SE521367C2 - VSC-strömriktare - Google Patents

VSC-strömriktare

Info

Publication number
SE521367C2
SE521367C2 SE0101274A SE0101274A SE521367C2 SE 521367 C2 SE521367 C2 SE 521367C2 SE 0101274 A SE0101274 A SE 0101274A SE 0101274 A SE0101274 A SE 0101274A SE 521367 C2 SE521367 C2 SE 521367C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
voltage
converter
vsc
series connection
converter according
Prior art date
Application number
SE0101274A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0101274L (sv
SE0101274D0 (sv
Inventor
Bo Bijlenga
Original Assignee
Abb Ab
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 Abb Ab filed Critical Abb Ab
Priority to SE0101274A priority Critical patent/SE521367C2/sv
Publication of SE0101274D0 publication Critical patent/SE0101274D0/sv
Priority to JP2002581675A priority patent/JP2004524795A/ja
Priority to PCT/SE2002/000670 priority patent/WO2002084851A1/en
Priority to US10/474,782 priority patent/US20040120166A1/en
Priority to EP02717269A priority patent/EP1378047A1/en
Publication of SE0101274L publication Critical patent/SE0101274L/sv
Publication of SE521367C2 publication Critical patent/SE521367C2/sv

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21Conversion of ac power input into dc power output without 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
    • H02M7/217Conversion of ac power input into dc power output without 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
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60Arrangements 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)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Description

20 25 30 35 521 367 CSC-er. Dessutom finns det en möjlighet att mata ett svagt väx- elspänningsnät eller ett nät utan någon egen generering (ett dött växelspänningsnät). Ytterligare fördelar finnes också.
Den uppfinningsenliga VSC-strömriktaren kan ingå i en anlägg- ning för överföring av elkraft via ett likspänningsnät för högspänd likström (HVDC), för att exempelvis överföra elkraften fràn likspänningsnätet till ett växelspänningsnät. l detta fall har ström- riktaren sin likspänningssida ansluten till likspänningsnätet och sin växelspänningssida ansluten till växelspänningsnätet. Den uppfinningsenliga VSC-strömriktaren kan dock även vara direkt ansluten till en last såsom en högspänd generator eller motor, varvid strömriktaren har antingen sin likspänningssida eller sin växelspänningssida ansluten till generatorn/motorn. Uppfinningen är inte begränsad till dessa applikationer, utan strömriktaren kan lika väl vara avsedd för omvandling i en SVC (Static Var Com- pensator) eller en back-to-back station. Spänningarna på ström- riktarens likspänningssida är med fördel höga, 10-400 kV, före- trädesvis 130-400 kV. Den uppfinningsenliga strömriktaren kan även ingå i andra typer av FACTS-anordningar (FACTS = Flex- ible Alternating Current Transmission) än de ovan angivna.
Dagens högspända VSC-strömriktare, vilka ofta styrs med PWM- teknik (PWM = Pulse Width Modulation), uppvisar mycket stora spänningsderivator (dV/dt) relativt jord på fasuttaget i samband med att strömriktaren switchar. Den spänningstransient som här- vid uppkommer varar i regel under cirka 1 us. Om fasuttaget ex- empelvis switchar från +300 kV till -300 kV så kan det således uppstå en spänningsderivata motsvarande cirka 600 kV/ps.
Dessa mycket stora spänningsderivator orsakar stora kapacitiva strömmar, framförallt i genomföringar och reaktorer men även i filter, kablar, mätgivare, transformatorer och annan elektrisk ut- rustning som är ansluten till VSC-strömriktaren. Sådana kapaci- tiva strömmar kan orsaka lokal uppvärmning och överhettning i nämnda utrustning. Strömmarna kan även orsaka lokala höga elektriska fält l exempelvis reaktorer och transformatorer, vilket kan medföra överslag eller partiella urladdningar som på sikt kan 10 15 20 25 30 35 521 367 skada isolationssystem. Vidare ger spänningstransienterna upp- hov till radiostörningar, vilka kan stråla ut från såväl själva ström- riktaren som från den till strömriktaren anslutna elektriska utrust- ningen. De snabba spänningstransienterna i fasuttaget kan dessutom sätta igång olika resonanser inuti eller mellan elektrisk utrustning som är ansluten till strömriktaren, vilket kan orsaka uppvärmning, höga isolationspåkänningar eller höga radiostör- ningsnivåer för de frekvenser där resonanser förekommer.
