29 2018-06-05 北京天诚同创电气有限公司 双向dc/dc变换器、双向电压变换方法、装置及系统
CN108347051A (zh) * 2018-02-05 2018-07-31 湖南大学 一种混合多端口电力电子功率调节器
CN108199571A (zh) * 2018-03-05 2018-06-22 南京南瑞继保电气有限公司 一种换流器保护电路和保护方法及装置
CN109039702B (zh) 2018-06-26 2022-03-29 成都鼎桥通信技术有限公司 专网集群系统中组播组网的实现方法和装置
CN109039072B (zh) * 2018-08-21 2020-09-08 南京南瑞继保电气有限公司 一种双极双向直流变换器及其控制方法和控制装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU96107341A (ru) * 1996-04-16 1998-06-20 Санкт-Петербургский филиал "Осмос Текнолоджи СПб" фирмы "Акционерное общество с ограниченной ответственностью "Осмос Текнолоджи" Биполярная электропередача постоянного тока (варианты)
CN102938560A (zh) * 2012-10-19 2013-02-20 浙江大学 一种基于双极式结构的直流换流站
US20140198533A1 (en) * 2013-01-11 2014-07-17 Abb Research Ltd. Bidirectional Power Conversion with Fault-Handling Capability
CN108242896A (zh) * 2018-03-08 2018-07-03 武汉大学 换流器、直流侧接地三级结构柔性直流系统及控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109039072A (zh) 2018-12-18
EP3823147A1 (en) 2021-05-19
BR112021002644A2 (pt) 2021-05-04
KR20210032484A (ko) 2021-03-24
US20210242792A1 (en) 2021-08-05
WO2020038275A1 (zh) 2020-02-27
JP2021534714A (ja) 2021-12-09
EP3823147A4 (en) 2022-04-13
US11223291B2 (en) 2022-01-11
CN109039072B (zh) 2020-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10554148B2 (en) Device and method for premagnetization of a power transformer in a converter system
DK2332229T3 (en) TESTING INSTALLATION FOR WIND ENERGY INSTALLATIONS
RU2664558C2 (ru) Устройство комплексного регулирования перетоков мощности для двухцепной линии
CN107112923B (zh) 具有晶闸管阀的模块化多电平变换器
DE112016004548T5 (de) Leistungsmanagement unter Verwenden einer synchronen gemeinsamen Kopplung
CA2519394C (en) Power converter
US8314602B2 (en) Converter cell module, voltage source converter system comprising such a module and a method for controlling such a system
CN110867884A (zh) 耗能模块、海上风电经柔性直流外送系统及故障穿越策略
CN114167278B (zh) 柔性直流输电电压源换流阀试验方法及电源装置
RU2754426C1 (ru) Двухполюсный двунаправленный преобразователь постоянного тока, а также способ и устройство управления ним
Sharaf et al. A novel dynamic capacitor compensator/green plug scheme for 3phase-4 wire utilization loads
Ma et al. A multiport AC–AC–DC converter for soft normally open point
US20190028023A1 (en) Distribution transformer interface apparatus and methods
US10193348B2 (en) Arrangement and installation for transmitting electric power with a reserve rectifier
EP4078797A1 (en) System and method for implementing a zero-sequence current filter for a three-phase power system
EP4184768A1 (en) Converter and method of operating a converter
CN114128073B (zh) 用于连接两个交流电网的装置和用于运行该装置的方法
RU2727148C1 (ru) Устройство для компенсации реактивной мощности в высоковольтных сетях
CN220440383U (zh) 用于控制交流电网中的潮流的设备
EP4311094A1 (en) Direct multi-to-single-phase, modular multi-level converter, its use in a railway intertie and method for its operation
Thirupathaiah et al. Performance analysis of DVR and DSTATCOM in distribution network for voltage sag and swell conditions
RU126222U1 (ru) Система электроснабжения ответственных приемников электрической энергии
CN116470562A (zh) 一种模块共用的电网柔性合环控制器拓扑、设备和系统
Schmitt et al. System performance and basic design aspects for the Etzenricht 600 MW back-to-back HVDC converter station
KR20060035580A (ko) 전력 변환기