流源型尚壓直流輸電系統(tǒng)的一相的圖表的例不圖。
[0035] 圖2為示出利用以往的電壓源型變換器的高壓直流輸電系統(tǒng)的簡化的圖表的例 示圖。
[0036]圖3為示出本發(fā)明一實(shí)施例的高壓直流輸電系統(tǒng)的變換器拓?fù)涞睦緢D。
[0037]圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的輸入側(cè)濾波電感示出三相橋式二極管整流器的直 流側(cè)電流和直流母線電壓的關(guān)系的例示圖。
[0038]圖5為示出本發(fā)明一實(shí)施例的高壓直流輸電系統(tǒng)的控制塊圖表的例示圖。
[0039] 圖6為示出基于本發(fā)明一實(shí)施例的12脈沖二極管整流器和兩電平電壓源型變換 器的高壓直流輸電系統(tǒng)的變換器的拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)的例示圖。
[0040] 圖7為示出基于本發(fā)明一實(shí)施例的12脈沖二極管整流器和三電平中點(diǎn)鉗位變換 器的高壓直流輸電系統(tǒng)的變換器的拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)的例示圖。
[0041] 圖8為示出基于本發(fā)明一實(shí)施例的12脈沖二極管整流器和模塊化多電平變換器 的高壓直流輸電系統(tǒng)的變換器的拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)的例示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 以下，參照附圖對本發(fā)明的高壓直流輸電用變換器的一實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0043] 在此過程中，為了說明的明確性及便于說明，可對附圖中所示的線的厚度或結(jié)構(gòu) 要素的大小等進(jìn)行放大。并且，后述的術(shù)語是考慮其在本發(fā)明中的功能而定義的術(shù)語，上述 術(shù)語可根據(jù)使用人員、應(yīng)用人員的意圖或慣例而不同。因此，應(yīng)基于本說明書的全文內(nèi)容來 定義這些術(shù)語。
[0044] 圖3為示出本發(fā)明一實(shí)施例的高壓直流輸電系統(tǒng)的變換器拓?fù)涞睦緢D。
[0045] 如圖3所示，本發(fā)明一實(shí)施例的高壓直流輸電系統(tǒng)的變換器拓?fù)渫ㄟ^使12脈沖 二極管整流器210和電壓源型變換器220串聯(lián)的形態(tài)構(gòu)成。以下，在本實(shí)施例中，主要說 明作為海上側(cè)電壓源型變換器（WFVSC:WindFarm-VSC)的上述電壓源型變換器220,而 省略對作為接收以直流方式輸電的電力的接收點(diǎn)的陸地側(cè)電壓源型變換器（GSVSC:Grid side-VSC)(或逆變器）的說明。
[0046] 上述12脈沖二極管整流器210為兩臺三相橋式二極管整流器210a、210b通過Y/ Y/A三繞組變壓器串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，由于在電壓源型變換器220流通與12脈沖二極管整流器 210中的電流相同的電流，因此，借助上述12脈沖二極管整流器210和電壓源型變換器220 的額定電壓來決定額定電力。
[0047] 并且，為了減少用于上述電壓源型變換器220的絕緣柵雙極晶體管元件的數(shù)量， 盡可能選擇較低的上述電壓源型變換器220的額定電壓，這具有比減少額定電流更好的效 果。在上述電壓源型變換器220中，最為簡單的結(jié)構(gòu)為兩電平電壓源型變換器。
[0048] 在使上述12脈沖二極管整流器210和上述電壓源型變換器220串聯(lián)的變換器拓 撲中，上述12脈沖二極管整流器210可接收從海上風(fēng)力發(fā)電廠（未圖示）發(fā)電的一部分交 流電，由于上述風(fēng)力發(fā)電廠側(cè)電壓源型變換器200被控制成以規(guī)定頻率的電壓源工作，因 此，風(fēng)力發(fā)電廠側(cè)電壓源型變換器220自然吸收剩余交流電。
[0049] 此時(shí)，為了減少諧波輸入電流，上述變換器拓?fù)涞母鱾€(gè)6脈沖二極管整流器210a、 210b與濾波電感器230相連接，并且，上述各個(gè)6脈沖二極管整流器210a、210b通過Y/Y/A 三繞組變壓器240 (Trdiode)與輸入三相交流電源相連接。上述三繞組變壓器240向12脈 沖二極管整流器210施加適當(dāng)電壓來向上述12脈沖二極管整流器210的輸出側(cè)傳送從海 上風(fēng)力發(fā)電廠發(fā)電的一部分交流電壓。
[0050] 通過各個(gè)6脈沖二極管整流器210a、210b所產(chǎn)生的第5次諧波電流分量、第7次 諧波電流分量借助上述Y/Y/A三繞組變壓器240的兩個(gè)二次側(cè)相電壓間的30度的相位差 來在變壓器一次側(cè)相抵消。
[0051] 此時(shí)，由于設(shè)于上述Y/Y/A三繞組變壓器240的前端的交流濾波器（ACfilters 1) 250僅濾波掉如柵極電流的第23次諧波分量、第25次諧波分量等的高次諧波分量，因此 可再次縮小上述交流濾波器250的大小。
[0052] 并且，上述12脈沖二極管整流器210具有不需要用于二極管導(dǎo)通的無功功率的優(yōu) 點(diǎn)。并且，規(guī)定維持高壓直流輸電的直流母線電壓，由此，以輸入側(cè)濾波電感Ld來決定上述 12脈沖二極管整流器210的電流。
[0053] 為了通過上述12脈沖二極管整流器210來傳送電力，上述12脈沖二極管整流器 210的輸入電壓應(yīng)大于直流輸出電壓。
[0054] 作為參考，上述濾波電感器230的電感Ld與流經(jīng)上述12脈沖二極管整流器210 的有功功率的量相關(guān)。因此，若規(guī)定維持6脈沖二極管整流器210a、210b的輸出直流電壓 Vdcl、Vdc2,則以交流輸入電壓和濾波電感器230的電感Ld值來決定直流母線電流Idc的 平均值，因此，應(yīng)適當(dāng)設(shè)計(jì)上述輸入側(cè)濾波電感LcL
[0055] 另一方面，升壓電感器231與上述電壓源型變換器220的前端輸入側(cè)相聯(lián)接，交流 濾波器（ACfilters2)251與變換器的變壓器（Trpwm) 241和上述升壓電感器231之間相 聯(lián)接，上述交流濾波器251用于去除電流的高次諧波。
[0056] 作為參考，在上述海上側(cè)連接點(diǎn)中，將向上述12脈沖二極管整流器210輸入的交 流電壓記載為Pdiode，將向上述電壓源型變換器220輸入的交流電壓記載為Pvsc。
[0057]圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的輸入側(cè)濾波電感示出三相橋式二極管整流器的直 流側(cè)電流和直流母線電壓的關(guān)系的例示圖。
[0058] 為了設(shè)計(jì)輸入側(cè)濾波電感Ld而使用圖4中所示的輸出直流電壓Vdcl和直流母線 電流Idc的關(guān)系圖表。
[0059] 其中，Io為上述6脈沖二極管整流器210a(或210b)的每相（PERPHASE)短路電 流值，上述值由輸入交流電壓和輸入側(cè)濾波電感Ld來決定。并且，Vdco為在無負(fù)荷的狀態(tài) 下的6脈沖二極管整流器210a(或210b)的平均輸出電壓值。
[0060] 由于無法控制上述12脈沖二極管整流器210,因此，上述電壓源型變換器220用于 運(yùn)行高壓直流輸電系統(tǒng)。
[0061] 上述電壓源型變換器220與上述12脈沖二極管整流器210串聯(lián)，并且，與上述6 脈沖二極管整流器210a、210b的額定電壓相同，上述電壓源型變換器220的額定電壓為高 壓直流額定電壓的1/3。即，兩個(gè)6脈沖二極管整流器210a、210b和電壓源型變換器220分 別將上述額定電壓三等分。這意味著上述電壓源型變換器220的額定電流也是高壓直流輸 電系統(tǒng)額定電流的1/3。
[0062] 在本發(fā)明的高壓直流輸電系統(tǒng)的變換器拓?fù)渲校鲜鲭妷涸葱妥儞Q器220起到規(guī) 定頻率的電壓源的作用。
[0063] 參照上述圖3,與上述電壓源型變換器220的前端相聯(lián)接的升壓電感器Lf231用于 控制上述電壓源型變換器220的電壓和柵極電流，并且，上述升壓電感器231可濾波出通過 切換電壓源型變換器220而產(chǎn)生的諧波電流。
[0064] 在本發(fā)明的高壓直流輸電系統(tǒng)的變換器拓?fù)渲?，上述電壓源型變換器220以規(guī)定 大小和頻率控制海上側(cè)交流電壓，由此高壓直流母線以無頻率/電力控制回路地自然吸收 從海上風(fēng)力發(fā)電廠發(fā)電的電力。并且，上述電壓源型變換器220用于控制直流母線電壓 Vdc3〇
[0065]圖5為示出本發(fā)明一實(shí)施例的高壓直流輸電系統(tǒng)的控制塊圖表的例示圖。
[0066] 換句話說，圖5為示出本發(fā)明的高壓直流輸電系統(tǒng)和電壓源型變換器的控制塊圖 表的例示圖，本發(fā)明通過上述控制塊來控制海上側(cè)交流電壓（即，交流電壓）和電壓源型變 換器220的直流母線電壓Vdc3。
[0067] 其中，為了控制上述電壓源型變換器220的直流母線電壓和交流電壓的大小而使 用比例積分（PI)控制器。即，測定海上側(cè)連接點(diǎn)（PCC，pointofCommonCoupling)的交 流電壓，并用作海上側(cè)連接點(diǎn)電壓控制器310a的反饋信號。并且，測定上述電壓源型變換 器220的直流母線電壓，并用作直流母線電壓控制器310b的反饋信號。
[0068] 其中，說明被省略的V*mag. pcc和V*dc3分別為用于控制上述電壓源型變換器220 的交流電壓的大小和直立母線電壓的大小的指令值。
[0069] 上述海上側(cè)連接點(diǎn)電壓控制器310a和上述直流母線電壓控制器310b分別輸出用 于控制無功功率的Q軸指令信號V*q.vsc和用于控制有功功率的D軸指令信號V*d.vsc來 向d-q變換器輸入。
[0070] 上述各個(gè)電壓控制器310a、310b的功率為d_q同步坐標(biāo)電壓分量，并以二相坐標(biāo) 系變換上述各個(gè)電壓控制器310a、310b的功率。即，上述d-q變換器340使上述Q軸指令信 號V*q.vsc兩相交流信號及D軸指令信號V*d.vsc的兩相交流信號變換成3相信號。210 及周邊過濾器下落時(shí)，沿著依賴于波長方向的方向下落，因而能夠提高灰塵粒子的逃脫效 率。
[0071] 并且，在通過帶通濾波器（BPF，bandpassfilter)抽出借助上述12脈沖二極管整 流器210在海上側(cè)連接點(diǎn)產(chǎn)生的第11次諧波電流分量、第13次諧波電流分量/ 后，使用兩個(gè)比例諧振（PR，proportional-integral)控制器320來去除上述諧波電流分 量。
[0072] 上述比例諧振控制器320的輸出功率加上通過上述d-q變換器340來以變換為三 相固