模塊化多級轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本公開涉及一種模塊化多級轉(zhuǎn)換器，尤其涉及一種能夠有效控制多個子模塊的模塊化多級轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓直流電(HVDC)傳輸是一種電力傳輸方法，其中，發(fā)電廠產(chǎn)生的交流電(AC)電力被轉(zhuǎn)換成直流電(DC)電力并且由變電站傳輸出去。之后，被傳輸?shù)腄C電力在降壓變電站再一次被轉(zhuǎn)換成AC電力后進行供電。
[0003]HVDC系統(tǒng)廣泛應用于海底電纜傳輸，高負載長距傳輸，AC系統(tǒng)互聯(lián)等領域。此外HVDC系統(tǒng)使不同頻率的系統(tǒng)互聯(lián)和異步互聯(lián)成為可能。
[0004]變電站將AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力。S卩，由于使用海底電纜等來傳輸交流電很危險，變電站將AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力以傳輸至降壓變電站。
[0005]同時，還有很多不同類型的電壓型轉(zhuǎn)換器可以應用到HVDC系統(tǒng)中，目前，模塊化多級電壓型轉(zhuǎn)換器所引起的關(guān)注度最高。
[0006]模塊化多級轉(zhuǎn)換器(MMC)是一種通過運用多個子模塊將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的設備，并且進行操作以控制多個子模塊中的每一個的充電，放電和旁路狀態(tài)。
[0007]這樣，在MMC中，在電力轉(zhuǎn)換操作中控制多個子模塊是最為重要的，并且對多個子模塊的控制操作決定著輸出的AC電力的形態(tài)和質(zhì)量。
[0008]因此，一種能夠有效控制MMC的多個子模塊的模塊化多級轉(zhuǎn)換器(MMC)是需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]實施例提供了一種能夠有效控制其所包括的多個子模塊的模塊化多級轉(zhuǎn)換器(MMC) ο
[0010]實施例也提供了一種能夠有效判定其所包括的多個子模塊的開關(guān)順序的MMC。
[0011]實施例也提供了一種能夠利用其所包括的多個子模塊的狀態(tài)信息，控制所述多個子模塊的開關(guān)操作的MMC。
[0012]實施例的目標不僅局限于以上所述。其他尚未提及的目標之后將在說明書中涉及至IJ，這些目標對于本領域技術(shù)人員來說，是很容易理解的。
[0013]在一個實施例中，模塊化多級轉(zhuǎn)換器(MMC)包括:多個子模塊，其包括開關(guān)器件；多個子控制單元，其分別控制包括在所述多個子模塊里的多個開關(guān)器件；中央控制單元，其確定所述多個子模塊的開關(guān)操作狀態(tài)，并將與確定的開關(guān)操作狀態(tài)對應的控制信號發(fā)送至所述多個子控制單元，其中，每個子控制單元獲取其所控制的子模塊的狀態(tài)信息并將所獲取的狀態(tài)信息發(fā)送到中央控制單元。
[0014]依據(jù)不同地址的識別信息可以分配至所述多個子控制單元中的每一個，以便將被其中一個子控制單元控制的子模塊與其他子模塊區(qū)別開來。
[0015]基于分配給所述每個子控制單元的識別信息，中央控制單元判定為每個子模塊所生成的控制信號的目的地。
[0016]應所述中央控制單元發(fā)出的地址確認請求，所述每個子控制單元將包括識別信息在內(nèi)的地址信息發(fā)送至中央控制單元。
[0017]所述每個子控制單元可以定期獲取其所控制的子模塊的狀態(tài)信息，并將所述獲取的狀態(tài)信息插入地址信息中。
[0018]插入到地址信息中的所述子模塊的狀態(tài)信息包括所述子模塊的歷史開關(guān)信息，并且所述中央控制單元通過所述多個子模塊的歷史開關(guān)信息判定所述多個子模塊的開關(guān)操作狀態(tài)。
[0019]插入到所述地址信息中的所述子模塊的狀態(tài)信息包括對所述子模塊充電的電壓信息，并且中央控制單元通過使用對各子模塊充電的電壓信息來判定運行于放電狀態(tài)下的所述子模塊的數(shù)目。
[0020]附圖和以下說明中給出了一個或多個實施例的細節(jié)。根據(jù)說明書、附圖和權(quán)利要求書，其他特征將是顯而易見的。
【附圖說明】
[0021]圖1為實施例的高壓直流電(HVDC)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2為實施例的單極型高壓直流電(HVDC)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖3為實施例的雙極型高壓直流電(HVDC)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖4為實施例的變壓器布線及三相閥橋的示圖。
[0025]圖5為實施例的模塊化多級轉(zhuǎn)換器的框圖。
[0026]圖6為另一實施例的模塊化多級轉(zhuǎn)換器的框圖。
[0027]圖7為實施例的多個子模塊的連接圖。
[0028]圖8為實施例的子模塊的示例性示圖。
[0029]圖9為實施例的子模塊的等效模型圖。
[0030]圖10-13為實施例的子模塊的操作的示圖。
[0031]圖14為實施例的模塊化多級轉(zhuǎn)換器中地址信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的示圖。
[0032]圖15為實施例的模塊化多級轉(zhuǎn)換器的操作方法的框圖。
【具體實施方式】
[0033]以下實施例結(jié)合附圖將闡明本發(fā)明的優(yōu)點，特征及相關(guān)實施方法。然而，本發(fā)明還可以以其他方式實施。并且還應理解的是，本發(fā)明不限于下面所描述的實施例。相反，提供這些實施例是為了本公開的詳盡和完整，為了更全面地向本領域技術(shù)人員展現(xiàn)本發(fā)明的范圍。此外，本發(fā)明只由權(quán)利要求的范圍所定義。相同的附圖標記始終表示相同的部件。
[0034]在以下有關(guān)實施例的說明中，如果細致的描述會多余地導致本發(fā)明構(gòu)思的主題不清楚，將不提供此處所涉及的已知功能或構(gòu)造的詳細描述。下文所采用的術(shù)語是考慮到本公開功能而限定的術(shù)語，且可能會因使用者、使用者意圖或用戶的不同而有所不同。因此應基于說明書的內(nèi)容理解術(shù)語的含義。
[0035]應該理解的是，流程圖和/或框圖中的每一個框，已及流程圖和/或框圖中的各框的組合可以由計算機程序命令執(zhí)行。這些計算機程序命令可提供給通用計算機、專用計算機的處理器，或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備來生產(chǎn)機器，從而由計算機處理器或其他可編程序數(shù)據(jù)處理設備執(zhí)行的上述命令，可以創(chuàng)建出能執(zhí)行流程圖和/或框圖或多個框中顯示的上述功能/動作的工具。這些計算機程序指令也可以存儲在計算機可讀存儲器中，存儲器可以指引計算機或其他可編程序數(shù)據(jù)處理設備以特定方式起作用，從而存儲在計算機可讀存儲器中的命令生產(chǎn)出一個產(chǎn)品，產(chǎn)品包括一個命令工具，其可以執(zhí)行流程圖和/或框圖或多個框中顯示的功能/動作。計算機程序命令也可以裝載在計算機或其他可編程序數(shù)據(jù)處理設備上，使得一系列操作步驟可在計算機或其他可編程序數(shù)據(jù)處理設備上執(zhí)行，產(chǎn)生一個計算機執(zhí)行過程，從而由計算機或其他可編程序數(shù)據(jù)處理設備所執(zhí)行的命令提供能執(zhí)行流程圖和/或框圖或多個框中顯示的功能/動作的步驟。
[0036]此外，各框圖可以圖示模塊的部件、包括至少一個或多個執(zhí)行特定的邏輯函數(shù)的可執(zhí)行命令的程序段或代碼。而且，應該注意的是:在一些改進中，各個框的功能可能以不同的順序運行。例如，兩個連續(xù)的框可能幾乎同時運行，或者可能根據(jù)其功能倒序運行。
[0037]圖1顯示了根據(jù)實施例的一種高壓直流電(HVDC)傳輸系統(tǒng)。
[0038]如圖1所示，根據(jù)實施例的HVDC系統(tǒng)100包括:發(fā)電部件101，發(fā)送側(cè)交流電(AC)部件110，發(fā)送側(cè)電力變換部件103，直流電(DC)電力發(fā)送部件140，用戶側(cè)電力變換部件105，用戶側(cè)交流電部件170，用戶部件180以及控制單元190。發(fā)送側(cè)電力變換部件103包括發(fā)送側(cè)變壓部件120和發(fā)送側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換部件130。用戶側(cè)電力變換部件105包括用戶側(cè)DC-AC轉(zhuǎn)換部件150以及用戶側(cè)變壓部件160。
[0039]發(fā)電部件101產(chǎn)生三相AC電力。發(fā)電部件101可能包括多個發(fā)電站。
[0040]發(fā)送側(cè)AC部件110將發(fā)電部件101產(chǎn)生的三相AC電力發(fā)送至DC變電站，變電站包括發(fā)送側(cè)變壓部件120和發(fā)送側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換部件130。
[0041]用戶側(cè)變壓部件120將用戶側(cè)AC部件110隔離于用戶側(cè)DC-AC轉(zhuǎn)換部件130及DC電力發(fā)送部件140。
[0042]發(fā)送側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換部件130將對應于發(fā)送側(cè)變壓部件120的輸出的三相AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力。
[0043]DC電力發(fā)送部件140將發(fā)送側(cè)的DC電力傳送至用戶側(cè)。
[0044]用戶側(cè)DC-AC轉(zhuǎn)換部件150將由DC電力發(fā)送部件140所傳送的DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力。
[0045]用戶側(cè)變壓部件160將用戶側(cè)AC部件170隔離于用戶側(cè)DC-AC轉(zhuǎn)換部件150和DC電力發(fā)送部件140。
[0046]用戶側(cè)AC部件170為用戶部件180提供對應于用戶側(cè)變壓部件160的輸出的三相AC電力。
[0047]控制單元190控制以下部件中的至少一個:發(fā)電部件101，發(fā)送側(cè)AC部件110，發(fā)送側(cè)電力變換部件103，DC電力發(fā)送部件140，用戶側(cè)電力變換部件105，用戶側(cè)AC部件170，用戶部件180，控制單元190，發(fā)送側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換部件130及用戶側(cè)DC-AC轉(zhuǎn)換部件150。尤其是，控制單元190可以控制發(fā)送側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換部件130及用戶側(cè)DC-AC轉(zhuǎn)換部件150中多個閥的導通和關(guān)斷的正時。這里所說的閥(valve)對應于晶閘管或絕緣柵雙極型晶體管(IGBT) ο
[0048]圖2顯示了一種單極型HVDC傳輸系統(tǒng)。
[0049]圖2尤其顯示了一種以單極來傳輸DC電力的系統(tǒng)。以下有關(guān)單極的描述建立在假定單極是正極的情況下，但不局限于正極。
[0050]發(fā)送側(cè)AC轉(zhuǎn)換部件110包括AC傳輸線111和AC濾波器113。
[0051]AC傳輸線111將發(fā)電部件101產(chǎn)生的三相AC電力傳送至發(fā)送側(cè)電力變換部件
103。
[0052]AC濾波器113將除了電力變換部件103所用的頻率成分之外的其余頻率成分從所傳送的三相AC電力中移除。
[0053]發(fā)送側(cè)變壓部件120包括一個或多個用于上述正極的變壓器121。對于所述正極，發(fā)送側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換部件130包括AC-正極(AC-positive pole) D