用于模块化多电平换流器的电力电子构建块的制作方法

本公开涉及模块化多电平换流器(mmc)的领域。特别地，本公开涉及用于这种mmc的所谓的电力电子构建块(pebb)。

背景技术：

1、电力电子构建块(pebb)通常是通过识别例如换流阀的较大结构内的多个部件来限定的，所述多个部件一起用于单独的换流器单元的功能目的。在这种pebb中发生内部故障或需要对其进行维护的情况下，通常需要关闭pebb所在的换流阀的整个部分以便接近受影响的pebb，即使只涉及单个所包含的pebb也是如此。另外，换流阀的确切设计常常与pebb本身的设计有内在联系。换句话说，换流阀本身的设计通常被延迟，直到知道pebb的确切设计为止。

2、另外，现有的pebb通常是围绕具有某个额定电流的单个开关的使用而构建的。这些开关常常是所谓的“压接封装式(presspack)”类型，并且不容易允许多个开关的并行化。如果需要设计具有更高阀额定电流的换流站，则常常需要选择具有更高额定电流的不同开关。如果该开关的封装与前一开关的封装不同，则容纳新开关可能需要重新设计整个pebb。

3、然而，已知所谓的“linpak”类型的开关更容易并行化，并且这种开关可以提供使换流器的阀在例如额定电流方面按比例放大的改进潜力。然而，将开关并行化可能引入例如如下的新挑战：在多个开关、pebb的电容器当中进行适当的电流共享，并且pebb的保护机构需要对并联开关中的任一个开关的事故和故障优选地以相同方式做出反应。

4、基于以上内容，因此需要一种更灵活的pebb设计来将以上问题考虑在内。

技术实现思路

1、为了至少部分地满足上文所认识到的需求，本公开提供了如由独立权利要求1定义的用于在例如模块化多电平换流器(mmc)中使用的电力电子构建块(pebb)、以及如由独立权利要求15定义的mmc。pebb的进一步实施例由从属权利要求定义。

2、根据本公开的一个方面，提供了如由独立权利要求1定义的电力电子构建块(pebb)。pebb包括多个电容器。pebb包括多个开关模块，每个开关模块包括第一端子、第二端子和第三端子、连接在第一端子与第三端子之间的至少一个半导体开关、以及连接在第二端子与第三端子之间的至少一个半导体开关。pebb包括母线装置，该母线装置包括一个或多个母线，所述一个或多个母线将所述多个开关模块的第一端子连接在一起、将所述多个开关模块的第二端子连接在一起、以及跨越所述多个开关模块的第一端子和第二端子地将所述多个电容器并联连接。pebb进一步包括至少一个ac母线，所述至少一个ac母线包括：多个连接点，所述多个连接点经由所述至少一个ac母线将所述多个开关模块的第三端子连接在一起；以及至少一个ac端子点。在pebb中，所述至少一个ac母线的所述多个连接点沿着第一方向相对于与该第一方向垂直相交的平面对称地布置。进一步地，在pebb中，所述至少一个ac母线进一步包括孔，该孔沿着第一方向被拉长并且被配置成平衡在所述至少一个ac外部端子点与所述多个连接点之间的一个或多个回路电感。

3、在一些实施例中，所述多个电容器可以是多个罐型薄膜电容器。

4、在一些实施例中，所述多个电容器可以是多个盒型薄膜电容器。

5、在一些实施例中，pebb可以进一步包括dc撬棒晶闸管和钳位设备，该dc撬棒晶闸管和钳位设备与所述多个电容器并联连接。

6、在一些实施例中，pebb可以进一步包括至少两个ac母线，并且进一步包括跨越所述至少两个ac母线地连接的旁路开关。

7、在一些实施例中，母线装置可以包括：电容器母线，该电容器母线用于将所述多个电容器并联连接；以及开关母线，该开关母线连接到电容器母线，用于跨越所述多个开关模块的第一端子和第二端子地将所述多个电容器并联连接。

8、在一些实施例中，电容器母线可以包括孔，该孔沿着第一方向被拉长并且被配置成平衡电容器母线内的一个或多个回路电感。

9、在一些实施例中，电容器母线可以具有u形状，并且所述多个电容器可以被设置在所述u形状的一端的两侧上。

10、在一些实施例中，其中，母线装置可以进一步包括钳位母线，该钳位母线连接到电容器母线，用于将dc撬棒晶闸管钳位设备与所述多个电容器并联连接。

11、在一些实施例中，母线装置可以包括：电容器母线，该电容器母线用于将所述多个电容器并联连接；主母线，该主母线连接到电容器母线；以及开关母线，该开关母线连接到主母线，用于经由所述主母线跨越所述多个开关模块的第一端子和第二端子地将所述多个电容器并联连接。

12、在一些实施例中，主母线可以进一步被配置成用于将dc撬棒晶闸管钳位设备与所述多个电容器并联连接。

13、在一些实施例中，母线装置的母线可以是叠层母线。

14、在一些实施例中，pebb可以是半桥类型，在该半桥类型中，所述多个开关模块形成单组开关模块，并且其中，所述至少一个ac母线包括将所述多个开关模块的第三端子连接在一起的第一ac母线、以及连接到所述多个开关模块的第一端子或第二端子的第二ac母线。

15、在一些实施例中，pebb可以是全桥类型，在该全桥类型中，所述多个开关模块被划分为第一组开关模块和第二组开关模块，并且其中，所述至少一个ac母线包括将第一组开关模块的第三端子连接在一起的第一ac母线、以及将第二组开关模块的第三端子连接在一起的第二ac母线。

16、根据本公开的第二方面，提供了一种模块化多电平换流器(mmc)。mmc包括多个换流臂，每个换流臂包括由根据第一方面的pebb形成的至少一个子模块。

17、本公开涉及权利要求中所叙述的特征的所有可能组合。根据第一方面描述的目的和特征可以能够与根据第二方面描述的目的和特征组合，或者由根据第二方面描述的目的和特征所替换，反之亦然。

18、下文将借助于例示的实施例来描述本公开的各种实施例的进一步目的和优点。

技术特征：

1.一种电力电子构建块pebb(100、101、200、300)，包括：

2.根据权利要求1所述的pebb，进一步包括dc撬棒晶闸管和钳位设备(140、240、340)，所述dc撬棒晶闸管和钳位设备(140、240、340)与所述多个电容器并联连接。

3.根据权利要求1或2所述的pebb，包括至少两个ac母线，并且进一步包括跨越所述至少两个ac母线地连接的旁路开关(141、241、341)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的pebb，其中，所述母线装置的所述母线是叠层母线。

5.根据前述权利要求中任一项所述的pebb(100)，其中，所述pebb是半桥类型，在所述半桥类型中，所述多个开关模块形成单组(150)开关模块，并且其中，所述至少一个ac母线包括将所述多个开关模块的所述第三端子连接在一起的第一ac母线、以及连接到所述多个开关模块的所述第一端子或所述第二端子的第二ac母线。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的pebb(101)，其中，所述pebb是全桥类型，在所述全桥类型中，所述多个开关模块被划分为第一组(150、250、350)开关模块和第二组(151、251、351)开关模块，并且其中，所述至少一个ac母线包括将所述第一组开关模块的所述第三端子连接在一起的第一ac母线、以及将所述第二组开关模块的所述第三端子连接在一起的第二ac母线。

7.根据前述权利要求中任一项所述的pebb，其中，所述多个电容器是多个罐型薄膜电容器。

8.根据权利要求7所述的pebb，其中，所述母线装置包括：电容器母线(271)，所述电容器母线(271)用于将所述多个电容器并联连接；以及开关母线(272)，所述开关母线(272)连接到所述电容器母线，用于跨越所述多个开关模块的所述第一端子和所述第二端子地将所述多个电容器并联连接。

9.根据权利要求8所述的pebb，其中，所述电容器母线包括孔(290)，所述孔(290)沿着所述第一方向被拉长并且被配置成平衡所述电容器母线内的一个或多个回路电感。

10.根据权利要求8或9所述的pebb，其中，所述电容器母线具有u形状，并且其中，所述多个电容器被设置在所述u形状的一端的两侧上。

11.根据从属于权利要求2时的权利要求8至10中任一项所述的pebb，其中，所述母线装置进一步包括钳位母线(373)，所述钳位母线(373)连接到所述电容器母线，用于将所述dc撬棒晶闸管和钳位设备与所述多个电容器并联连接。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的pebb，其中，所述多个电容器是多个盒型薄膜电容器。

13.根据权利要求12所述的pebb，其中，所述母线装置包括：电容器母线(371)，所述电容器母线(371)用于将所述多个电容器并联连接；主母线(374)，所述主母线(374)连接到所述电容器母线(371)；以及开关母线(372)，所述开关母线(372)连接到所述主母线，用于经由所述主母线跨越所述多个开关模块的所述第一端子和所述第二端子地将所述多个电容器并联连接。

14.根据从属于权利要求2时的权利要求13所述的pebb，其中，所述主母线进一步被配置成用于将所述dc撬棒晶闸管钳位设备与所述多个电容器并联连接。

15.一种模块化多电平换流器mmc，其包括多个换流臂，每个换流臂包括由根据前述权利要求中任一项所述的pebb形成的至少一个子模块。

技术总结
提供了一种电力电子构建块(PEBB，200)，其包括电容器(210)、开关模块(220)、母线装置(270)、以及至少一个AC母线(230、231)。所述至少一个AC母线的连接点沿着第一方向相对于与该第一方向垂直相交的平面对称地布置，并且所述至少一个AC母线包括孔，该孔沿着第一方向被拉长并且被配置成平衡至少一个AC外部端子点与连接点之间的一个或多个回路电感。还提供了一种模块化多电平换流器(MMC)，其包括多个换流臂，每个换流臂包括由所述PEBB形成的至少一个子模块。

技术研发人员：G·斯塔玛修,A·莫哈纳韦拉马尼
受保护的技术使用者：日立能源瑞士股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15