[发明专利]多级变流器

说明书

本发明涉及一种具有至少两个串联连接的子模块(SM)的多级变流器(5)，其中，每个子模块(SM)分别具有至少两个开关(10，20，30，40，210，220，410，420)和电容器(C)以及两个载流外部模块端子(A1，A2)。根据本发明，至少一个子模块(SM)具有至少一个位于外部的冷却体(60，80，300，400)，其被用作载流外部模块端子(A1，A2)。

技术领域

本发明涉及一种具有至少两个串联连接的子模块的多级变流器，其中，每个子模块分别具有至少两个开关和电容器以及两个载流外部模块端子。

背景技术

这种多级变流器例如在出版物“An Innovative Modular Multilevel ConverterTopology Suitable for Wide Power Range适于宽功率范围的新颖模块化多级变流器拓扑”(A.Lesnicar和R.Marquardt,2003 IEEE Bologna Power Tech Conference,23.-26.，2003年6月，博洛尼亚，意大利)中已知。该已知的多级变流器是所谓的Marquardt变流器装置，其包括至少两个并联连接的串联电路。每个并联连接的串联电路分别包括至少两个串联连接的子模块，这些子模块分别包括至少两个开关和电容器。通过合适地控制开关能够针对性地调整多级变流器的输出端上的电压级别。

在模块化的多级变流器中，单个子模块目前被彼此电绝缘地布置。由于电绝缘性，在子模块运行中出现的电场力会引起巨大的机械振动，其给子模块以及与子模块连接的组件造成巨大的机械负担，并且会造成提前老化。为了掌控出现振动的问题，当今在多级变流器中使用附加的机械减振装置。然而，这造成巨大的额外重量，并且在某些情况下会损害绝缘强度。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种多级变流器，其相比目前更好地解决了所描述的振动问题。

根据本发明，所述技术问题通过具有权利要求1的特征的多级变流器解决。在从属权利要求中提供了根据本发明的多级变流器的优选实施方式。

以下根据本发明具有：至少一个子模块具有至少一个位于外部的冷却体，其用作载流外部模块端子。

根据本发明的子模块的主要优点在于，用于冷却子模块部件的至少一个冷却体同时也具有载流外部模块端子的功能。这例如通过将相邻子模块的冷却体互相邻靠并且彼此连接来实现子模块彼此接触。通过冷却体将子模块邻靠并且同时使用冷却体作为外部载流模块端子还实现了无振动或至少低振动地固定子模块，从而在子模块运行期间或在多级变流器运行期间降低了过大的机械振动的危险。

根据所述多级变流器的一种特别优选的构造，位于外部的冷却体形成子模块的外壁，并且在冷却体的内侧安装有相应的子模块的至少一个开关以用于冷却，并且利用开关端子电连接到冷却体。

认为特别有利的是，至少两个相邻的子模块分别具有至少一个冷却体，其形成相应的子模块的载流外部子模块端子之一，并且在其内壁侧安装有相应的子模块的至少一个开关以用于冷却，并且至少两个相邻的子模块的冷却体在外壁侧彼此邻靠，使得其冷却体和通过冷却体形成的载流外部模块端子彼此电连接。

子模块例如可以分别具有两个冷却体。在此情况下，认为有利的是，至少两个子模块分别具有位于外部的第一冷却体和位于外部的第二冷却体，其中第一冷却体用作相应的子模块的第一载流外部模块端子，第二冷却体用作第二载流外部模块端子，并且至少两个子模块之一的第一载流外部模块端子与至少两个子模块中另一子模块的第二载流外部模块端子电连接，具体是通过至少两个子模块之一的第一冷却体与至少两个子模块中另一子模块的第二冷却体之间的机械接触。