电路断路布置制造技术

本发明专利技术的实施例公开一种适于连接到布置成运送电流的至少一条传输线(101)中的电流路径的电路断路布置(100)，用于可控地实现至少一条传输线(101)中的电流的流动的不连续。该电路断路布置(100)包括：多个功率半导体切换元件(7‑1，7‑2，7‑3，…，7‑N，8‑1，8‑2，8‑3，…，8‑N)的多个串联连接(6‑1，6‑2)。功率半导体切换元件(7‑1，7‑2，7‑3，…，7‑N，8‑1，8‑2，8‑3，…，8‑N)的多个串联连接(6‑1，6‑2)相对于彼此并联连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及功率系统，诸如电功率分配或传输系统，例如高压直流(HVDC)功率传输系统。具体地，本专利技术涉及例如供在功率系统中使用的电路断路布置。
技术介绍
诸如电功率分配或传输系统的功率系统用于供应、传输和使用电功率。由于越来越需要功率供应或递送和互连功率传输和分配系统，高压直流(HVDC)功率传输正变得越来越重要。诸如电功率分配或传输系统的功率系统一般包括保护系统，用于保护、监测和控制包括在功率系统中的其它组件的操作和/或功能性。这类保护系统例如可能能够检测电力线、变压器和/或功率系统的其它部件或组件中的短路、过电流和过电压。保护系统可以包括保护设备，诸如用于隔离例如通过打开或跳闸电路断路器而在功率传输和分配线中发生的任何可能的故障的电路断路器。在已经清除故障之后，例如通过在已在其中检测到故障的组件上执行维修和/或维护，可以通过关闭电路断路器来恢复电力流。备选或另外，保护系统可被布置成：在为功率流检测特定路线中的故障时，隔离已经在其中检测故障的路线并为功率流选择备选的路线。电路断路器的操作可响应于故障状况或故障电流的检测。在检测故障状况或故障电流时，机制可操作电路断路器，以便中断流过那里的电流。一旦已经检测到故障，电路断路器内的触点可能分开，以便中断通过那里的电流。弹簧布置、气动布置或利用机械存储的能量的一些其它部件可用于分开触点。机械电流断续器例如可用在电路断路器中。HVDC电网或DC电网可包括由传输线互连的多个交流(AC)/DC转换器端子，例如，地下电缆和/或架空线。在电网内，端子可连接到多个端子，导致不同类型的拓扑。DC电路断路器可以用于隔离HVDC和DC电网中的故障组件，诸如传输线。
技术实现思路
在备选方案中或除了采用电路断路器中的机械电流断续器外，可在电路断路器中采用基于半导体设备的固态断续器。固态直流(DC)电路断路器，即能够断开DC电流并且通常包括至少一个功率半导体开关的电路断路器，可通过相对大量的串联连接的功率半导体开关来实现。通过相对大量的串联连接的功率半导体开关的布置，可以实现对于DC电路断路器的足够高的操作电压。在例如可包括一个或多个DC电路断路器的高压直流(HVDC)功率传输系统、HVDC电网或DC电网的正常操作期间，一个或多个DC电路断路器中采用的所有功率半导体开关处于传导模式，传导模式可对应于关闭位置，其中功率半导体开关正在传导电流。这可使功率半导体开关暴露于连续的电流压力，连续的电流压力例如在HVDC应用中可能相对高。对于通过相对大量串联连接的功率半导体开关实现的DC电路断路器，如果功率半导体开关中的任何一个将发生故障，例如由于连续的电流压力，通过DC电路断路器的电流将被中断，并且DC电路断路器中任何故障组件的修复和/或替换因此可能变得必要，以便将DC电路断路器返回操作中。除了或本身可以导致功率半导体开关的故障的其它因素可能是过热、过电压、相对高的电压和/或电流上升和/或切换损失。鉴于以文，本专利技术关注的是要实现电路断路器或电路断路布置的操作的相对高可靠性。本专利技术进一步关注的是要实现对路断路器或电路断路布置中任何故障组件的修复和/或替换的相对小的需求。本专利技术进一步关注的是要实现路断路器或电路断路布置的相对高的冗余。本专利技术进一步关注的是要实现路断路器或电路断路布置的相对高的冗余，而在相同时间允许路断路器或电路断路布置的相对小的整体尺寸。为了解决这些关注和其它关注中的至少一个，提供一种根据独立权利要求的电路断路布置。优选实施例由从属权利要求限定。根据第一方面，提供有一种电路断路布置，该电路断路布置适于连接到或可连接到布置成运送电流的至少一条传输线中的电流路径。该电路断路布置适于可控地实现至少一条传输线中的电流的流动的不连续。该电路断路布置包括：包括多个功率半导体切换元件的多个串联连接的至少一个电路断路单元。功率半导体切换元件的多个串联连接相对于彼此并联连接。功率半导体切换元件的至少两个串联连接相对于彼此并联连接，使得功率半导体切换元件的一个串联连接中的功率半导体切换元件的子集中的每一个个别并联连接到功率半导体切换元件的另一个串联连接中的一个对应的功率半导体切换元件或者对应的功率半导体切换元件。本专利技术的实施例基于布置串联电连接的功率半导体切换元件的两个或三个或更多个“串”，其中“串”并联电连接。根据一个示例，功率半导体切换元件的“串”可形成类似于电互连功率半导体切换元件的电导体的网格等的结构或布置，其中功率半导体切换元件被布置在相邻网格点之间，所述网格可基本上位于共同的平面。通过实现电路断路器，例如DC电路断路器，通过功率半导体切换元件的这类“串”，可增加通过电路断路器的额定电流，由于在正常操作期间，例如在其中没有检测到故障的操作期间，并联的串将通过电路断路器共享电流。在电路断路器中的一个或多个功率半导体切换元件的故障的情况下，电路断路器中的其它功率半导体切换元件，例如包括并联连接到电路断路器中的一个或多个故障功率半导体切换元件的这类功率半导体切换元件，可以能够承受通过电路断路器的电流，而不需要电路断路器中任何故障组件的立即修复和/或替换。从而，可实现电路断路器的相对高的冗余。因此，可根据第一方面对于电路断路布置实现相对高的冗余。由于单个功率半导体切换元件的额定电压相比功率传输的电压水平可能太小，可使用多个功率半导体切换元件的串联连接，以便将电路断路布置适于期望的或所需的额定电压和/或额定电流。功率半导体切换元件的每个串联连接原则上可包括任何整数数量的功率半导体切换元件，所述数量可至少部分地取决于电路断路布置的期望的或所需的额定电压和/或电流。因此，可通过根据第一方面的电路断路布置中的多个功率半导体切换元件的多个串联连接，实现模块化的结构或布置，该模块化的结构或布置另外可能相对容易地适于用于电路断路布置的期望的或所需的电压和/或电流。根据本专利技术的实施例，串联电连接的功率半导体切换元件的多个“串”被包括在电路断路布置中，其中“串”并联电连接。在实现中，串联连接的功率半导体切换元件的并联串可被布置成彼此靠近，例如在一些支撑或衬底上，和/或在彼此上方。在并联串之间的电连接例如可通过灵活的电流汇流条和/或通过其它适当的电连接器来实现。由此，可实现并联串的相对紧凑的布置，和/或对于根据第一方面的电路断路布置的实现可需要相对小的表面面积。换句话说，根据第一方面的电路断路布置可占据相对小的表面面积。根据示例，每个功率半导体切换元件连接到缓冲器电路和门单元。根据另一个示例，两个或多个并联串可共享共同的缓冲器电路，或者在两个或多个并联串中对应的功率半导体切换元件可共享共同的缓冲器电路。功率半导体切换元件的一个串联连接中的功率半导体切换元件的子集可仅包括串联连接中的功率半导体切换元件的一些，即其中子集是“正确的”子集，或者串联连接中的功率半导体切换元件的整个集。例如，功率半导体切换元件的至少两个串联连接可相对于彼此并联连接，使得功率半导体切换元件的一个串联连接中的功率半导体切换元件的正确的子集个别并联连接到功率半导体切换元件的另一个串联连接中对应的功率半导体切换元件。在本申请的上下文中，通过功率半导体切换元件的一个串联连接中的功率半导体切换元件的正确的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路断路布置(100)，所述电路断路布置(100)适于连接到布置成运送电流的至少一条传输线(101)中的电流路径用于可控地实现所述至少一条传输线中的电流的流动的不连续，所述电路断路布置包括：包含多个功率半导体切换元件(7‑1，7‑2，7‑3，...，7‑N，8‑1，8‑2，8‑3，...，8‑N，9‑1，9‑2，9‑3，...，9‑N)的多个串联连接(6‑1，6‑2，6‑3)的至少一个电路断路单元(105；105‑1，105‑2，105‑3，...，105‑N)，功率半导体切换元件的所述多个串联连接相对于彼此并联连接；其中功率半导体切换元件的至少两个串联连接相对于彼此并联连接，使得功率半导体切换元件的一个串联连接中的功率半导体切换元件的子集中的每一个个别地并联连接到功率半导体切换元件的另一个串联连接中的对应的功率半导体切换元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电路断路布置(100)，所述电路断路布置(100)适于连接到布置成运送电流的至少一条传输线(101)中的电流路径用于可控地实现所述至少一条传输线中的电流的流动的不连续，所述电路断路布置包括：包含多个功率半导体切换元件(7-1，7-2，7-3，...，7-N，8-1，8-2，8-3，...，8-N，9-1，9-2，9-3，...，9-N)的多个串联连接(6-1，6-2，6-3)的至少一个电路断路单元(105；105-1，105-2，105-3，...，105-N)，功率半导体切换元件的所述多个串联连接相对于彼此并联连接；其中功率半导体切换元件的至少两个串联连接相对于彼此并联连接，使得功率半导体切换元件的一个串联连接中的功率半导体切换元件的子集中的每一个个别地并联连接到功率半导体切换元件的另一个串联连接中的对应的功率半导体切换元件。2.根据权利要求1所述的电路断路布置，其中功率半导体切换元件的至少两个串联连接相对于彼此并联连接，使得功率半导体切换元件的一个串联连接中的每个功率半导体切换元件个别地并联连接到功率半导体切换元件的另一个串联连接中的对应的功率半导体切换元件。3.根据权利要求1或2所述的电路断路布置，其中功率半导体切换元件的至少一个相对于切换操作是可控的。4.根据权利要求3所述的电路断路布置，其中相对于切换操作是可控的所述功率半导体切换...

【专利技术属性】
技术研发人员：PO·赫德布拉德，R·德拉克香法，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH