[发明专利]包括链式变换器和保护电路的电气设备

说明书

一种电气设备(10)，包括：第一端子和第二端子(18，20)，用于连接至电路；链式变换器(22)，连接在所述第一端子和第二端子(18，20)之间，所述链式变换器(22)包括多个链节模块(24)，每个链节模块(24)包括至少一个开关元件(26)和至少一个能量储存装置(28)，每个链节模块(24)的所述或每个开关元件(26)和所述或每个能量储存装置(28)结合以选择性地提供电压源；以及保护装置(32)，连接在包括所述链节模块(24)中至少两个的电气单元(34)两端，所述保护装置(32)包括多个串联的半导体器件(36)，其中所述保护装置(32)选择性地提供导电路径以允许在电气设备(10)中流动的至少部分电流旁路所述电气单元(34)。

技术领域

本发明涉及一种电气设备。

背景技术

当操作电路或电网时，流过电路或电网的电流通常保持在电路或电网的预定额定电流范围内。然而，电路或电网中的故障或其它异常操作条件可能导致发展为超过电路或电网的额定电流的高故障电流。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种电气设备，包括：

第一端子和第二端子，用于连接至电路；

链式变换器，连接在所述第一端子与第二端子之间，所述链式变换器包括多个链节模块，每个链节模块包括至少一个开关元件(例如，单个开关元件或两个或多个开关元件)和至少一个能量储存装置，每个链节模块的所述或每个开关元件和所述或每个能量储存装置结合以选择性地提供电压源；以及

保护装置，与包括所述多个链节模块中至少两个链节模块的电气单元并联连接，所述保护装置包括多个串联的半导体器件，其中所述保护装置选择性地提供导电路径以允许在所述电气设备中流动的至少部分电流完全旁路所述电气单元。

可以理解地是，为了本发明的目的，术语“连接在两端”和术语“并联连接”的意义是一样的。类似地，在第二部件“两端”连接第一部件意在指第一部件与第二部件是“并联”连接的。

可以理解地是，在电气单元两端连接(即，并联)保护装置意在指在多个链节模块两端连接(即，并联)多个串联的半导体器件。在电气单元两端连接保护装置指保护装置被配置为允许在保护装置中流动的电流完全地旁路电气单元。换言之，在保护装置的多个串联的半导体器件中流动的电流被禁止流入形成电气单元的一部分的多个链节模块。

还可以理解地是，在根据本发明的电气设备中电气单元两端连接保护装置与半导体器件和链节模块的配置的区别在于，其中每个半导体器件与相应链节模块一一对应地并联连接，(即，每个半导体器件连接在单个链节模块两端)。半导体器件和链节模块的这种一一对应的连接意味着在半导体器件中流动的电流可以仅完全旁路单个链节模块而不是多个链节模块。

根据本发明的电气设备可以是包括至少一个链式变换器以实施其功能的任意类型的电气设备。例如，该电气设备可以是使用至少一个链式变换器用于电压变换功能的电压源变换器，或者可以形成该电压源变换器的一部分。

在电气设备的正常操作过程中，链式变换器是可操作以提供阶梯式可变电压源。保护装置没有直接涉及电气设备的正常操作。正是这样，在使用中，保护装置被配置为对电气设备的正常操作可能具有的任何影响最小化。

在电气设备的故障操作条件情况下，故障电流可以流经电气设备。故障电流的存在不仅会损坏链式变换器的一个或多个部件，还可能导致链式变换器脱网一段时间。这导致对损坏的链式变换器增加的维修和保养成本、以及对于依赖电气设备工作的终端用户的不便。

在电气设备中包括保护装置使得能够形成导电路径，以允许在电气设备中流动的电流的至少一部分旁路电气单元且从而减小流经电气单元的电流的量。这进而减小了损坏电气单元的一个或多个链节模块的过电流的风险。以这种方式，保护装置保护电气单元的链节模块免于被流经电气设备的任何故障电流不利地影响。