[实用新型]用于变流器的模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于变流器的模块，其具有子模块和第一耦合电感。

背景技术

越来越多地使用高压直流传输系统(HVDC)，以便例如将离岸风能设备与大陆连接，因为这种系统在能量传输中造成比较小的能量损耗，以及对于连接的能量网络例如通过无功功率校正而形成稳定化作用。传输损耗的一部分在此是通过变流器形成的，其将直流电压变换为交流电压(以及相反)。特别合适的是所谓的模块化多电平变流器(M2C)，其中将半导体开关在多个具有电容器的模块中控制为使得产生合适的输出电压。

模块化多电平变流器不仅在HVDC设备中使用，而且例如还在灵活的三相电流传输系统(FACTS)中，尤其在“静止同步补偿器(STATCOM)”系统中使用，借助其将无功功率从STATCOM馈送到网络中。为此将三相按照三角形连接在一起。

具有多个模块的模块化多电平变流器从文献EP 1497911 B1中已知。

在此，在至今的模块中使用单个的耦合电感，其通常构建为扼流圈。耦合电感必须大至使得尤其在故障情况下，即例如在短路电流情况下避免模块中的高电流，由此不形成损害。因为在耦合电感上有电压降落，所以在模块中使用的子模块必须将一部分由其提供的电压用于驱动电流经过耦合电感。尤其是，变流器电压强烈地取决于所使用的电感的尺寸。

实用新型内容

本实用新型通过根据本实用新型的模块解决该技术问题。

通过第二耦合电感，可以在变流器的正常运行中，即当不存在故障或短路时，将较小地设计的第一耦合电感如至今常见那样使用。仅在故障情况下才接通第二耦合电感，以便控制故障电流。本实用新型的一个主要优点是，在正常运行中需要较少数量的子模块来驱动电流经过第一耦合电感。

根据本实用新型，模块理解为具有子模块的装置，子模块分别具有半导体开关，这些半导体开关在借助控制装置进行相应控制的情况下可以在总体上提供交变电压作为输出电压。在此，模块通常布置在变流器或者静止无功功率调节器的支路中，如其用于无功功率补偿的情况那样。第一和第二耦合电感在此被理解为装置的部分，从而实施为单独构建的模块和两个耦合电感一起形成根据本实用新型的模块。

例如当在1ms内超过前面确定的边界电流时可以接通第二耦合电感以便控制故障电流。

如果将至今使用的耦合电感例如划分为，2/3降到第一耦合电感上，1/3降到第二耦合电感上，则估计可以节省模块的5-10％。第二耦合电感可以具有例如50mH。

因为每个子模块产生运行损耗，例如由于在模块中切换半导体开关时产生的能量损耗，所以变流器中的能量损耗相应地减小。这也在很大程度上节省了成本。

模块例如可以用在模块化多电平变流器中或者“静态电压转换器(SVC)”的相模块中。如果在此使用三相电网，则通常使用三个模块，其分别设有根据本实用新型的第二耦合电感。

在根据本实用新型的模块的一个优选实施形式中，将第二耦合电感与切换装置并联连接。这是有利的，因为于是可以特别简单地接通或者断开第二耦合电感。

在根据本实用新型的模块的另一优选实施形式中，切换装置构建为在故障情况下断开。这是有利的，因为在正常运行中切换装置可以保持闭合，从而第二耦合电感被跨接。仅在故障情况下断开切换装置以便将电流强制流过第二耦合电感。

在根据本实用新型的模块的另一优选实施形式中，切换装置具有两个反并联连接的半导体开关。这是有利的，因为借助半导体开关可以在故障情况下通过断开半导体开关特别快速地进行切换。半导体开关的控制在此例如可以通过模块控制装置进行，其也确定子模块中半导体开关的切换序列。因为半导体开关在正常运行中闭合，所以其虽然由构造决定地产生了能量损耗，但是该能量损耗显著小于通过第一耦合电感的较小设计而省下的能量损耗。半导体开关例如可以构建为IGBT。

在根据本实用新型的模块的另一优选实施形式中，切换装置具有机械开关。这是有利的，因为机械开关能够可靠地关断故障电流。

在根据本实用新型的模块的又一优选的实施形式中，切换装置具有电涌放电器。这是有利的，因为电涌放电器阻止了切换装置的击穿。

在根据本实用新型的模块的又一优选实施形式中，切换装置构建为在故障情况下闭合。这是有利的，因为以该方式在正常运行中断开切换装置，这减小了切换装置的导通损耗。

在根据本实用新型的模块的又一优选实施形式中，第二耦合电感与子模块对应。这是有利的，因为以该方式可以将耦合电感与子模块例如在紧凑的结构中组合。