专利名称：桥接单元的制作方法
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)；—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) (W0 2009/092621A1)，真空开关管(Vakuumschaltr0hren) (wo 2008/125494A1)，但也提出了短接的(durchlegierend)半导体构件(DE 103 232 20 Al, 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
4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
I=I O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。桥接单元可以以简单的技术来构造。不需要烟火式闭合触点或真空开关管。通过双稳态机械继电器，桥接单元在操作之后也在没有外部能量的情况下可靠地保持在稳定的状态中。由于双稳态机械继电器和功率电子开关可以设计为可复位的，因此也可以可复位地构建桥接单元。此外，桥接单元可以和变流器单元并联于其输入端，与短接的半导体构件相反。附加地，桥接单元能够实现用于高电阻的变流器单元的双极的过电压限制。通过桥接单元还可以覆盖(abdecken)变流器级上的多个故障情况，尤其是也覆盖接地故障和短路。桥接单元还可以提供冗余的路径，例如用于DC-链路-短路路径。根据本发明的一个实施方式，功率电子开关包括两个反并联的晶闸管。一般来说也可能的是，桥接单元包括至少一个晶闸管。根据本发明的一个实施方式，功率电子开关包括三端双向可控硅开关。根据本发明的一个实施方式，桥接单元包括蓄能器，用于为驱动器、机械继电器和功率电子开关供给能量。这样一种蓄能器例如可以是电容器，其例如可以通过施加在变流器单元上的电压直接地或间接地充电。尤其也会可能的是，又专门通过变流器单元上的过电压为蓄能器或电容器充电。根据本发明的一个实施例，桥接单元包括用于开关双稳态机械继电器和功率电子开关的驱动器。根据一个实施方式，驱动器设计用于接收用于继电器和/或功率电子开关的闭合信号或复位信号，以及作为对闭合信号或复位信号的反应闭合或断开(也就是说复位)继电器和/或功率电子开关。根据本发明的一个实施方式，驱动器设计用于测定在变流器单元的第一输入端和第二输入端之间的过电压和/或过电流。这例如可以由此实现，即驱动器接收在变流器单元的第一输出端和/或第二输出端上的电压测量单元和电流测量单元的测量信号并且对该信号继续进行处理。根据本发明的一个实施方式，驱动器设计用于当测定过电压和/或过电流时，闭合继电器和/或功率电子开关。驱动器例如可以当第一输入端和第二输入端之间的电压超过预先确定的阈值时闭合两种开关元件。同样地，驱动器可以当第一输入端和/或第二输入端中的电流超过预先确定的阈值时闭合两种开关元件。根据本发明的一个实施方式，对桥接单元的驱动通过在Xl和X2之间的无源的过电压检测来进行。无源的过电压检测在此可以理解为一种电子构件，其单独地通过存在过电压而改变其内部状态。这种构件的示例是Transil 二极管或抑制二极管。无源的过电压检测例如可能包括至少一个抑制二极管或由串联的抑制二极管组成的抑制链。抑制二极管在确定的阈值电压的情况下成为导电的，利用抑制二极管的链可以进而调节阈值电压，该链在该阈值电压成为导电的。根据本发明的一个实施方式，串联的抑制二极管的链(选择成使得该链在预先确定的阈值电压的情况下成为导电的)能够产生相应的信号，以便开关桥接单元的双稳态机械继电器和/或功率电子开关。根据本发明的一个实施方式，当过电压超过预定值(Clberschreiten)时，通过过电压对蓄能器充电或附加地充电。