变流器和高压直流电流传输设施制造技术

本实用新型专利技术涉及一种变流器，其具有多个功率半导体器件，和具有用于借助液态的冷却剂冷却所述功率半导体器件的冷却装置，其中液态的冷却剂是无水的液态的冷却剂。本实用新型专利技术还涉及一种具有所述变流器的高压直流传输设施。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】变流器和高压直流电流传输设施
本技术涉及一种变流器，所述变流器具有多个功率半导体器件。此外，本技术涉及一种高压直流电流传输设施。
技术介绍
变流器是用于转换电能的功率电子电路。借助变流器，能够将交流电流转换为直流电流，将直流电流转换为交流电流，将交流电流转换为其它频率和/或幅度的交流电流，或者将直流电流转换为其它电压的直流电流。在运行变流器时，功率半导体器件可强烈地加热。因此必须确保功率半导体器件的充分冷却。这尤其针对高压直流电流传输设施的变流器，经由所述高压直流电流传输设施传输大的电功率。为了冷却功率半导体器件，可设想用超纯水或去离子水进行冷却。由于水的比热容相对较大，因此能够有效地冷却功率半导体器件。然而，由于所出现的高的电压，必须始终确保：将水保持纯净，从而使其保持所需的低的电导率。因此，例如必须反复从水中去除干扰的离子(所述离子随着时间污染水)(去离子)。此外应采取预防措施，从而使水在低于0℃的环境温度下不会冻结。
技术实现思路
本技术的所基于的目的是，提出一种变流器和一种方法，其中减少用于冷却功率半导体器件的耗费。所述目的根据本技术通过一种变流器和具有所述变流器的高压电流传输设施来实现，所述变流器具有多个功率半导体器件，和具有用于借助液态的冷却剂冷却所述功率半导体器件的冷却装置，其特征在于，液态的所述冷却剂是无水的液态的冷却剂。变流器和方法的有利的实施形式在下文中给出。公开一种变流器(尤其是高压直流电流传输设施的变流器)-具有多个功率半导体器件，和r>-具有用于借助液态的冷却剂冷却所述功率半导体器件的冷却装置，其中-所述液态的冷却剂是无水的液态的冷却剂。功率半导体器件例如能够是功率二极管、晶闸管或IGBT(绝缘栅双极晶体管)。也就是说，功率半导体器件借助于无水的液体冷却来冷却。这种变流器尤其能够是高压技术中的整流器或逆变器。无水的液态的冷却剂的使用具有一系列优点：不需要水的去离子化，因此产生减少的维护间隔。冷却剂能够具有大于100℃的温度，而不会形成蒸汽(无水蒸气的冷却剂)。由于无水的液态的冷却剂，与通过含水的液态的冷却剂可能产生的腐蚀相比，产生更少的腐蚀。此外不存在在温度低于0℃时结冰的风险，使得例如能够实现单回路冷却，其中冷却剂通过冷的环境空气(所述环境空气也允许低于0℃)被冷却。变流器能够设计为，使得冷却剂具有小于0.5μS/cm的电导率，尤其小于0.2μS/cm的电导率。借助这种冷却剂能够毫无问题地冷却高压直流电流传输设施的变流器的功率半导体器件。变流器能够设计为，使得冷却剂具有酯或油，尤其矿物油(或者是这种酯或油)。液态的酯或油可在市场低成本地购置。变流器能够设计为，使得功率半导体器件与冷却剂热耦合，其方式为：功率半导体器件分别与冷却体热耦合，并且所述冷却体与冷却剂热耦合。由此，功率半导体器件能够将废热经由冷却体输出给冷却剂。变流器也能够设计为，使得功率半导体器件与冷却剂热耦合，其中功率半导体器件分别经由热管(加热管)与冷却体热耦合，并且所述冷却体与冷却剂热耦合。特别有利的是，在功率半导体器件和冷却体之间分别安装有热管。功率半导体器件的废热能够被热管容易地吸收并且(也在相对远的距离上)输送至冷却体。然后，所述废热从冷却体输出给冷却剂。变流器也能够设计为，使得冷却装置具有用于冷却功率半导体器件的冷却剂回路。借助于冷却剂回路，能够有利地同时冷却多个功率半导体器件。冷却剂回路还能够实现有效地运走功率半导体器件的废热。变流器也能够设计为，使得冷却装置具有冷却剂泵和热交换器(换热器)。冷却剂泵用于泵送冷却剂穿过冷却剂回路。热交换器用于重新冷却冷却剂，其方式为：热交换器将冷却剂的废热输出给另一物质(例如输出给环境空气)。变流器也能够设计为，使得冷却装置具有桥接支路，当冷却剂的温度低于(第一)预定的温度值时，所述桥接支路桥接热交换器。通过所述桥接支路实现，过冷的冷却剂(意即，具有低于第一预定的温度值的温度的冷却剂)快速地被功率半导体器件加热并且被带到运行温度上。过冷的冷却剂因此是不利的，因为过冷的冷却剂具有高的粘度进而可能会过慢地流动经过冷却剂回路。变流器也能够设计为，使得冷却装置具有加热装置，当冷却剂的温度低于(第二)预定的温度值时，所述加热装置加热冷却剂。加热装置因此是有利的，因为借助加热装置能够快速地加热过冷的冷却剂并且能够将其带到运行温度上。变流器也能够设计为，使得-所述变流器是整流器，并且所述功率半导体器件是功率二极管，或者-所述变流器是模块化的多级换流器，所述模块化的多级换流器具有多个模块，所述模块分别具有功率半导体器件中的至少两个和一个电的能量储存装置，其中功率半导体器件是电子开关元件。也就是说，无水的液态的冷却剂能够有利地用于不同类型的变流器。还公开一种高压直流电流传输设施，其具有根据上述变型形式的变流器。此外公开一种用于冷却变流器(尤其是高压直流电流传输设施的变流器)的功率半导体器件的方法，其中在所述方法中-所述功率半导体器件借助于无水的液态的冷却剂冷却。所述方法能够进行为，使得-液态的冷却剂在冷却剂回路中输送至所述功率半导体器件并且输送(尤其泵送)至所述热交换器(换热器)。所述热交换器尤其能够是液体-空气热交换器(液体-空气换热器)。所述方法也能够进行为，使得-当所述冷却剂的温度低于(第一)预定的温度值时，(借助于桥接支路)桥接所述热交换器，使得所述冷却剂的至少一部分在绕过所述热交换器的条件下被输送(尤其泵送)穿过所述冷却剂回路。所述方法能够进行为，使得-当所述冷却剂的温度低于(第二)预定的温度值时，(借助于加热装置)加热所述冷却剂，使得所述冷却剂的粘度减小。所描述的变流器和所描述的方法具有相同的或类似的优点。附图说明下面根据实施例详细阐述本技术。在此，相同的附图标记表示相同的或起相同作用的元件。为此在图1中示出变流器的一个实施例，所述变流器具有多个模块，在图2中示出模块的一个实施例，在图3中示出模块的另一实施例，在图4中示出在功率半导体器件和冷却体之间热耦合的一个实施例，在图5中示出高压直流电流传输设施的一个实施例，在图6中示出模块的另一实施例，和在图7中示出用于冷却高压直流电流传输设施的变流器的功率半导体器件的方法的示例性流程图。具体实施方式在图1中示出呈模块化多级变流器1(modularmultilevelconverter,MMC)的形式的变流器1(高压变流器1)。所述多级变流器1具有第一交流电压端子5、第二交流电压端子7和第三交流电压端子9。第一交流电压端子5与第一相位模块支路11和第二相位模块支路13电连接。第一相位模块支路11和第二相位模块13形成变流器1的第一相位模块15。第一相位模块支路11的背离第一交流电压端子5的端部与第一直流电压端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变流器(1)，/n具有多个功率半导体器件，和/n具有用于借助液态的冷却剂(70)冷却所述功率半导体器件的冷却装置(50)，其特征在于，/n液态的所述冷却剂是无水的液态的冷却剂(70)，所述冷却剂(70)具有酯或油。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种变流器(1)，
具有多个功率半导体器件，和
具有用于借助液态的冷却剂(70)冷却所述功率半导体器件的冷却装置(50)，其特征在于，
液态的所述冷却剂是无水的液态的冷却剂(70)，所述冷却剂(70)具有酯或油。


2.根据权利要求1所述的变流器，其特征在于，
所述冷却剂(70)具有小于0.5μs/cm的电导率。


3.根据权利要求2所述的变流器，其特征在于，
所述冷却剂(70)具有小于0.2μs/cm的电导率。


4.根据权利要求1所述的变流器，其特征在于，
所述油是矿物油。


5.根据权利要求1或2所述的变流器，其特征在于，
所述功率半导体器件与所述冷却剂(70)热耦合，其方式为，所述功率半导体器件分别与冷却体热耦合，并且所述冷却体与所述冷却剂(70)热耦合。


6.根据权利要求1或2所述的变流器，其特征在于，
所述功率半导体器件与所述冷却剂(70)热耦合，其方式为，所述功率半导体器件分别经由热管(408)与冷却体热耦合，并且所述冷却体与所述冷却剂(70)热耦合。


7.根据权利要求1或2所述的变流器，其特征在于，
所述冷却装置(50)具有用...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫·克赖斯特，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE