经结合开头说明性地示出的现有技术对图1和图2进行了说明。
[0028]图3示出了子模块14，其在功率半导体电路的构造方面在很大程度上对应于在图2中示出的先前已知的子模块10。因此，根据图3的子模块14也具有由这里两者都作为IGBT示出的两个功率半导体开关TjPT 2构成的串联电路11。当然，这里，其它可导通和关断的功率半导体开关、例如GTO或IGCT在本发明的范围内总体也可以得到使用。功率半导体开关1\和T 2中的每一个反向并联连接一个续流二极管D 1或D 2。第一接线端子12连接到功率半导体开关!\和1~2之间的电势点。然而，第二接线端子13不像在图2中那样直接连接到能量存储器的一个极。相反，根据图3的子模块14具有能量存储支路15，其中，布置有串联的中间回路电容器Czk形式的能量存储器以及作为浪涌电流限制部件的扼流圈16。第二接线端子经由扼流圈16连接到能量存储器CZK，因此直接施加在能量存储支路15上。为了确保电流在功率半导体开关1\和T 2进行开关时可靠地换向，设置换向电容器C κ，其与功率半导体电路11并联并且与能量存储支路15并联地布置。在此，换向电容器(^直接、即低电感地连接到功率半导体电路11、即这里由1\和T2构成的串联电路。其具有比中间回路电容器Czk小得多的电容。由于扼流圈16，在由于功率半导体开关TjPT2*生故障而突然放电时，通过扼流圈16避免大的浪涌电流。同时，换向电容器Ck确保开关电流可靠地换向。
[0029]图4示出了根据本发明的子模块的另一个实施例，其与在图3中示出的实施例的不同之处在于，除了换向电容器Ck之外，换向部件还包括电阻17，其与扼流圈16并联地连接在能量存储支路15中。欧姆电阻17使得具有高频率的电流例如在瞬态过程中也能够流过能量存储支路15。由此，欧姆电阻17支持换向。
[0030]在相应地选择了电阻17时，可以去除低电感地连接到功率半导体电路11的换向电容器CK。在图5中示出了该实施例。
[0031 ]图6示出了与图3的实施例相对应的本发明的另一个实施例，然而其中，代替扼流圈16，在能量存储支路15中使用熔断器18作为浪涌电流限制部件。如上面已经描述的那样，熔断器18设计用于高压，因此可以视为占用空间的部件。因此，其具有足够大的电感，以有效地抑制浪涌电流。为了使得能够进行快速换向，也使用换向电容器CK，其低电感地连接到功率半导体电路11。
[0032]图7示出了根据图6的实施例，然而其中，去除了换向电容器。尽管有寄生电感，熔断器也在电流小的情况下确保开关TjPT2时的充分的换向。
[0033]在图6和图7中，也可以代替熔断器使用电阻或者用作电阻的汇流条作为电流限制部件。有利的是，该电阻是具有非线性特性的非线性电阻，其中，其在小电流的情况下，具有低电阻值，而在大电流的情况下，具有高电阻值。替选地，还可以使用具有正温度系数的电阻值的电阻。
[0034]在根据图8的实施例中，换向部件包括二极管19，其以与扼流圈16并联连接的方式布置在能量存储支路15中。此外，还设置了连接电容器Cb，其同样支持换向。连接电容器Cb具有比换向电容器C κ还小的电容和比中间回路电容器C ζκ小得多的电容。
[0035]在图中未示出的本发明的一个实施例中，去除了连接电容器CB。换向部件仅包括在能量存储支路15中与扼流圈16并联连接的二极管19以及低电感地连接到功率半导体电路Tl和T2的串联电路11的换向电容器CK。
[0036]图9示出了本发明的另一个实施例，其在很大程度上对应于在图8中示出的实施例，然而其中，去除了换向电容器CK。因此，换向部件仅包括二极管19和连接电容器CB。此夕卜，二极管19具有与续流二极管Dl和D2相反的导通方向。
【主权项】
1.一种用于模块化多级换流器的子模块(14)，具有 -第一和第二接线端子(12，13)， -能量存储器(Czk)，以及 -功率半导体电路(11)，其连接到能量存储器(Czk)，使得在第一开关状态下能够在接线端子(12，13)上产生降落在能量存储器(Czk)上的电压，而在第二开关状态下能够在接线端子(12，13)上产生零电压， 其特征在于， 将所述功率半导体电路(11)与布置有所述能量存储器(Czk)和电流浪涌限制部件(16，18)的能量存储支路(15)并联连接。
2.根据权利要求1所述的子模块(14)， 其特征在于， 设置有换向部件(CK，17，19，CB)，其使得能够在所述功率半导体电路(11)改变开关状态时，进行低电感换向。
3.根据权利要求1或2所述的子模块(14)， 其特征在于， 所述功率半导体电路具有由两个可导通和关断的功率半导体开关(TpT2)构成的串联电路(11)，其中，第一接线端子(12)连接到所述功率半导体开关(TpT2)之间的电势点，而第二接线端子(3)直接连接到所述能量存储支路(15)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的子模块(14)， 其特征在于， 所述电流浪涌限制部件被构造为扼流圈(16)、熔断器(18)和/或电阻。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的子模块(15)， 其特征在于， 所述换向部件具有低电感地连接到所述功率半导体电路(11)并且与所述能量存储支路(15)并联地布置的换向电容器(Ck)。
6.根据权利要求2或5中任一项所述的子模块(14)， 其特征在于， 所述换向部件具有电阻(17)，该电阻与所述电流浪涌限制部件(16，18)并联地布置在所述能量存储支路(15)中。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的子模块(14)， 其特征在于， 所述换向部件具有二极管(15)，该二极管与所述电流浪涌限制部件(16，18)并联地布置在所述能量存储支路(15)中。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的子模块(14)， 其特征在于， 所述换向部件具有连接电容器(Cb)，该连接电容器与所述电流浪涌限制部件(16，18)并联地布置在所述能量存储支路(15)中。
9.一种用于模块化多级换流器(I)的换流器支路(9)，其具有根据权利要求1至8中任一项所述的两极子模块(14)的串联电路。
10.一种换流器(I)，具有根据权利要求9所述的换流器支路(9)，所述换流器支路以桥式电路的方式彼此连接。
【专利摘要】为了实现一种用于模块化多级换流器的子模块(14)，该子模块具有第一和第二接线端子(12，13)、能量存储器(CZK)以及功率半导体电路(11)，其连接到能量存储器(CZK)，使得在第一开关状态下能够在接线端子(12，13)上产生降落在能量存储器(CZK)上的电压，而在第二开关状态下能够在接线端子(12，13)上产生零电压，所述子模块在能量存储器电容保持不变的情况下，实现成本低廉的子模块壳体，或者在相同的壳体的情况下，实现增大的能量存储器电容，而由此不削弱由子模块壳体提供的保护，建议将功率半导体电路(11)与布置有能量存储器(CZK)和电流浪涌限制部件(16，18)的能量存储支路(15)并联连接。
【IPC分类】H02M7-483, H02M7-49
【公开号】CN104813578
【申请号】CN201280077268
【发明人】H-G.埃克尔, H.甘巴赫, F.施雷默, M.瓦利
【申请人】西门子公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2012年12月10日
【公告号】EP2907233A1, WO2014090272A1