用于HVDC控制器的电力供应装置

摘要

本发明包括：第一HVDC转换单元，所述第一HVDC转换单元与可供电输电网络(powered electrical grid)相连接；第二HVDC转换单元，所述第二HVDC转换单元与非供电输电网络(powerless electrical grid)相连接和通过直流传输线与所述第一HVDC转换单元相连接，以便接收来自所述第一HVDC转换单元的第一直流电源；电压分配器，所述电压分配器与连接所述第一HVDC转换单元和所述第二HVDC转换单元的所述直流传输线相连接，以便接收并分配从所述第一HVDC转换单元施加至所述第二HVDC转换单元的第一直流电源，并且输出比所述第一直流电源低的第二直流电源；以及DC‑DC转换器，所述DC‑DC转换器与所述电压分配器相连接，以便接收所述第二直流电源，将所述第二直流电源转换成用于在所述HVDC控制器中使用的致动电力，并且输出所述致动电力。

权利要求

1.一种用于高压直流控制器的电力供应装置，包括：

与有源电力网相连接的第一高压直流(HVDC)转换单元；

与无源电力网相连接的第二高压直流转换单元，所述第二高压直流转换单元能够通过经由直流(DC)传输线与所述第一高压直流转换单元相连接接收来自所述第一高压直流转换单元的第一直流电；以及布设在所述第二高压直流转换单元中的高压直流控制器，所述高压直流控制器用于控制所述第二高压直流转换单元，其中，所述高压直流控制器被配置成包括电压分配器、DC-DC转换器、以及电力供应选择开关，其中，所述电压分配器输出比所述第一直流电低的第二直流电，并且所述DC-DC转换器被配置以通过与所述电压分配器相连接接收所述第二直流电，将所述第二直流电转换成所述高压直流控制器使用的致动电力，并且输出所述致动电力，其中，所述电力供应选择开关通过切换将所述无源电力网所提供的致动电力或所述DC-DC转换器所提供的致动电力选择性地提供给所述高压直流控制器，从而将所述致动电力供应至所述高压直流控制器，其中，所述高压直流控制器在所述无源电力网正常工作时，从所述无源电力网接收所述致动电力，而在所述无源电力网不正常工作时，通过所述电力供应选择开关从所述DC-DC转换器接收所述致动电力。

2.根据权利要求1所述的用于高压直流控制器的电力供应装置，

其中，所述电力供应选择开关包括与所述高压直流控制器相连接的第一接触端子、通过与所述无源电力网相连接接收从所述无源电力网施加的致动电力的第二接触端子以及通过与所述DC-DC转换器相连接接收从DC-DC转换器施加的致动电力的第三接触端子。

3.根据权利要求2所述的用于高压直流控制器的电力供应装置，其中，所述高压直流控制器被配置为：当所述无源电力网正常运行时，通过连接所述电力供应选择开关的所述第一接触端子和所述第二接触端子被供应来自所述无源电力网的致动电力；以及当所述无源电力网的运行被中断时，通过连接所述电力供应选择开关的所述第一接触端子和所述第三接触端子被供应来自所述DC-DC转换器的致动电力。

4.根据权利要求1所述的用于高压直流控制器的电力供应装置，其中，所述电压分配器被配置成包括：第一电阻器，所述第一电阻器连接在与所述直流传输线相连接的第一节点与第二节点之间，以便被布设成与所述直流传输线并联；以及第二电阻器，所述第二电阻器被布设成与所述第一电阻器串联，以便分割所述第一直流电并且输出第二直流电，所述第二电阻器连接在所述第二节点与接地之间，其中，连接到所述第二节点的所述DC-DC转换器接收所述第二直流电，该第二直流电通过所述第一电阻器和所述第二电阻器分压，并通过所述第二节点输出。

5.根据权利要求1所述的用于高压直流控制器的电力供应装置，其中，所述电压分配器被配置成包括：第一电容器，所述第一电容器连接在与所述直流传输线相连接的第一节点与第二节点之间，以便被布设成与所述直流传输线并联；以及第二电容器，所述第二电容器被布设成与所述第一电阻器串联，以便分割所述第一直流电并且输出第二直流电，所述第二电容器连接在所述第二节点与接地之间，其中，连接到所述第二节点的所述DC-DC转换器接收所述第二直流电，该第二直流电通过所述第一电容器和所述第二电容器分压，并通过所述第二节点输出。

说明书

用于HVDC控制器的电力供应装置

技术领域

[0001] 本发明大体上涉及一种用于HVDC控制器的电力供应装置，并且更具体地讲，涉及一种用于HVDC控制器的直流电力供应装置，所述直流电力供应装置可以被供应从与能够供应控制电力(control power)的交流有源电力网(AC active power grid)相连接的HVDC转换站输出的直流电，并且可以供应启动与交流无源电力网(AC passive power grid)相连接的HVDC转换站所需的控制电力，所述交流无源电力网无法在电力故障的情况中供应电力至所述控制器。

背景技术

[0002] 在高压直流(HVDC)系统中，使用了将交流电转换成直流电，然后被传输，并且将所传输的直流电转换成交流电的方法，并且在韩国专利号1019683中公开了相关技术。

[0003] 韩国专利号1019683涉及一种电压源HVDC系统，并且包括电压源HVDC设备、传感器单元和转换器控制器。

[0004] 所述电压源HVDC设备通过包括半导体开关元件的转换器将三相交流电压转换成直流高电压或者将直流高电压转换成三相交流电压，并且所述传感器单元检测来自三相交流电压的三相电流、视在功率和有功功率。所述转换器控制器接收所检测的三相电流、视在功率和有功功率，并且产生D轴信号和Q轴信号。这里，所述转换器控制器包括D/Q控制器和PWM单元。所述D/Q控制器接收所述D轴信号和所述Q轴信号，并且产生有功功率的D轴信号和视在功率的Q轴信号，并且所述PWM单元基于来自所述DQ控制器的输出信号产生用于开启或关闭开关元件的脉宽调变信号。

[0005] 常规的转换器控制器，如韩国专利号1019683中公开的转换器控制器，即，HVDC转换站控制器，通过被供应来自交流有源电力网的电力运行，以便控制所述HVDC转换器的开关元件和在所述转换站中的装置，所述交流有源电力网可以通过与交流(AC)传输网络相连接供应电力。然而，不包括交流电源但是仅具有负载的单独的交流无源电力网的HVDC控制器在初始化时或者处于电力故障状态下时无法被供应来自所述输电网的电力，因此它使用发电机或蓄电池。例如，在与作为无源电力网的海上风力发电场相连接的电压源HVDC转换站中，需要能够长时间(约72小时)供应电力至HVDC控制器的发电机或蓄电池，以便为电力故障情形或海上风力发电场的定期检修做准备。

[0006] 在常规的HVDC系统中，如果发电机被用作用于单独的无源电力网的HVDC控制器的电源，那么当需要在由于电力故障等中断之后恢复发电机的运行时，在输电网位于上百千米远的情况中，如在海上风力发电场的情况中，可以通过通信恢复运行。然而，在这种情况下，需要额外的蓄电池以便控制所述发电机。同时，当蓄电池被用于向HVDC控制器供应电力时，因为它必须长时间供应电力，所以需要高容量蓄电池。

发明内容

[0007] 技术问题

[0008] 本发明考虑到上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种用于HVDC控制器的电力供应装置，所述用于HVDC控制器的电力供应装置可以被供应从与交流有源电力网相连接的HVDC转换器输出的直流电，并且可以供应电力至与单独的交流无源电力网相连接的HVDC控制器。

[0009] 本发明的另一个目的是提供用于HVDC控制器的电力供应装置，所述用于HVDC控制器的电力供应装置可以供应电力至与交流无源电力网相连接的HVDC控制器，由此，当在中断之后恢复所述交流无源电力网的运行时，可以及早供应电力至所述HVDC控制器，并且可以远程控制电力供应。

[0010] 本发明的进一步的目的是提供一种用于HVDC控制器的电力供应装置，所述用于HVDC控制器的电力供应装置使用从与有源电力网相连接的HVDC控制器输出的电力，由此可以减小用于供应启动与无源电力网相连接的HVDC控制器的电力的装置的大小和重量。

[0011] 技术方案

[0012] 根据本发明的用于HVDC控制器的电力供应装置包括：与有源电力网相连接的第一高压直流(HVDC)转换单元；与无源电力网相连接的第二HVDC转换单元，所述第二HVDC转换单元能够通过经由直流(DC)传输线与所述第一HVDC转换单元相连接接收来自所述第一HVDC转换单元的第一直流电；与连接所述第一HVDC转换单元和所述第二HVDC转换单元的所述直流传输线相连接的电压分配器，所述电压分配器用于通过接收并分割从所述第一HVDC转换单元施加至所述第二HVDC转换单元的第一直流电输出比所述第一直流电低的第二直流电；以及与所述电压分配器相连接的DC-DC转换器(直流-直流转换器)，所述DC-DC转换器用于接收所述第二直流电，将所述第二直流电转换成HVDC控制器可以使用的致动电力(actuating power)，并且输出所述致动电力。

[0013] 有益效果

[0014] 根据本发明的用于HVDC控制器的电力供应装置具有以下优点：通过被供应从与能够供应电力的有源电力网相连接的HVDC转换器输出的直流电，电力可以被供应至与单独的无源电力网相连接的HVDC控制器。

[0015] 另外，根据本发明的用于HVDC控制器的电力供应装置可以供应电力至与无源电力网相连接的HVDC控制器，由此，当所述无源电力网的运行被中断和恢复时，可以及早供应电力至HVDC控制器，并且可以远程控制电力供应。另外，因为使用从与有源电力网相连接的HVDC转换器输出的电力，所以可以减小用于供应电力至与无源电力网相连接的HVDC控制器的装置的大小和重量。

附图说明

[0016] 图1是示出了用于本发明的HVDC控制器的直流电供应装置的配置的方框图；

[0017] 图2是图1所示的用于HVDC控制器的直流电供应装置的电路图；以及[0018] 图3是示出了图2所示的电压分配器的另一个实施例的电路图。

具体实施方式

[0019] 以下将参照附图描述本发明的优选实施例，并且以下将省略已经被视为使本发明的主旨不必要地模糊的已知功能和配置的描述。

[0020] 如图1所示，用于本发明的HVDC控制器的直流电供应装置包括第一高压直流(HVDC)转换单元10、第二HVDC转换单元20、电压分配器30和DC-DC转换器40。

[0021] 第一HVDC转换单元10与有源电力网110相连接，并且第二HVDC转换单元20可以通过经由直流(DC)传输线DCL与第一HVDC转换单元10相连接接收来自第一HVDC转换单元10的第一直流电Vdc1。电压分配器30与连接第一HVDC转换单元10和第二HVDC转换单元20直流传输线相连接，并且通过接收并分配从第一HVDC转换单元10施加至第二HVDC转换单元20的第一直流电Vdc1输出比第一直流电Vdc1低的第二直流电Vdc2。DC-DC转换器40通过与电压分配器30相连接接收第二直流电Vdc2，并且将第二直流电Vdc2转换成HVDC控制器23可以使用的致动电力Vdc3，并且将致动电力Vdc3输出至第二HVDC转换单元20的控制器23。

[0022] 将参照附图详细描述用于包括如上所述的部件的本发明的HVDC控制器的直流电供应装置的配置。

[0023] 如图1所示，第一或第二HVDC转换单元10或20可以包括开关SW1或SW2、变压器11或21、HVDC转换器12或22、HVDC控制器13或23以及附图未示出的辅助设备，如冷却装置等。

[0024] 当首先运行第一HVDC转换单元10时，第一HVDC转换单元100的HVDC控制器13通过开启开关SW1，即，通过闭合所述开关的操作，允许HVDC转换器12通过变压器11接收来自可以产生并输出交流电的有源电力网110的交流(AC)电力，将接收的交流电转换成第一直流电Vdc1，并且将第一直流电Vdc1供应至直流传输线DCL。另外，从有源电力网110供应第一HVDC转换单元10的其他部件，如冷却装置等的运行所需的所有电力。

[0025] 第二HVDC转换单元20与无源电力网120相连接，其中，无源电力网120是没有电源的输电网络，所述没有电源的输电网络在其正常运行时产生交流电，但是当其运行被中断时本身不会产生交流电。

[0026] 为了执行第二HVDC转换单元20的整体控制，当无源电力网120正常运行时，通过从无源电力网120供应电力使HVDC控制器23运行。HVDC控制器23具有电力供应选择开关24。

[0027] 电力供应选择开关24具有第一接触端子T1、第二接触端子T2和第三接触端子T3。第一接触端子T1与HVDC控制器23相连接，并且第二接触端子T2通过与无源电力网120相连接接收来自无源电力网120的电力。第三接触端子T3通过与DC-DC的转换器40相连接接收来自DC-DC转换器40的电力。

[0028] 电力供应选择开关24通过根据是否产生开关控制信号S_c，即，根据HVDC控制器23的控制进行切换，以选择性地施加来自第二接触端子T2的电力或来自第三接触端子T3的电力，从而可以向HVDC控制器23供应HVDC控制器23可以使用的致动电力Vdc3。换句话讲，根据HVDC控制器23的控制，电力供应选择开关24可以在无源电力网120正常运行时，施加来自无源电力网120的致动电力Vdc3至所述HVDC控制器，或者可以在无源电力网120未正常运行时，施加从DC-DC转换器40输出的致动电力Vdc3至HVDC控制器23。

[0029] *例如，在无源电力网120的正常运行期间，HVDC控制器23通过维持电力供应选择开关24的第一接触端子T1和第二接触端子T2之间的连接从无源电力网120被供应致动电力Vdc3。同时，当无源电力网120的运行被中断时，HVDC控制器23产生开关控制信号S_c，以便连接电力供应选择开关24的第一接触端子T1和第三接触端子T3，从而接收从DC-DC转换器40输出的致动电力Vdc3。

[0030] 如图2所示。电压分配器30被配置成具有第一电阻器R1和第二电阻器R2。

[0031] 第一电阻器R1连接在与直流传输线DCL相连接的第一节点n1与第二节点n2之间，以便被布设成与直流传输线DCL并联。这里，第一节点n1与直流传输线DCL相连接。为了输出通过分割第一直流电Vdc1获取的第二直流电Vdc2，第二电阻器R2被布设成与第一电阻器R1串联，并且被连接在第二节点n2与接地GND之间。与第二节点n2相连接的DC-DC转换器40通过接收第二直流电Vdc2产生致动电力Vdc3，并且将其施加至电力供应操作开关24的第三接触端子T3，其中，所述第二直流电通过第一电阻器R1和第二电阻器R2被分割并且经由第二节点n2输出。

[0032] *图3示出了电压分配器30的另一个实施例。如图3所示，电压分配器30的另一个实施例被配置成包括第一电容器C1和第二电容器C2。

[0033] 第一电容器C1连接在与直流传输线DCL相连接的第一节点n1与第二节点n2之间，以便被布设成与直流传输线DCL并联，并且第二电容器C2被布设成与第一电容器C1串联，并且被连接在第二节点n2与接地GND之间，以便输出通过分割第一直流电Vdc1获得的第二直流电Vdc2。与第二节点n2相连接的DC-DC转换器40通过接收第二直流电Vdc2来产生致动电力Vdc3，并且将其施加至电力供应选择开关24的第三接触端子T3，由此运行HVDC控制器23，并且因此可以操作第二HVDC转换单元20，其中，所述第二直流电Vdc2通过第一电容器C1和第二电容器C2被分割并且经由第二节点n2输出。

[0034] *以下描述用于如上所述方式配置的本发明的HVDC控制器的直流电供应装置的操作。

[0035] 与第一HVDC转换单元10相连接的有源电力网110是与热电发电厂、水力发电厂、或核电厂(未示出)相连接的电力网，并且可以继续产生交流电或者可以在电力故障之后本身产生交流电。与第二HVDC转换单元20相连接的无源电力网120是没有发电厂或者包括在电力故障之后本身无法产生交流电的发电厂的电力网，如风力发电厂等。

[0036] 因为与有源电力网110相连接的第一HVDC转换单元10以及与无源电力网120相连接的第二HVDC转换单元20通过直流传输线DCL彼此连接，所以当在无源电力网120中的电力产生中断时，可以维持从第一HVDC转换单元10施加至第二HVDC转换单元20的第一电力Vdc1。

[0037] 第一HVDC转换单元10通过有源电力网110、变压器11和HVDC转换器12产生并输出第一电力Vdc1。具体地讲，所述交流电通过HVDC转换器12被转换成第一直流电Vdc1，然后被施加至直流传输线DCL。这里，开关SW1被连接在有源电力网110与变压器11之间，并且通过由HVDC控制器13进行控制开启或关闭所述开关。

[0038] 第二HVDC转换单元20通过变压器21和HVDC转换器22将从无源电力网120产生的交流电转换成直流电来产生第一直流电Vdc1，并且将其施加至直流传输线DCL。因为第二HVDC转换单元20与无源电力网120相连接，所以当无源电力网120的运行被中断时，HVDC控制器23必须通过允许致动电力，即，第三直流电Vdc3，被施加至HVDC控制器23运行。当无源电力网120的操作在中断之后恢复时，这是必需的。

[0039] 因为HVDC控制器23通过电力供应选择开关24与无源电力网120相连接，所以当无源电力网120正常运行时，通过经电力供应选择开关24接收从无源电力网120施加的致动电力Vdc3运行HVDC控制器23。当无源电力网120的运行被中断时，HVDC控制器23产生并输出开关控制信号S_c。用于检测无源电力网120的运行是否被中断的方法通过HVDC控制器23执行，并且因为在其上采用已知的技术，所以将省略其描述。

[0040] 当从HVDC控制器23施加开关控制信号S_c时，电力供应选择开关24连接第一接触端子T1与第三接触端子T3，由此从与第三接触端子T3相连接的DC-DC转换器40输出的致动电力Vdc3被施加至HVDC控制器23，以便允许HVDC控制器23使用致动电力Vdc3。DC-DC转换器40接收从电压分配器30施加的第二直流电Vdc2，将其转换成HVDC控制器23可以使用的致动电力Vdc3，并且经由第三接触端子T3将致动电力Vdc3施加至HVDC控制器23。

[0041] 第二直流电Vdc2在电压分配器30中产生并且被施加至DC-DC转换器40。电压分配器30使用布设得与直流传输线DCL并联的第一电阻器R1和第二电阻器R2，或者使用布设得与直流传输线DCL并联的第一电容器C1和第二电容器C2分割第二直流电Vdc2，并且将所分割的电力输送至DC-DC转换器40。DC-DC转换器40将第二直流电Vdc2转换成致动电力Vdc3，并且通过电力供应选择开关24将其施加至HVDC控制器23。

[0042] 因为HVDC控制器23使用从第一HVDC转换单元10的HVDC转换器12输出的第一直流电Vdc1被运行，所以它可以在有源电力网110运行时持续供应致动电力Vdc3。也就是说，因为有源电力网110被用于供应致动电力Vdc3，所以甚至当无源电力网120的运行中断时，即，甚至在电力故障的情况下，HVDC控制器23也可以运行，由此HVDC控制器23可以控制第二HVDC转换单元20，并且因此能够及早地远程启动第二HVDC转换单元20的运行。

[0043] 另外，因为本发明的用于HVDC控制器的直流电供应装置允许当无源电力网120的操作中断然后恢复时稳定地供应致动电力Vdc3至与无源电力网120相连接的HVDC控制器23，所以致动电力Vdc3可以被及早地施加至HVDC控制器23，并且可以远程地控制电力供应。
另外，因为使用从与有源电力网110相连接的HVDC转换器12输出的电力，所以能够减小用于将致动电力Vdc3施加至与无源电力网120相连接的HVDC控制器23的装置的大小和重量。

[0044] 虽然通过优选实施例描述了本发明，但是本发明不限于此。因此，本领域的技术人员应当明白，在不脱离本发明的精神的情况下可以做出多种修改和其他等效实施例。因此，本发明的技术范围应当由权利要求书的技术精神限定。