本发明专利技术涉及一种用于将至少一个第一多相交流电压转换为高压直流电压并将高压直流电压转换为第二多相交流电压的变流器电路装置。该变流器电路包括变流器单元的第一和第二级联，每个变流器单元分别具有变压器侧的第一端子以及直流电压侧的第二端子。第一级联由第一变流器单元的串联排列形成，第二级联由第二变流器的串联排列形成。第二变流器单元被构造为具有通过第一端子与变压器连接的三相桥电路、具有中间电路，其中中间电路在至少一个支路中设置第二电流阀并且与三相桥电路并联地设置第一电流阀。第一变流器单元被构造为与第二变流器单元相同，或者被构造为三相整流器电路。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术介绍了一种用于将来自多个源的第一三相交流电压转换为高压直流电压(Hochvoltgleichspannung)以在高压直流电压连接 中传输、并用于进一步转换为其它三相交流电压的变流电路装置。这 种高压直流电压连接例如用于风能发电设备，其中发电机的输出功率 以及输出电压都动态变化。在将多个风能发电设备排列为所谓的风电 场时，按照现有技术，各个风能发电设备通过高压直流电压连接与一 个公共逆变器(Wechselrichter )连接，其中逆变器用于向电网馈送 电流。
技术介绍
按照现有技术，在此为了产生电流，优选采用中压级的发电机。 该发电机的输出的三相都与变压器连接，该变压器将中压转换为数量 级为100000伏特的高压。所产生的交流电压随后通过高压二极管整流器被整流，并被馈入高压直流电压连接。在高压直流电压连接的接头处，借助逆变器将直流电压转换为合适的交流电压并馈入电网。这种高压直流电压连接作为ABB的 "HVDC"或"HVDC光"技术乂>知。该现有技术的缺点具体来说是输入滤波器的费用太大。在此公知 逆变器被实施为多个双极晶体管以特定构造和连接技术的串联结构。 所述现有技术的缺点在于，在这种逆变器的实施方式中，所有晶体管 同时接通，并且在此，每个时间单位都会在导线中出现很高的电压变 化。为了控制这种电压变化，需要相应大尺寸的滤波器以及特别复杂 和昂贵的中间电路电容器。在此，例如高压电容器形式的电路技术花 费以及所有晶体管同时接通都是缺点。 DE 101 14075 B4公开了一种变流器电路，其包括用于将交流电 发电机中所产生的交变电流转换为直流的整流电路装置、从整流电路 装置到级联的逆变器的直流连接、连接在后的用于对高压电网馈电的 中压变压器，以及上级的控制装置。逆变器包括多个逆变器单元的级 联、串联的排列，它们的输入端串联，其中每个逆变器单元可以由上 级控制装置主动接通，或者通过桥接其输入端而被动地接通。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种变流器电路装置，用于将 第一交流电压转换为高压直流电压，并在相应的传输之后转换为第二 交流电压，其中变流器电路装置相对于单个半导体开关的故障应该是 容错的，同样相对于现有技术应当明显减少每个时间单位的电压变 化，此外还可以实现具有标准功率半导体模块的结构。该技术问题通过具有权利要求1的特征的变流器电路装置来解 决。优选扩展方案在从属权利要求中提出。本专利技术的变流器电路装置用于将至少一个第一多相交流电压转 换为高压直流电压。该多相交流电压在分散能量供应的范畴内或在风 电场中例如可以通过多个发电机产生。变流器电路装置还用于将该高 压直流电压转换为第二多相交流电压以馈入电网，例如中压电网。本专利技术的变流器电路装置包括变流器单元的第一和第二级联，其 中笫一级联由第一变流器单元的串行排列形成，第二级联由第二变流 器单元的串行排列形成。每个第二变流器单元都具有变压器侧的第一端子以及直流电压 侧的第二端子。第一端子用于将变压器的相应绕组与三相桥电路的相 应中点连接。三相桥电路在其一侧与中间电路连接，该中间电路在至 少一个支路中具有第二电流阀(Stromventil)以及与三相桥电路并联 的第一电流阀。该电流阀与变流器单元的第一端子连接。第一变流器单元被构成为与第二变流器单元相同，或者其具有三 相整流电路，其中三相整流电路的各中点与变压器的相应绕組连接。直流电压侧的第二端子同样电路正确地与三相整流电路连接。所述级联被构造为相邻变流器单元的第二端子的串行连接。附图说明下面借助图1和图2示例性解释本专利技术的思想。图1示出按照本专利技术的变流器电路装置的第一实施方式。图2示出按照本专利技术的变流器电路装置的第二实施方式。具体实施例方式图1示出本专利技术变流器电路装置1的第一示例实施方式。在此示 出完全对称的结构，其中未示出的变压器的结构在此不予考虑。每个变流器单元20、 30包括三相桥电路22、 32，其中三相桥电 路在其一侧被构造为分别在每个相位具有上功率开关220、 320和下 功率开关230、 330。每个功率开关220、 230、 320、 330在其一侧由 多个双极晶体管224、 234、 324、 334的并联电路组成，其中仅分别 显示一个。这些晶体管224、 234、 324、 334与多个自振荡二极管222、 232、 322、 332反向并联，还是仅分别示出一个。晶体管和二极管在 此例如是电压级别为1700V的半导体元件，如其在标准功率半导体模 块中通用地使用的那样。三相桥电路22、 32的直流电压侧与具有至 少一个电容器240、 340的中间电路24、 34连接。三相桥电路22、 32 的交流电压侧分别在中间与变压器的相应绕组连接。第一电流阀26、 36与三相桥电路22、 32并且与电容器240、 340 并联。该第一电流阀在变流器电路装置1的这种实施方式中被构造为 至少一个双极晶体管260与至少一个二极管262的反向并联电路。该 电流阀26、 36用于桥接相应变流器单元20、 30。由此， 一方面可以 以冗余数量的变流器单元20、 30来构成级联2、 3，同样，还可以桥 接有故障的变流器单元，并因此即使在个别故障时也能使整个变流器 电路装置l保持工作。中间电路24、 34还在一个支路中具有第二电流阀28、 38，该第二电流阀同样被构造为至少一个双极晶体管280、 380与至少一个二 极管282、 382的反向并联电路。在变流器电路装置1的所示实施方式中，级联2、 3分别由6个 变流器单元20、 30构成，其中仅示意性示出。高压直流传输装置例 如以100kV的电压工作，为此根据所采用的半导体元件的电压级别， 串联连接的变流器单元20、 30的数量在100的数量级内。在变流器电路装置1的这种实施方式中，出于绝缘原因，优选地 将每个级联2、 3在其中点与地电势12、 14连接。由此，电压例如为 100kV的高压直流传输装置10优选在其中点与地电势连接，由此各 个导线相对于地的电势的绝对值分别只有50kV，并因此简化了它们 的绝缘。变流器电路装置1的该实施方式的另一个优点在于，与现有技术 相比，通过交错地(versetzt)对各个变流器单元20、 30提供时钟 (Taktung)，每个时间单位的电压变化明显减小。由此还导致，其 他需要的输入滤波器明显更小花费地被构造。同样有利的是，在本专利技术的变流器电路装置l的实施方式中，与 现有技术相比，通过交错地向各个变流器单元20、 30提供时钟，电 网电流波动减小了对应于变流器单元20、 30个数的系数。当时钟频 率例如为lkHz并错开0.1ms时，电网电流波动等于10kHz的虚拟开 关频率。在变流器电路装置1的这种对称结构中，能量可以在两个方向 上、即从第一级联2向第二级联3以及从第二级联3向第一级联2传 输。在从第一级联2向第二级联3传输时，第一电流阀26的所有晶 体管260都不导通，因此只有经过二极管262的电流路径是导通的。 应当连接的那些变流器单元的第二电流阀28的各晶体管280在该情 况下是导通的。通过变流器单元20的这种连接，提高了所产生的第 一级联2的直流电压，以及在断开时减小了所产生的第一级联2的直本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于将至少一个第一多相交流电压转换为高压直流电压、并将所述高压直流电压转换为第二多相交流电压的变流器电路装置（１），包括变流器单元（２０，３０）的第一级联（２）和第二级联（３），其中每个变流器单元分别具有变压器侧的第一端子和直流电压侧的第二端子， 其中第一级联（２）由第一变流器单元（２０）的串联排列构成，第二级联（３）由第二变流器（３０）的串联排列构成， 其中第二变流器单元（３０）被构造为具有通过第一端子与变压器（４０）连接的三相桥电路（３２）、具有中间电路（３４），其中在中间电路（３４）的至少一个支路中设置第二电流阀（３８），并且与三相桥电路（３２）并联地设置第一电流阀（３６）， 其中第一变流器单元（２０）被构造为与第二变流器单元（３０）相同，或被构造为三相整流电路（２１）。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：德简施赖伯，
申请(专利权)人：塞米克朗电子有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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