[发明专利]桥接单元

说明书

技术领域

本发明涉及功率电子设备的领域，本发明尤其涉及：一种用于使变流器单元短路的桥接单元；一种变流器单元(Umrichterzelle)；一种变流器；以及一种用于使变流器单元短路的方法。

背景技术

特定类型的变流器、例如模块化的多电平变流器(modularmulti-level converters-M2LC-变流器)可以具有多个变流器单元，这些变流器单元包括功率电子开关，利用所述功率电子开关来开关需要通过变流器开关的电流。在这种单元中会始终出现的问题是，变流器的一个或多个单元必须被绕过或被短路。例如在一个单元或多个单元上产生过电流或过电压时(这起因于外部故障(例如接地故障)或变流器单元的内部故障)，情况会是这样。

在变流器单元发生重大的内部故障的情况下，能够有利的是，当持久地实现了变流器单元的桥接时。为此已经提出了烟火式闭合触点(pyrotechnischer Schliesser)(WO 2009/092621A1)，真空开关管(WO 2008/125494A1)，但也提出了短接的(durchlegierend)半导体构件(DE 103 232 20 A1，WO 2007/023064)。

在外部故障的情况下可能必需的是，通过桥接单元吸收短的电流浪涌并且必须在变流器上引导绕过。对于该目的提出了，例如将晶闸管并联于变流器开关的空转二极管布置(WO 2008/067786A1)。

不可复位的桥接单元(例如烟火式闭合触点或短接的构件)必须成本很高地由变流器单元中拆出并且替换为新的尚未使用的桥接单元。这会是非常耗时且成本高的。

在晶闸管的情况下也可能出现这样的问题，即桥接单元在没有外部能量的情况下返回到断开状态。在这种情况下变流器的完全的电力故障也可能使损坏单元的桥接单元又进入不导电的状态中。

在GB 1 163 507 A中提出了一种适宜的、用于使变流器的变流器单元的第一输入端和第二输入端短路的桥接单元。此外US 5,986,909公开了一种借助于继电器用于变流器单元的桥接单元。

发明内容

本发明的目的是，提出一种具有容易维护的和可靠的变流器单元的变流器。

该目的通过独立权利要求的内容来实现。本发明的另外的实施方式由从属权利要求中得出。

本发明的第一方面涉及一种用于使模块化的变流器的变流器单元的第一输入端和第二输入端短路的桥接单元。

变流器可以是功率变流器，其设计用于使数千伏特和数十或数百安培的电流变流。变流在此理解为这样的过程，其中从直流电压中产生交流电压，从交流电压中产生直流电压，或者从第一频率的交流电压中产生第二频率的交流电压。变流器可以是模块化的多电平变流器(M2LC)、间接变流器或直接变流器。这两种类型的变流器经常也称为链连接变流器(Chainlink-Umrichter)，这是因为其变流器单元成链状地布置。

变流器单元可以是单极的单元(半桥)，例如在间接的M2LC-变流器的情况下，但也可以是双极的单元(全桥)，例如在直接的M2LC-变流器或链连接变流器的情况下。变流器单元通常具有多个电子开关，例如晶闸管或IGBT。此外，变流器单元包括蓄能器，例如电容器。为了构建变流器可以通过其输入端串联多个变流器单元。

根据本发明的一个实施方式，桥接单元包括双稳态机械继电器，其中双稳态机械继电器设计用于将第一输入端和第二输入端电连接和/或又中断这种连接。双稳态机械继电器在其控制输入端断开时并不失去其当前的开关状态。

根据本发明的一个实施方式，桥接单元包括功率电子开关。功率电子开关可以设计用于将变流器单元的第一输入端和第二输入端电连接和/或又中断这种连接。

功率电子开关可以相对于继电器快若干数量级地开关。例如桥接单元可以同时将控制信号发送到功率电子开关和双稳态机械继电器，其后首先在非常短的时间段(微秒)之后闭合功率电子开关并且随后闭合双稳态机械继电器(毫秒)。

根据本发明的一个实施方式，功率电子开关设计用于在几微秒至几十微秒之内闭合。

根据本发明的一个实施方式，双稳态机械继电器设计用于在几毫秒至几十毫秒之内闭合。

即使当变流器单元例如由于闭合的桥接单元在一段时间之后失去内部的馈电时，双稳态机械继电器仍然保持其闭合的状态。