UPPFINNINGENS SYFTE Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en VSC- strömriktare enligt ingressen till patentkravet 1, vid vilken ovan redovisade problem reduceras.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Enligt uppfinningen uppnås nämnda syfte med hjälp av en VSC- strömriktare uppvisande de i den kännetecknande delen till pa- tentkravet 1 angivna särdragen.
Den uppfinningsenliga lösningen innebär således att VSC-ström- riktaren förses med ett eller flera kapacitiva organ via vilket/vilka strömriktarens fasuttag förbinds med jord, varvid nämnda kapaci- tiva organ utformas med en kapacitans som är anpassad för för- hindrande av oönskat stora spänningsderivator relativt jord i fas- uttaget. Genom att anordna en relativt hög kapacitans relativt jord i fasuttaget förhindras strömriktaren att generera höga spän- ningsderivator relativt jord, varigenom ovan beskrivna problem kan reduceras väsentligt. Valet av kapacitans mellan fasuttag och jord anpassas från fall till fall och beror bland annat av vilken spänning och switchfrekvens strömriktaren är dimensionerad för.
Normalt uppvisar en VSC-strömriktare en mycket låg kapacitans relativt jord i fasuttaget, vilket är en förutsättning för att fasutta- get snabbt skall kunna ändra sin spänning relativt jord. Den upp- finningsenliga lösningen representerar ett nytänkande inom det 10 15 20 25 30 35 521 567» 4 aktuella teknikområdet som går stick i stäv med dessa gängse principer för utformning av en VSC-strömriktare. Kapacitansen mellan fasuttaget och jord kommer att förla"nga___§.wit_chtid.en. För strömriktare som styrs med PWM-teknik, i tillämpningar såsom exempelvis HVDC (High Voltage Direct Current), SVC och Back- to-back, används ofta en switchfrekvens, d v s den frekvens med vilken fasuttaget switchar, i storleksordningen 1 kHz. Såväl högre som lägre switchfrekvenser kan dock förekomma. Om det kapa- citiva organet, eller i förekommande fall organen, mellan fasuttag och jord vid en switchfrekvens på exempelvis 1 kHz dimensione- ras så att fasuttaget vid typiska fasströmmar switchar på exem- pelvis 10-20 ps, så motsvarar denna switchtid alltjämt endast en bråkdel av den totala PWM-perioden, varför möjligheterna att nå hög utstyrningsgrad ej påverkas nämnvärt hos en sålunda utfor- mad VSC-strömriktare. Den förlängda switchtiden som kapaci- tansen mellan fasuttaget och jord förorsakar medför dock att spänningsderivatorna relativt jord i fasuttaget minskar betydligt, vilket reducerar de ovan nämnda problemen till en nivå där de, även för en mycket högspänd VSC-strömriktare, blir betydligt enklare att hantera jämfört med vad som är fallet hos en VSC- strömriktare av konventionell utformning.
Den uppfinningsenliga lösningen ger speciellt stora fördelar hos VSC-strömriktare anslutna till högspända nät, med en nätspän- ning på exempelvis 130-400 kV, men ger också fördelar vid lägre nätspänningar, exempelvis i storleksordningen 10-130 kV.
Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen uppvisar strömriktaren ett yttre hölje av ledande material, vilket är anslutet till jord, varvid nämnda kapacitiva organ är anslutet/anslutna mellan fasuttaget och höljet. Härigenom undviks höga strömtran- sienter i genomföringar eller i elektrisk utrustning utanför ström- riktarens hölje. Höljet är företrädesvis tillverkat av metall, såsom exempelvis aluminium.
Enligt en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen in- nefattar strömriktaren en resonanskrets för omladdning av 10 15 20 25 30 35 521 367 nämnda kapacitiva organ. Genom att använda en resonanskrets för omladdning av det eller de kapacitiva organ som är anord- nat/anordnade mellan fasuttag och jord kan man utöver en be- gränsning av spänningsderivatorna relativt jord i fasuttaget även begränsa switchförlusterna i strömriktarens släckbara halvleda- relement. Resonanskretsen utgörs företrädesvis av en så kallad ARCP-krets (ARCP = Auxiliary Resonant Commutation Pole), vil- ken är anordnad att åstadkomma omladdning av det/de kapaci- tiva organet/organen mellan fasuttag och jord i samband med tändning av ett halvledarelement hos strömriktarens huvudventi- ler så att nämnda halvledarelement kan tändas vid låg spänning istället för vid hög spänning, varigenom tändförlusterna i huvud- ventilernas halvledarelement begränsas. Resonanskretsen an- vänds även vid släckning av ett halvledarelement hos strömrikta- rens huvudventiler när fasströmmen är så låg att swítchtiden för spänningen i fasuttaget annars skulle bli orimligt lång.
