为了提供一种用于在驱动和／或高压技术领域将电能转换为热量的装置（１５），该装置具有制动电阻以及至少一个用于控制该转换的可控制动功率半导体，建议所述制动电阻具有多个单制动电阻（１８），这些单制动电阻分别是双极的子模块（１４）的部件，其中，这些子模块（１４）相互串联以构成子模块串联电路，并且至少部分地具有分别与相关联的单制动电阻（１８）并联的储能器（１６）以及至少部分地具有可控制动功率半导体（２８），该制动功率半导体在制动位置上使得电流能够通过分别相关联的单制动电阻（１８）流动，并且在正常运行位置上断开通过该单制动电阻的电流流动。
【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用于在驱动和/或高压
将电能转换为热量的装置，该装 置具有制动电阻以及至少一个用于控制该转换的可控制动功率半导体。
技术介绍
这样的装置例如已经由DE102005040549A1公开。在该文献中描述的装置涉及所 谓的多级变换器，其中，功率半导体阀连接在交流电压接线和直流电压接线之间。通过这种 方式实现了在正常运行中构成正直流电压接线和负直流电压接线的桥电路。在该正直流电 压接线和负直流电压接线之间延伸着由双极子模块组成的串联电路，这些双极子模块分别 具有储能器以及功率半导体电路。功率半导体电路和储能器与子模块的双极输出端连接， 使得可以产生在储能器上降落的电压或者在每个子模块的双极输出端上的零电压。与子模 块的串联电路串联地设置制动电阻。由子模块和制动电阻构成的串联电路通常也称为制动 控制器。正直流电压接线和负直流电压接线通过直流电压中间电路与另一变换器连接，该 另一变换器例如作为反相换流器运行并且与交流电压网或三相电动机连接。在有故障的情 况下，可能导致该反相换流器不能将在直流电压侧提供的有效功率馈入到所连接的交流电 压网或三相电动机内。这样的状况例如在三相电动机制动时出现。由此制动电阻用于将在 这种情况下出现的过量的有效功率转换为热量。通过这种方式和方法，作为整流器运行的 变换器还可以继续作为这样的变换器运行，而不会导致整个装置的完全崩溃。在图1至4中示例性地示出根据现有技术的其它装置。图1示出了三个相制动支路1，这些相制动支路在交流电压侧与变换器连接。在 此，每个相制动支路1电气地连接到该变换器的交流电压接线。此外，每个相制动支路1都 具有机械开关2以及制动电阻3。在相制动支路的背向交流电压接线的端部上，该相制动支 路1在共有的星形汇接点4相互关联。作为开关2，例如采用作为这种开关公知的机械功率 开关。如果功率开关2被接入，则由交流电压接线的相应相流出的电流通过制动电阻3流 向共有的星形汇接点4，其中电能通过该制动电阻被转换为热量。图2示出了根据图1的实施例，但其中作为开关选择了可控功率半导体阀5，这些 可控功率半导体阀相互反向并联连接。功率半导体阀5例如是不可断开的，由此是从外部 换流的可控硅阀。图3示出了根据现有技术的另一个实施例。在此也示出变换器6，该变换器包括形 成所谓的六脉冲桥电路的功率半导体阀7。每个功率半导体阀7在交流电压接线8和直流 电压接线9或10之间延伸。直流电压接线9和10在该装置运行时具有不同的极性，因此 用正符号或负符号表示。在直流电压接线9和10之间延伸的是制动电阻3，该制动电阻在 此示意性的以电感11和纯欧姆电阻12的形式示出。制动电阻3设置在变换器6的直流电 压侧，其中，未图形地示出与该制动电阻串联设置的用于接通该制动电阻的开关。图4示出一个实施例，其中由可断开的功率半导体与反向并联的续流二极管组成 的串联电路13在直流电压中间电路的正直流电压接线9和负直流电压接线10之间延伸。与该串联电路13串联地连接制动电阻3。这类装置具有以下缺点激活制动控制器与将有效功率有效转换为热量之间的持 续时间太长，以至于无法可靠地排除变换器上的故障。
技术实现思路
因此本专利技术要解决的技术问题在于，提供本文开头所述类型的装置，该装置在需 要情况下使得可以快速和廉价地将有效功率转换为热量。本专利技术通过以下方式解决该技术问题，制动电阻具有多个单制动电阻，这些单制 动电阻分别是双极子模块的部件，其中这些子模块相互串联以构成子模块串联电路，并且 至少部分地具有分别与相关联的单制动电阻并联的储能器以及至少部分地具有制动功率 半导体，该制动功率半导体在制动位置上使得电流可以通过分别相关联的单制动电阻流 动，并且在正常运行位置上断开通过该单制动电阻的电流流动。根据本专利技术，不是像在现有技术中那样设置单个的制动电阻，而是将该制动电阻 分布到多个单制动电阻。换句话说制动电阻由多个单电阻构成。在此，这些单电阻是双极 子模块的部件，其中这些双极子模块相互串联连接。在此，储能器和该单电阻在它们的尺寸 方面被相互配合，使得在标称运行时存储在储能器中的能量能够快速消失。由此借助可控 制动功率半导体，使得可以将有效功率快速地转换为热量。在触发制动功率半导体之后，储 能器通过作为整流器运行的变换器提供能量，从而在较长的持续时间内也可以将有效功率 作为热量输出到环境中。本专利技术的装置合适地在驱动技术和/或高压
中，尤其是在电能传输和电 能分布领域中采用。“高压”这一概念是指超过IkV的所有电压。总制动电阻分布在单制动电阻中还使得可以改善单电阻的冷却。从而根据本专利技术 的优选变形方案在单电阻之间设置冷却装置，这些冷却装置导热地与单电阻连接并且负责 快速和可靠的热排出。该冷却装置例如包括水冷却或空气冷却。合适地，单电阻构成为电阻片的堆叠，其中这些电阻片由经过烧结的材料构成。在 该堆叠内部，这些电阻片以它们的平坦面相互毗连，其中紧固装置提供必要的接触压力，从 而在片电阻之间提供平面接触。合适地，构成多个子模块串联电路，这些子模块串联电路分别至少部分的形成变 换器的功率半导体阀之一。变换器的功率半导体阀分别具有交流电压接线以及直流电压接 线，并且例如在六脉冲桥电路中相互连接。但是该变换器的拓扑结构原则上是任意的，从而 在这方面不需要详细介绍。根据本专利技术的该合适扩展，单电阻是变换器的功率半导体阀的 至少一部分，并且因此集成在该变换器中。在此，功率半导体阀由子模块的串联电路组成， 在这些子模块中至少一些包括单制动电阻。根据本专利技术的优选实施方式，每个子模块都包 括单制动电阻。根据与此有关的合适的扩展，每个子模块具有两个可断开的功率半导体，这些功 率半导体分别与续流二极管反向并联。通过这种方式构成所谓的半桥电路。这些功率半导 体与储能器并联，并且与子模块的连接端子连接，使得在这些连接端子上降落在储能器上 降落的电压或者零电压。根据本专利技术的另一合适实施方式，为每个子模块设置两个可断开的功率半导体，其中这两个可断开的功率半导体形成与制动电阻串联电路并联的功率半导体串联电路，其 中该制动电阻串联电路分别具有单制动电阻以及与该单制动电阻串联的制动功率半导体， 该制动功率半导体与续流二极管反向并联。该功率半导体串联电路与子模块的连接端子连 接，使得通过合适地控制可断开的功率半导体可以通断在子模块的连接端子上的零电压或 者通断在储能器上降落的电压。通过这种方式和方法，可以确定在功率半导体阀的直流电 压接线和交流电压接线之间降落的电压。通过合适地控制制动功率半导体，可以依据对制 动功率半导体的控制将在相关联的储能器中存储的能量转换为热量。合适的的是，作为可 断开的制动功率半导体采用所谓的IGBT或GT0。可断开的功率半导体不仅能通过控制脉冲 从截止位置转换到接通位置。而且也可以利用可断开的功率半导体从接通位置主动地、也 就是受控地转换到截止位置。由此，对制动功率半导体的控制例如可以通过合适的脉宽调 制来进行。合适的是，每个子模块包括桥接装置用于在损坏情况下桥接与该桥接装置相关联 的子模块。换句话说，该子模块在故障情况下将被短路，从而在唯一的一个子模块失效时不 需要断开整个功率半导体阀。根据本专利技术的优选实施方式，一个子本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于在驱动和／或高压技术领域将电能转换为热量的装置（１５），该装置具有制动电阻以及至少一个用于控制该转换的可控制动功率半导体，其特征在于，所述制动电阻具有多个单制动电阻（１８），这些单制动电阻分别是双极的子模块（１４）的部件，其中，这些子模块（１４）相互串联以构成子模块串联电路，并且至少部分地具有分别与相关联的单制动电阻（１８）并联的储能器（１６）以及至少部分地具有可控制动功率半导体（２８），该制动功率半导体在制动位置上使得电流能够通过分别相关联的单制动电阻（１８）流动，并且在正常运行位置上断开通过该单制动电阻的电流流动。
【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：迈克·多马希克，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE
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