RU2477556C2 - Установка для передачи электрической энергии - Google Patents
Установка для передачи электрической энергии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2477556C2 RU2477556C2 RU2011100177/07A RU2011100177A RU2477556C2 RU 2477556 C2 RU2477556 C2 RU 2477556C2 RU 2011100177/07 A RU2011100177/07 A RU 2011100177/07A RU 2011100177 A RU2011100177 A RU 2011100177A RU 2477556 C2 RU2477556 C2 RU 2477556C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- phase
- converter
- network
- harmonic
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title abstract 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 14
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 9
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- 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
-
- 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)
- Inverter Devices (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Установка для передачи электрической энергии, содержащая сеть (100) постоянного напряжения и, по меньшей мере, одну трехфазную сеть (101) переменного напряжения, соединенную с ней через станцию (102). Станция содержит преобразователь (103) источника напряжения. Блок (104) сконфигурирован для управления преобразователем в соответствии с принципом ШИМ для генерации переменного напряжения, имеющего составляющую напряжения третьей гармоники, добавляемую к основной составляющей напряжения. Между фазными выводами (106) преобразователя и сетью (101) переменного напряжения отсутствует трансформатор. Компоновка (107) сконфигурирована для блокирования составляющей напряжения третьей гармоники и предотвращения ее попадания в сеть переменного напряжения. Технический результат - уменьшение потерь мощности. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к установке для передачи электроэнергии, содержащей сеть постоянного напряжения для постоянного тока высокого напряжения и, по меньшей мере, одну трехфазную сеть переменного напряжения, соединенную с ней через станцию, причем станция сконфигурирована для выполнения передачи электрической энергии между сетью постоянного напряжения и сетью переменного напряжения и содержит, по меньшей мере, один преобразователь источника напряжения, сконфигурированный для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение и наоборот, и блок, сконфигурированный для управления преобразователем в соответствии с принципом широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для генерации переменного напряжения в каждой из трех фазных ветвей преобразователя, имеющего составляющую напряжения третьей гармоники, добавляемую к основному напряжению, причем основная составляющая напряжения имеет ту же частоту, что и переменное напряжение сети переменного напряжения.
Предшествующий уровень техники
Установки этого типа известны, например, из брошюры «It's time to connect, Technical description of HVDC Light® technology», изданной ABB Power Technologies AB, Ludvika, Sweden, напечатанной Elanders, Vasteras POW-0038 rev. 2, 2006-02.
Один тип такой известной широтно-импульсной модуляции, которая добавляет только составляющую напряжения третьей гармоники к основной составляющей напряжения, будет разобран ниже со ссылкой на фиг. 1-4 для формирования основы, чтобы раскрыть изобретение, но никоим образом не ограничивая этим его объем. Блок управления такого типа может использовать другие типы широтно-импульсной модуляции, добавляя другие составляющие напряжения нулевой последовательности к основной составляющей напряжения, такие как составляющие напряжения шестой или девятой гармоник, которые также там содержатся.
Кроме того, указанный преобразователь источника напряжения может быть любым из известных типов, таким как двухуровневый, трехуровневый, многоуровневый преобразователь источника напряжения, и также относится к так называемому модульному многоуровневому преобразователю типа M2LC. Частота, используемая для импульсов по принципу широтно-импульсной модуляции, зависит от того, какой тип преобразователя источника напряжения используется, таким образом, эта частота составляет обычно порядка от 1 до 5 кГц для двухуровневого преобразователя и от 100 Гц до 500 Гц для M2LC-преобразователя, где частота переменного напряжения в сети обычно равна 50 Гц или 60 Гц.
Двухуровневый преобразователь источника напряжения очень схематично изображен на фиг.1. Преобразователь 1 имеет три фазные ветви 2-4, включенные между противоположными полюсами 5, 6 сети 7 постоянного напряжения. Каждая фазная ветвь имеет два вентиля 8-13 тока, соединенных последовательно, и среднюю точку между ними, формирующую фазный вывод 14-16 и соединенную через фазные реакторы 17 и трансформатор 18 с сетью 19 переменного напряжения.
Блок 20 сконфигурирован для управления полупроводниковыми устройствами 21 запираемого типа, такими как биполярными транзисторами с изолированным затвором (БТИЗ), чтобы включать или отключать для соединения соответствующий вывод с потенциалом полюса 5 или полюса 6 и с помощью этого генерировать импульсы напряжения в соответствии с принципом широтно-импульсной модуляции на соответствующем фазном выводе. То, как это осуществляется, является стандартной технологией, известной специалистам в данной области техники. Фазные реакторы 17 помогут сгладить создаваемое переменное напряжение.
Фиг.2 изображает диаграмму зависимости напряжения U от времени t, изображающую для одной фазы напряжение А слева от соответствующего фазного реактора с фиг.1, когда широтно-импульсная модуляция осуществляется без добавления какой-либо гармонической составляющей напряжения к основной составляющей напряжения, в то время как В изображает составляющую напряжения третьей гармоники, которая может добавляться к основной составляющей напряжения, и С изображает напряжение, получаемое при добавлении составляющей напряжения третьей гармоники к основной составляющей напряжения, а именно путем сложения кривых А и В. Оказывается, что составляющая напряжения третьей гармоники уменьшает значение максимума напряжения преобразователя. Это означает, что основная составляющая напряжения может быть увеличена на величину до 15 процентов относительно случая, когда нет добавления составляющей напряжения третьей гармоники, а напряжение, получаемое при таком добавлении, все еще остается в пределах ограничения напряжения преобразователя. Это означает, что до 15 процентов номинальной мощности может быть получено, и потери преобразователя могут также быть уменьшены на величину около 15 процентов. Это является причиной добавления такой составляющей напряжения третьей гармоники в процессе указанной широтно-импульсной модуляции. Фиг.3 изображает вид преобразованного переменного напряжения U для трех фаз 2-4 в зависимости от времени для такой широтно-импульсной модуляции, имеющей составляющую напряжения третьей гармоники, добавленную к основной составляющей напряжения для каждой фазы.
Фиг.4 изображает вид фазных напряжений с фиг.3 в сети 19 переменного напряжения после прохождения через трансформатор 19. Оказывается, что составляющие напряжения третьей гармоники пропадают на стороне сети переменного напряжения трансформатора, что приводит к требуемым синусоидальным фазным напряжениям и к большему максимальному значению напряжения, по сравнению с теми, что можно получить без добавления составляющей напряжения третьей гармоники.
Краткое изложение существа изобретения
Задачей данного изобретения является предоставление установки, относящейся к типу, определенному во введении, улучшенной в, по меньшей мере, некоторых аспектах по отношению к уже известной установке такого типа.
Эта задача в соответствии с изобретением достигается путем предоставления установки, в которой блок сконфигурирован для управления преобразователем, чтобы использовать постоянное напряжение для импульсов по принципу широтно-импульсной модуляции, адаптированных для максимального значения переменного напряжения сети переменного напряжения, причем сеть переменного напряжения соединена с фазными выводами каждой из фазных ветвей без какого-либо промежуточного силового трансформатора, и установка дополнительно содержит компоновку, соединенную с каждой из фазных ветвей и сконфигурированную для блокирования составляющей напряжения третьей гармоники и предотвращения ее попадания в сеть переменного напряжения.
Заявитель данного изобретения обнаружил, что для улучшения установки этого типа возможно использование того факта, что силовой трансформатор в области применения постоянного тока высокого напряжения (ПТВН) с использованием преобразователя источника напряжения имеет в основном функцию согласования напряжения между сетью переменного напряжения и преобразователем и не является в отличие от линейно коммутируемых передач ПТВН составляющей частью преобразователя. С увеличением степени преобразования и напряжений во многих случаях может не быть весомых причин для наличия трансформатора для согласования напряжения между сетью переменного напряжения и сетью постоянного напряжения, так как эти напряжения практически одинаковы. Исключение силового трансформатора принесет выгоду как в виде уменьшения стоимости, так и в виде уменьшения потерь. Тем не менее, для того чтобы можно было использовать преимущества добавления составляющей напряжения третьей гармоники к основной составляющей напряжения в широтно-импульсной модуляции, установка обеспечивается указанной компоновкой, сконфигурированной для блокирования составляющей напряжения третьей гармоники. Таким образом, увеличение номинальной мощности благодаря добавлению составляющей напряжения третьей гармоники может быть осуществлено вместе с экономией затрат за счет исключения силового трансформатора. Обращается внимание на то, что установка в соответствии с изобретением не имеет силового трансформатора, но изобретение охватывает случай, когда установка не имеет вообще никакого трансформатора, так же как и случаи, когда другие трансформаторы, отличные от силового трансформатора, такие как регулировочный трансформатор и/или автотрансформатор, соединяют сеть переменного напряжения с фазными выводами каждой из фазных ветвей.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения компоновка содержит, по меньшей мере, фильтр, блокирующий третью гармонику, с индуктивностью и емкостью для каждой фазной ветви. Такой фильтр, блокирующий третью гармонику, может эффективно устранять составляющую напряжения третьей гармоники, наложенную на основное напряжение, вырабатываемое преобразователем, благодаря наличию индуктивности и емкости, в виде катушки индуктивности и конденсатора, настроенных на третью гармонику. Затраты на такие фильтры, блокирующие третью гармонику, значительно меньше, чем на трансформатор.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения компоновка содержит реактор нулевой последовательности, сконфигурированный для блокирования любых составляющих напряжения нулевой последовательности, добавляемых к основной составляющей напряжения в результате широтно-импульсной модуляции. Также замена трансформатора таким реактором нулевой последовательности приводит к существенной экономии на затратах, и компоновка такого типа делает возможным использование принципов широтно-импульсной модуляции, добавляя любые типы составляющих напряжения нулевой последовательности к основной составляющей напряжения, таких как, например, так называемая оптимальная ШИМ, и при этом получение чисто синусоидального переменного напряжения в сети переменного напряжения.