Ytterligare föredragna utföringsformer av den uppfinningsenliga VSC-strömriktaren framgår av de osjälvständiga patentkraven och efterföljande beskrivning.
Uppfinningen avser även en anläggning för överföring av elkraft via ett likspänningsnät för högspänd likström (HVDC) enligt pa- tentkravet 14.
KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN Uppfinningen kommer i det följande att närmare beskrivas med hjälp av utföringsexempel, med hänvisning till bifogade ritning.
Det visas i: Fig1 ett förenklat kopplingsschema illustrerande en VSC- strömriktare enligt en första utföringsform av uppfin- ningen, 10 15 20 25 30 35 521 567 6 Fig 2 ett förenklat kopplingsschema iliustrerande en VSC- strömriktare enligt en andra utföringsform av uppfin- ningen, Fig 3 ett förenklat kopplingsschema iliustrerande en VSC- strömriktare enligt en tredje utföringsform av uppfin- ningen, Fig4 ett förenklat kopplingsschema iliustrerande en VSC- strömriktare enligt en fjärde utföringsform av uppfin- ningen, och Fig 5 ett förenklat kopplingsschema iliustrerande en VSC- strömriktare enligt en femte utföringsform av uppfin- ningen.
DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER VSC-strömriktare är kända i ett flertal utföranden. l samtliga ut- föranden innefattar en VSC-strömriktare ett antal så kallade strömventiler, vilka var och en innefattar ett släckbart halvledar- element, såsom en lGBT (lnsulated Gate Bipolar Transistor) eller en GTO (Gate Turn-Off Tyristor), och ett antiparallellt därmed kopplat likriktarorgan i form av en diod, i regel en så kallad fri- hjulsdiod. Varje släckbart halvledarelement är normalt uppbyggt av en mängd seriekopplade, simultant styrda släckbara halvle- darkomponenter, såsom en mängd enskilda lGBT-er eller GTO- er. Vid högspänningstillämpningar krävs det nämligen ett förhål- landevis stort antal sådana halvledarkomponenter för att hålla den spänning som varje strömventil måste hålla i blockerat till- stånd. På motsvarande sätt är varje likriktarorgan uppbyggt av en mängd seriekopplade likriktarkomponenter. De släckbara halvle- darkomponenterna och likriktarkomponenterna är hos strömven- tilen anordnade i ett flertal seriekopplade kretsar, vilka kretsar var och en innefattar bland annat en släckbar halvledarkompo- nent och en därmed antiparallellt kopplad likriktarkomponent. 10 15 20 25 30 35 521-367 l Fig 1-5 illustreras VSC-strömriktare enligt ett antal alternativa utföringsformer av uppfinningen. l Fig 1-5 är endast den del av strömriktaren som är ansluten till en fas hos en växelspännings- fasledning visad, varvid antalet faser normalt är tre, men det är även möjligt att detta utgör hela strömriktaren då denna är an- sluten till ett enfas-växelspänningsnät. Den visade delen av strömriktaren utgör ett så kallat fasben och en VSC-strömriktare anpassad för exempelvis ett trefas-växelspänningsnät innefattar tre fasben av visad typ.
Fasbenet hos de i Fig 1-5 illustrerade VSC-strömriktarna uppvi- sar två strömventiler 2, 3 seriekopplade mellan de båda polerna 4, 5 hos en likspänningssida hos strömriktaren. Två seriekopp- lade kondensatorer 6, 7, här benämnda mellanledskondensato- rer, är anordnade mellan de båda polerna 4, 5, och en punkt 8 mellan dessa ansluts vanligtvis till jord, så att på detta sätt po- tentialerna +U/2 respektive -U/2 tillhandahålls hos respektive pol, varvid U är spänningen mellan de båda polerna 4, 5.
Respektive strömventil 2, 3 innefattar i enlighet med vad som ovan angivits ett släckbart halvledarelement 9, såsom en lGBT eller en GTO, och ett antiparallellt därmed kopplat likriktarorgan 10 i form av en diod, såsom en frihjulsdiod. Fastän endast sym- bolerna för ett släckbart halvledarelement 9 och ett likriktarorgan 10 visas hos respektive strömventil 2, 3 så kan dessa symboler i enlighet med vad som ovan angivits stå för en mängd släckbara halvledarkomponenter respektive likriktarkomponenter.
