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1、(10)申请公布号 CN 102859861 A (43)申请公布日 2013.01.02 CN 102859861 A *CN102859861A* (21)申请号 200980160700.4 (22)申请日 2009.07.31 H02M 7/797(2006.01) H02J 3/18(2006.01) H02J 3/36(2006.01) (71)申请人 阿尔斯通电网英国有限公司 地址 英国斯塔福德 (72)发明人 W克鲁克斯 D特拉内尔 CDM奥特斯 CC戴维森 (74)专利代理机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人 吕俊刚 (54) 发明名称 可配置的混合转换器。
2、电路 (57) 摘要 一种针对适用于高压直流 (DC) 输电和无功 功率补偿的混合电压源转换器的电路 (22)。该电 路 (22) 包括电相互连接的元件 ( 元件 1 到元件 20) 的组件， 该组件包括多个第一元件 ( 元件 1 到 元件 6) 和多个第二元件 ( 元件 7 到元件 20)。所 述第一元件和所述第二元件中的每一个可被配置 为被旁路、 被断开或者包括一个或更多个电子部 件的电路装置， 以在使用中构建混合电压源转换 器， 该混合电压源转换器包括至少一个第一元件 和至少一个第二元件， 并且其中包括在所述第一 元件或各个第一元件中的电路装置与包括在所述 第二元件或各个第二元件中的电路。
3、装置不同。 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.01.30 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2009/059973 2009.07.31 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/012171 EN 2011.02.03 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 10 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 10 页 1/2 页 2 1. 一种针对适用于高压直流输电和无功功率补偿的混合电压源转换器的电路， 该电路 包括电相互连接的元件的组件， 该组件包括多个第一元件和多个第二元件， 所。
4、述第一元件 和所述第二元件中的每一个被配置为被旁路、 被断开或者包括一个或更多个电子部件的电 路装置， 以在使用中构建混合电压源转换器， 该混合电压源转换器包括至少一个第一元件 和至少一个第二元件， 并且其中包括在所述第一元件或各个第一元件中的电路装置与包括 在所述第二元件或各个第二元件中的电路装置不同。 2. 根据权利要求 1 所述的电路， 该电路还包括在使用中能够连接到 AC 网络的 AC 端子 以及在使用中能够连接到 DC 网络的 DC 端子。 3. 根据权利要求 2 所述的电路， 其中， 所述多个第二元件的第一组被连接在所述 AC 端 子与所述多个第一元件之间， 并且所述多个第二元件的。
5、第二组被相互连接在所述多个第一 元件与所述 DC 端子之间。 4. 根据权利要求 3 所述的电路， 其中， 所述多个第二元件的第三组被连接在由所述多 个第二元件的所述第二组限定的中性点连接与所述 DC 端子之间。 5. 根据上述权利要求中的任意一项所述的电路， 其中， 所述多个第一元件中的每一个 被配置为包括串联连接的多个半导体开关。 6.根据权利要求1到4中的任意一项所述的电路， 其中， 所述多个第一元件中的每一个 被配置为包括多个半导体开关， 该多个半导体开关被连接以限定多级转换器元件。 7. 根据上述权利要求中的任意一项所述的电路， 其中， 所述多个第二元件中的至少一 个被配置为包括至少。