根据本发明的一个实施方式，驱动器具有另一个电子开关，该电子开关当蓄能器上的电压超过预先限定的值时闭合，并且驱动器从蓄能器为双稳态继电器和/或功率电子开关供给电流。根据本发明的一个实施方式，驱动器具有滞后，使得当蓄能器上的电压低于预定值(Unterschreiten)时，继续从蓄能器为继电器和/或功率电子开关供给电流。例如当蓄能器上的电压超过一个确定的值(该值确保继电器一直被供给电流，直到其可能转入断开的或未断开的状态中)时，可以从蓄能器为继电器供给电流或者说电压。随后一直从蓄能器为继电器供给电压，直到蓄能器上的电压下降到低于某个值并且使蓄能器再次与继电器分离为止。滞后和用于蓄能器上的电压的阈值测定例如可以通过两端交流开关元件实现， 该两端交流开关元件和抑制二极管串联。根据本发明的一个实施方式，桥接单元的驱动器设计用于(例如除了过电压闭合信号之外)接收或检测外部的闭合信号和/或复位信号。该外部的闭合信号可以源自于变流器单元的诊断单元或源自于变流器的系统保护单元。根据本发明的一个实施方式，驱动器设计用于当检测到外部的闭合信号时，闭合继电器和/或功率电子开关。根据本发明的一个实施方式，驱动器设计用于当检测到外部的复位信号时，断开继电器和/或功率电子开关。本发明的另一个方面涉及一种变流器单元。根据本发明的一个实施方式，变流器单元包括桥接单元，如同其在上文和在下文所述地那样。根据本发明的一个实施方式，变流器单元包括诊断单元，该诊断单元设计用于传输用于桥接单元的闭合信号和/或复位信号。诊断单元还可以向中央的变流器驱动器和系统驱动器提供重要的测量参数和状态参数。根据本发明的一个实施方式，变流器单元包括过电流断路器 (Ueberstromabschaltimg)，其可以是独立于桥接单元行动的过电流断路器。过电流断路器例如可以在过电压的和/或过电流的情况下关断变流器单元的半导体.根据本发明的一个实施方式，变流器单元可以在显著的(aufg印raegt)过电流 (或者说浪涌电流)的情况下在数微秒之内独立地中断变流器单元的有源的开关(IGBT， IGCT)中的故障电流。根据本发明的一个实施方式，变流器单元包括变流器单元的IGBT的减饱和监测装置。对这种故障或问题的识别可以基于IGBT或晶体管的减饱和监测装置。但也可以基于在IGCT或另外的可关断元件情况下的非常快速的过电流检测。本发明的另一个方面涉及一种变流器。根据本发明的一个实施方式，变流器包括多个变流器单元，如其在上文和在下文中描述地那样。根据本发明的一个实施方式，变流器包括系统保护单元。该系统保护单元可以设计用于当变流器和/或系统发生故障时，闭合所有的、或一些选出的变流器单元的桥接单元的功率电子开关和/或继电器并且选择性地当故障被排除之后再次复位(也就是说断开)。其设计用于为多个变流器单元中的每个变流器单元传输桥接信号和/或复位信号。 在某些故障情况下，在变流器单元级上快速且独立的关断并不足够并且系统保护单元将经过协调的桥接信号发送到所有的或选出的单元。本发明的另一个方面涉及一种用于使变流器单元短路的方法。根据本发明的一个实施方式，该方法包括下列步骤通过驱动单元接收或测定闭合信号，例如基于对变流器单元的输入端上的过电压和/或过电流的识别或者外部的信号；作为对闭合信号的反应，通过驱动单元闭合功率电子开关；作为对闭合信号的反应，通过驱动单元闭合双稳态机械继电器。为了闭合功率电子开关和/或双稳态继电器，从(例如是本地的)蓄能器中接收能量。闭合信号在此可以由驱动单元同时输出用于功率电子开关和双稳态继电器，随后功率电子开关在毫秒范围中变成导电的，但是双稳态继电器在数毫秒之后才完成这一行动。根据本发明的一个实施方式，该方法还包括下列步骤在正常工作中通过变流器单元的电压供给为蓄能器充电或者从变流器单元的输入端上的(过)电压为蓄能器充电。根据本发明的一个实施方式，该方法还包括下列步骤作为对复位信号的反应断开双稳态继电器和/或功率电子开关。总体上也要理解所描述的模块(例如控制器、诊断单元以及驱动器)可以作为经过编程的软件模块或功能来实施。然而可能的是，这些功能性模块也部分地或完全地作为硬件来实施。因此另一个方面也涉及计算机程序，该计算机程序当在处理器上运行时引导处理
7器执行在上文和下文中所描述的方法。本发明的另一个方面也是一种计算机可读介质，在该介质上存储了这种程序。计算机可读介质在此可以是盘、CD、DVD、硬盘、USB存储器、RAM、ROM、EPROM、EEPROM 或Flash-PROM。计算机可读介质也可以是数据通信网络，例如因特网，其能够实现程序码的下载。
下面将参照附图详细描述本发明的实施例。图1示出了根据本发明的一个实施例的变流器。图2示出了根据本发明的一个实施例的另一个变流器。图3示出了根据本发明的一个实施例的变流器单元链。图4示出了根据本发明的一个实施例的单极的变流器单元。图5示出了根据本发明的一个实施例的双极的变流器单元。图6示出了根据本发明的一个实施例的变流器单元。图7示出了根据本发明的一个实施例的变流器单元。图8示出了根据本发明的一个实施例用于使变流器单元短路的一种方法的流程图。图9示出了根据本发明的一个实施例的桥接单元的一个实施例。图10示出了根据本发明的一个实施例具有根据图9的桥接单元的电压走向的图表。在附图中应用的参考标号和其意义以概括的形式在参考标号表中列出。原则上， 相同的或类似的部件具有相同的参考标号。
具体实施例方式图1示出了间接变流器10，其可以将直流电压Udc变换为交流电压Uaco为此，间接变流器10具有两个变流器支路12，它们通过各一个扼流圈14将间接变流器10的输入端 (在它们之间施加了电压Udc)与输出端(在其上施加了电压Uac)相连接。变流器支路12分别包括多个串联的变流器单元。在图1中示出的间接变流器10设计用于变换电流的相。也已知了这样的变流器， 其可以变换具有多个相的电流、例如三相交流电(如在图1中示出的一样)。这些变流器对于每个相R，S，T具有一个变流器10，其输出端分别和其中一个相相连接并且其输入端和另一个变流器的输入端相连接。图2示出了直接变流器，其从频率1的三个输入相R，S，T的输入电压UACl中产生频率2的输出电压UAC2。直接变流器16能够将第一频率的Uaci的相电压和Uac2的相电压相连接。为此，直接变流器16又具有变流器支路12，其通过扼流圈14将两个输入端(在其上施加了两个电压和Uac2)相连接。相应地也可以产生频率2的多个输出电压UAC2，例如用于多相的UAC2系统。相应地，输出电压UAC2也可以保持在0附近，以便例如实现无功功率补偿装置。在图3中示出了由多个变流器单元18组成的变流器支路12。每个变流器单元18具有第一输入端Xl和第二输入端X2，它们或者与变流器支路12的输入端或输出端相连接或者与另一个变流器单元18相连接。变流器单元18通过其输入端或输出端XI，X2串联。图4示出了单极的变流器单元18a，其在根据图1的间接变流器10中在其变流器支路12中使用。变流器单元18a具有两个空转二极管20、两个功率电子开关22、一个电容器形式的蓄能器M和一个桥接单元26。功率电子开关22例如可以是晶间管、IGCT或 IGBT0桥接单元沈并联于变流器单元18a的另外的组件并且和变流器单元18a的输入端 Xl和X2相连接。基本上，桥接单元沈是如下一种构件，其在第一导电状态中具有非常低的电阻， 因此在输入端Xl和X2之间的电流流过桥接单元沈而并不流过变流器单元18a的另外的结构组件。在第二不导电状态中(桥接单元沈在其中具有非常高的电阻)，没有或至少仅仅非常少量的电流可以流过桥接单元26。在这种情况下，变流器单元18a的行为看起来好像不存在桥接单元26。图5示出了双极的变流器单元18b，其基本上由两个单极的变流器单元18a构成， 它们共享同一个蓄能器对。双极的变流器单元18b可以在直接变流器16中使用。此外， 双极的变流器单元18b包括四个功率电子开关22和四个空转二极管20。功率电子开关22 例如可以是晶闸管、IGCT或IGBT。此外，变流器单元18b也具有桥接单元沈，其并联于变流器单元18b的另外的组件、并联于变流器单元18b的输入端Xl和X2。桥接单元沈在此具有和根据图4的桥接单元沈一样的特征。此外，可以在单极的或双极的变流器单元和桥接单元沈之间装入小的电感。备选地，可以在双极的变流器单元的情况下使用两个桥接单元，它们分别将外部的连接端(XI，X2)和电容器的相同的连接端相连接。随后，双极的单元恰好相应于原本连接在电容器的两个连接端上的两个单极的单元。在图6中示出了变流器单元18，其可以是单极的变流器单元18a或双极的变流器单元18b。桥接单元沈在此具有两个彼此并联的组件，即浪涌电流元件观和冗余元件30。浪涌电流元件观为变流器单元18提供了抗浪涌电流性。例如在不同的变流器故障或外部的系统故障的情况下必须经过输入端Xl和X2，通过变流器单元借助于浪涌电流元件观短时间地吸收外加的浪涌电流。此外为了保护冗余元件也可以利用同一个保护元件来吸收单元内部的浪涌电流。这例如在如下情况下是可能的，当例如在根据图4的单极的变流器单元18a的情况下上部示出的功率电子开关22闭合时，使得具有电容器M的中间电路放电。冗余元件30为变流器单元18提供了冗余能力。在此，变流器单元的冗余能力可以理解为作为单元故障功能的结果的单元的持续的短路。在图7中示出了桥接单元沈的另一个实施方式。在单极的或双极的变流器单元18 的输入端和输出端Xl和X2之间插入了智能的、组合的机械的和功率电子的桥接单元沈，其可以确保受控制的冗余提供(一个或多个变流器单元18的故障)以及在外部的系统故障的情况下的浪涌电流能力。桥接单元沈包括组合的机械-电气桥接元件32，其由双稳态机械继电器34和功率电子开关36构成，该功率电子开关36包括两个反并联的晶闸管38或一个三端双向可控硅开关(Triac)。功率电子开关36包括门极控制器40或门极驱动器40，其可以通过其门极来开关电子开关元件38、例如晶闸管38。组合的机械-电气桥接元件32由驱动器42来驱动，其可以将断开信号或闭合信号通过第一信号线44发送到机械继电器34以及将断开信号或闭合信号通过第二信号线46发送到门极控制器40并且因此发送到功率电子开关36。驱动器42以及桥接元件32的组件、也就是说继电器34、门极控制器40和两个晶闸管38由蓄能器48供给能量。蓄能器48设计用于提供足够的能量，以便在故障情况下为机械的和功率电子的桥接元件32，以及其所属的驱动器42形式的保护智能装置供给能量。 蓄能器48并联于继电器34和变流器单元18的输入端Xl和X2上的两个晶间管36并且可以从在变流器单元18上通过这两个输入端X1、X2施加的电压获得能量。但也可能的是，蓄能器48从变流器单元18的电流供给中获得能量。连接在输出端Xl和X2上的例如市场上常见的机械继电器34可能相关于在接通时施加的控制电压在规格之外运行。因此可以实现，继电器34的开关时间缩短。此外，继电器34可以相关于接触部上的开断电压在规格之外运行，只要能够遵守功能上必需的绝缘距离就可以。继电器34可以是市场上常见的双稳态继电器。驱动器42设计用于实施例如源自系统保护单元60的外部保护指令，评估本地的故障，例如过电压、过电流或变流器单元诊断器58的故障报告。为此，电压测量器50可以在两个输入端X1，X2之间连接和/或电流测量器52可以在输入端Xl或输入端X2中连接。 