CN206650575U - 用于变流器的模块 - Google Patents
用于变流器的模块 Download PDFInfo
- Publication number
- CN206650575U CN206650575U CN201621112051.4U CN201621112051U CN206650575U CN 206650575 U CN206650575 U CN 206650575U CN 201621112051 U CN201621112051 U CN 201621112051U CN 206650575 U CN206650575 U CN 206650575U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- coupling inductance
- switching device
- inductance
- submodule
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 36
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 19
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 9
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 5
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000001609 comparable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
- H02H9/021—Current limitation using saturable reactors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
本实用新型的主题是一种用于变流器的模块，其具有子模块和第一耦合电感，其特征在于，设有在故障情况下可接通的第二耦合电感。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。
Description
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。
在根据本实用新型的模块的又一优选实施形式中设有至少一个附加的耦合电感。这是有利的，因为于是总体上在模块中接通的耦合电感可以逐步提高，以便例如控制不同大小的瞬时故障。特别优选的是，每个所选的子模块或者预定数目的所选的子模块分别包含集成的耦合电感，因为于是实现特别良好的可缩放性。
在根据本实用新型的模块的又一优选实施形式中，子模块具有半导体开关，其在故障情况下与正常运行中不同地被控制，并且分别根据在模块中总共接通的耦合电感来控制。
在根据本实用新型的模块的又一优选实施形式中，第一和第二耦合电感(20,50)被构建为磁性耦合的部分绕组。在此，两个磁性耦合的部分绕组可以方向相反地缠绕。线圈的类似结构例如对于船只的船载电网从网站http://www.schild.net/duplexdrossel/1/中已知，其中，双扼流圈在那里尤其用于提高短路安全性。双扼流圈在此对于两个输出端分别形成分离的纵向电抗，其限制短路电流。
该实施形式的一个优点是，在接通第二耦合电感时仅形成小的瞬时过电压。此外，该构造可以快速且简单地被控制以及机械和电不敏感。
在根据本实用新型的模块的又一优选实施形式中，第一和第二耦合电感被构建为磁性耦合的部分绕组。这是有利的，因为该构造特别省地方。已知的是，所谓的双扼流圈，其通过芯材借助磁耦合实施为变压器。与此相反，第二耦合电感也可以实施为具有中间抽头的空心扼流圈，这能够实现在相当的作用的条件下较小的材料成本。
在根据本实用新型的模块的又一优选实施形式中，与第二耦合电感对应的部分绕组可以借助调节环节来接通。这是有利的，因为于是能够实现控制。
在根据本实用新型的模块的又一优选实施形式中，调节环节具有两个反并联连接的半导体开关。这些半导体开关例如可以在其方面由半导体开关的串联电路形成。半导体开关的使用是有利的，因为可以快速切换。此外，半导体开关基本上可以无维护地运行，并且还可以在通电状态下断开。
在根据本实用新型的模块的又一优选实施形式中，调节环节具有电流源。这是有利的，因为可以连续调节总电感，由此在运行中出现较小的电负荷。
在根据本实用新型的模块的又一优选实施形式中，调节环节具有电容器。这是有利的，因为电容器与耦合电感调谐，使得在电容器接通的情况下有效电感较低。
附图说明
为了更好阐述本实用新型，以示意图示出了：
图1示出了模块化多电平变流器，以及
图2示出了静态无功功率调节器，以及
图3示出了根据本实用新型的模块的第一实施例，以及
图4示出了具有切换装置的第二耦合电感的详细视图，以及
图5示出了切换装置的第一实施例，以及
图6示出了切换装置的第二实施例，以及
图7示出了第一和第二耦合电感的实施例，其构建为单个线圈的磁性耦合的部分绕组。
具体实施方式
图1示出了模块化多电平变流器，其在交流电压侧连接至三相网络AC。在直流电压侧设有端子DC+和DC-。对于一个变流器支路2-7使用一个模块10。
图2示出了静态的无功功率调节器8，其用于在三相交交流压网络AC中的无功功率补偿。该无功功率调节器8具有三个支路11-13，其各带一个模块。
在图3和4中绘出了模块10的详细视图。将第一耦合电感20、带有第二耦合电感50和切换装置60的用于放大总电感30的装置以及子模块40串联。
图5示出了切换装置60的第一实施例，该切换装置60具有在切换装置支路31和32中的两个反并联的半导体开关(例如IGBT)34、35。在切换支路33中布置有电涌放电器36。
图6示出了切换装置60的第二实施例，其具有切换装置支路37中的机械开关38。在切换支路33中布置有电涌放电器36。
图7示出了第一和第二耦合电感20、50的实施例，其构建为单个线圈22的磁性耦合的部分绕组。与第二耦合电感对应的部分绕组可以借助调节环节21接通或断开。
Claims (15)
1.一种用于变流器(1)的模块(10)，其具有子模块(40)和第一耦合电感(20)，其特征在于，设有在故障情况下能够接通的第二耦合电感(50)。
2.根据权利要求1所述的模块(10)，其特征在于，所述第二耦合电感(50)与切换装置(60)并联连接。
3.根据权利要求2所述的模块(10)，其特征在于，所述切换装置(60)构建为在故障情况下断开。
4.根据权利要求2所述的模块(10)，其特征在于，所述切换装置(60)具有两个反并联连接的半导体开关(34,35)。
5.根据权利要求2所述的模块(10)，其特征在于，所述切换装置(60)具有机械开关(38)。
6.根据权利要求2所述的模块(10)，其特征在于，所述切换装置(60)具有电涌放电器(36)。
7.根据权利要求2所述的模块(10)，其特征在于，所述切换装置(60)构建为在故障情况下闭合。
8.根据上述权利要求1-7中任一项所述的模块(10)，其特征在于，所述第二耦合电感(50)与子模块对应。
9.根据上述权利要求1-7中任一项所述的模块(10)，其特征在于，设有至少一个附加的耦合电感。
10.根据上述权利要求1-7中任一项所述的模块(10)，其特征在于，子模块(40)具有半导体开关，其在故障情况下与在正常运行中不同地，并且能够相应地根据整个在模块(10)中接通的耦合电感(20,50)来控制。
11.根据上述权利要求1-7中任一项所述的模块(10)，其特征在于，第一和第二耦合电感(20,50)构建为磁耦合的部分绕组。
12.根据权利要求11所述的模块(10)，其特征在于，与第二耦合电感对应的部分绕组是借助调节环节来接通的。
13.根据权利要求12所述的模块(10)，其特征在于，所述调节环节具有两个反并联连接的半导体开关。
14.根据权利要求12所述的模块(10)，其特征在于，所述调节环节具有电流源。
15.根据权利要求12所述的模块(10)，其特征在于，所述调节环节具有电容器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015220527.4A DE102015220527A1 (de) | 2015-10-21 | 2015-10-21 | Modul für einen Umrichter und Verfahren zur Beherrschung von Fehlerströmen in einem Umrichter |
| DE102015220527.4 | 2015-10-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN206650575U true CN206650575U (zh) | 2017-11-17 |
Family
ID=56990255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201621112051.4U Active CN206650575U (zh) | 2015-10-21 | 2016-10-11 | 用于变流器的模块 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20170117797A1 (zh) |
| EP (1) | EP3160024B1 (zh) |
| CN (1) | CN206650575U (zh) |
| DE (1) | DE102015220527A1 (zh) |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1499137A (fr) * | 1966-08-05 | 1967-10-27 | Licentia Gmbh | Dispositif de limitation des surintensités |
| DE19844750C1 (de) * | 1998-09-29 | 2000-03-09 | Siemens Ag | Anordnung zur Energieversorgung einer mit einem Versorgungsnetz verbundenen Last |
| DE10217889A1 (de) | 2002-04-22 | 2003-11-13 | Siemens Ag | Stromversorgung mit einem Direktumrichter |
| WO2011000428A1 (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-06 | Abb Technology Ag | Power converter with multi-level voltage output and harmonics compensator |
| EP2471164B1 (en) * | 2009-08-28 | 2015-01-07 | ABB Technology AG | Converter cell module with autotransformer bypass, voltage source converter system comprising such a module and a method for controlling such a system |
| EP2678932A2 (en) * | 2011-04-15 | 2014-01-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Multilevel converter and method of starting up a multilevel converter |
| CN103887760B (zh) * | 2012-12-20 | 2017-11-03 | 通用电气公司 | 故障保护系统和方法 |
| EP2750271A1 (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-02 | Alstom Technology Ltd | Control circuit |
| KR20140087450A (ko) * | 2012-12-31 | 2014-07-09 | 주식회사 효성 | 고장전류 감소기능을 가지는 컨버터 |
-
2015
- 2015-10-21 DE DE102015220527.4A patent/DE102015220527A1/de not_active Withdrawn
-
2016
- 2016-09-21 EP EP16189814.3A patent/EP3160024B1/de active Active
- 2016-10-11 CN CN201621112051.4U patent/CN206650575U/zh active Active
- 2016-10-21 US US15/299,839 patent/US20170117797A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3160024B1 (de) | 2022-07-20 |
| US20170117797A1 (en) | 2017-04-27 |
| DE102015220527A1 (de) | 2017-04-27 |
| EP3160024A1 (de) | 2017-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7969755B2 (en) | Apparatus for electrical power transmission | |
| US10637371B2 (en) | Interface arrangement between an alternating current power system and a direct current power system with control of converter valve for fault protection | |
| US20100091417A1 (en) | Overvoltage protective device for wind energy installations | |
| EP3387745B1 (en) | System and method for integrating energy storage into modular power converter | |
| CN104685775A (zh) | 用于hvdc应用的模块化多电平dc/dc转换器 | |
| DE112016004548T5 (de) | Leistungsmanagement unter Verwenden einer synchronen gemeinsamen Kopplung | |
| EP3288169B1 (en) | Power conversion device | |
| EP1882216A2 (en) | Multi-level active filter | |
| EP1715557B1 (en) | Power converter | |
| CN104882912A (zh) | 直流输电系统和组装该系统的方法 | |
| US12341417B2 (en) | Arc furnace power supply with converter circuit | |
| CN106797124B (zh) | Ac故障处理布置 | |
| CN205303137U (zh) | 一种带有调压线圈的自耦变压器 | |
| WO2018041338A1 (en) | Short-circuit protection of a converter cell auxiliary power supply in a modular multi-cell converter | |
| CN114586267B (zh) | 变压器设备 | |
| CN206650575U (zh) | 用于变流器的模块 | |
| EP3133710A1 (en) | Adaptable modular multilevel converter | |
| KR102467725B1 (ko) | 변압기 장치 | |
| CN112204494B (zh) | 利用容性连接的附加绕组进行无功功率补偿的可磁控的扼流圈 | |
| CN113261173B (zh) | 串联电路中的磁性可调节的扼流线圈 | |
| CN116325468A (zh) | 调节器 | |
| CN105991055A (zh) | 具有冗余运行能力的ac/dc换流器子模块及换流器 | |
| CN113168959B (zh) | 用于无功功率补偿的装置 | |
| CN110100364B (zh) | 电感元件的保护 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20211210 Address after: Munich, Germany Patentee after: Siemens energy Global Ltd. Address before: Munich, Germany Patentee before: SIEMENS AG |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Munich, Germany Patentee after: Siemens Energy International Country or region after: Germany Address before: Munich, Germany Patentee before: Siemens energy Global Ltd. Country or region before: Germany |
|
| CP03 | Change of name, title or address |