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения реактор нулевой последовательности содержит железный сердечник с тремя ветвями и одной проводящей обмоткой на каждой ветви, и каждая из обмоток соединена с отдельной фазной ветвью преобразователя последовательно между фазной ветвью и соответствующей ей фазной линией сети переменного напряжения. Такой реактор нулевой последовательности будет эффективно устранять любые составляющие напряжения нулевой последовательности, добавленные к основной составляющей напряжения при ШИМ, и он может по существу сравниваться с трансформатором с номиналом, на 10 процентов меньшим, чем у трансформаторов, обычно используемых в установках ПТВН этого типа.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения блок сконфигурирован для управления преобразователем, чтобы генерировать переменное напряжение на каждой из фазных ветвей, имеющее также другие составляющие напряжения нулевой последовательности, отличные от составляющей напряжения третьей гармоники, добавляемые к основной составляющей напряжения, что может быть преимущественно осуществлено, когда компоновка содержит реактор нулевой последовательности.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения преобразователь источника напряжения станции принадлежит к типу, у которого каждая из трех фазных ветвей соединяет противоположные полюса стороны постоянного тока преобразователя и содержит последовательное соединение переключающих ячеек, причем каждая переключающая ячейка имеет, с одной стороны, по меньшей мере, две полупроводниковые сборки, каждая из которых имеет полупроводниковое устройство запираемого типа и возвратный диод, соединенный с ним встречно параллельно, и, с другой стороны, по меньшей мере, один накапливающий энергию конденсатор, причем средняя точка переключающей ячейки формирует фазный вывод, причем каждая из переключающих ячеек сконфигурирована для получения двух переключающих состояний путем управления полупроводниковыми устройствами каждой переключающей ячейки, а именно первого переключающего состояния и второго переключающего состояния, при которых напряжение, по меньшей мере, на одном накапливающем энергию конденсаторе и нулевое напряжение соответственно прикладываются на контакты переключающей ячейки для получения определенного переменного напряжения на фазном выводе. При использовании такого преобразователя источника напряжения будет возможно получать импульсы напряжения с большим количеством различных уровней таким образом, что уже при значительно более низких переключающих частотах по сравнению с теми, что обычно используются в других известных типах преобразователей источника напряжения, переменное напряжение, очень близкое к синусоидальному напряжению, может быть получено уже до того, как будет проведена какая-либо фильтрация, что приводит к низким потерям в таком преобразователе. Это означает дополнительную экономию затрат на установку в соответствии с данным изобретением.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения компоновка содержит фильтр, блокирующий третью гармонику, соединяющий каждую половину последовательного соединения переключающих ячеек с фазным выводом соответствующей фазы. Фазный реактор может в таком варианте осуществления быть включен в фильтр, блокирующий третью гармонику.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения число переключающих ячеек последовательного соединения переключающих ячеек в каждой из фазных ветвей преобразователя составляет ≥4, ≥12, ≥30 или ≥50. Преобразователь этого типа, как уже было упомянуто, представляет особенный интерес, когда число переключающих ячеек фазной ветви довольно велико, что приводит к большому числу возможных уровней импульсов напряжения, подаваемых на фазный вывод.
В соответствии с другим вариантом осуществления компоновка подключена последовательно между фазным выводом каждой фазной ветви преобразователя и соответствующей линией фазы сети переменного напряжения, что составляет преимущественный способ подключения компоновки для получения желаемого переменного напряжения в сети переменного напряжения.
В соответствии с другим вариантом осуществления полупроводниковые устройства запираемого типа в преобразователе, управляемые блоком в соответствии с принципом широтно-импульсной модуляции, являются БТИЗ (биполярными транзисторами с изолированным затвором), КЗЗТ (коммутируемыми по затвору запираемыми тиристорами) или ЗТ (запираемыми тиристорами). Это подходящие полупроводниковые устройства для таких преобразователей, хотя приемлемы также другие полупроводниковые устройства запираемого типа.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения сеть постоянного напряжения имеет номинальное значение постоянного напряжения между двумя полюсами, равное от 10 кВ до 1200 кВ, от 100 кВ до 1200 кВ или от 300 кВ до 1200 кВ. Это типичные напряжения для установки в соответствии с данным изобретением, и обращается внимание на то, что установка этого типа представляет тем больший интерес, чем больше постоянное напряжение.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения сеть переменного напряжения соединена с фазными выводами каждой фазной ветви без какого-либо промежуточного трансформатора.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения сеть переменного напряжения соединена с фазными выводами каждой фазной ветви через регулировочный трансформатор.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения сеть переменного напряжения соединена с фазными выводами каждой фазной ветви через автотрансформатор.
Все три варианта осуществления, упомянутые последними, включают в себя значительную экономию затрат относительно компоновки с силовым трансформатором.
Дополнительные преимущества так же, как и преимущественные особенности изобретения, станут ясны из следующего описания.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов осуществления со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает схематичный вид известной установки для передачи электрической энергии;
Фиг. 2-4 изображают диаграммы зависимости напряжения от времени, используемые для разъяснения причин добавления составляющей напряжения третьей гармоники к основной составляющей напряжения при широтно-импульсной модуляции;
Фиг. 5-8 изображают схематичные виды установок в соответствии с первым-четвертым вариантами осуществления изобретения;
Фиг.9 изображает схематичный вид реактора нулевой последовательности, включенного в установку в соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Различные варианты осуществления изобретения будут кратко раскрыты со ссылкой на фиг. 5-9, но подчеркивается, что огромное количество модификаций бесспорно возможно в рамках объема изобретения. Кроме того, чертежи крайне упрощены практически только для изображения элементов, которые являются ключевыми для раскрытия изобретения, так что большое количество дополнительного оборудования и ему подобного было исключено.
Фиг.5 схематически изображает установку для передачи электрической энергии в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, установка содержит сеть 100 постоянного напряжения для постоянного тока высокого напряжения и одну сеть 101 переменного напряжения, соединенную с ней. Сеть переменного напряжения соединена с сетью постоянного напряжения через станцию, сконфигурированную для выполнения передачи электрической энергии между сетью постоянного напряжения и сетью переменного напряжения и которая содержит, по меньшей мере, один преобразователь 103 источника напряжения, здесь принадлежащий к двухуровневому типу или другому типу, не имеющему конденсаторов, встроенных в его переключающие ячейки, такому как преобразователь M2LC. Преобразователь сконфигурирован для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение и наоборот. Установка также содержит блок 104, сконфигурированный для управления преобразователем в соответствии с принципом широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для генерации переменного напряжения на каждой из трех фазных ветвей 105 (здесь совмещенных в одну линию) преобразователя, имеющего составляющую напряжения третьей гармоники, добавляемую к основной составляющей напряжения, имеющей ту же частоту, такую как 50 Гц или 60 Гц, что и переменное напряжение в сети 101 переменного напряжения.
Кроме того, блок 104 сконфигурирован для управления преобразователем, чтобы использовать постоянное напряжение для импульсов принципа широтно-импульсной модуляции, приспособленных к максимальному значению переменного напряжения сети переменного напряжения, таким образом, что нет необходимости в каком-либо трансформаторе между фазными выводами 106 каждой фазной ветви 105 преобразователя для преобразования напряжения, генерируемого преобразователем до уровня напряжения в сети 101 переменного напряжения. Более того, три фазы сети 101 переменного напряжения и соответствующие фазные выводы 106 здесь совмещены путем изображения только одной фазы.
Установка дополнительно содержит компоновку 107, соединенную с каждой фазной ветвью и сконфигурированную для блокирования составляющей напряжения третьей гармоники, чтобы предотвратить ее попадание в сеть переменного напряжения. Эта компоновка 107 в этом случае является фильтром, блокирующим третью гармонику, с индуктивностью 108 и емкостью 109. Этот фильтр будет настроен на третью гармонику напряжения для практически полного устранения этой составляющей напряжения из напряжения, подающегося с фазного вывода 106 преобразователя и имеющего вид в соответствии с фиг.3, так что результирующее напряжение будет иметь вид в соответствии с фиг.4 на стороне сети переменного напряжения фильтра 107.
Фазный реактор 110 также, как и возможный фильтр 111 переменного напряжения, имеющий конденсатор 112, индуктивность 113 и сопротивление 114 для сглаживания напряжения, подаваемого с фазного вывода 106, изображены на фиг.5.
Фиг.6 изображает установку в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения, отличающуюся от установки, изображенной на фиг.5, только тем, что фильтр 111 переменного напряжения присоединен на стороне сети переменного напряжения фильтра 107, блокирующего третью гармонику.
Фиг.7 изображает установку в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения, в которой преобразователь 103' является так называемым преобразователем M2LC, относящимся к типу, раскрытому, например, в DE 10103031 A1, в котором каждая из трех фазных ветвей, соединяющая противоположные полюсы 115, 116 сети 100 постоянного напряжения, содержит последовательное соединение переключающих ячеек 117, где каждая переключающая ячейка 117 имеет, с одной стороны, по меньшей мере, две полупроводниковые сборки, каждая - имеющая полупроводниковое устройство 118 запираемого типа, такое как БТИЗ, КЗЗТ или ЗТ, и возвратный диод 119, соединенный с ним встречно параллельно, и, с другой стороны, по меньшей мере, один накапливающий энергию конденсатор 120, причем средняя точка последовательного соединения формирует фазный вывод 106'. Каждая переключающая ячейка сконфигурирована для получения двух переключающих состояний путем управления полупроводниковыми устройствами каждой переключающей ячейки, а именно первого переключающего состояния и второго переключающего состояния, при которых напряжение на, по меньшей мере, одном накапливающем энергию конденсаторе и нулевое напряжение соответственно прикладываются на контакты переключающей ячейки для получения определенного переменного напряжения на фазном выводе. Индуктивности 121 соединяют каждую половину последовательного соединения переключающих ячеек с фазным выводом 106' для формирования фазных реакторов, но эти индуктивности могут также быть встроены в переключающие ячейки.
Фильтр 107, блокирующий третью гармонику, выполнен последовательно между фазным выводом 106' каждой фазной ветви преобразователя и соответствующей фазной линией сети 101 переменного напряжения. Блок 104 управления, сконфигурированный для управления переключающими ячейками, будет управлять ими со сравнительно низкой частотой по сравнению с преобразователем в соответствии с фиг.5 и 6, например, порядка 100 Гц-500 Гц, по сравнению с 1 кГц-5 кГц.
Фиг.8 изображает установку в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения, отличающуюся от установки, изображенной на фиг.7, тем, что фильтр 107”, блокирующий третью гармонику, выполнен с возможностью соединения каждой половины последовательного соединения переключающих ячеек с фазным выводом 106” соответствующей фазы, причем фазный вывод 106” затем соединяется напрямую с сетью 101 переменного напряжения. Фазный реактор 122 здесь встроен в фильтр 107”, блокирующий третью гармонику.
Наконец, фиг.9 изображает реактор нулевой последовательности, который может заменить фильтры, блокирующие третью гармонику, изображенные в других вариантах осуществления изобретения, для фильтрации любых составляющих напряжения нулевой последовательности, добавляемых к основной составляющей напряжения в результате широтно-импульсной модуляции, проводимой блоком 104 управления, а не только составляющие напряжения третьей гармоники. Например, при так называемой оптимальной ШИМ генерируется определенное число различных гармоник нулевой последовательности, а реактор 123 нулевой последовательности, изображенный на фиг.9, может исключить их все. Этот реактор нулевой последовательности может являться устройством с масляной изоляцией, которое состоит из железного сердечника 124 с тремя фазными ветвями 125-127 и одной проводящей обмоткой 128-130 на каждой ветви. Каждая из обмоток 128-130 соединена с отдельной фазной ветвью 105 преобразователя последовательно между фазной ветвью и соответствующей фазной линией сети 101 переменного напряжения. Такой реактор нулевой последовательности может быть использован в качестве фильтра, блокирующего нулевую последовательность, для любого типа преобразователя источника напряжения. Этот реактор нулевой последовательности можно сравнить с трансформатором с номиналом менее 10 процентов от трансформаторов, обычно используемых в установках для передачи электроэнергии с помощью постоянного тока высокого напряжения.
Изобретение, конечно, не ограничено вариантами осуществления, описанными выше, а большое количество возможностей для его модификаций будет ясно специалисту в данной области техники, не выходя за рамки объема изобретения, определенные в приложенной формуле изобретения.
Claims (10)
1. Установка для передачи электроэнергии, содержащая сеть (100) постоянного напряжения для постоянного тока высокого напряжения и, по меньшей мере, одну трехфазную сеть (101) переменного напряжения, соединенную с ней через станцию (102), причем станция сконфигурирована для передачи электрической энергии между сетью постоянного напряжения и сетью переменного напряжения и содержит, по меньшей мере, один преобразователь (103, 103') источника напряжения, сконфигурированный для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение, и наоборот, и блок (104), сконфигурированный для управления преобразователем в соответствии с принципом широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для генерации переменного напряжения в каждой из трехфазных ветвей (105) преобразователя, имеющего составляющую напряжения третьей гармоники, добавляемую к основной составляющей напряжения, причем основная составляющая напряжения имеет ту же частоту, что и переменное напряжение сети переменного напряжения,
отличающаяся тем, что постоянное напряжение в сети постоянного напряжения адаптировано к максимальному значению переменного напряжения сети переменного напряжения, при этом сеть (101) переменного напряжения соединена с фазными выводами (106) каждой из фазных ветвей без какого-либо промежуточного силового трансформатора, а установка дополнительно содержит компоновку (107, 107'', 123), соединенную с каждой из фазных ветвей и сконфигурированную для блокирования составляющей напряжения третьей гармоники и предотвращения ее попадания в сеть переменного напряжения, причем компоновка содержит, по меньшей мере, один фильтр (107, 107''), блокирующий третью гармонику с индуктивностью (108) и емкостью (109) для каждой из фазных ветвей (105), и преобразователь (103') источника напряжения станции относится к типу, в котором каждая из трех фазных ветвей соединяет противоположные полюса (115, 116) стороны постоянного напряжения преобразователя и содержит последовательное соединение переключающих ячеек (117), причем каждая переключающая ячейка имеет с одной стороны, по меньшей мере, две полупроводниковые сборки, каждая имеющая полупроводниковое устройство (118) запираемого типа и возвратный диод (119), соединенный с ним встречно параллельно, и с другой стороны, по меньшей мере, один накапливающий энергию конденсатор (120), причем средняя точка последовательного соединения формирует фазный вывод (106', 106''), причем каждая переключающая ячейка сконфигурирована для получения двух переключающих состояний путем управления полупроводниковыми устройствами каждой переключающей ячейки, т.е. первое переключающее состояние и второе переключающее состояние, при которых напряжение на, по меньшей мере, одном накапливающем энергию конденсаторе и нулевое напряжение, соответственно, прикладываются к контактам переключающей ячейки для получения определенного переменного напряжения на фазном выводе.
отличающаяся тем, что постоянное напряжение в сети постоянного напряжения адаптировано к максимальному значению переменного напряжения сети переменного напряжения, при этом сеть (101) переменного напряжения соединена с фазными выводами (106) каждой из фазных ветвей без какого-либо промежуточного силового трансформатора, а установка дополнительно содержит компоновку (107, 107'', 123), соединенную с каждой из фазных ветвей и сконфигурированную для блокирования составляющей напряжения третьей гармоники и предотвращения ее попадания в сеть переменного напряжения, причем компоновка содержит, по меньшей мере, один фильтр (107, 107''), блокирующий третью гармонику с индуктивностью (108) и емкостью (109) для каждой из фазных ветвей (105), и преобразователь (103') источника напряжения станции относится к типу, в котором каждая из трех фазных ветвей соединяет противоположные полюса (115, 116) стороны постоянного напряжения преобразователя и содержит последовательное соединение переключающих ячеек (117), причем каждая переключающая ячейка имеет с одной стороны, по меньшей мере, две полупроводниковые сборки, каждая имеющая полупроводниковое устройство (118) запираемого типа и возвратный диод (119), соединенный с ним встречно параллельно, и с другой стороны, по меньшей мере, один накапливающий энергию конденсатор (120), причем средняя точка последовательного соединения формирует фазный вывод (106', 106''), причем каждая переключающая ячейка сконфигурирована для получения двух переключающих состояний путем управления полупроводниковыми устройствами каждой переключающей ячейки, т.е. первое переключающее состояние и второе переключающее состояние, при которых напряжение на, по меньшей мере, одном накапливающем энергию конденсаторе и нулевое напряжение, соответственно, прикладываются к контактам переключающей ячейки для получения определенного переменного напряжения на фазном выводе.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что компоновка содержит реактор (123) нулевой последовательности, сконфигурированный для блокирования любых составляющих напряжения нулевой последовательности, добавляемых к основной составляющей напряжения в результате широтно-импульсной модуляции.
3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что реактор (123) нулевой последовательности содержит железный сердечник (124) с тремя ветвями (125-127) и одной проводящей обмоткой (128-130) на каждой ветви, причем каждая из обмоток соединена отдельно с фазной ветвью (105) преобразователя последовательно между фазной ветвью и соответствующей фазной линией сети (101) переменного напряжения.
4. Установка по любому из пп.2 или 3, отличающаяся тем, что блок (104) сконфигурирован для управления преобразователем, чтобы генерировать переменное напряжение на каждой из фазных ветвей, имеющих также другие составляющие напряжения нулевой последовательности, отличные от составляющей напряжения третьей гармоники, добавляемой к основной составляющей напряжения.
5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что компоновка содержит фильтр (107''), блокирующий третью гармонику и соединяющий каждую половину последовательного соединения переключающих ячеек (117) с фазным выводом соответствующей фазы.
6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что число переключающих ячеек (117) последовательного соединения переключающих ячеек в каждой фазной ветви преобразователя составляет ≥4, ≥12, ≥30 или ≥50.
7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что компоновка (107, 123) подключена последовательно между фазным выводом (106, 106') каждой фазной ветви преобразователя и соответствующей фазной линией сети (101) переменного напряжения.
8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что полупроводниковые устройства запираемого типа в преобразователе, управляемые блоком в соответствии с принципом широтно-импульсной модуляции, являются биполярными транзисторами с изолированным затвором (БТИЗ), коммутируемыми по затвору запираемыми тиристорами (КЗЗТ) или запираемыми тиристорами (ЗТ).
9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что сеть постоянного напряжения имеет номинальное значение постоянного напряжения между ее двумя полюсами от 10 кВ до 1200 кВ, от 100 кВ до 1200 кВ или от 300 кВ до 1200 кВ.
10. Установка по п.1, отличающаяся тем, что сеть (101) переменного напряжения соединена с фазными выводами (106) каждой фазной ветви без какого-либо промежуточного трансформатора.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2008/057363 WO2009149755A1 (en) | 2008-06-12 | 2008-06-12 | A plant for transmitting electric power |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011100177A RU2011100177A (ru) | 2012-07-20 |
| RU2477556C2 true RU2477556C2 (ru) | 2013-03-10 |
Family
ID=40291138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011100177/07A RU2477556C2 (ru) | 2008-06-12 | 2008-06-12 | Установка для передачи электрической энергии |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8665617B2 (ru) |
| EP (1) | EP2304858B1 (ru) |
| KR (1) | KR101191694B1 (ru) |
| CN (1) | CN102084571B (ru) |
| AR (1) | AR072140A1 (ru) |
| CA (1) | CA2727370C (ru) |
| RU (1) | RU2477556C2 (ru) |
| WO (1) | WO2009149755A1 (ru) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011127984A1 (en) * | 2010-04-15 | 2011-10-20 | Abb Research Ltd | Modular multi -level power converter with harmonics reduction and dc blocking filter |
| CN102823122B (zh) * | 2010-04-15 | 2016-01-20 | Abb研究有限公司 | 具有第二和第三阶谐波降低滤波器的模块化多级功率转换器 |
| WO2011150962A1 (en) * | 2010-06-01 | 2011-12-08 | Abb Technology Ag | Interface arrangement between ac and dc systems including filter at transformer neutral point |
| CN102948075B (zh) * | 2010-06-23 | 2021-01-26 | Abb瑞士股份有限公司 | 用于转换电压的方法和电压转换装置 |
| WO2012003857A1 (en) | 2010-07-05 | 2012-01-12 | Abb Research Ltd | Interface arrangement between ac and dc systems |
| JP5477237B2 (ja) * | 2010-09-13 | 2014-04-23 | オムロン株式会社 | パワーコンディショナ |
| US9608431B2 (en) | 2010-12-02 | 2017-03-28 | Lighthouse Energy Solutions LLC | System and method to interrupt a DC current in a high voltage circuit by use of an AC circuit breaker |
| WO2013044940A1 (en) * | 2011-09-27 | 2013-04-04 | Abb Research Ltd | A vsc-hvdc terminal without a full transformer and with a series capacitor |
| US9007789B2 (en) * | 2011-12-12 | 2015-04-14 | Chen Na | Electric circuit for high voltage power conversion |
| EP3008782B1 (en) * | 2013-06-14 | 2017-05-31 | ABB Schweiz AG | A power converter with oil filled reactors |
| US9537425B2 (en) * | 2013-07-09 | 2017-01-03 | Transphorm Inc. | Multilevel inverters and their components |
| CN105099242B (zh) * | 2014-05-09 | 2018-09-11 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 电压源型多电平换流器、直流输电***、故障处理方法和装置 |
| CN105207514B (zh) * | 2015-10-28 | 2018-07-17 | 兖州东方机电有限公司 | 一种用于多相变频器的多相平顶波的生成方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1927415A1 (de) * | 1968-06-14 | 1970-01-02 | Ass Elect Ind | Anordnung zur Hochspannungs-Gleichstromuebertragung |
| RU1809471C (ru) * | 1989-07-25 | 1993-04-15 | Московское Научно-Производственное Объединение "Электрозавод" Им.В.В.Куйбышева | Трехфазный реактор нулевой последовательности |
| RU2011277C1 (ru) * | 1992-04-14 | 1994-04-15 | Андрей Владимирович Поссе | Преобразователь трехфазного напряжения 50 гц в однофазное напряжение 60 гц |
| DE10103031A1 (de) * | 2001-01-24 | 2002-07-25 | Rainer Marquardt | Stromrichterschaltungen mit verteilten Energiespeichern |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5499178A (en) * | 1991-12-16 | 1996-03-12 | Regents Of The University Of Minnesota | System for reducing harmonics by harmonic current injection |
| US5400238A (en) * | 1993-03-16 | 1995-03-21 | Sundstrand Corporation | Saturable core reactor responsive to short circuit conditions in a rectifier circuit |
| SE502858C2 (sv) * | 1994-07-04 | 1996-02-05 | Asea Brown Boveri | HVDC-överföring med fulltransformatorlös anslutning av strömriktaren till sitt växelspänningsnät |
| US5644483A (en) * | 1995-05-22 | 1997-07-01 | Lockheed Martin Energy Systems, Inc. | Voltage balanced multilevel voltage source converter system |
| US5642275A (en) * | 1995-09-14 | 1997-06-24 | Lockheed Martin Energy System, Inc. | Multilevel cascade voltage source inverter with seperate DC sources |
| SE524384C2 (sv) * | 1997-03-24 | 2004-08-03 | Abb Ab | Anläggning för överföring av elektrisk effekt |
| JP3822910B2 (ja) * | 1997-06-19 | 2006-09-20 | ウィスコンシン アラムニ リサーチ ファンデーション | 方形波インバータとｄｃバス制御とを備えたハイブリッド並列能動／受動フィルタシステムによる電力線高調波の低減 |
| US6058031A (en) * | 1997-10-23 | 2000-05-02 | General Electric Company | Five level high power motor drive converter and control system |
| US6023417A (en) * | 1998-02-20 | 2000-02-08 | Allen-Bradley Company, Llc | Generalized discontinuous pulse width modulator |
| US6992466B2 (en) * | 2000-12-22 | 2006-01-31 | Bowman Power Group Ltd. | Waveform control system |
| EP1344307A1 (en) * | 2000-12-22 | 2003-09-17 | Bowman Power Systems Limited | A damping system |
| US6882549B2 (en) * | 2001-03-21 | 2005-04-19 | Honeywell International Inc. | Active filter for power distribution system with selectable harmonic elimination |
| TWI247475B (en) * | 2002-03-11 | 2006-01-11 | Uis Abler Electronics Co Ltd | An active harmonic suppression equipment and control algorithm |
| AU2002368340A1 (en) * | 2002-11-11 | 2004-06-03 | The Circle For The Promotion Of Science And Engineering | Filter device |
| US7233506B1 (en) * | 2006-04-03 | 2007-06-19 | Derek Albert Paice | Low kVA/kW transformers for AC to DC multipulse converters |
-
2008
- 2008-06-12 RU RU2011100177/07A patent/RU2477556C2/ru active
- 2008-06-12 CA CA2727370A patent/CA2727370C/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-06-12 WO PCT/EP2008/057363 patent/WO2009149755A1/en active Application Filing
- 2008-06-12 KR KR1020107027902A patent/KR101191694B1/ko active IP Right Grant
- 2008-06-12 US US12/997,794 patent/US8665617B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-06-12 EP EP08760907.9A patent/EP2304858B1/en active Active
- 2008-06-12 CN CN200880129756.9A patent/CN102084571B/zh active Active
-
2009
- 2009-06-12 AR ARP090102155A patent/AR072140A1/es active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1927415A1 (de) * | 1968-06-14 | 1970-01-02 | Ass Elect Ind | Anordnung zur Hochspannungs-Gleichstromuebertragung |
| RU1809471C (ru) * | 1989-07-25 | 1993-04-15 | Московское Научно-Производственное Объединение "Электрозавод" Им.В.В.Куйбышева | Трехфазный реактор нулевой последовательности |
| RU2011277C1 (ru) * | 1992-04-14 | 1994-04-15 | Андрей Владимирович Поссе | Преобразователь трехфазного напряжения 50 гц в однофазное напряжение 60 гц |
| DE10103031A1 (de) * | 2001-01-24 | 2002-07-25 | Rainer Marquardt | Stromrichterschaltungen mit verteilten Energiespeichern |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| RODRIGUEZ J ET AL: "Multilevel Voltage-Source-Converter Topologies for industrial Medium-Voltage Drives" IEEE TRANSACTIONS INDUSTRIAL ELECTRONICS, IEE SERVICE CENTR, PISCATAWAY, NJ, USA, vol54, no.6, December 2007 (2007-12-01), с.2930-2935, фиг.1, 3, 7, 8, 10. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102084571B (zh) | 2014-06-04 |
| KR20110018351A (ko) | 2011-02-23 |
| EP2304858A1 (en) | 2011-04-06 |
| AR072140A1 (es) | 2010-08-11 |
| CA2727370C (en) | 2016-08-02 |
| RU2011100177A (ru) | 2012-07-20 |
| US8665617B2 (en) | 2014-03-04 |
| KR101191694B1 (ko) | 2012-10-16 |
| EP2304858B1 (en) | 2019-10-23 |
| US20110103116A1 (en) | 2011-05-05 |
| WO2009149755A1 (en) | 2009-12-17 |
| CN102084571A (zh) | 2011-06-01 |
| CA2727370A1 (en) | 2009-12-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2477556C2 (ru) | Установка для передачи электрической энергии | |
| Fathi et al. | Enhanced-boost Z-source inverters with switched Z-impedance | |
| RU2534027C2 (ru) | Устройство для преобразования электрического параметра, имеющее реактор с нулевой точкой | |
| KR101633049B1 (ko) | 전력 변환 장치 | |
| US8787049B2 (en) | Control method for converting power, and electronic power converter adapted to carry out said method | |
| US9344004B2 (en) | Power conversion system | |
| US20100327793A1 (en) | Power transmission method and power transmission apparatus | |
| US20140049998A1 (en) | DC to AC Power Converter | |
| Sun et al. | Topology and modulation for a new multilevel diode-clamped matrix converter | |
| WO2012163841A1 (en) | A voltage source converter for a hvdc transmission system | |
| Chivite-Zabalza et al. | A large power, low-switching-frequency voltage source converter for FACTS applications with low effects on the transmission line | |
| EP2755317A1 (en) | Voltage source converter comprising a chain-link converter | |
| Abdollahi | Pulse doubling in zigzag–connected autotransformer–based 12–pulse ac–dc converter for power quality improvement | |
| Park et al. | Optimization of LCL filter with intercell transformer for interleaved voltage source converter | |
| KR20100104665A (ko) | 고주파 변압기를 이용한 전력 변환기 및 전력 변환 시스템 | |
| WO2018091065A1 (en) | A modular multilevel converter for use in a high voltage traction system | |
| US8422260B2 (en) | Arrangement for voltage conversion | |
| Kasper et al. | Concepts and matching power semiconductor devices for compact on-board chargers | |
| EP3297149B1 (en) | Parallel-connected converter assembly | |
| Cheng et al. | The topology analysis and compare of high-frequency power electronic transformer | |
| Orfanoudakis et al. | An extended boost three-phase transformerless PV inverter for common-mode leakage current reduction | |
| Gandomi et al. | Fault-Tolerant Dual Active Isolated DC-DC Converter | |
| Smolenski et al. | Compensation of CM voltage in systems consisting of interleaved AC-DC converters | |
| KR20230126642A (ko) | 중립 포인트 파일럿(npp) 토폴로지에 기반한 하이브리드 모듈식 다중 레벨 컨버터(hmmc) | |
| Pandey et al. | Transformerless dual inverter based series injected shunt active power filter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20180809 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20220311 |