驱动器42可以通过信号线M从电压测量器50接收输入端Xl和X2之间的当前电压Uac以及通过信号线56从电流测量器52接收当前电流IAC。驱动器42还可以通过信号线62从变流器单元18的控制-和诊断单元58接收断开-和闭合信号。为了测定变流器单元18上的故障，单元58例如可以接收电压Uac的值、 电流Iac的值、电压Udc的值和减饱和监测装置(在IGBT的情况下)的值或者单元的弧穿检测(Durchzuenderfassung)(在IGCT的情况下)的值。可选地，驱动器42也可以通过信号线62将关断信号发送到变流器单元18的控制器58。此外可能的是，驱动器42从系统保护单元60接收断开-或闭合信号，其监测在其中安装了变流器单元18的整个变流器10，16。图8示出了用于一种方法的流程图，利用该方法桥接单元沈可以保护变流器单元 18。在步骤SlO中，测定了在变流器单元18的两个输入端XI，X2之间的电压Uac和/
或电流IAe。在步骤S12中，驱动器42确定对于电压‘和/或电流^是否超出阈值。如果情况是这样，则驱动器42决定闭合机械-电子的桥接元件32。在步骤S14中，诊断单元58测定变流器单元18的内部故障。在步骤S16中，诊断单元58将闭合信号发送到驱动器42。在步骤S18中，系统保护单元60确定变流器10，16中的外部或内部故障。随后， 系统保护单元60通过信号线62将闭合信号发送到驱动器42。步骤SlO和S12，S14和S16以及S18和S20可以彼此可替换地进行，或者也可以同时进行。在步骤S22中，驱动器42在考虑所有信息的情况下在必要时通过信号线44将闭合信号发送到继电器34，该继电器在数毫秒内闭合，并且通过信号线46将闭合信号发送到门极控制器40，闭合信号随后使两个晶闸管38转入其能够导电的状态中。晶闸管在数微秒之内导电。如果诊断单元58或系统保护单元60识别出内部故障被排除或者变流器10，16的内部的或外部故障不再存在，则其将断开信号发送到驱动器42，驱动器42随后在步骤SM 中将断开信号发送到继电器和/或门极控制器40，随后再次断开选择的开关元件34和/或 36并且必要时再次取消桥接元件沈的桥接。可以由系统保护单元60确定的外部故障可以例如是接地故障。在接地故障的情况下，或者一般地在由系统保护单元60确定的故障的情况下，闭合信号被发送到变流器18 的全部的变流器单元18的全部的桥接单元沈。在这些情况下指示仅仅闭合功率电子开关。 这引起变流器的全部的变流器单元18通过桥接单元沈桥接。此外在这种情况下也通过系统保护单元60激活变流器10，16的主断电器(Unterbrecher)。在图9中示出了桥接单元沈的一部分的实施例。通过在图9中示出的电路沈的输出端Yl和Y2可以驱动一个或多个双稳态继电器34和/或一个或者多个用于功率电子开关36的门极控制器40。电路沈的输入端U3和变流器单元18的输入端Xl相连接，输入端GND和变流器单元18的输出端X2相连接。(例如一个或多个双稳态继电器34和/或一个或多个功率电子开关36)同时开关所必需的能量在电容器Cl中通过电压或电容调节。蓄能器48包括电容器Cl。从Yl通过电容器Cl通向输出端Y2的、用于触发继电器34和/或门极控制器40 的电路利用晶闸管Tl闭合。由此实现了，在触发脉冲auendimpuls)之后，电流从电容器 Cl中流动，直到电容器Cl完全放电或电路中断为止。蓄能器48的能量或者从属于变流器单元的供电电压中通过输入端U2或通过 Transil-或抑制-二极管70的串联电路(和随后的整流)，从施加在变流器单元的输入端 X1，X2上的(也就是说并联于继电器34的继电器接触部或并联于晶闸管38的)电压提取。晶闸管Tl的触发可以或者通过在电路沈的输入端U3或Xl上的过高的电压或者通过控制输入端CTR进行。