[发明专利]直流开关

说明书

本发明涉及一种用于耦合两个直流电网的直流开关，其中负载侧的直流电网尤其包括负载侧的电容，该直流开关包括‑一个或多个功率半导体，‑预载电阻，其用于在接通过程中限制电流，‑散热器，其用于对功率半导体和预载电阻进行散热，其特征在于，在散热器中，预载电阻在散热器内部被布置在散热器内的凹部中。

技术领域

本发明涉及一种借助直流开关耦合包括电源侧和负载侧的电容的两个直流电网的设备。

背景技术

直流电网，也被称为DC电网，通常包括大的电容，例如变流器的中间电路电容器。如果包括电源侧和负载侧的电容的两个直流电网相互连接，其中一个电容已经处于运行电压，而另一直流电网中的电容仍进行放电，当直接连接这两个直流电网时会出现非常高的均衡电流，该均衡电流可能会明显超过额定电流。

为了限制该电流的大小，通过适当的开关设备将包括电源侧和负载侧的电容的两个直流电网连接起来，如图1的电气等效电路图所示。这种开关设备还可以被称为直流开关或“直流断路器”。

图1示出了开关设备1的电气等效电路，开关设备通过电源侧的电感3与直流电压源2相连。与包括直流电压源2和电源侧的电感3的串联电路并联地设置有电源侧的电容7。在输出侧，开关设备1通过负载侧的电感5与负载侧的电容8连接。电源侧和负载侧的电感3、5不一定是通过开关设备1连接的两个直流电网的物理部件。电源侧和负载侧的电感3、5也可以是线路电感。电源侧和负载侧的电容器7、8例如是未示出的变流器的中间电路电容器。

在图1中所示的、已知的开关设备1的变型中，两个直流电压网之间的连接首先通过加载电阻20建立。加载电阻20与开关元件21串联连接，并用于限制电流I并且避免部件的损坏。只有当直流电网的两个线路之间的电压已经接近到可以低阻抗连接时，加载电阻20才会被主开关22桥接。该开关21也被称为预载开关。

已知的开关设备的缺点在于，预载电阻会产生大量的热量。然而，对于单个开关过程，热量是可预测的，因此可以与开关设备的其他部件，如功率半导体相匹配地布置预载电阻，以便不损害开关设备的其他部件。但是，由于外部情况，开关设备可能会连续多次断开和接通，也就是说，可能会连续多次出现大的平衡电流。在这种也可能是由于人为操作而发生的情况下，不再能够预测所产生的热量，并且不能够排除对预载电阻周围的开关设备元件的损坏。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是提供一种用于耦合两个直流电网的直流开关，该直流开关在结构和/或功能上得到改进。

上述技术问题通过具有权利要求1特征的设备来解决。

根据本发明，用于耦合两个直流电网的直流开关包括一个或多个功率半导体、用于在接通过程中限制电流的预载电阻和用于对功率半导体和预载电阻进行散热的散热器。在此，预载电阻在散热器内部被布置在散热器内的凹部中。

在此，散热器包括由位于内部的冷却片形成的冷却通道，这些冷却片在散热器的第一外表面与第二外表面之间延伸，其中一个或多个功率半导体布置在散热器的第三外表面上。最后，凹部从散热器的背向第三外表面的外表面延伸到散热器中。

特别地，直流电网包括负载侧的电容，但也可能包括电源侧的电容和甚至两侧的电感，例如线路电感。

对于本发明已经认识到，如果将预载电阻布置在对于设备本来就存在的散热器内时，则提供了预载电阻的最佳安置。在此，在散热器中设置了凹部，预载电阻被布置在凹部中。在此，凹部表示空腔，其中通常在其他情况下存在的冷却片或者冷却通道已经被移除或不存在。适宜地，该凹部通向散热器的表面。然而，凹部也可能仅位于散热器内。在此，例如通过用两个元件来组装散热器，使得预载电阻的装入是可能的。