6、一个能量存储装置。 8. 根据上述权利要求中的任意一项所述的电路， 其中， 所述多个第二元件中的至少一 个被配置为包括至少一个模块， 所述模块或各个模块包括能量存储装置， 该能量存储装置 与至少一对半导体开关连接， 该至少一对半导体开关在使用中可控， 以提供连续可变电压 源。 9. 根据权利要求 8 所述的电路， 其中， 所述多个第二元件中的至少一个被配置为包括 多个模块， 该多个模块被串联连接以限定链式链接转换器元件。 10. 根据权利要求 8 或权利要求 9 所述的电路， 其中， 所述模块或各个模块包括能量存 储装置， 该能量存储装置按照半桥设置与一对半导体开关并联连接， 以限定 2 象限。
7、单极模 块， 该 2 象限单极模块能够产生零电压或正电压并且能够沿两个方向传导电流。 11. 根据权利要求 8 或权利要求 9 所述的电路， 其中， 所述模块或各个模块包括能量存 储装置， 该能量存储装置按照全桥设置与两对半导体开关并联连接， 以限定 4 象限双极模 块， 该 4 象限双极模块能够产生零电压、 正电压或负电压并且能够沿两个方向传导电流。 12. 根据权利要求 7 到 8 中的任意一项所述的电路， 其中， 所述能量存储装置或各个能 量存储装置被连接到辅助电力总线。 13. 根据权利要求 7 到 8 中的任意一项所述的电路， 其中， 所述能量存储装置或各个能 量存储装置在使用中能够。
8、暂时连接到外部电压源以使所述能量存储装置复位。 14.根据权利要求7到13中的任意一项所述的电路， 其中， 所述能量存储装置或各个能 量存储装置是电容器。 15.根据权利要求7到13中的任意一项所述的电路， 其中， 所述能量存储装置或各个能 量存储装置是电池、 燃料电池、 光伏电池或 AC 发电机整流源。 权 利 要 求 书 CN 102859861 A 2 2/2 页 3 16. 根据权利要求 5、 6、 8-10 中的任意一项以及从属于上述权利要求的任意权利要求 所述的电路， 其中， 各个半导体开关是绝缘栅双极型晶体管、 栅极关断晶闸管或场效应晶体 管。 17. 一种混合电压源转换器， 该。
9、混合电压源转换器包括根据以上权利要求中的任意一 项所述的电路。 权 利 要 求 书 CN 102859861 A 3 1/8 页 4 可配置的混合转换器电路 0001 本发明涉及针对适用于高压直流 (DC) 输电和无功功率补偿的混合电压源转换器 的电路。 0002 在输电网络中通常将交流 (AC) 电力转换为直流 (DC) 电力， 以便经由架空线和 / 或海底电缆传输。该转换去除了对于补偿传输线或电缆施加的 AC 电容性负载效应的需要， 因而降低了每千米线路和 / 或电缆的成本。当要经过长距离输电时， 从 AC 到 DC 的转换因 而变得有成本效益。 0003 在必须将工作在不同频率的 AC 。
10、网络相互连接的输电网络中， 也利用 AC 电力到 DC 电力的转换。 0004 在任何这种输电网络中， 在 AC 和 DC 电力的各个接口处需要转换器以实现所要求 的转换， 并且这种转换器的一种形式是电压源转换器 (VSC)。 0005 电压源转换器可以采用控制电流流动的基于半导体技术的开关。 当与提供暂时能 量存储的无源部件组合时， 这些开关的迅速操作的能力允许以最小的损耗将实际上任何形 式的电力转换为不同的形式。 0006 使这种电力转换高效并且紧凑的重点集中在增加工作频率方面的发展， 以使得可 以减小无源部件的大小。 0007 对于涉及高电压的电力转换设备， 不期望高频率切换， 因为高频。
11、率切换对绝缘产 生很大压力， 并且串联半导体开关必须被配置为在这些开关的最差的工作参数内工作。转 换器损耗因此变得夸大。 0008 电力转换设备中的无源部件(诸如电容器和电感器)的大小通常很大以适应包括 限制电压变化和调节电流流动的各种任务。 另外， 为了安全的目的， 还可以通过围绕转换器 设置电绝缘或保护性导电屏蔽来增加电力转换方案的大小。转换器的大小和重量还影响 HVDC 站的占地面积， 因为房地产的高成本， 这样的成本可能很高。 0009 已知电压源转换器使用具有绝缘栅双极型晶体管(IGBT)114的6开关(2级)和3 级转换器拓扑 110、 112， 如图 1a 和图 1b 所示。IG。