En mittpunkt 11 hos seriekopplingen mellan de båda strömventi- lerna 2 och 3, vilken utgör strömriktarens fasuttag, är ansluten till en växelspänningsfasledning 12. På detta sätt uppdelas nämnda seriekoppling i två likadana delar med en strömventil 2 respek- tive 3 hos varje sådan del. l Fig 1 illustreras hur VSC-strömriktarens fasuttag 11 kan vara anslutet till ett distributionsnät eller transmissionsnät 13 via 10 15 20 25 30 35 521 'S67 elektrisk utrustning i form av en genomföring 14 en reaktor 15, en givare 16 för mätning av ström och/eller spänning, ett filter 17, kablar 18 samt en transformator 19. l enlighet med uppfinningen är VSC-strömriktaren 1 försedd med ett medel för begränsning av spänningsderivatorna relativt jord i fasuttaget 11, vilket medel innefattar ett eller flera kapacitiva or- gan via vilket/vilka fasuttaget 11 är förbundet med jord, varvid nämnda kapacitiva organ är utformat/utformade med en kapaci- tans som är anpassad för förhindrande av oönskat stora spän- ningsderivator relativt jord i fasuttaget. Det föredrages att nämnda kapacitiva organ är anordnat/anordnade inuti VSC- strömriktarens yttre hölje 21, vilket hölje är utformat av ett elek- triskt ledande material, företrädesvis metall, och anslutet till jord.
Eftersom höljet 21 således utgör en väldefinierad jordpunkt kan nämnda kapacitiva organ med fördel vara anslutet/anslutna till jord via höljet 21.
Hos den i Fíg 1 illustrerade utföringsformen innefattar nämnda medel ett kapacitivt organ i form av en kondensator 20, vilken är ansluten mellan fasuttaget 11 och jord. Det kapacitiva organet 20 är här anslutet till mittpunkten 8 hos ovan nämnda seriekoppling i av mellanledskondensatorer 6, 7, varvid denna mittpunkt 8 i sin tur är ansluten till jord via höljet 21.
För SVC och Back-to-back tillämpningar, där strömriktarens lik- spänningssida utgörs av ett så kallat DC-mellanled, kan det ibland vara fördelaktigt att ej ansluta mittpunkten 8 hos serie- kopplingen av mellanledskondensatorer 6, 7 till jord. En alterna- tiv lösning till att anordna ett kapacitivt organ direkt mellan fasuttaget 11 och jord kan då vara att, såsom illustreras i Fig 5, åstadkomma den kapacitiva förbindelsen mellan fasuttag 11 och jord genom att placera en kondensator 22 mellan DC-mellanle- dets mittpunkt 8 och jord. l Fig 2 illustreras två alternativa placeringar av kapacitiva organ 23, 24 ingående i ovan nämnda medel. Det ena kapacitiva orga- 10 15 20 25 30 35 521 367 net utgörs av en kondensator 23 som är ansluten direkt mellan fasuttaget 11 och strömriktarens jordade hölje 21. För att denna kondensator 23 ej skall ha en menlig inverkan på den genererade växelspänningen krävs det att den är av låginduktiv typ. Det andra kapacitiva organet 24 utgörs av den mellan växelspän- ningsfasledningen 12 och höljet anordnade genomföringen 14, vilken genom en lämplig anpassning av dess utformning kan er- hålla en i sammanhanget lämplig kapacitans. Även detta kapaci- tiva organ 24 är anslutet direkt mellan fasuttaget 11 och ström- riktarens jordade hölje 21 och mäste liksom kondensatorn 23 uppvisa låg induktans. l Fig 2 visas även en detaljförstoring av genomföringen 14, där det illustreras hur den genom genomfö- ringen sig sträckande ledningen, visad med streckad linje i figu- ren, är kapacitivt ansluten till strömriktarens hölje 21.
Strömriktaren enligt uppfinningen är lämpligen försedd med en resonanskrets för omladdning av det/de kapacitiva organ som in- går i ovan nämnda medel för begränsning av spänningsderiva- torna relativt jord i fasuttaget 11. Olika typer av i sig kända reso- nanskretsar kan här komma till andvändning. Det föredrages dock att resonanskretsen utgörs av en så kallad ARCP-krets (ARCP = Auxiliary Resonant Commutation Pole), vilken visat sig vara mycket lämpad för det aktuella syftet.
En föredragen utföringsform av en sådan ARCP-krets visas i Fig 3 och 4. ARCP-kretsen innefattar här en hjälpventil 30 innefat- tande en uppsättning av två seriekopplade hjälpventilkretsar 31, 32, vilka vardera innefattar en släckbar halvledarkomponent 33, såsom en lGBT eller en GTO, och en därmed antiparallellt kopp- lad likriktarkomponent 34 i form av en diod, såsom en frihjuls- diod. De släckbara halvledarkomponenterna 33 hos de två hjälp- ventilkretsarna 31, 32 är anordnade i motsatt polaritet i förhål- lande till varandra. ARCP-kretsen innefattar vidare åtminstone en induktor 35 som är seriekopplad med nämnda hjälpventil 30.
ARCP-kretsen kan även innefatta flera seriekopplade uppsätt- ningar av hjälpventilkretsar om så finnes lämpligt och kan natur- 10 15 20 25 30 35 521 367 10 ligtvis även i övrigt ha en annan utformning än vad som visas i Fig 3 och 4.
Funktionen hos en ARCP-krets av den i Fig 3 och 4 illustrerade typen är välkänd för fackmannen och redovisas exempelvis i US 5047913, och kommer därför inte att här beskrivas närmare.
Hos den i Fig 3 illustrerade utföringsformen innefattar nämnda medel för begränsning av spänningsderivatorna relativt jord i fasuttaget 11 ett kapacitivt organ i form av en kondensator 36, vilken är ansluten mellan fasuttaget 11 och jord och kopplad pa- rallellt med resonanskretsens hjälpventil 30 och induktor 35.
Hos den i Fig 4 illustrerade utföringsformen innefattar nämnda medel för begränsning av spänningsderivatorna relativt jord i fasuttaget 11 ett kapacitivt organ i form av kondensatorer 37, 38, vilka är kopplade i serie med hjälpventilen 30 och induktorn 35 och parallellt med varsin strömventil 2, 3, vilka strömventiler även brukar benämnas huvudventiler. Respektive kondensator 37, 38 är här ansluten till jord via en av mellanledskondensato- rerna 6, 7 och den jordade mittpunkten 8 mellan mellanledskon- densatorerna 6, 7. Dessa kondensatorer 37, 38 utgör även så kallade snubberkondensatorer, vilka minskar släckförlusterna vid släckning av strömventilernas halvledarelement 9.
Resonanskretsens hjälpventil 30 och induktor 35 kan i samverkan med kondensatorn 36 (Fig 3) respektive snubberkondensatorerna 37 och 38 (Fig 4) på i sig känt sätt möjliggöra tändning av ström- ventilernas halvledarelement 9 vid väsentligen nollspänning eller åtminstone mycket låg spänning över det respektive halvleda- relement 9 som tändes. Denna funktion benämns "soft switching" och innebär att tändförlusterna hos strömventilerna 2, 3 kan hållas mycket låga.
Valet av kapacitans hos de mellan fasuttag 11 och jord anord- nade kapacitiva organen 20, 22, 23, 24,36, 37, 38 anpassas från fall till fall och beror bland annat av vilken spänning och switch- 10 15 20 25 30 35 521 367 11 frekvens strömriktaren är dimensionerad för. I samtliga fall krävs dock att respektive kapacitivt organ har en kapacitans som är betydligt lägre än kapacitansen hos mellanledskondensatorerna 6, 7.
Resonansfrekvensen hos resonanskretsen kan lämpligen väljas så att resonansperioden uppgår till cirka 20-40 ps, vilket möjlig- gör omladdning av de kapacitiva organen 36, 37, 38 från den ena polspänningen till den andra på cirka 10-20 us.
Den uppfinningsenliga VSC-strömriktaren styrs företrädesvis med PWM-teknik, varvid resonanskretsen och nämnda kapacitiva or- gan bör vara så anpassade att omladdningstiden för nämnda ka- pacitiva organ motsvarar 1-10% av PWM-perioden och företrä- desvis 1-5% av PWM-perioden.
Funktionen hos en VSC-strömriktare av den i Fig 1-5 illustrerade typen är välkänd för fackmannen och kommer därför inte att här beskrivas närmare.
Den uppfinningsenliga VSC-strömriktaren är företrädesvis - utformad för nätspänningar på 130-400 kV men kan även vara utformad för spänningar i exempelvis storleksordningen 10-130 kV.
Den uppfinningsenliga VSC-strömriktaren kan med fördel ingå i en anläggning för överföring av elkraft via ett likspänningsnät för högspänd likström (HVDC), för att exempelvis överföra elkraften från likspänningsnåtet till ett växelspänningsnät. l detta fall är två likspänningskablar anslutna till strömriktarens likspänningssida, varvid en första likspänningskabel är ansluten till strömriktarens ena pol 4 och en andra likspänningskabel är ansluten till ström- riktarens andra pol 5.
Medlet för begränsning av spänningsderivatorna relativt jord i fasuttaget kan innefatta något av de i Fig 1-5 illustrerade kapaci- tiva organen 20, 22, 23, 24, 36 eller 37 och 38, eller godtyckliga 10 15 20 521 567 12 kombinationer av dessa organ. En fördel med att låta medlet in- nefatta ett flertal kapacitiva organ av olika typ är att varje enskilt organ kan anpassas för exempelvis begränsning av radiostör- ningar av en viss frekvensnivå. Nämnda i uppfinningen ingående medel kan naturligtvis även innefatta kapacitiva organ anordnade mellan fasuttag 11 och jord på andra sätt än vad som illustrerats i Fig 1-5.
Det betonas att uppfinningen på intet sätt är begränsad till VSC- strömriktare uppvisande endast två seriekopplade strömventiler per fasben, utan även avses innefatta strömriktare uppvisande ett större antal strömventiler och där strömventllerna är anord- nade på annat sätt än vad som visas i Fig 1-5. Det betonas även att strömriktaren enligt uppfinningen kan ha sin likspänningssida utformad på annat sätt än vad som visas i Fig 1-5 och exempel- vis kan innefatta fler än två seriekopplade mellanledskondensa- torer.
Uppfinningen är givetvis inte heller i övrigt på något sätt begrän- sad till de ovan beskrivna föredragna utföringsformerna, utan en mängd möjligheter till modifikationer därav torde vara uppenbara för en fackman på området, utan att denna för den skull avviker från uppfinningens grundtanke sådan denna definieras i bifogade patentkrav.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 521 367 13 PATENTKRAV . VSC-strömriktare för omvandling av högspänd likspänning till växelspänning och vice versa, vilken innefattar - en mellan tvà poler (4, 5), en positiv och en negativ, hos en likspänningssida hos strömriktaren anordnad seriekoppling av minst två strömventiler (2, 3), vilka strömventiler vardera innefattar ett släckbart halvledarelement (9) och ett därmed antiparallellt kopplat likriktarorgan (10), varvid en växelspän- ningsfasledning (12) är ansluten till en mittpunkt (11), be- nämnd fasuttag, hos seriekopplingen mellan två strömventiler under uppdelande av seriekopplingen i två lika delar, samt - medel för begränsning av spänningsderivatorna relativt .jord i fasuttaget (11), vilket medel innefattar ett eller flera ka- pacitiva organ (20, 22, 23, 24, 36, 37, 38) via vilket/vilka fasuttaget (11) är förbundet med jord, varvid nämnda kapaci- tiva organ (20, 22, 23, 24, 36, 37, 38) är utformat/utformade med en kapacitans som är anpassad för förhindrande av oönskat stora spänningsderivator relativt jord i fasuttaget (11). känneteçknad därav, att strömriktaren uppvisar ett hölje (21) av ledande material, företrädesvis av metall, vilket är anslutet till jord, samt att nämnda kapacitiva organ (20, 22, 23, 24, 36, 37, 38) är an- slutet/anslutna mellan fasuttaget (11) och höljet (21). . VSC-strömriktare enligt krav 1, kännetecknad därav, att åt- minstone ett av nämnda kapacitiva organ utgörs av en lågin- duktiv kondensator (23) som är ansluten direkt mellan fasut- taget (11) och höljet (21). . VSC-strömriktare enligt krav 1 eller 2, varvid växelspän- ningsfasledningen (12) är anordnad att sträcka sig genom höljet (21) via en i höljet anordnad genomföring (14), känne- teçknad därav, att genomföringen (14) utgör ett av nämnda kapacitiva organ (24). 10 15 20 25 30 35 14 . VSC-strömriktare enligt något av föregående krav, känne- tegknad därav, att strömriktaren innefattar en resonanskrets för omladdning av nämnda kapacitiva organ (36; 37, 38). . VSC-strömriktare enligt krav 4, varvid strömriktaren på sin lik- spänningssida mellan nämnda poler (4, 5) uppvisar en serie- koppling av åtminstone två mellanledskondensatorer (6, 7), känneteçknad därav, att resonanskretsen utgörs av en ARCP-krets (ARCP = Auxiliary Resonant Commutation Pole). _ VSC-strömriktare enligt krav 5, därav, att ARCP-kretsen innefattar en hjälpventil (30) innefattande åt- minstone en uppsättning av två seriekopplade hjälpventil- kretsar (31, 32), vilka vardera innefattar en släckbar halvle- darkomponent (33) och en därmed antiparallellt kopplad likrik- tarkomponent (34), varvid de släckbara halvledarkomponen- terna (33) hos de två hjälpventilkretsarna är anordnade i mot- satt polaritet i förhållande till varandra, samt att ARCP-kret- sen vidare innefattar en induktor (35) som är seriekopplad med nämnda hjälpventil (). . VSC-strömriktare enligt krav 6, därav, att åt- minstone ett av nämnda kapacitiva organ utgörs av en kon- densator (36) som är kopplad parallellt med den i ARCP-kret- sen ingående serlekopplingen av hjälpventil (30) och induktor (35). . VSC-strömriktare enligt något av kraven 6-7, känneteçknad därav, att åtminstone några av nämnda kapacitiva organ ut- görs av kondensatorer (37, 38) som är kopplade i serie med den i ARCP-kretsen ingående serlekopplingen av hjälpventil (30) och induktor (35) och parallellt med varsin strömventil (2, 3). . VSC-strömriktare enligt något av föregående krav, varvid strömriktaren på sin likspänningssida mellan nämnda poler (4, 5) uppvisar en seriekoppling av åtminstone två mellan- 10 15 20 25 30 10 11. 12. 13. 521 367 15 ledskondensatorer (6, 7), därav, att åtmins- tone ett av nämnda kapacitiva organ utgörs av en kondensa- tor (20) som är ansluten mellan fasuttaget (11) och mittpunk- ten (8) hos nämnda seriekoppling av melianledskondensatorer (6, 7), varvid mittpunkten (8) hos nämnda seriekoppling av - melianledskondensatorer (6, 7) är ansluten till jord. .VSC-strömriktare enligt något av kraven 1-8, varvid strömrik- taren på sin likspänningssida mellan nämnda poler (4, 5) uppvisar en seriekoppling av åtminstone två melianledskon- densatorer (6, 7), därav, att åtminstone ett av nämnda kapacitiva organ utgörs av en kondensator (22) som är ansluten mellan mittpunkten (8) hos nämnda seriekoppling av melianledskondensatorer (6, 7) och jord. VSC-strömriktare enligt något av föregående krav, känna; tecknad därav, att strömriktaren styrs med PWM-teknik. VSC-strömriktare enligt krav 11, därav, att re- sonanskretsen och nämnda kapacitiva organ är så anpassade att omladdningstiden för nämnda kapacitiva organ motsvarar 1-10% av PWM-perioden och företrädesvis 1-5% av PWM-pe- rioden. Anläggning för överföring av elkraft via ett likspänningsnät för högspänd likström (HVDC), därav, att anlägg- ningen innefattar en VSC-strömriktare enligt något av kraven 1-12 för överföring av elkraften från likspänningsnätet till ett växelspänningsnät, varvid strömriktarens ena pol (4) är an- sluten till en första i likspänningsnätet ingående likspän- ningskabel och strömriktarens andra pol (5) är ansluten till en andra i likspänningsnätet ingående likspänningskabel.
SE0101274A 2001-04-11 2001-04-11 VSC-strömriktare SE521367C2 (sv)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0101274A SE521367C2 (sv) 2001-04-11 2001-04-11 VSC-strömriktare
JP2002581675A JP2004524795A (ja) 2001-04-11 2002-04-05 Vscコンバータ
PCT/SE2002/000670 WO2002084851A1 (en) 2001-04-11 2002-04-05 Vsc-converter
US10/474,782 US20040120166A1 (en) 2001-04-11 2002-04-05 Vsc-converter
EP02717269A EP1378047A1 (en) 2001-04-11 2002-04-05 Vsc-converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0101274A SE521367C2 (sv) 2001-04-11 2001-04-11 VSC-strömriktare

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0101274D0 SE0101274D0 (sv) 2001-04-11
SE0101274L SE0101274L (sv) 2002-10-12
SE521367C2 true SE521367C2 (sv) 2003-10-28

Family

ID=20283742

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0101274A SE521367C2 (sv) 2001-04-11 2001-04-11 VSC-strömriktare

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20040120166A1 (sv)
EP (1) EP1378047A1 (sv)
JP (1) JP2004524795A (sv)
SE (1) SE521367C2 (sv)
WO (1) WO2002084851A1 (sv)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005016962A1 (de) * 2005-04-13 2006-11-02 Ab Skf Anordnung mit einer Drehstrommaschine und einem Frequenzumrichter
RU2448401C2 (ru) * 2007-05-18 2012-04-20 Абб Текнолоджи Аг Устройство статического компенсатора реактивной мощности
US20110080758A1 (en) * 2008-06-10 2011-04-07 Abb Technology Ag Plant for transmitting electric power
WO2010069371A1 (en) 2008-12-17 2010-06-24 Abb Technology Ag A method of upgrading a plant for transmitting electric power and such a plant
WO2011050847A1 (en) * 2009-10-29 2011-05-05 Areva T & D Uk Limited Converter
WO2012044369A1 (en) 2010-09-30 2012-04-05 Abb Research Ltd. Coordinated control of multi-terminal hvdc systems
CN103797698B (zh) * 2011-08-24 2017-10-20 Abb技术有限公司 基于级联单元的双向非隔离dc‑dc变换器
CN105372586B (zh) * 2015-11-18 2018-02-23 中国西电电气股份有限公司 一种柔性直流输电电压源换流器阀运行试验装置
WO2018177532A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 Abb Schweiz Ag Filter for high-voltage power converters

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2030360C3 (de) * 1970-06-19 1982-10-28 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Vorrichtung zur Entstörung mehrphasiger Netzzuleitungen von Hochfrequenz erzeugenden Geräten
CH693523A5 (de) * 1994-05-11 2003-09-15 Schaffner Emv Ag Einrichtung zur Begrenzung der Aenderungsgeschwindigkeit der ausgangsseitigen Spannung eines selbstgeführten mehrphasigen Umrichters.
US5661390A (en) * 1995-06-23 1997-08-26 Electric Power Research Institute, Inc. Inverter-fed motor drive with EMI suppression
SE504522C2 (sv) * 1995-07-06 1997-02-24 Asea Brown Boveri Kraftöverföring med högspänd likström innefattande fler än två strömriktarstationer
SE521290C2 (sv) * 1997-03-24 2003-10-21 Abb Ab Anläggning för överföring av elektrisk effekt mellan ett växelspänningsnät och en likspänningssida
US6122184A (en) * 1997-06-19 2000-09-19 The Texas A&M University System Method and system for an improved converter output filter for an induction drive system

Also Published As

Publication number Publication date
SE0101274L (sv) 2002-10-12
SE0101274D0 (sv) 2001-04-11
WO2002084851A1 (en) 2002-10-24
JP2004524795A (ja) 2004-08-12
US20040120166A1 (en) 2004-06-24
EP1378047A1 (en) 2004-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8854843B2 (en) HVDC converter with neutral-point connected zero-sequence dump resistor
KR101797796B1 (ko) Dc측 단락을 핸들링하기 위해 풀브리지 셀을 포함하는 hvdc 컨버터
CA2795315C (en) Hybrid 2-level and multilevel hvdc converter
SE521885C2 (sv) Strömriktare
EP2755315A1 (en) Hybrid modular converter
EP1364450A1 (en) A converter device and a method for the control thereof
US9184654B2 (en) Assembly for converting an input AC voltage to an output AC voltage
SE520005C2 (sv) Strömriktare samt förfarande för styrning av en strömriktare
SE463953B (sv) Anlaeggning foer avtappning av elektrisk kraft fraan en hoegspaend likstroemstransmissionslinje
CA2994534A1 (en) Method and system for a gas tube switch-based voltage source high voltage direct current transmission system
WO2011134521A1 (en) Converter
JP2009273355A (ja) 電力伝送のための装置
SE521367C2 (sv) VSC-strömriktare
WO2015172825A1 (en) Ac fault handling arrangement
US10027238B2 (en) Electrical assembly
EP3008782B1 (en) A power converter with oil filled reactors
CN211830218U (zh) 用于电能传输线处无功功率补偿的布置和电力传输系统
SE523487C2 (sv) Förfarande för styrning av en strömriktare
SE517063C2 (sv) Förfarande samt anordning för spänningssättning av en VSC- strömriktare
Berne et al. Earth currents in HVDC grids: An example based on 5 terminal bipolar configurations
US9647529B2 (en) Modular multi-stage inverter comprising surge arrester
US20230054979A1 (en) Electrical assembly
Blajszczak Design of a 100 MVAr IGBT resonant converter
SE521164C2 (sv) Strömriktare samt användning därav
BR102015025570B1 (pt) Sistema de conversão cc-cc para aplicações de alta potência em média ou alta tensão

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed