[发明专利]用于冷却的设备和方法

说明书

本发明的技术领域和现有技术

本发明涉及用于冷却高压换流器的设备，该设备包括适于引导回路中 的冷却液的装置，以及用于使冷却液在所述回路中循环的泵装置，所述回 路适于引导所述冷却液经过所述换流器的功率半导体器件，以便吸收由此 产生的热能，并且引导所述冷却液经过该设备的热交换器，以便在所述冷 却液再次经过所述功率半导体器件之前降低所述冷却液的温度，本发明还 涉及根据所附方法独立权利要求的前序部分的方法。

所述高压换流器可以是需要冷却其中包含的所述功率半导体器件的 任何类型，诸如电力输送系统的换流站中的换流器，诸如用于HVDC(高 压直流)的换流器和用于无功功率控制的静态无功伏安补偿器中的换流 器。“高压”通常指的是超过5kV的电压，并且常常高达20kV以上。

较多数目的所述功率半导体器件如晶闸管或IGBT等主要是串联连 接在这样的换流器中，以便能够一起保持要在换流器的阻塞状态下保持的 高压。

这些功率半导体器件必须在考虑适于冷却换流器的所述设备的冷却 能力的情况下为了可能的换流器的最极端操作条件而制定尺寸，所述最极 端操作条件诸如与通过换流器输送的最高可能的负荷亦即功率相结合的 最高可能的环境温度。这样，这种设备的冷却能力就确定了功率半导体器 件的尺寸，该功率半导体器件必须能够经受这些极端条件而不被损坏。这 样，如果例如环境温度在一年中的几天可能达到+40℃，则必须在考虑所 述设备的冷却能力的情况下为功率半导体器件制定尺寸。然后还必须要考 虑的是，对最高可能负荷或过载的需要可能在极高环境温度的这些天期间 的短期时间内正好发生。

这就意味着，这种换流器的功率半导体器件对于其大多数的操作时间 将会是超尺寸的，这对于静态无功伏安补偿器中的高压换流器特别有效， 它们常常浮置，或者以有限输出的方式操作，并且仅仅在短时间内以最大 输出的方式操作。可能等同于换流器的若干功率半导体器件并高于正常所 需的这种超尺寸非常昂贵，但是对于在前言中限定的类型的冷却设备，它 仍然必须存在，以便避免在所述极端条件下其操作的跳闸亦即中断。

发明内容

本发明的目的是提供一种在前言中限定的类型的设备，该设备解决了 在所述高压换流器的正常操作条件下成为多余的设备的高成本的所述问 题。

根据本发明，通过提供这种设备来获得该目的，所述设备还包括布置 在所述回路外部的冷却装备，所述冷却装备包含冷却介质的容量，并且适 于将这种介质冷却到基本上比所述冷却液在已经过所述回路中的热交换 器之后的温度更低的温度，所述冷却介质容量布置在连接到被称为主回路 的所述回路的附加回路中，所述设备包括控制单元，其适于当确定需要冷 却所述功率半导体器件，但不可能通过可通过仅在所述主回路中循环所述 冷却液获得的冷却液的温度来实现时，控制所述冷却液流的至少一部分从 所述主回路转移到所述附加回路，以便使所述冷却液在到达功率半导体器 件之前向所述介质传热。

这就意味着功率半导体器件和与其相关联的设备的所述超尺寸可以 显著减少，因为它们不再必须为了与通过在所述主回路中循环冷却液而获 得的所述装置的冷却能力相结合的这些极端条件来制定尺寸。这就意味着 可以为要被由此输送的一定功率选择跨越换流器的较低电压和从中流过 的较高电流，这意味着将需要较低数目的功率半导体器件，并且由此可以 为这些功率半导体器件和与其相关联的诸如控制设备之类的设备节省成 本。这种类型的设备的另一个优点在于，可以在过载的情况下操作所述高 压换流器，亦即，当需要输送比通常更多的功率时，在使用所述附加冷却 回路时的短时间内，通过所述高压换流器输送比针对连续操作而设计的功 率更多的功率就是这种情况。

根据本发明的实施例，所述附加回路沿所述热交换器下游和所述功率 半导体器件上游的所述流的方向连接到所述主回路。