为了通过控制输入端CTR触发晶闸管Tl (在其上例如可以连接诊断单元58和/ 或系统保护单元60)，电荷和因此在电容器Cl上的电压Ul通过集成在控制单元58，60中的网络部分(Netzteil)保持在电压U2的值上。一旦控制器58，60给出了桥接变流器单元 18的指令或闭合信号，则晶闸管Tl的控制连接端通过输入端CTR直接得到驱动并且因此晶闸管Tl进入导电状态中。作为结果，电容器Cl通过连接的双稳态继电器34或门极控制器 40放电。为了通过过高的电压U3触发晶闸管Tl，电容器Cl上的电压Ul分接并且通过齐纳二极管66或Transil 二极管66和两端交流开关元件68的串联电路与晶闸管Tl的控制连接端相连接。利用串联电路66，68实现从特定的阈值电压Ul起，电流流入晶闸管Tl的控制连接端并且将其触发。同时，两端交流开关元件68改变其前向电压-电流特性，使得其上的电压降剧烈减少。这提高了用于晶闸管Tl的驱动电流并且为脱扣电路 (AusloeseschaltungUe添加了滞后。因此实现一次性超过阈值电压Ul可靠地引起了脱扣 (Ausloesung)。驱动器42包括元件66，68和Tl。
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利用Transil链70 (其包括一个或多个串联的Transil 二极管)，可以调节用于为电容器Cl充电的阈值电压。部件66，68的阈值电压应该高于电压U2，否则当连接的变流器单元18的网络部分提供电压U2时，在正常的运行情况下，阈电路沈的触发机构可能已经在运行中。图10示出了电压走向的图表，其在测量根据图9的桥接电路沈时得到。在图表中向右侧绘出以秒为单位的时间t，而向上绘出以伏特为单位的电压。电容器电压72除以 10。图形72示出在电容器Cl上的电压走向，在此期间连续地提高了电压U374，直到 Transil链70导电并且为电容器Cl充电的阈值电压，一旦实现了用于晶闸管Tl的触发的阈值电压，则电压U3短路并且由此桥接变流器单元18。要理解的是，在图9中示出的桥接电路沈也可以用于，对一般的功率电子组件进行桥接并且不仅是变流器单元18。为此，桥接电路沈可以通过输入端U3和GND连接在功率电子构件的输入端上和/或通过输入端U2连接在网络部分上。补充地，需要指出的是，“包括”不排除其它的元件或步骤，并且“一个(eine)，，或 “一个(ein)”不排除多个的情况。此外需要指出的是，已经根据上述实施例中的一个进行了说明的特征或步骤也可以和另外的上述实施例的另外的特征或步骤相结合地应用。在权利要求中的参考标号不视为限制。
0107]参考标号表0108]10间接变流器0109]12变流器支路0110]14扼流圈0111]16直接变流器0112]18变流器单元0113]18a单极的变流器单元0114]18b双极的变流器单元0115]20空转二极管0116]22功率电子开关0117]24蓄能器0118]26桥接单元0119]28浪涌电流元件0120]30冗余元件0121]32桥接元件0122]34继电器0123]36电子开关0124]38晶闸管0125]40门极控制器0126]42驱动器0127]44信号线0128]46信号线
48蓄能器
50电压测量器
52电流测量器
M信号线
56信号线
58驱动器/诊断单元
60系统保护单元
62信号线
64信号线
66Transil 二极管
68两端交流开关元件
70Transil链
72电容器电压
74X1和X2之间的电压
权利要求
1.一种桥接单元(26)，用于使模块化的变流器(10)的变流器单元(18)的第一输入端 (Xl)和第二输入端、\1、短路，所述桥接单元06)包括双稳态机械继电器(34)； 功率电子开关(36)；用于开关所述继电器(34)和所述功率电子开关(36)的驱动器02)； 其中所述双稳态机械继电器(34)设计用于将所述第一输入端(Xl)和所述第二输入端 (X2)电连接；其中所述功率电子开关(36)设计用于将所述第一输入端(Xl)和所述第二输入端(X2) 电连接；其中设有蓄能器(48)，所述蓄能器08)用于为所述机械继电器(34)、所述功率电子开关(36)和所述驱动器0 供给能量；其中所述驱动器0 包括无源的过电压检测器(70)并且在所述过电压超过预定值时通过所述过电压为所述蓄能器G8)充电；其中所述驱动器G2)具有另一个电子开关(Tl)，所述电子开关当所述蓄能器08)上的电压超过预先限定的值时闭合，并且所述驱动器从所述蓄能器为所述双稳态继电器(34) 和/或所述功率电子开关(36)供给电流；以及其中所述驱动器0 具有滞后，使得当所述蓄能器G8)上的电压低于预定值时，继续从所述蓄能器为所述继电器(34)和/或所述功率电子开关(36)供给电流。
2.如权利要求1所述的桥接单元06)，其中所述功率电子开关(36)设计用于在几微秒至几十微秒之内闭合和/或其中所述双稳态机械继电器(34)设计用于在几毫秒至几十毫秒之内闭合。
3.如权利要求1或2所述的桥接单元06)，其中所述功率电子开关(36)包括两个反并联的晶闸管(38)和/或其中所述功率电子开关(36)包括三端双向可控硅开关。
4.如前述权利要求中任一项所述的桥接单元06)， 其中所述驱动器0 设计用于接收闭合信号；其中所述驱动器G2)设计用于作为对所述闭合信号的反应而闭合所述继电器(34)和 /或所述功率电子开关(36)。
5.如前述权利要求中任一项所述的桥接单元06)， 其中所述驱动器0 设计用于接收复位信号；其中所述驱动器G2)设计用于作为对所述复位信号的反应而断开所述继电器(34)和 /或所述功率电子开关(36)。
6.如前述权利要求中任一项所述的桥接单元06)，其中所述驱动器0 设计用于测定在所述第一输入端(Xl)和所述第二输入端(X2) 之间的过电压和/或过电流；其中所述驱动器0 设计用于当测定所述过电压和/或所述过电流时，闭合所述继电器(34)和/或所述功率电子开关(36)。
7.如前述权利要求中任一项所述的桥接单元06)，其中所述驱动器0 设计用于检测外部的闭合信号和/或复位信号；其中所述驱动器0 设计用于当检测到外部的闭合信号时，闭合所述继电器(34)和 /或所述功率电子开关(36)；其中所述驱动器G2)设计用于当检测到外部的复位信号时，断开所述继电器(34)和 /或所述功率电子开关(36)。
8.一种变流器单元(18)，包括如权利要求1至7中任一项所述的桥接单元06)。
9.根据权利要求8所述的变流器单元(18)，还包括 过电流断路器(58)和/或所述变流器单元(18)的IGBT的减饱和监测装置；其中所述过电流断路器(58)设计用于在过电流的情况下关断所述变流器单元(18)的半导体元件。
10.一种变流器(10)，包括多个如权利要求8或9所述的变流器单元(18)。
11.如权利要求10所述的变流器(10)，还包括 系统保护单元；其中所述系统保护单元设计为当变流器和/或系统发生故障时，闭合所述变流器单元 (18)的所述桥接单元06)的功率电子开关以及选择性地在故障被排除之后再次复位。
全文摘要
本发明的名称为桥接单元，涉及一种具有桥接单元26的变流器单元18，其具有机械双稳态继电器34和电子开关36。
文档编号H02M1/00GK102201728SQ20111008478
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月25日 优先权日2010年3月25日
发明者A·弗格利 申请人:Abb瑞士有限公司