SE519957C2 - Anordning för omvandling av växelspänning till likspänning - Google Patents

Anordning för omvandling av växelspänning till likspänning

Info

Publication number
SE519957C2
SE519957C2 SE0004028A SE0004028A SE519957C2 SE 519957 C2 SE519957 C2 SE 519957C2 SE 0004028 A SE0004028 A SE 0004028A SE 0004028 A SE0004028 A SE 0004028A SE 519957 C2 SE519957 C2 SE 519957C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
voltage
center point
units
series connection
midpoint
Prior art date
Application number
SE0004028A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0004028D0 (sv
SE0004028L (sv
Inventor
Kjell Svensson
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 SE0004028A priority Critical patent/SE519957C2/sv
Publication of SE0004028D0 publication Critical patent/SE0004028D0/sv
Priority to EP01976990A priority patent/EP1338083A1/en
Priority to PCT/SE2001/002251 priority patent/WO2002037658A1/en
Publication of SE0004028L publication Critical patent/SE0004028L/sv
Publication of SE519957C2 publication Critical patent/SE519957C2/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
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion 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
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • 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
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion 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
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4837Flying capacitor converters
    • 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
    • H02M1/0095Hybrid converter topologies, e.g. NPC mixed with flying capacitor, thyristor converter mixed with MMC or charge pump mixed with buck
    • 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
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion 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
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/487Neutral point clamped inverters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

35 519 957 (Static Var Compensator), där likspänningssidan består av en eller flera fritt hängande kondensatorer.
Uppfinningen är inte begränsad till några spännings- eller effekt- nivåer, men är speciellt lämpad för spänningar på likspännings- sidan mellan 10 och 500 kV.
En fördel med att använda sådana så kallade flernivà-omriktare, d v s omriktare hos vilka åtminstone tre olika spänningsnivàer kan ”läggas ut” på nämnda fasutgång, i förhållande till så kallade tvånivâbryggor, är att halvledarelementen hos nämnda enheter kan omkopplas med en betydligt lägre frekvens för uppnående av en växelspänning på växelspänningsfasledningen av en bestämd frekvens och kvalitet, så att förlusterna hos omriktaranordningen kan reduceras avsevärt. Närmare bestämt kan switchfrekvensen hos halvledarelementen i en trenivàomriktare reduceras till ca 1/2 jämfört med en tvånivåomriktare med samma övertonsgene- rering. En fördel med att använda så kallade flygande konden- satorer för att uppnå ytterligare spänningsnivàer hos fasutgången utöver spänningsnivån hos likspänningssidans båda poler i för- hållande till en användning av så kallade klampningsdioder är framförallt att halvledarelementen i det senare fallet måste styras på sådant sätt att det sker en ojämn fördelning av switchförluster mellan dem, så att i praktiken alla halvledarelement måste di- mensioneras för att klara den maximala belastning som ett en- skilt halvledarelement kan utsättas för, då i annat fall speciella hänsyn till utformningen av varje enskilt halvledarelement måste tas vid styrningen av dem. Detta gör att totalkostnaden för halv- ledarelementen blir mycket hög, då vissa av dem kommer att i de flesta driftsituationer vara kraftigt överdimensionerade. Genom att istället använda sig av flygande kondensatorer, såsom i den inledningsvis definierade anordningen, kan en flernivåomriktare med möjlighet till en jämnare belastning av halvledarelementen vad gäller switchförluster uppnås utan användande av dyra så kallade klampningsdioder eller extra halvledarelement. 10 15 20 25 30 35 519 957 För att belysa uppfinningen och de problem denna söker lösa kommer härefter fallet av en inledningsvis definierad anordning inbyggd i en anläggning för överföring av elektrisk effekt i form av högspänd likström (HVDC) att diskuteras. Det påpekas emel- lertid att uppfinningen inte är begränsad till just den applikatio- nen av en sådan anordning, utan de problem och lösningar som nedan beskrivs är även för handen vid andra typer av applikatio- ner av en sådan anordning.
En anordning av inledningsvis definierat slag inbyggd i en an- läggning för överföring av elektrisk effekt är tidigare känd genom exempelvis US 5 737 201, US 5 706 188 och US 5 940 285. Hos en anordning av detta slag kan av olika anledningar vid felfall en betydligt högre spänning i förhållande till nämnda nollnivå på nämnda båda poler hos strömriktarens likspänningssida kortva- rigt uppträda. Detta kan exempelvis ske vid en parallellkoppling av flera nämnda seriekopplingar mellan nämnda båda poler för anslutande av ett flerfasigt växelspänningsnät på växelspän- ningssidan, såsom ett trefasnät, med således ett nämnt fasuttag för varje fas. Om i ett sådant fall ett enfasigt jordfel uppstår på den ledning som ansluter till ett fasuttag, kommer en överspän- ning på de båda andra faserna att ladda upp likspänningspolerna till en övre tillåten spänningsnivå hos dessa, vilken definieras av ett anordnande av någon typ av skydd på likspänningssidan, så- som en avledare med definierad skyddsnivå. Strömriktaren kom- mer att blockera, vilket innebär att den flygande kondensatorns spänning fryses, men däremot kommer potentialen på fasut- gången att variera beroende på vilken av nämnda enheter, d v s strömventil, som för tillfället leder. Skulle vid ögonblicket ifråga de båda enheter som ansluter en pol till fasuttaget leda och där- med nämnda skyddsnivåspänning ligga på fasuttaget, då blir spänningen över den enhet som ligger mellan nämnda andra mittpunkt och den pol som inte är ansluten till fasuttaget två gånger nämnda skyddsnivå minus den spänning som ligger över den flygande kondensatorn. Det blir således en mycket hög spänning som halvledarelementen i de enheter som ligger ytterst i seriekopplingen måste kunna kortvarigt tåla vid felfall. Det krävs 10 15 20 25 30 35 i519 957 att dessa halvledarelement dimensioneras i motsvarande grad, och därvid måste även hänsyn tagas till att det inom en enhet, som normalt består av ett antal seriekopplade halvledarelement och likaså ett antal seriekopplade dioder, kan förekomma en snedfördelning av spänningen över de olika komponenterna p g a skillnader mellan dessa, såsom att de tänder eller släcker olika snabbt. Därtill kommer att det finns en viss osäkerhet vad gäller spänningen över den flygande kondensatorn, och denna skulle vid något felfall kunna vara lägre än vad den normalt är vid nor- mal drift. Detta sammantaget innebär att spänningen över de s k yttre ventilerna hos strömriktaren kan bli så hög att dessa venti- ler måste kraftigt överdimensioneras, vilket vanligtvis sker genom att öka antalet seriekopplade halvledarelementet hos dessa.
Detta kan exempelvis innebära att detta antal måste ökas med ca 20% utöver vad som krävs vid normal drift av strömriktaren.
Detta betyder naturligtvis att kostnaderna ökas både vad gäller den rena komponentkostnaden samt kostnaden för därmed för- knippad styrutrustning i förhållande till om ett mindre antal halv- ledarelement hade behövts.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en an- ordning av inledningsvis definierat slag, vilken gör det möjligt att långtgående komma tillrätta med ovan diskuterade problem med uppträdande av höga spänningar över nämnda enheter hos strömriktaren vid felfall.
Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom tillhandahållande av en anordning av inledningsvis definierat slag, hos vilken var- dera andra mittpunkt är ansluten till jord via var sitt likriktande organ med det likriktande organet anslutet till den andra mitt- punkten närmast den positiva polen med ledriktningen från jord till den andra mittpunkten och med det likriktande organet an- slutet till den andra mittpunkten närmast den negativa polen med ledriktningen från den andra mittpunkten till jord. Härigenom kommer vid uppträdande av ett ovan diskuterat fel i sämsta tänk- 10 15 20 25 30 35 519 957 bara läge, d v s med samtliga enheter på en sida av fasuttaget ledande, så att spänningen hos likspänningssidans ena pol är lagd på spänningen hos fasuttaget, spänningen över den mot- satta yttre enheten alltid att erhålla ett givet värde, som i stort sett motsvarar potentialskillnaden mellan den därtill anslutna polen och noll, då anslutningen av jord via det likriktande orga- net, såsom en andra diod, till den andra mittpunkten kommer att medföra att denna andra mittpunkt i ett sådant fall uppvisar en potential som ligger nära noll. Således kommer spänningen över denna yttre enhet då att bli helt oberoende av spänningen över den flygande kondensatorn och betydligt lägre än annars skulle vara fallet, så att antalet seriekopplade halvledarelement hos den yttre enheten kan reduceras och därigenom kostnader sparas. I praktiken innebär detta att om exempelvis vid uppträdande av felet den negativa polen är ansluten till fasuttaget och i normala fall den negativa skyddsspänningsnivån minus kondensatorspän- ningen skulle anligga på den andra mittpunkten närmast den po- sitiva polen, vilket skulle innebära en förhållandevis hög negativ potential hos den andra mittpunkten, nu istället en ström går från jord via den andra dioden till denna andra mittpunkt och sedan vidare till den flygande kondensatorn och dioden hos den mot- satta delen till fasuttaget under uppladdande av den flygande kondensatorn och hållande av potentialen hos den andra mitt- punkten nära jord.
Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är ett spän- ningsbegränsningsorgan anordnat att leda ström om spänningen över det överskrider en bestämd spänningsnivå seriekopplat mellan vart och ett av nämnda likriktande organ och jord. Genom att anordna en sådan s k avledare seriekopplad med respektive likriktande organ undviks att detta kommer att leda ström vid normal drift av anordningen när en s k ”nollspänning” skall läg- gas ut på fasuttaget och denna inte är exakt noll p g a att spän- ningen mellan ifrågavarande pol och nollspänningsnivån minus spänningen över den flygande kondensatorn avviker från noll.
Genom att anordna ett sådant spänningsbegränsningsorgan kan nämnda likriktande organ göras väldigt små och ingen kylning 10 15 20 25 30 35 ~519 957 därav krävs, då de vid normal drift av strömriktaren inte kommer att leda någon ström, utan endast under ca en halv strömperiod vid spänningssättnlng av strömriktaren eller vid uppträdande av fel.
Enligt andra föredragna utföringsformer av uppfinningen är nämnda spänningsnivå hos spänningsbegränsningsorganet mel- lan 5% och 20% av spänningen över den flygande kondensatorn vid normal drift av anordningen, och mera speciellt ca 10%. En sådan spänningsnivå på spänningsbegränsningsorganet gör att det med tillförlitlighet tillses att de andra dioderna inte kommer att leda någon ström vid normal drift, men ändock blir reducer- ingen av spänningen över de yttre enheterna (ventilerna) avse- värd i felfallet.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda halvledarelement lGBTer, vilket är fördelaktigt då dessa är lämpliga att seriekoppla och med hög tillförlitlighet kan styras att tändas och släckas simultant, så att de i en enhet ingående sådana seriekopplade halvledarelement kan fungera som om de vore ett enda element.
Enligt andra föredragna utföringsformer av uppfinningen är nämnda likspänningssida hos anordningen bildad av ett likspän- ningsnät för överföring av högspänd likström (HVDC) och växel- spänningsfasledningen tillhör ett växelspänningsfasnät, men det är även fördelaktigt att anordningen är utformad att ingå i en SVC (Static Var Compensator) med likspänningssidan bildad av fritt hängande kondensatorer och växelspänningsfasledningen tillhörande ett växelspänningsfasnät.
Ytterligare fördelar med samt fördelaktiga särdrag hos uppfin- ningen framgår av den efterföljande beskrivningen samt övriga osjälvständiga patentkrav. 10 15 20 25 30 35 519 957 KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN Här nedan beskrivs en såsom exempel anförd föredragen utfö- ringsform av uppfinningen under hänvisning till bifogade ritning, på vilken: Fig 1 är ett förenklat kopplingsschema illustrerande en anordning enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen.
DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN I fig 1 är endast den del av den s k omriktaranordningen som är ansluten till en fas hos en växelspänningsfasledning visad, varvid antalet faser normalt är tre, men det är även möjligt att detta ut- gör hela omriktaranordningen, då denna är ansluten till ett enfas- växelspänningsnät. Omriktaranordningen är en s k VSC- strömriktare, vilken uppvisar fyra enheter 1-4, vanligtvis kallade transistorventiler eller alternativt tyristorventiler, seriekopplade mellan de båda polerna 5, 6 hos en likspänningssida hos anord- ningen. Två seriekopplade kondensatorer 7, 8 är anordnade mellan nämnda båda poler, och en punkt 9 mellan dessa ansluts vanligtvis till jord, så att på detta sätt potentialerna + U/2 respek- tive - U/2 tillhandahålls hos respektive pol, varvid U är spän- ningen mellan de båda polerna 5, 6. Här är 5 den positiva polen, medan 6 är den negativa polen.
Enheterna 1-4 är var och en uppbyggd av ett släckbart halvle- darelement 10-13, såsom en lGBT eller en GTO, och en antipa- rallellt därmed kopplad likriktande diod (14-17), en s k frihjuls- diod. Fastän endast en IGBT eller GTO per enhet visas kan denna stå för en mängd, seriekopplade, simultant styrda lGBTer eller GTOer, vilket ävenledes är fallet, då det krävs ett förhållan- devis stort antal sådana halvledarelement för att hålla den spän- ning som varje enhet måste hålla i blockerat tillstånd. 10 15 20 25 30 35 i519 957 En första mittpunkt 18 hos seriekopplingen mellan de båda en- heterna 2 och 3, till vilken fasutgången 19 är ansluten, är anslu- ten till en växelspänningsfasledning 20 via en induktor 21. På detta sätt uppdeias nämnda seriekoppling i likadana delar med två enheter 1, 2 respektive 3, 4 hos varje sådan del.
Det visas vidare hur ett avstämt filter 23 bestående av konden- sator, reaktor och motstånd är anslutet till växelspänningsfasled- ningen för att utsläcka övertoner som kan ha bildats på växel- spänningsfasledningen 20 som en konsekvens av ventilernas om- kopplingar. Likaså är en transformator 25 anordnad för att möj- liggöra en upp- eller nedtransformering av nivån hos spänningen ut från strömriktaren på dennas växelspänningssida.
Det illustreras vidare hur en brytare 26 är anordnad att möjlig- göra till- och frånkoppling av växelspänningsnätet på växelspän- ningssidan nedströms om strömriktaren till respektive från ström- riktaren.
En andra mittpunkt 27 mellan två nämnda enheter hos den ena delen hos seriekopplingen är via en flygande kondensator 28 an- sluten till en med avseende på fasutgången motsvarande andra mittpunkt 29 hos seriekopplingens andra del.
Anordningen uppvisar vidare en inrättning 30 anordnad att styra de olika halvledarelementen hos enheterna 1-4 och därigenom tillse att nämnda fasutgàng ansluts och erhåller samma potential som polen 5, polen 6 eller någon av nämnda andra mittpunkter 27 respektive 29, vilket för mittpunkten 27 innebär potentialen hos polen 6 adderad med spänningen över kondensatorn 28 och för mittpunkten 29 spänningen hos polen 5 subtraherad med spänningen över kondensatorn 28. Denna inrättning 30 och dess anordnande är mycket förenklat framställt här, och i praktiken torde en separat sådan inrättning vara anordnad på hög potential vid varje enskild enhet och dessa erhålla styrsignaler från en på marknivå anordnad styrinrättning. 10 15 20 25 30 35 519 957 Så långt är uppbyggnaden hos anordningen tidigare känd, men nu kommer det nya och karaktäristiska för strömriktaren enligt föreliggande uppfinning att beskrivas. Till varje nämnd andra mittpunkt 27, 29 är en seriekoppling av ett likriktande organ i form av en andra diod 31, 32 och ett spänningsbegränsningsor- gan i form av en avledare 33, 34 ansluten med sin ena ände, medan seriekopplingens anda ände är ansluten till jord 35, 36.
Den andra dioden hos den andra mittpunkten 27 närmast den po- sitiva polen 5 har sin ledriktning från jord till den andra mitt- punkten 27, medan den andra dioden 32 ansluten till den andra mittpunkten 29 närmast den negativa polen 6 har sin ledriktning från den andra mittpunkten 29 till jord. Spänningsnivån, vid vil- ken de båda avledarna 33, 34 börjar leda är företrädesvis ca 10% av den spänning som normalt ligger mellan jordpunkten 9 och respektive pol 5, 6 vid normal drift av anordningen, d v s ex- empelvis 15 kV, därest polspänningen är 150 kV. Vad dessa uppfinningsenliga särdrag betyder för anordningens funktioner kommer att förklaras längre ned.
Vid normal drift av strömriktaren kan + U/2 uppnås på fasut- gången genom att göra de båda enheterna 1, 2 ledande genom att tända halvledarelementen 10 och 11, medan - U/2 kan an- slutas till fasutgången genom att inrättningen 30 gör de båda en- heterna 3, 4 ledande genom att tända halvledarelementen 12, 13.
Däremot kan en väsentligen noll varande spänning på fasut- gången uppnås på två olika sätt, nämligen antingen igenom att ansluta den andra mittpunkten 27 till fasutgången, vilket görs ge- nom att inrättningen 30 tillser att enheterna 2 och 4 är ledande, eller genom att ansluta den andra mittpunkten 29 till fasutgången genom att styrinrättningen tillser att enheterna 1 och 3 är le- dande. Skulle vid sådan normal drift spänningen över den fly- gande kondensatorn 28 inte vara exakt U/2, då skulle dioderna 31 eller 32 kunna bringas att leda, vilket inte är önskvärt. Skulle nämligen exempelvis spänningen på den negativa polen 15 vara - 150 kV, men spänningen över den flygande kondensatorn vara 140 kV, då skulle vid ett bringande av enheterna 2 och 4 i le- dande tillstånd för att uppnå en nollspänning på fasutgången 19 10 15 20 25 30 35 519 957 10 en spänning av - 10 kV uppnås vid den andra mittpunkten 27, vilket skulle innebära att i frånvaro av avledaren 33 dioden 31 skulle bli framspänd med en spänning av - 10 kV och leda ström och ladda upp den flygande kondensatorn 28. Genom att nu av- ledaren 33 med en skyddsnivå av 15 kV finns anordnad kommer inte någon ström att ledas. Motsvarande funktion har avledaren 34 vad avser dioden 32.
I exemplifierande syfte antar vi att spänningen hos polledaren 5 vid normal drift är 150 kV och hos polledaren 6 - 150 kV.
Skyddsspänningsnivån hos dessa polledare är + 270 kV respek- tive - 270 kV. Detta innebär i praktiken att följande händer om ett inledningsvis definierat jordfel skulle uppträda, d v s om i fallet av flera faser hos strömriktaren ett jordfel uppstår på växelspän- ningsfasledningen 20. I ett sådant fall kommer överspänningen på de andra faserna att ladda upp de båda polerna 5, 6 till des- sas skyddsnivå, vilket här är + 270 kV respektive - 270 kV.
