高压直流输电用变换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高压直流输电用变换器，更详细地，涉及用于通过使用由12脉冲二极 管整流器和电压源型变换器（VSC:V〇ltageSourceConverter)串联的变换器拓扑，来向陆 地上的系统输送从海上侧风力发电厂发电的电力的高压直流输电用变换器。
【背景技术】
[0002] 进来，随着保护电力系统的必要性和对环境问题的关注日益增加，高压直流 (HVDC，HighVoltageDirectCurrent)输电技术受到了瞩目。上述高压直流输电提供了 费用、减少设置面积、易于与新型可再生能源衔接、高稳定性、提高电能质量等多种优点。
[0003] 上述高压直流输电系统的结构具有两种拓扑，分别为使用晶闸管（Thyristor) 的电流源型变换器（CSC-HVDC，Line-commutatedCurrent-SourceConverters)和使用 门极可关断晶闸管（GTOs，gateturn-offthyristors)或绝缘栅双极晶体管（IGBTs， InsulatedGateBipolarTransistor)的电压源型变换器（VSV-HVDC，Self-Commutated Voltage-SourceConverters)〇
[0004] 图I为不出以往电流源型尚压直流输电系统的一相的图表的例不图。
[0005] 如图1所示，电流源型变换器1由两个使用晶闸管阀的3相6脉冲桥控制整流器 2串联而成。
[0006] 上述电流源型变换器1对直流母线产生12脉冲的电压，为了去除栅极电流的第5 次谐波、第7次谐波（即，相当于基频（例如60Hz)的5倍的频率（例如300Hz)和相当于 基频的7倍的频率（例如420Hz))，上述电流源型变换器1使用Y/Y/A三绕组变压器3。
[0007] 上述Y/Y/A三绕组变压器3与系统或海上风力发电厂（未图示）的交流母线4 相连接。并且，与上述Y/Y/A三绕组变压器3的前端相联接的交流滤波器5 (或交流谐波 滤波器）为了去除谐波电流而与上述交流母线4相连接。上述交流滤波器5为用于抑制在 电流源型变换器中产生的谐波泄漏，并吸收在电流源型变换器中产生的谐波的单元，上述 交流滤波器5由电阻器（Resistor)、电抗器（Reactor)、电容器（Capacitor)构成。
[0008] 在上述三相6脉冲桥控制整流器2的输出端配置的平滑用电抗器6不仅用于间歇 性地保护电流、限制直流故障电流，而且还用于使直流电线（未图示，用于向陆地上的电力 系统传送直流电的电线）的电流平滑化。
[0009] 与上述平滑用电抗器6的后端相联接的直流滤波器7由电容器构成，上述平滑用 电抗器6用于在上述三相12脉冲桥控制整流器2的输出电压中对谐波进行滤波。
[0010] 在上述电流源型高压直流输电中，存在以下缺点，S卩，为了晶闸管的换相 (commutation)而在交流电源侧需要无功功率，并且需要交流电源的电压和频率信息。可通 过具有自换相能力的绝缘栅双极晶体管电压源型变换器来克服上述电流源型高压直流输 电中的缺点，而且，可通过控制电压源型变换器来生成或消耗无功功率。
[0011] 并且，在上述电压源型变换器具有如下优点，绝缘栅双极晶体管阀的导通无需外 部的电压源，并且，还可减小滤波器大小。
[0012] 图2为示出利用以往的电压源型变换器的高压直流输电系统的简化的图表的例 示图。
[0013] 如图2所示，电压源型变换器8包括变换器阀9,各个变换器阀9以两电平变换器 类型的桥形状相连接。
[0014] 上述电压源型变换器8可由中点钳位（NPC，Neutral-PointClamped)多电平变换 器、模块化多电平变换器（MMC，ModularMultilevelConverter)来代替。上述各个变换器 阀9由多个绝缘栅双极晶体管10元件串联而成，绝缘栅双极晶体管10元件的数量与高压 直流输电的额定电压相关。
[0015] 上述电压源型变换器8通过升压用电感器12、并联滤波器13及变压器14来与交 流侧11相连接，上述升压用电感器12起到使得用于控制栅极电流的电压升压、抑制流向系 统的通过上述电压源型变换器8的切换而产生的谐波电流的作用。并且，与上述电压源型 变换器80的后端相联接的串联的两个组的直流电容器15与直流电线（未图示，用于向陆 地上的电力系统传送直流电的电线）的两极16、17之间相连接。
[0016] 上述两个组的直流电容器15具有相同电容值。
[0017] 上述电压源型高压直流输电系统可提供优秀的控制性能，并可减少设置面积。但 是，上述电压源型高压直流输电系统存在变换器的损失高于电流源型高压直流输电系统的 缺点。
[0018] 本发明的【背景技术】记载于韩国授权专利10-1019683号（2011. 02. 25.登录，具有 调制控制功能的电压源型高压直流输电系统）。
【发明内容】
[0019] 本发明为了解决上述问题而创作，本发明的目的在于提供如下高压直流输电用变 换器，即，上述高压直流输电用变换器通过使用使电压源型变换器和12脉冲二极管整流器 串联的变换器拓扑，从而与以往的电流源型高压直流输电用变换器相比，可提高控制性能， 并可减少设置面积。
[0020] 并且，本发明的目的在于提供如下高压直流输电用变换器，S卩，上述高压直流输电 用变换器通过使用是电压源型变换器和12脉冲二极管整流器串联的变换器拓扑，从而与 以往的电压源型逆变高压直流输电用变换器相比，可减少系统价格和变换器损失。
[0021] 本发明一实施方式的高压直流输电用变换器的特征在于，包括：12脉冲二极管整 流器，使两个三相全桥二极管整流器串联，来使从海上侧连接点接收的交流电整流成12脉 冲；以及电压源型变换器，与上述12脉冲二极管整流器的下端串联，上述电压源型变换器 控制从上述海上侧连接点接收的交流电的电压和上述电压源型变换器的直流母线电压。
[0022] 本发明的特征在于，还包括Y/Y/A三绕组变压器，上述Y/Y/A三绕组变压器与上 述12脉冲二极管整流器的输入端相连接，来向上述12脉冲二极管整流器的各个三相全桥 二极管整流器输入交流电。
[0023] 本发明的特征在于，上述Y/Y/A三绕组变压器借助两个二次侧相电压间的30度 的相位差来去除借助各个三相全桥二极管整流器产生的第5次谐波电流分量、第7次谐波 电流分量。
[0024] 本发明的特征在于，还包括滤波电感器（filterinductor)，上述滤波电感器与上 述各三相全桥二极管整流器的输入侧串联，Y/Y/A三绕组变压器的两个二次侧分别与上述 滤波电感器串联。
[0025] 本发明的特征在于，还包括交流滤波器，上述交流滤波器通过与上述Y/Y/A三绕 组变压器的一次侧并联，来去除高次谐波。
[0026] 本发明的特征在于，上述交流滤波器包括电阻器、电感器及电容器，上述交流滤波 器去除至少包括栅极电流的第23次谐波分量和第25次谐波分量及其以上的高次谐波分 量。
[0027] 本发明的特征在于，还包括升压电感器，上述升压电感器与上述电压源型变换器 的输入侧串联，上述升压电感器对借助上述电压源型逆变器的切换来产生在电流的谐波分 量进行滤波，上述升压电感器与变换器的变压器的二次侧串联。
[0028] 本发明的特征在于，在上述换流变压器的二次侧和上述升压电感器之间还包括为 了去除栅极电流的高次谐波而并联的交流滤波器。
[0029] 本发明的特征在于，上述电压源型变换器包括两电平电压源型变换器、多电平中 点钳位变换器及模块化多电平变换器中的至少一个。
[0030] 本发明的特征在于，上述电压源型变换器的额定电压为高压直流输电系统额定电 压的1/3。
[0031] 本发明的特征在于，还包括用于控制上述电压源型变换器的控制部，上述控制部 包括：海上侧连接点电压控制器，用于接收交流电压指令值，并接收作为反馈信号的上述海 上侧连接点的交流电压测定值，来输出用于控制无功功率的Q轴指令信号；直流母线电压 控制器，用于接收直流母线电压指令值，并接收作为反馈信号的上述电压源型变换器的直 流母线电压测定值，来输出用于控制有功功率的D轴指令信号；d_q变换器，用于使分别从 上述海上侧连接点电压控制器和上述直流母线电压控制器输出的Q轴指令信号及D轴指令 信号的两相交流信号变换成三相交流信号；比例谐振控制器，用于通过带通滤波去除借助 上述12脉冲二极管整流器来在海上侧连接点产生的第11次谐波电流分量、第13次谐波电 流分量；以及空间矢量脉宽调制发生器，用于接收在上述d_q变换器的功率加上上述比例 谐振控制器的功率的指令值，来以空间矢量脉宽调制方式控制构成上述电压源型变换器的 各个绝缘栅双极晶体管元件。
[0032] 本发明的特征在于，上述海上侧连接点电压控制器和上述直流母线电压控制器为 比例积分（PI，proportional-integral)控制器。
[0033] 本发明的高压直流输电用变换器作为使电压源型变换器和12脉冲二极管整流器 串联的变换器拓扑，本发明具有如下效果，与以往的电流源型高压直流输电用变换器相比， 可提高控制性能，并可减少设置面积，并且，与以往的电压源型高压直流输电用变换器相 比，不仅可减少系统价格和变换器损失，而且还容易维护。
【附图说明】
[0034] 图1为不出以往电