12、BT 装置 114 被串联连接在一起并被切换 以使得能够实现 10MW 到 100MW 的高功率等级。 0010 然而， 这种传统方法可能要求复杂且有源的 IGBT 驱动器， 并且通常要求大的无源 缓冲器部件来确保IGBT装置114的串联串两端的高电压在转换器切换期间适当地共享。 另 外， IGBT 装置 114 需要在 AC 电源频率的各个周期上在高电压导通和截断多次， 以控制馈到 AC 网络的谐波电流。这些因素导致高损耗、 高级别的电磁干扰和复杂的设计。 0011 还已知电压源转换器使用诸如图 2 所示的多级转换器装置 116。在这种传统的多 级转换器 116 中， 转换器桥或者单元 11。
13、8 串联连接， 各个单元 118 在不同的时间被切换。 0012 传统的多级转换器装置 116 消除了与串联连接的 IGBT 装置 114 的直接切换相关 联的问题， 因为各个单元118不同时切换并且转换器电压阶跃相对较低。 然而各个单元118 要求大的 DC 链接电容器 120 来承载基频和直流分量。要求 6 个 DC 侧电抗器以实现转换器 分支的并联连接和工作， 并且该 6 个 DC 侧电抗器 122 主要用于限制这些转换器分支之间的 瞬时电流流动。 这些因素导致具有相当大量的存储能量的昂贵的、 大型的且沉重的设备。 这 说 明 书 CN 102859861 A 4 2/8 页 5 使得该。
14、设备的预组装、 测试和运输很困难。 0013 根据本发明的一方面， 提供了一种针对适用于高压直流 (DC) 输电和无功功率补 偿的混合电压源转换器的电路， 该电路包括 ： 电相互连接的元件的组件， 该组件包括多个第 一元件和多个第二元件， 所述多个第一元件和多个第二元件中的每一个被配置为被旁路、 被断开或者包括一个或者更多个电子部件的电路装置， 以在使用中构建混合电压源转换 器， 该混合电压源转换器包括至少一个第一元件和至少一个第二元件， 并且其中包括在所 述第一元件或各个第一元件中的电路装置与包括在所述第二元件或各个第二元件中的电 路装置不同。 0014 本发明的电路有助于生成电压源转换器结。
15、构， 在该电压源转换器结构中， 至少两 个不同的电路装置彼此连接因而有助于生成具有各个电路装置的不同优点的混合结构。 根 据所采用的实际电路装置， 这些优点可以包括降低 DC 链接电容、 降低 DC 侧电抗、 简化串联 IGBT 转换器部件以及降低能量损耗。 0015 电相互连接的元件的组件有效地限定了用于构建混合电压源转换器的灵活电路 结构， 允许这种电力转换器的设计者将标准电路装置包括在所选择的元件中， 同时将其它 元件旁路或者断开其它元件， 因而容易地允许生产电压源转换器的各种不同的可能配置。 0016 本发明的电路因此提供了用于标识针对特定电力转换问题的最好的可能配置的 有效装置， 使。
16、得电压源转换器的多个不同配置能够迅速地经受调查、 比较和优化。因此， 使 得能够缩短开发转换器设计所需要的时间。 0017 电相互连接的部件的组件所提供的灵活性使得包括所述电路的混合电压源转换 器能够应付不同的 AC 网络和 DC 网络的要求， 并且所述电路优选地包括在使用中可连接到 AC 网络的 AC 端子和在使用中可连接到 DC 网络的 DC 端子。 0018 在这些实施方式中， 电相互连接的元件的组件优选地包括相互连接在所述 AC 端 子与所述多个第一元件之间的多个第二元件中的第一组以及相互连接在所述多个第一元 件与所述 DC 端子之间的多个第二元件中的第二组。 0019 该设置使电路的。
17、灵活性最大化， 允许 AC 电力线和 / 或 DC 电力线中包括一个或者 更多个第二元件。 0020 为了进一步使所述电路的灵活性最大化， 所述多个第二元件中的第三组优选地相 互连接在由所述多个第二元件中的第二组限定的中性点连接与所述 DC 端子之间。 0021 在本发明的实施方式中， 所述多个第一元件中的每一个可被配置为包括串联连接 的多个半导体开关。 0022 这种设置允许实现混合电压源转换器中的串联连接的半导体开关的接近零电压 的与或 (and or) 电流切换、 降低切换损耗以及简化控制动态和稳态电压共享所要求的硬 件。 0023 在本发明的其它实施方式中， 所述多个第一元件中的每一个。
18、可配置为包括多个半 导体开关， 所述多个半导体开关被连接以限定多级转换器元件， 以使得能够生成多级转换 器而不影响混合电压源转换器的其它元件。 0024 所述多个第二元件中的每一个优选地可配置为包括 ： 0025 - 至少一个能量存储装置， 以提供标称固定电压源 ； 和 / 或 0026 - 至少一个模块， 所述模块或各个模块包括能量存储装置， 该能量存储装置与至少 说 明 书 CN 102859861 A 5 3/8 页 6 一对半导体开关连接， 该至少一对半导体开关在使用中可控， 以提供连续可变电压源。 0027 优选地， 在至少一个第二元件可配置为包括至少一个模块的实施方式中， 所述第 。
19、二元件或各个第二元件可配置为包括多个模块， 所述多个模块被串联连接以限定链式链接 转换器元件。 0028 在这些实施方式中， 用于切换的循环路径被包含在所述模块中， 该循环路径提供 最小的自感并且使得切换操作更有效。 0029 所述模块或者各个模块可以包括能量存储装置， 所述能量存储装置按照半桥设置 与一对半导体开关并联连接， 以限定2象限单极模块， 所述2象限单极模块可产生零电压或 正电压并且可沿两个方向传导电流。 0030 在其它实施方式中， 所述模块或者各个模块可以包括能量存储装置， 所述能量存 储装置按照全桥设置与两对半导体开关并联连接， 以限定4象限双极模块， 所述4象限双极 模块可。
20、产生零电压、 正电压或者负电压并且可沿两个方向传导电流。 0031 所述能量存储装置或者各个能量存储装置可以连接到辅助电力总线， 以使得有功 功率被传送到所述能量存储装置或各个能量存储装置中或者从所述能量存储装置或各个 能量存储装置传送出来， 以维持电压平衡。 0032 在其它实施方式中， 所述能量存储装置或各个能量存储装置可暂时连接到外部电 压源以使所述能量存储装置复位。 0033 优选地， 所述能量存储装置或者各个能量存储装置是电容器， 该电容器可被充电 以存储能量并且可被插入到电路中以提供电压阶跃。 0034 在其它实施方式中， 所述能量存储装置或者各个能量存储装置可以是电池、 燃料 电。
21、池、 光伏电池或者 AC 发电机整流源， 这些能量存储装置中的每一个使得功率传送到所述 能量存储装置中或者从所述能量存储装置传送出来以维持电压平衡。 0035 优选地以绝缘栅双极型晶体管、 栅极关断晶闸管或者场效应晶体管的形式提供所 述第一元件和第二元件中的任意一个中包括的半导体。 0036 在电压源转换器中使用半导体开关是有利的， 因为这些装置在大小和重量方面较 小， 并且具有相对低的电力耗散， 使得对冷却设备的需求最小化。因此导致电力转换器成 本、 大小和重量方面的显著降低。 0037 下面将参照附图来通过非限制示例描述本发明的优选实施方式， 附图中 ： 0038 图 1a 和图 1b 示。
22、出用于 HVDC 输电的两个现有技术电压源转换器的示意图 ； 0039 图 2 示出用于 HVDC 输电的另一个现有技术电压源转换器的示意图 ； 0040 图 3 示出根据本发明的实施方式的电路的示意图 ； 0041 图 4a 示出第一元件， 该第一元件被配置为包括串联连接的半导体开关 ； 0042 图 4b 示出第一元件， 该第一元件被配置为包括被连接以形成多级转换器元件的 半导体开关 ； 0043 图 5a 示出 2 象限单极模块 ； 0044 图 5b 示出 4 象限双极模块 ； 0045 图 6 示出第二元件的示意图， 该第二元件被配置为包括串联连接以形成链式链接 转换器的多个模块 ；。
23、 0046 图 7 示出使用图 6 的链式链接转换器合成 50Hz 波形 ； 说 明 书 CN 102859861 A 6 4/8 页 7 0047 图 8 示出根据本发明构建的第一混合电压源转换器 ； 0048 图 9 示出根据本发明构建的第二混合电压源转换器 ； 0049 图 10 示出根据本发明构建的第三混合电压源转换器 ； 0050 图 11 示出根据本发明构建的第四混合电压源转换器 ； 以及 0051 图 12 示出根据本发明构建的第五混合电压源转换器。 0052 图 3 示出了一种针对适用于高压直流 (DC) 输电和无功功率控制的混合电压源转 换器的电路 22。电路 22 包括电相。
24、互连接的元件的组件， 该组件包括多个第一元件 ( 元件 1 到元件 6) 和多个第二元件 ( 元件 7 到元件 20)。 0053 在图 3 所示的实施方式中， 第一元件与第二元件相互连接以限定三个转换器分支 24、 26 和 28， 各个分支在第一连接点 30 与第二连接点 32 之间延伸。 0054 更具体地说， 元件 1、 2、 11 和 16 在第一转换器分支 24 的第一端子 30 与第二端子 32之间串联连接， 以使得元件11的第一端11a连接到第一连接点30并且元件11的第二端 11b 连接到元件 1。元件 16 的第一端 16a 连接到第二连接点 32 并且元件 16 的第二端。
25、 16b 连接到元件 2。元件 1 与元件 2 在第一转换器分支 24 的中点 34 处彼此连接， 该中点 34 还 连接到元件 9 的第一端 9a。元件 9 的第二端 9b 连接到 AC 端子 36a， 该 AC 端子 36a 用于连 接到 AC 网络。 0055 元件 3、 4、 12 和 15 在第二转换器分支 26 的第一端子 30 与第二端子 32 之间串联 连接， 以使得元件 12 的第一端 12a 连接到第一连接点 30 并且元件 12 的第二端 12b 连接到 元件 3。元件 15 的第一端 15a 连接到第二连接点 32 并且元件 15 的第二端 15b 连接到元件 4。元件。
26、 3 与元件 4 在第二转换器分支 26 的中点 38 处彼此连接， 该中点 38 还连接到元件 8 的第一端 8a。元件 8 的第二端 8b 连接到 AC 端子 36b， 该 AC 端子 36b 用于连接到 AC 网络。 0056 元件 5、 6、 13 和 14 在第三转换器分支 28 的第一端子 30 与第二端子 32 之间串联 连接， 以使得元件 13 的第一端 13a 连接到第一连接点 30 并且元件 13 的第二端 13b 连接到 元件 5。元件 14 的第一端 14a 连接到第二连接点 32 并且元件 14 的第二端 14b 连接到元件 6。元件 5 与元件 6 在第三转换器分支。
27、 28 的中点 40 处彼此连接， 该中点 40 还连接到元件 7 的第一端 7a。元件 7 的第二端 7b 连接到 AC 端子 36c， 该 AC 端子 36c 用于连接到 AC 网络。 0057 第一转换器分支 24、 第二转换器分支 26 和第三转换器分支 28 中的每一个的第一 连接点 30 连接到元件 17 的第一端 17a。第一转换器分支 24、 第二转换器分支 26 和第三转 换器分支 28 中的每一个的第二连接点 32 连接到元件 20 的元件 20 的第一端 20a。 0058 元件 17、 18、 19 和 20 串联连接以使得元件 17 的第二端 17b 连接到元件 18。
28、 的第二 端 18b， 元件 18 的第二端 18a 连接到元件 19 的第一端 19a， 并且元件 19 的第二端 19b 连接 到元件 20 的第二端 20b。 0059 第一 DC 端子 42a 连接到元件 17 与元件 18 之间的中点 44。并且第二 DC 端子 42b 连接到元件 19 与元件 20 之间的中点 46。 0060 最后一个元件 ( 元件 10) 连接在 AC 端子 36d 与元件 18 和元件 19 之间的中点 48 之间， 元件 10 的第一端 10a 连接到中点 48 并且元件 10 的第二端 10b 连接到 AC 端子 36d。 0061 电路 22 因此包括。
29、 ： 0062 - 第二元件的第一组 ( 元件 7 到元件 9)， 其连接在 AC 端子 36a-36c 与第一元件的 AC 侧 ( 元件 1 到元件 6) 之间 ； 说 明 书 CN 102859861 A 7 5/8 页 8 0063 - 第二元件的第二组 ( 元件 11 到元件 16)， 其连接在第一元件的 DC 侧 ( 元件 1 到 元件 6) 与第二元件的第三组 ( 元件 17 到元件 20) 之间 ； 以及 0064 - 第二元件的第三组 ( 元件 17 到元件 20)， 其连接在第二元件的第二组 ( 元件 11 到元件 16) 的中性点连接 30、 32 与 DC 端子 42a、。
30、 42b 之间。 0065 在使用电路 22 构建混合电压源转换器期间， 多个第一元件和第二元件中的每一 个可被配置为被旁路、 被断开或者包括一个或更多个电子部件的电路装置。 0066 在图 3 所示的实施方式中， 多个第一元件中的每一个 ( 元件 1 到元件 6) 可被配置 为包括多个串联连接的半导体开关50(图4a)并且可以允许实现混合电压源转换器中的半 导体开关 50 的接近零电压的与或电流切换。 0067 在其它实施方式中， 多个第一元件中的每一个 ( 元件 1 到元件 6) 可以包括多个半 导体开关52(图4b)， 这些半导体开关52被连接以限定多级转换器元件， 以允许生成多级转 换。
31、器而不影响其它元件。 0068 在图 3 所示的实施方式中， 多个第二元件中的每一个 ( 元件 7 到元件 20) 可被配 置为包括固定电容器 54、 一个或更多个单极模块 56 和 / 或一个或更多个双极模块 58。 0069 参照图 5a， 单极模块 56 包括电容器 60， 该电容器 60 按照半桥设置与一对半导体 开关 62 并联连接， 该单极模块 56 可产生零电压或正电压并且可沿两个方向传导电流。 0070 参照图 5b， 双极模块 58 包括电容器 64， 该电容器 64 按照全桥设置与两对半导体 开关66并联连接， 该双极模块58可产生零电压、 正电压或负电压并且可沿两个方向传。
32、导电 流。 0071 设想多个第二元件中的每一个被配置为包括一个或更多个固定电容器 54、 或者串 联连接的单极模块 56 的链或者串联连接的双极模块 58 的链。 0072 还设想多个第二元件中的每一个可以被配置为根据电力转换要求包括固定电容 器 54 和 / 或单极模块 56 和 / 或双极模块 58 的组合。 0073 使用串联连接的单极模块56或双极模块58的链允许将链式链接转换器68(图6) 并入混合电压源转换器， 链式链接转换器 68 包括一系列模块 M1、 M2、 M3.Mn， 各个模块包括 充电电容器 70， 可使用一对或更多对半导体开关 72 沿正向方向或反向方向使该充电电容。
33、 器 70 旁路或串联连接该充电电容器 70， 以产生连续可变电压源。 0074 用于半导体切换的循环路径被包含在各个模块 M1、 M2、 M3.Mn中， 导致最小的自感 并且使得切换操作更高效。 0075 图 7 例示了包括多个双极模块的链式链接转换器的使用， 其中通过交错进行各个 模块的切换来合成 50Hz 的功率波形。尽管发生多个切换操作， 但是它们被包含在各个模块 中并且开关操作的数量可以与电源电压的频率一样低。 0076 期望在构建混合电压源转换器期间配置一个或更多个第二元件以包括链式链接 转换器， 因为在使用混合电压源转换器期间的 DC 侧故障的情况下， 链式链接转换器可以用 来生。
34、成电压阶跃以抵抗来自转换器的 AC 侧的任何驱动电压从而消除任何故障电流。 0077 优选地， 半导体开关 50、 52、 62、 66 由绝缘栅双极型晶体管、 栅极关断晶闸管、 场效 应晶体管或任何类似的自换相半导体开关构建。 0078 在构建混合电压源转换器期间可配置电路 22 的第一元件和第二元件以使得至少 一个第一元件 ( 元件 1 到元件 6) 连接到至少一个第二元件 ( 元件 7 到元件 20)， 并且包括 说 明 书 CN 102859861 A 8 6/8 页 9 在这样连接的第一元件和第二元件中的电路装置不同。 0079 图 8 示出使用图 3 所示的电路 22 构建的第一混。
35、合电压源转换器 74。 0080 混合电压源转换器 74 包括三个 AC 端子 36a-36c 和一对 DC 端子 42a、 42b。 0081 电路 22 中包括的多个第一元件中的每一个 ( 元件 1 到元件 6) 被配置为包括串联 连接的多个半导体开关 50。 0082 在电路 22 包括的第二元件当中， 元件 11 到元件 16 中的每一个被配置为包括串联 连接的多个双极模块58以形成链式链接转换器68， 并且元件18和元件19中的每一个被配 置为包括固定电容器 54。 0083 电路 22 中包括的其它第二元件 ( 元件 7 到元件 10、 元件 17 以及元件 20) 被配置 为被旁。
36、路。 0084 图 9 示出使用图 3 所示的电路 22 构建的第二混合电压源转换器 76。 0085 混合电压源转换器 76 包括三个 AC 端子 36a-36c 和一对 DC 端子 42a、 42b。 0086 电路 22 中包括的第一元件中的每一个 ( 元件 1 到元件 6) 被配置为包括串联连接 的多个半导体开关 50。 0087 在电路 22 包括的第二元件当中， 元件 7 到元件 9 中的每一个被配置为包括串联连 接的多个双极模块58以形成链式链接转换器68， 并且元件18和元件19中的每一个被配置 为包括固定电容器 54。 0088 电路 22 中包括的其它第二元件 ( 元件 1。
37、0 到元件 17 以及元件 20) 被配置为被旁 路。 0089 图 10 示出使用图 3 所示的电路 22 构建的第三混合电压源转换器 78。 0090 混合电压源转换器 78 包括三个 AC 端子 36a、 36b、 36d 和一对 DC 端子 42a、 42b。 0091 电路 22 中包括的第一元件中的元件 1 到元件 4 中的每一个被配置为包括串联连 接的多个半导体开关 50。电路 22 中包括的其它第一元件 ( 元件 5 和元件 6) 被配置为被断 开。 0092 在电路 22 包括的第二元件当中， 元件 11、 12、 14 和 15 中的每一个被配置为包括串 联连接的多个双极模。
38、块58以形成链式链接电容器68， 并且元件18和元件19中的每一个被 配置为包括固定电容器 54。 0093 在电路 22 包括的其它第二元件当中， 元件 10、 17 和 20 被配置为被旁路， 并且元件 13 和 16 被配置为被断开。 0094 尽管电压源转换器 78 包括三个 AC 端子 36a、 36b、 36d， 但是该电压源转换器 78 仅 包括两个有源转换器分支 24、 26， 该两个有源转换器分支 24、 26 可以经由这些 AC 端子中的 两个 AC 端子 36a、 36b 连接到 AC 网络的两个相位。 0095 AC 网络的第三相位经由另一个 AC 端子 36d 直接连。
39、接到元件 18 与元件 19 之间的 DC 侧中性点连接 46。 0096 在最前面两个有源分支 24、 26 中生成电压波形导致在 DC 侧中性点连接 48 处生成 类似的电压波形。结果， 电压源转换器 78 仅要求使用两个转换器分支 24、 26 来提供 DC 网 络与三相 AC 网络之间的电力转换。 0097 图 11 示出使用图 3 所示的电路 22 构建的第四混合电压源转换器 80。 0098 混合电压源转换器 80 包括两个 AC 端子 36a、 36b 和一对 DC 端子 42a、 42b。 说 明 书 CN 102859861 A 9 7/8 页 10 0099 电路 22 中。
40、包括的第一元件中的元件 1 到元件 4 中的每一个被配置为包括串联连 接的多个半导体开关 50。电路 22 中包括的其它第一元件 ( 元件 5 和元件 6) 被配置为被断 开。 0100 在电路 22 中包括的第二元件当中， 元件 18 和元件 19 中的每一个被配置为包括单 极模块 56， 元件 18 包括两个单极模块 56 并且元件 19 包括一个单极模块 56。 0101 在电路 22 包括的其它第二元件当中， 元件 8、 9、 11、 12、 15、 16、 17 和 20 被配置为被 旁路， 并且元件 7、 10、 13 和 14 被配置为被断开。 0102 电压源转换器 80 适用。
41、于将单相 AC 网络与 DC 网络相互连接。这表示电路 22 足够 灵活以提供电压源转换器的不同配置， 以便连接到三相 AC 网络或单相 AC 网络。 0103 在其它实施方式中， 设想可以改变元件 18 和 19 中的固定电容器 54 和 / 或单极模 块 56 和 / 或双极模块 58 的设置而不影响电压源转换器的功能。例如， 在图 11 所示的电压 源转换器 80 的变型中， 元件 19 中可以包括两个单极模块 56 并且元件 18 中可以包括一个 单极模块 56。还设想在其它变型中， 全部单极模块 56 可以被包括在元件 18 和 19 中的一个 元件中并且元件 18 和 19 中的另。
42、一个元件被旁路。 0104 在其它实施方式中， 元件 18 与元件 19 之间需要 DC 中 ( 中性 ) 点， 元件 18 和元件 19中的每一个元件中可以包括相同数量的固定电容器54和/或单极模块56和/或双极模 块 58， 以使得元件 18 和元件 19 包含电子部件的相同的和平衡的设置。 0105 图 8 到图 11 所示的电压源转换器 74、 76、 78、 80 中的每一个可以是在使用中可控 的， 以在 AC 网络与 DC 网络之间的电力转换中产生期望的结果。例如， 半导体开关可以是可 控的， 以在低频率处切换， 从而给出低损耗的转换器设计。另外， 可以有意地生成谐波分量 以控制转。
43、换器的 AC 侧和 DC 侧这两者上的谐波电压和电流。 0106 可以通过修改第一元件和第二元件中的每一个被配置为包括的电部件来生成电 压源转换器的其它配置。 0107 在一些实施方式中， 当在电流的方向不能被切换时将单极模块 56 或固定电容器 54用在转换器的DC侧时， 净有功功率可被传送到电容器中或者从这些电容器传送出来。 有 功功率的传送造成单极模块的电容器 60 和固定电容器 54 的连续充电或放电， 导致不可持 续的转换器操作。 0108 为了减轻这种效应， 可以设置辅助电力总线， 图12示出了包括辅助电力总线84的 电压源转换器 82。 0109 除了元件 11 到元件 16 中。
44、的每一个被配置为包括串联连接的多个单极模块 56 而 不是双极模块 58 以形成链式链接转换器 68 以外， 电压源转换器 82 与图 8 所示的电压源转 换器 74 大致相同。 0110 各个单极模块 56 的电容器 60 经由 DC 到 AC 逆变器 90 连接到变压器装置 88 的第 一线圈 86。变压器装置 88 的第二线圈 92 连接到辅助电力总线 84。 0111 辅助电力总线 84 到各个电容器 60 的电连接允许在电容器 60 与辅助电力总线 84 之间传送有功功率以维持电容器 60 中的电压平衡。 0112 减轻传送净有功功率的效应的另一个选择是在使用中通过暂时连接到电压源来。
45、 将任何固定电容器 54 或者单极模块 56 的电容器 60 复位。例如， 当电压源转换器连接在 AC 网络与DC网络之间时， 这些电容器可以暂时连接到DC网络， 以便恢复这些电容器中的电压 说 明 书 CN 102859861 A 10 8/8 页 11 平衡并防止长期电压漂移。 0113 减轻传送净有功功率的效应的另一个选择是使用诸如电池、 燃料电池、 光伏电池 或 AC 发电机整流单元的有功功率源， 而不是电容器。 说 明 书 CN 102859861 A 11 1/10 页 12 图 1a 图 1b 说 明 书 附 图 CN 102859861 A 12 2/10 页 13 图 2 说。
46、 明 书 附 图 CN 102859861 A 13 3/10 页 14 图 3 说 明 书 附 图 CN 102859861 A 14 4/10 页 15 图 4a 图 4b 图 5a 说 明 书 附 图 CN 102859861 A 15 5/10 页 16 图 5b 图 6 说 明 书 附 图 CN 102859861 A 16 6/10 页 17 图 7 说 明 书 附 图 CN 102859861 A 17 7/10 页 18 图 8 说 明 书 附 图 CN 102859861 A 18 8/10 页 19 图 9 图 10 说 明 书 附 图 CN 102859861 A 19 9/10 页 20 图 11 说 明 书 附 图 CN 102859861 A 20 10/10 页 21 图 12 说 明 书 附 图 CN 102859861 A 21 。