Strömriktaren blockerar då, vilket innebär att spänningen över den flygande kondensatorn fryses. Däremot kommer potentialen hos de båda andra mittpunkterna 27 och 29 vara beroende av vilken enhet som leder när blockeringen sker. Skulle inte de upp- finningsenliga seriekopplingarna (31-36) finnas, då skulle spän- ningen över de i seriekopplingen av enheterna yttre enheterna 1 eller 4 kunna bli två gånger skyddsnivån minus spänningen över kondensatorn. Exempelvis skulle detta vid en spänning över den flygande kondensatorn 28 av 150 kV när den negativa polen 6 är ansluten till fasutgången, d v s - 270 kV ligger på denna, poten- tialen hos den andra mittpunkten 27 bli - 120 kV, vilket skulle in- nebåra att en spänning av 390 kV skulle ligga över den yttre ventilen 1. Verkligheten skulle då kunna vara än värre, genom att i något felfall kondensatorspänningen skulle kunna vara lägre än avsett. Antalet seriekopplade halvledarelementet respektive dio- der i dessa yttre ventiler måste hos tidigare kända strömriktare av denna typ väljas för att klara en sådan spänningsnivå, varvid det även måste tas hänsyn till att dessa element inte alla är ex- akt lika utan spänningen dem emellan skulle kunna snedfördelas något 10 15 20 25 30 35 519 957 11 Genom anordnandet av nämnda seriekopplingar av en avledare samt en andra diod mellan jord och varje andra mittpunkt kan dock spänningen över de yttre ventilerna vid en dylikt felfall medbringas avsevärt. Närmare bestämt kommer i det just be- skrivna felfallet dioden 31 att börja leda, därest den negativa potentialen hos den andra mittpunkten 27 är lägre än - 15 kV, så att en uppladdning av den flygande kondensatorn 28 sker så att potentialen hos den andra mittpunkten 27 vid ett sådant felfall blir just - 15 kV, vilket innebär en spänning över den yttre venti- len 1 av 285 kV, vilket skall jämföras med 390 kV enligt ovan.
Motsvarande åstadkommer den andra seriekopplingen ansluten till den andra mittpunkten 29 vad gäller sänkandet av den maxi- mala spänningen över den yttre ventilen 4 närmast den negativa polen 6.
En annan fördel med den uppfinningsenliga anordningen av de båda jordanslutningarna av de båda andra mittpunkterna 27, 29 via seriekopplingen av en andra diod och en avledare är att den flygande kondensatorn 28 kommer att laddas mycket snabbt via dioderna 15, 32 eller 31, 16 när brytaren 26 slutes för spän- ningssättning av strömriktaren från växelspänningssidan efter driftsavbrott. Detta innebär att den flygande kondensatorn 28 kan laddas upp till den nivå den är avsedd att ha under normal drift på ca en halv strömperiod, vilket i praktiken är lika snabbt som likspänningssidans båda kondensatorer 7 och 8 uppladdas och därigenom halvledarelementen i ytterventilerna 1, 4 inte utsätts för några överdrivna spänningar i samband med spänningssätt- ningen.
Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till den ovan beskriva föredragna utföringsformen, utan en mängd möj- ligheter till modifikationer därav torde vara uppenbara för en fackman på området, utan att denne för den skull avviker från uppfinningens grundtanke, sådan denna definieras i bifogade patentkrav. 10 15 519 957 12 Exempelvis vore det möjligt att anordna en resistans parallellt med respektive spänningsbegränsningsorgan 33, 34 p g a den i den andra dioden 31 respektive 32 förekommande Iäckströmmen.
Det skulle likaledes kunna vara fördelaktigt att anordna något or- gan för övervakning av de andra dioderna 31, 32 eller överdi- mensionera dessa för att slippa sådan bevakning. l SVC-fallet skulle med fördel punkterna 35, 36 och 9 kopplas ihop och flyta fritt. Även om uppfinningen är speciellt inriktad på en s k trenivå- strömriktare påpekas att den inte är begränsad till det antalet ni- våer, utan det vore även möjligt att seriekopplingen innefattar 2 n enheter, varvid n är ett heltal 2 3, och strömriktaren därvid har n-1 av nämnda andra mittpunkter belägna i motsvarande posi- tioner relativt fasutgången på vardera sida av denna och för- bundna med varandra genom en flygande kondensator.

Claims (10)

1. 0 15 20 25 30 35 1 . 519 957 13 Patentkrav: Anordning för omvandling av växelspänning till likspänning och vice versa, vilken innefattar en mellan två poler (5, 6), en positiv och en negativ, hos en likspänningssida hos anord- ningen anordnad VSC-strömriktare med en seriekoppling av minst fyra enheter (1-4) vardera innefattande ett släckbart halvledarelement (10-13) och en därmed antiparallellt kopplad diod (14-17), en växelspänningsfasledning (20) ansluten till en första mittpunkt (18), benämnd fasutgång, hos seriekopp- lingen mellan två enheter (2, 3) under uppdelande av serie- koppling i två lika delar, varvid likspänningssidans båda poler är lagda på väsentligen samma spänning men med motsatta tecken i förhållande till en nollspänningsnivå hos likspän- ningssidan, varvid den innefattar en andra mittpunkt (27) mellan två nämnda enheter (1, 2) hos den ena delen hos se- riekopplingen via en flygande kondensator (28) ansluten till en med avseende på fasutgången motsvarande andra mitt- punkt (29) hos seriekopplingens andra del, och en inrättning (30) för styrande av enheternas halvledarelement att alstra ett tåg av pulser med bestämda amplituder enligt ett pulsbredds- moduleringsmönster på strömriktarens fasutgång, känne- tecknad därav, att vardera andra mittpunkt (27, 29) är anslu- ten till jord via var sitt likriktande organ (31, 32) med det lik- riktande organet (31) anslutet till den andra mittpunkten (27) närmast den positiva polen (5) med ledriktningen från jord till den andra mittpunkten och med det likriktande organet (32) anslutet till den andra mittpunkten (29) närmast den negativa polen (6) med ledriktningen från den andra mittpunkten till jord. .
2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad därav, att ett spän- ningsbegränsningsorgan (33, 34) anordnat att leda ström om spänningen över det överskrider en bestämd spänningsnivå är seriekopplat mellan var och en av nämnda likriktande organ (31, 32) och jord. 10 15 20 25 30 35 519 957 14
3. Anordning enligt krav 2, kännetecknad därav, att nämnda spänningsnivå hos spänningsbegränsningsorganet (33, 34) är mellan 5% och 20% av spänningen över den flygande kon- densatorn (28) vid normal drift av anordningen.
4. Anordning enligt krav 3, kännetecknad därav, att nämnda spänningsnivå hos spänningsbegränsningsorganet (33, 34) är ca 10% av spänningen över den flygande kondensatorn (28) vid normal drift av anordningen.
5. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att VSC-strömriktarens enheter (1-4) är anordnade att klara av en transientspänning på respektive pol hos anord- ningens likspänningssida av åtminstone 150%, företrädesvis åtminstone 180% av normal driftspänning hos respektive pol i förhållande till nämnda nollspänningsnivå.
6. Anordning enligt krav 5, kännetecknad därav, att beloppet på nämnda spänning hos respektive pol (5, 6) är ca 150 kV vid normal drift och ca 270 kV vid transientfallet.
7. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att nämnda halvledarelement (10-13) är lGBTer (Insu- Iated Gate Bipolar Transistor).
8. , Anordning enligt något av kraven 1-6, kännetecknad därav, att nämnda halvledarelement (10-13) är GTOer (Gate Turn-Off thyristor).
9. Anordning enligt föregående krav, kännetecknad därav, att nämnda likspänningssida är bildad av ett likspänningsnät (5, 6) för överföring av högspänd likström (HVDC) och växel- spänningsfasledningen (20) tillhör ett växelspännings-fasnät.
10.Anordning enligt något av kraven 1-8, kännetecknad därav, att den är utformad att ingå i en SVC (Static Var Compensa- tor) med likspänningssidan bildad av fritt hängande konden- 519 957 15 tor) med iikspänningssidan bildad av fritt hängande konden- satorer och växelspänningsledningen tillhörande ett växel- spänningsfasnät.
SE0004028A 2000-11-06 2000-11-06 Anordning för omvandling av växelspänning till likspänning SE519957C2 (sv)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0004028A SE519957C2 (sv) 2000-11-06 2000-11-06 Anordning för omvandling av växelspänning till likspänning
EP01976990A EP1338083A1 (en) 2000-11-06 2001-10-17 An apparatus for converting alternating voltage into direct voltage
PCT/SE2001/002251 WO2002037658A1 (en) 2000-11-06 2001-10-17 An apparatus for converting alternating voltage into direct voltage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0004028A SE519957C2 (sv) 2000-11-06 2000-11-06 Anordning för omvandling av växelspänning till likspänning

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0004028D0 SE0004028D0 (sv) 2000-11-06
SE0004028L SE0004028L (sv) 2002-05-07
SE519957C2 true SE519957C2 (sv) 2003-04-29

Family

ID=20281692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0004028A SE519957C2 (sv) 2000-11-06 2000-11-06 Anordning för omvandling av växelspänning till likspänning

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1338083A1 (sv)
SE (1) SE519957C2 (sv)
WO (1) WO2002037658A1 (sv)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8604757B2 (en) 2010-02-01 2013-12-10 Mitsubishi Electric Corporation DC/DC power conversion apparatus
DE102012206955B4 (de) 2012-04-26 2016-09-22 Osram Oled Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Streuschicht für elektromagnetische Strahlung
DE102014109048B4 (de) * 2014-06-27 2022-02-10 Sma Solar Technology Ag Schaltungsanordnung mit einer Mehrfachniveau-Halbbrückenanordnung

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2752343B1 (fr) * 1996-08-09 1998-09-11 Gec Alsthom Transport Sa Dispositif electronique de conversion de l'energie electrique
DE69940533D1 (de) * 1998-07-30 2009-04-23 Koninkl Philips Electronics Nv Leistungsverstärker mit sanfter Umschaltung und Mehrpegel-Schaltzellen

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002037658A1 (en) 2002-05-10
EP1338083A1 (en) 2003-08-27
SE0004028D0 (sv) 2000-11-06
SE0004028L (sv) 2002-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jovcic et al. Power flow control in DC transmission grids using mechanical and semiconductor based DC/DC devices
US11108338B2 (en) Dual submodule for a modular multilevel converter and modular multilevel converter including the same
EP2786479B1 (en) Power converter
CN109586327B (zh) 一种能量消耗装置及其控制方法
US10763742B2 (en) Control of voltage source converters
US10637371B2 (en) Interface arrangement between an alternating current power system and a direct current power system with control of converter valve for fault protection
US8971070B2 (en) Interface arrangement between AC and DC systems for reliable opening of the circuit breaker in time
JP5646265B2 (ja) 直接変換器及びこのような直接変換器を具備するシステム
SE504522C2 (sv) Kraftöverföring med högspänd likström innefattande fler än två strömriktarstationer
WO2012116738A1 (en) Fault current limitation in dc power transmission systems
US9461555B2 (en) HVDC series current source converter
Peng et al. A protection scheme against DC faults VSC based DC systems with bus capacitors
SE520838C2 (sv) Anläggning för överföring av elektrisk effekt försedd med frånskiljare bestående av antiparallelt kopplade styrbara krafthalvledarelement
EP2996215A1 (en) A voltage source converter
US11777401B2 (en) Fault tolerant AC-DC chain-link converter
EP2849330A1 (en) Modular Power Converter and module thereof
WO2015172825A1 (en) Ac fault handling arrangement
WO2018041338A1 (en) Short-circuit protection of a converter cell auxiliary power supply in a modular multi-cell converter
EP2852040A1 (en) Module
US10763666B2 (en) Voltage source converter
CN105896477A (zh) 一种模块化多电平换流器的接地保护方法及模块化多电平换流器
US20210359617A1 (en) Electrical assembly
EP3476031A1 (en) Protection of semiconductors in power converters
SE519957C2 (sv) Anordning för omvandling av växelspänning till likspänning
CA2861779A1 (en) Method for operating an electrical circuit and electrical circuit

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed