一种电阻器布置制造技术

记载了包括至少一个能量存储设备（120）、电阻器（206）、与电阻器（206）串联布置的开关（204）的电路。该能量存储设备与开关（204）和电阻器（206）的串联连接并联布置，并且该开关（204）被布置为选择性将电阻器（206）切换进与能量存储设备（120）的并联连接。在一些示例中，开关（204）包括半导体切换元件（202）的串联连接。在一些示例中，该电路可以包括用在多电平模块化转换器（300）中的子模块（200）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及平衡和/或放电电阻器布置，在一些非排他的示例中，用在诸如电压源转换器的转换器中。在含有诸如电容器的能量存储设备的电路中，经常期望将这些能量存储设备放电，以允许取得该电路用来保养等。这可以通过提供一个以上的放电电阻器（也被称为泄放电阻器）来实现，其经常与能量存储设备并联。电阻越高，能量存储设备放电越慢。然而，如果选择了低电阻，那么这可能在装置的正常使用期间导致电阻器中的损耗。因此，通常选择在这样的损耗与放电速度之间实现折衷的电阻。尽管，对于包含家用电器等所有类型的电路都有这样的担忧，但随着其中存储的能量增加，不能将能量存储设备放电的结论变得越来越严重。在例如可能在介质或者高压环境下操作的电压源转换器的转换器的环境下，保证在取得该电路之前能量存储设备已成功放电的需要可能变得紧迫。EP2608382说明了用于电车的转换器。该转换器电路包括子模块，每个子模块都包含：电容器形式的能量存储设备；包含放电电阻器和放电开关的放电电路。在发生故障时，诸如超出限定范围的跨电容器的电压改变，放电信号被用于将开关闭合，以允许电容器放电。这具有的优点是：电阻器经常在电路之外，所以不需要考虑使用期间的损耗并且能够仅为了能量耗散来选择电阻器。有关更高电压转换器，越来越关注基于IGBT的电压源转换器（VSC）。这些是高可控的转换器，其能够精确地生成具有低谐波分量的期望的电压形式，并且允许完全独立控制有功和无功功率，因此，能够满足例如静态补偿器（STATCOM）的网络的无功功率需要。由于这些优点，作为选择的技术，VSC通常替换掉基于晶闸管的电流源转换器（CSC）。特定类别的VSC是模块化多电平转换器（MMC），其具有可以被设计为以高压操作的可缩放拓扑结构。MMC能够提供优良的谐波性能，并且这些优点与定时控制的相对缓解组合，使得MMC作为不断研究和开发的主题。包含MMC的很多VSC设计具有串联布置的多个电容器。在大多数条件下，这些电容器在其应该保持相同电荷的意义上应该是平衡的。确实，所谓的电压共享、或者电压平衡在提供了一串串联连接的电容器的各种装置中是重要的。这通常是通过提供电阻器（经常称为平衡电阻器）来稳定电容器串中的电压共享，平衡电阻器跨每个电容器布置来实现的。然而，正如在电路中包含放电电阻器那样，这样的平衡电阻器会带来更高的操作损耗的成本。根据本专利技术的第一方面，提供一种用在多电平模块化转换器中的子模块，所述子模块包括至少一个能量存储设备；子模块电阻器；以及与所述子模块电阻器串联布置的开关，其中，所述能量存储设备与所述开关和所述子模块电阻器的串联连接并联布置，并且所述开关被布置为选择性将所述子模块电阻器切换进与所述能量存储设备的并联连接，其中，所述开关包括半导体切换元件的串联连接。子模块电阻器（其可以包括单个的电阻器元件、或者一起提供电阻的多个这样的元件）中的选择性切换意味着在一些操作状态中子模块电阻器可以切换出子模块电路。这反过来意味着当切换进电路时可以选择其电阻器值仅来执行其功能，而非作为考虑到在不需要的操作状态期间可能另外发生的损耗的折衷。提供切换元件的串联连接意味着可以使用快速动作半导体开关、诸如JFET和MOSFET，尽管这些通常不可用充分高的额定电压，该充分高的额定电压与多电平模块化转换器（MMC）的子模块的能量存储设备（典型地为一个以上的电容器）关联地使用，因为这样的转换器经常被布置为在高压环境下操作。如要理解的是，用于MMC的模块通常还整合有一个以上例如电力电子开关、诸如IGBT等的切换设备，例如布置为半桥或者全桥布置以提供转换器子模块。优选的是，选择子模块电阻器，以便提取的电流超过（优选的是实质上超过）由（典型地为恒功率负载）子模块控制电路系统提取的电流，这在稳定子模块之间的电压共享方面可能是有利的。在一个实施例中，切换元件的串联连接包括与无源组件互相连接的半导体开关，布置为使得单输入切换信号会使串联中的所有切换元件在实质上重叠的时间帧中操作。这允许切换元件之间的负载共享。可以串联布置切换元件，使得串联中的切换元件的切换状态的改变对所述串联中的随后的切换元件提供切换信号。这是一个开关切换串联中的下个开关的方便途径。在一个示例中，分压器可以提供在切换元件之间，并布置为分割前面的开关的输出处的电压，使得前面的开关的输出处的电压的一部分对随后的开关提供切换信号。如本领域技术人员可以理解的，分压器典型地包括元件（典型地为电阻器、电容器或者电感器），其动作以使供应电压下降至供应电压的一部分，该部分根据元件的比率。在本专利技术的一个特定实施例中，开关可以被门极信号切断，结果导致跨第一切换元件观察到电压。该电压可以被分压器分割，使其一部分向串联中的下个切换元件提供门极信号。因此，这允许相对大的电压差异来提供相对小的门极电压，如典型地可能对半导体开关要求的那样。因此，在这样的示例中，提供切换信号的一部分的电压可以优选的是比输出电压小。在一个示例中，分压器包括第一电阻和第二电阻，并且还包括与每个电阻关联的电容。可以选择电容来动态将切换元件的门极电容平衡，并相对门极电容处于支配地位，以分别减小对参数变化的灵敏度。两个电容的比率可以约等于两个电阻的比率的倒数。在另一个示例中，可以跨整个开关提供分压器来分割总电压，经常是均等地在切换元件之间分割。这样的分压器可以包括分压组件的串联串（例如提供静态电压共享的电阻器的串联串和/或提供动态电压共享的电容器的串），并可以具有布置在分压元件之间的多个“分接头”（tapping）以向切换元件供应输入。例如，每个切换元件可以与一个以上的门极偏置组件（例如，分压器的分压组件）关联，其中，门极偏置组件被布置为分割跨开关的电压。在本专利技术的一个实施例中，开关可以被门极信号切断，结果导致跨第一切换元件观察到电压。该电压将动作，以将下个切换元件切断，诸如此类沿链而上。一旦所有的切换元件支持跨其的电压，分压器将管理串联中的每个切换元件支持的总电压的份额。因此，这允许大于任何单独切换元件的额定的电压由切换元件的链支持。如上所述，分压器可以包括一个以上的电阻，该电阻可以由一个以上的电阻器提供。在另一个示例中，分压器可以包括一个或者串联的齐纳二极管，其可以与一个以上的电容器和/或电阻器结合设置，以提供分压器。第一切换元件可以例如在子模块的控制器的控制下直接切换。这可以开始切换切换元件的串联的过程，每个切换元件由前面的开关的切换状态的改变而触发，如上所述。然而，还可以向一些或者所有的切换元件提供这样的直接切换信号（尽管优选的是这样的信号被定时，以保证没有一个切换元件在任何一次承载放电能量存储设备的全负载）。还可以是对每个子模块提供控制器，和/或共同的控制器用于多于一个的子模块。在一个示例中，共同控制器能够用于所有子模块。在其他示例中，子模块控制器可以与转换器控制电路系统通信。开关可以包括常通开关，例如由常通切换元件构成。这提供了故障安全，其中，在切换信号失去时，该电阻器将被切换进电路（这可以是故意的或者或许可以表明转换器的更宽泛的关机），并且在其他操作模式下被主动控制出电路。在一个示例中，至少一个切换元件包括能够逐步接通和/或断开（称为“箍缩”（pinching）流过其中的电流）的设备。这样的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用在多电平模块化转换器中的子模块，所述子模块包括至少一个能量存储设备、子模块电阻器以及与所述子模块电阻器串联布置的开关，其中，所述能量存储设备与所述开关和所述子模块电阻器的串联连接并联布置，并且所述开关被布置为选择性将所述子模块电阻器切换进与所述能量存储设备的并联连接，其中，所述开关包括半导体切换元件的串联连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.26 EP 14156721.41. 一种用在多电平模块化转换器中的子模块，所述子模块包括至少一个能量存储设备、子模块电阻器以及与所述子模块电阻器串联布置的开关，其中，所述能量存储设备与所述开关和所述子模块电阻器的串联连接并联布置，并且所述开关被布置为选择性将所述子模块电阻器切换进与所述能量存储设备的并联连接，其中，所述开关包括半导体切换元件的串联连接。2. 根据权利要求1所述的子模块，其中，所述子模块被布置为由控制器控制，并且选择所述子模块电阻器，以便提取超过由所述控制器提取的电流的电流。3. 根据任何前述权利要求所述的子模块，其中，布置切换元件的所述串联，使得所述串联中的切换元件的切换状态的改变为所述串联中的随后的切换元件提供切换信号。4. 根据权利要求3所述的子模块，包括布置在所述串联中的切换元件之间的分压器，其中，所述分压器被布置为分割前面的切换元件的输出处的电压，使得所述前面的切换元件的所述输出处的所述电压的一部分对随后的切换元件提供切换信号。5. 根据权利要求4所述的子模块，其中，所述分压器包括第一电阻和第二电阻。6. 根据权利要求5所述的子模块，其中，所述分压器包括与所述电阻的每个关联的电容。7. 根据权利要求6所述的子模块，其中，所述两个电容的比率约等于所述两个电阻的比率的倒数。8. 根据权利要求3所述的子模块，包括跨至少两个切换元件布置的分压器，所述分压器被布置为共享跨所述切换元件的电压。9. 根据任何前述权利要求所述的子模块，其中，所述第一切换元件通过切换信号而直接切换。10. 根据任何前述权利要求所述的子模块，其中，所述开关是常通开关。11. 根据任何前述权利要求所述的子模块，其中，至少一个切换元件包括JFET或者MOSFET。12. 一种多电平模块化转换器，包括多个根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：JL乌特勒姆，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH