多级变流器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有至少两个串联连接的子模块(SM)的多级变流器(5)，其中，每个子模块(SM)分别具有至少两个开关(10，20，30，40，210，220，410，420)和电容器(C)以及两个载流外部模块端子(A1，A2)。根据本发明专利技术，至少一个子模块(SM)具有至少一个位于外部的冷却体(60，80，300，400)，其被用作载流外部模块端子(A1，A2)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有至少两个串联连接的子模块的多级变流器，其中，每个子模块分别具有至少两个开关和电容器以及两个载流外部模块端子。
技术介绍
这种多级变流器例如在出版物“AnInnovative Modular Multilevel ConverterTopology Suitable for Wide Power Range适于宽功率范围的新颖模块化多级变流器拓扑”(A.Lesnicar 和 R.Marquardt, 2003 IEEE Bologna Power Tech Conference, 23.-26.，2003年6月，博洛尼亚，意大利)中已知。该已知的多级变流器是所谓的Marquardt变流器装置，其包括至少两个并联连接的串联电路。每个并联连接的串联电路分别包括至少两个串联连接的子模块，这些子模块分别包括至少两个开关和电容器。通过合适地控制开关能够针对性地调整多级变流器的输出端上的电压级别。在模块化的多级变流器中，单个子模块目前被彼此电绝缘地布置。由于电绝缘性，在子模块运行中出现的电场力会引起巨大的机械振动，其给子模块以及与子模块连接的组件造成巨大的机械负担，并且会造成提前老化。为了掌控出现振动的问题，当今在多级变流器中使用附加的机械减振装置。然而，这造成巨大的额外重量，并且在某些情况下会损害绝缘强度。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种多级变流器，其相比目前更好地解决了所描述的振动问题。根据本专利技术，所述技术问题通过具有权利要求1的特征的多级变流器解决。在从属权利要求中提供了根据本专利技术的多级变流器的优选实施方式。以下根据本专利技术具有:至少一个子模块具有至少一个位于外部的冷却体，其用作载流外部模块端子。根据本专利技术的子模块的主要优点在于，用于冷却子模块部件的至少一个冷却体同时也具有载流外部模块端子的功能。这例如通过将相邻子模块的冷却体互相邻靠并且彼此连接来实现子模块彼此接触。通过冷却体将子模块邻靠并且同时使用冷却体作为外部载流模块端子还实现了无振动或至少低振动地固定子模块，从而在子模块运行期间或在多级变流器运行期间降低了过大的机械振动的危险。根据所述多级变流器的一种特别优选的构造，位于外部的冷却体形成子模块的外壁，并且在冷却体的内侧安装有相应的子模块的至少一个开关以用于冷却，并且利用开关端子电连接到冷却体。认为特别有利的是，至少两个相邻的子模块分别具有至少一个冷却体，其形成相应的子模块的载流外部子模块端子之一，并且在其内壁侧安装有相应的子模块的至少一个开关以用于冷却，并且至少两个相邻的子模块的冷却体在外壁侧彼此邻靠，使得其冷却体和通过冷却体形成的载流外部模块端子彼此电连接。子模块例如可以分别具有两个冷却体。在此情况下，认为有利的是，至少两个子模块分别具有位于外部的第一冷却体和位于外部的第二冷却体，其中第一冷却体用作相应的子模块的第一载流外部模块端子，第二冷却体用作第二载流外部模块端子，并且至少两个子模块之一的第一载流外部模块端子与至少两个子模块中另一子模块的第二载流外部模块端子电连接，具体是通过至少两个子模块之一的第一冷却体与至少两个子模块中另一子模块的第二冷却体之间的机械接触。子模块的开关例如可以电路上形成所谓的Η桥。相应地认为有利的是，至少一个子模块具有第一串联电路、第二串联电路和与这两个串联电路并联的电容器，其中第一串联电路和第二串联电路分别包括两个电串联的开关，将第一串联电路安装在子模块的第一冷却体并且将第二串联电路安装在子模块的第二冷却体，第一串联电路的中间端子与第一冷却体电连接，并且形成子模块的第一载流模块端子，而第二串联电路的中间端子与第二冷却体电连接，并且形成子模块的第二载流模块端子。特别有利的是，两个或更多子模块分别具有第一串联电路和第二串联电路，所述第一串联电路和第二串联电路分别具有两个串联连接的开关，并且分别具有与这两个串联电路并联连接的电容器，将第一串联电路安装在相应的子模块的第一冷却体并且将第二串联电路安装在相应的子模块的第二冷却体，第一串联电路的中间端子分别与相应的子模块的第一冷却体电连接，并且形成相应的子模块的第一载流模块端子，而第二串联电路的中间端子分别与相应的子模块的第二冷却体电连接，并且形成相应的子模块的第二载流模块端子，并且子模块成对地彼此邻靠，使得子模块之一的第一冷却体与相邻子模块的第二冷却体邻靠，并且与其导热并导电地连接。代替电路上的Η桥，子模块的晶体管在电学上也可以形成所谓的半桥。相应地根据另一种构造认为有利的是，至少一个子模块是半桥模块，其具有第一开关和第二开关，其中，第二开关与半桥模块的电容器电串联连接，并且第一开关与该串联电路并联连接，并且第一开关的两个开关端子之一与半桥模块的冷却体或者冷却体之一连接，并且形成半桥模块的两个载流外部模块端子之一。在Η桥子模块的情况下特别有利的是，多级变流器具有至少两个半桥模块，至少两个半桥模块的第一开关与相应的半桥模块的第一冷却体连接，而至少两个半桥模块的第二开关与相应的半桥模块的第二冷却体连接，至少两个半桥模块的第一开关的两个开关端子之一与相应的半桥模块的第一冷却体电连接，并且形成相应的半桥模块的第一载流模块端子，至少两个半桥模块的第一开关的两个开关端子中的另一开关端子与相应的半桥模块的第二冷却体电连接，并且形成相应的半桥模块的第二载流模块端子，并且所述至少两个半桥模块成对地彼此邻靠，使得至少两个半桥模块之一的第一冷却体与至少两个半桥模块中另一半桥模块的第二冷却体邻靠，并且与其导电地连接。考虑到子模块的简单邻靠，认为有利的是，至少两个子模块的第一和第二冷却体互相平行地布置，并且形成载流外部模块端子板，并且相应的子模块的至少两个开关空间上位于相应的子模块的两个模块端子板之间的区域。考虑到相邻子模块的固定连接，有利的是，存在夹紧装置，其将至少一个子模块的第一冷却体压向相邻子模块的第二冷却体。如果子模块仅具有一个冷却体，则可以通过电极板形成子模块的另一个载流外部模块端子。相应地认为有利的是，至少一个子模块具有冷却体，在其上安装有相应的开关模块的开关，并且冷却体形成子模块的第一载流外部模块端子，并且子模块具有电极板，其与子模块的冷却体间隔地布置，并且形成子模块的第二载流外部模块端子。例如可以设置为，至少两个子模块分别具有冷却体，在其上安装有相应的子模块的开关，并且冷却体形成相应的子模块的第一载流外部模块端子，所述至少两个子模块分别具有电极板，其与相应的子模块的冷却体间隔地布置，并且形成相应的子模块的第二载流外部模块端子，并且至少两个子模块之一的第一载流外部模块端子与至少两个子模块中另一子模块的第二载流外部模块端子电连接，具体是通过至少两个子模块之一的冷却体与至少两个子模块中另一子模块的电极板之间的机械接触。有利地，冷却体和电极板在至少两个子模块中分别彼此平行布置，并且形成相应的子模块的载流外部模块端子板，并且至少两个子模块中每一个子模块的至少两个开关分别空间上位于两个载流外部模块端子板之间的区域。优选存在夹紧装置，其将至少一个子模块的冷却体压向相邻子模块的电极板。本专利技术还涉及一种如以上描述的用于多级变流器的子模块。根据本专利技术，关于这种子模块具有，子模块的至少一个位于外部的冷却体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有至少两个串联连接的子模块(SM)的多级变流器(5)，其中，每个子模块(SM)分别具有至少两个开关(10，20，30，40，210，220，410，420)和电容器(C)以及两个载流外部模块端子(A1，A2)，其特征在于，至少一个子模块(SM)具有至少一个位于外部的冷却体，其被用作载流外部模块端子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：M布申多尔夫，I尤勒，M皮谢尔，A曾克纳，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE