CN101473431B - 高压换流器的冷却和屏蔽 - Google Patents

高压换流器的冷却和屏蔽 Download PDF

Info

Publication number
CN101473431B
CN101473431B CN200680055026XA CN200680055026A CN101473431B CN 101473431 B CN101473431 B CN 101473431B CN 200680055026X A CN200680055026X A CN 200680055026XA CN 200680055026 A CN200680055026 A CN 200680055026A CN 101473431 B CN101473431 B CN 101473431B
Authority
CN
China
Prior art keywords
converter
row
power semiconductor
coolant liquid
valves
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200680055026XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101473431A (zh
Inventor
比约恩·雅各布松
佩尔-奥洛夫·赫德布拉德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Technology AG
Original Assignee
ABB T&D Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB T&D Technology AG filed Critical ABB T&D Technology AG
Publication of CN101473431A publication Critical patent/CN101473431A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101473431B publication Critical patent/CN101473431B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/10—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers
    • H01L25/11—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/117—Stacked arrangements of devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/552—Protection against radiation, e.g. light or electromagnetic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/60—Protection against electrostatic charges or discharges, e.g. Faraday shields
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14339—Housings specially adapted for power drive units or power converters specially adapted for high voltage operation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3025—Electromagnetic shielding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

一种在高压传输系统的换流站中将交流电压变换成直流电压以及进行相反变换的换流器，包括串联连接的换流器阀门(1，2)，该换流器阀门具有串联连接并且布置成叠加的层的功率半导体器件。阀门在列中被布置为彼此紧邻。冷却液引导管道(14)由金属制成，在与冷却块不相连接的所述列的周边的至少一部分之上延伸，用于冷却所述器件。这样的金属管道被布置在所述部分中，以在列的周边的该部分上形成电场屏蔽屏。冷却液引导管道(13)当在与冷却块连接的列的所述周边的部分上延伸时，由电气绝缘的材料制成。电场屏蔽装置(15)布置在这些部分之上的列的外部。

Description

高压换流器的冷却和屏蔽
技术领域和现有技术
本发明涉及在高压传输系统的换流站中将交流电压变换成直流电压以及进行相反变换的换流器，所述换流器包括串联的换流器阀门，该换流器阀门具有串联连接并且布置成叠加的层的功率半导体器件，所述阀门形成至少一列的一个或多个换流器阀门，所述换流器还包括用于冷却功率半导体器件的装置，该装置包括冷却块和管道，该冷却块与各所述器件相接触，该管道围绕该列延伸同时在至少一个环路中引导冷却液通过所述块，所述换流器还包括用于使所述列的环境与电场相屏蔽的装置，该装置在功率半导体器件的所述层的外部围绕列布置，其中所述功率半导体器件在每个所述层中布置在至少一行中，而所述行具有与各功率半导体器件相接触的冷却块。
所述换流器可以是线换向(line-commutated)CSC(电流源换流器)换流器，其中如晶闸管等采取所述各功率半导体器件这一形式的开关元件在连接至换流器的交流系统中的交流电流的零交叉处关断。该换流器还可以是强迫换向VSC(电压源换流器)换流器，其中所述开关元件是根据脉宽调制(PWM)模式而被控制的关断器件。
各换流器阀门如上述具有若干串联连接的功率半导体器件，以能够一起承受由这种换流器阀门在其阻断状态下要承受的高压。
本发明特别但并不专门只针对用于HVDC(高压直流)传输系统的换流器，因此将主要对于该应用来说明本发明。
这种类型的换流器通常是所谓12脉冲桥式换流器，这意味着它具有采取以下形式的12个换流器阀门：即3个并联的串联连接，每个串联连接是各所述列中的4个换流器阀门的串联连接，以在列的一个末端处连接至高电位而在另一末端处连接至低电位。然而，本发明不限于这种12脉冲配置，而是还可以构想更多或更少的换流器阀门，如6脉冲配置，其中在各列中有2个换流器阀门。
在这种类型的换流器中，由于传输高功率，因而具有有效的所述冷却装置是至关重要的，并且由于多在400kV或甚至800kV量级的高压可能施加在换流器列上，因而将所述换流器列的环境与电场相屏蔽，以保护所述换流器列的周围的设备也是至关重要的。在已知的这种类型的换流器中是通过以下来实现这些需求的：即将冷却液导入沿列的角的上升管道中，接着再导入围绕功率半导体器件的各层延伸的、连接至这些上升管道的环路，再回到下降管道这些环路。由于这一缘故曾使用过塑料管道。环境的屏蔽已通过在功率半导体器件的层的外部布置金属屏来实现，例如在所述塑料管道外布置这些屏，以屏蔽该换流器阀门，从而消除到地的部分放电或飞弧的风险。
这种类型的换流器是如此复杂而昂贵，因而正在不断试图简化其构造以节省成本，并还可能改进这种换流器的特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在介绍中定义的类型的换流器，该换流器比已知的那些换流器具有更简单且更低廉的结构。
根据本发明，这一目的是通过提供这样的换流器而获得的：在该换流器中，所述冷却液引导管道(14)由金属制成，在与所述冷却块不相连接的所述列的周边的至少一部分之上延伸，至少一个这样的金属管道被布置在所述部分中，以在列周边的该部分上还形成电场屏蔽屏，所述冷却液引导管道当在与冷却块连接的列的所述周边的部分上延伸时，由电气绝缘的材料制成，而电场屏蔽装置布置在这些部分之上的列的外部。
在可能的情况下，通过结合引导冷却液的功能和通过制成所述金属管道来屏蔽电场的功能，电场屏蔽屏的数量相对于公知的那些换流器将显著地减少，从而产生更简单且更低廉的结构。
根据本发明的一个实施例，所述电场屏蔽装置包括电场屏蔽屏。
根据本发明的另一实施例，所述电场屏蔽装置至少部分地是通过使水在电气绝缘材料的所述管道中流动而形成的，从而可利用如下这一点：在管道中流动的水轻微地有传导性并可以用作电场屏蔽屏。
根据本发明的另一实施例，所述电场屏蔽装置包括所述电气绝缘材料的管道，该电气绝缘材料被提供有掺杂物以使之有些半导体特性。
根据本发明的再一实施例，所述电场屏蔽装置包括这一布置：插入在电气绝缘材料的所述管道中的电气绝缘材料段之间的导电材料段。本发明的这一实施例和之前的实施例可结合起来以尽量减少电场屏蔽屏的数量，并且还有可能在与所述冷却块连接的列的周边的部分之上将它们全部去除。
根据本发明的另一实施例，在列的周边的所述部分中，多个金属管道被布置为一个在另一个之上，以形成所述电场屏蔽屏。电场屏蔽屏可以通过这种多个金属管道的布置而有效地形成，以在列的周边的这部分之上引导冷却液。
根据本发明的另一实施例，所述列具有基本上呈矩形的截面，所述功率半导体器件布置在沿所述列的相对的边延伸的基本上水平的行中，而所述冷却液引导管道是由在连接所述相对的列的另外两边之上延伸的一个或多个金属管道形成的。这导致换流器所需的电场屏蔽屏的数量大大减少，由此极大地节省了材料和成本。
根据本发明的另一实施例，所述行沿列的长边延伸并且所述金属管道沿其短边延伸。
根据本发明的又一实施例，所述换流器包括这样的构件：该构件适于将功率半导体器件的行的一个末端连接至布置在列的相对的边上的功率半导体器件的相邻行的末端，以将所述行串联连接，并且所述构件包括电气地连接至所述行的这种末端的所述金属管道，以将这些末端彼此电气地连接。这意味着通过将所述金属管道布置于此，通过将三个功能结合为一体以及该特征、金属管道而进一步简化结构，可以省略在已经公知的换流器中布置的、用于将所述行彼此连接的汇流排。
根据本发明的另一实施例，所述换流器包括这样的构件：该构件适于将功率半导体器件的行的一个末端连接至布置在列的相对的边上的功率半导体器件的相邻行的末端，以将所述行串联连接，并且所述构件包括相对于所述金属管道电气地绝缘并连接至所述行的这样的末端的导体，以将这些末端彼此电气地连接。这种分离的导体可在这种情况下布置：即期望选择用于电阻率非常高而不适于将功率半导体器件的所述行相互连接的金属管道的材料。材料成本也可以是当在本实施例或之前的实施例之间做出选择时的参数。将金属的管道用于合并的导体和冷却路径也使得在出现需要时、将电阻性阻尼元件的功能集成在换流器中成为可能。在这种情况下，对管道的导体区域和材料电阻率进行选择，以给出合适的总电阻。
根据本发明的另一实施例，功率半导体器件的所述行沿列的两条相对的边基本上水平地延伸，同时步进地从一条这样的边到更高级别上的另一边，并且所述金属管道从一个这样的级别向下一级别相对于水平面倾斜地在所述连接边上延伸。
根据本发明的另一实施例，所述冷却液引导管道跟随通过换流器阀门的电流路径、在一个单环路中从列的底部到其顶部围绕所述列延伸。通过使得所述管道蜿蜒地围绕换流器沿电流路径通过，从而有可能方便地将所述管道的几种功能结合起来并由此获得更简单和更低廉的结构。使得冷却液跟随通过换流器的电流路径的另一优点是：由于去除了在所述上升和下降管道中的冷却液内的电流所造成的干挠，因而使直流电压在不同功率半导体器件之间的分布变得更均匀。
根据本发明的另一实施例，所述冷却装置适于在所述管道中供给水作为冷却液，并且根据本发明的再一实施例，金属管道由铝或不锈钢制成，这些材料适于引导冷却液和屏蔽电场，并还在需要时引导电流。
根据本发明的另一实施例，换流器具有在所述列中布置为彼此紧邻的两个换流器阀门或四个换流器阀门，这是这种类型的换流器的典型设计。
根据本发明的另一实施例，换流器包括多个换流器阀门的串联连接，所述多个换流器阀门的串联连接彼此并联连接，并且各串联连接被布置在至少一个所述列中，然后换流器可以例如将三个所述换流器阀门的串联连接彼此并联连接，以提供换流器的交流侧的三个相位。
本发明还涉及根据所附独立权利要求18的换流器。该换流器通过使得冷却液跟随通过换流器的电流路径而解决在公知的这种类型的换流器中直流电压在不同功率半导体器件中分布不均匀的问题。
根据本发明的另一实施例，换流器适于将换流器的直流侧上的电压变换至50kV以上、200kV以上、400kV以上或600kV～1000kV。尽管在低电压的环境中，例如200kV的量级，也有利，但所述电压越高则本发明越引人关注。
本发明还涉及用于将交流系统连接至HVDC传输线的换流站，该换流站设有至少一个根据本发明的换流器，并涉及用于在背对背应用中将交流系统连接至另一交流系统的换流站，该换流站设有至少一个根据本发明的换流器，本发明还涉及具有换流站的HVDC(高压直流)传输系统，该换流站具有至少一个根据本发明的换流器。本发明还涉及具有换流站的高压交流传输系统，该换流站具有至少一个根据本发明的换流器，并涉及根据本发明的换流器在HVDC传输系统的换流站中的使用方法以及根据本发明的换流器在高压交流传输系统的背对背换流站中的使用，并且从以上对根据本发明的不同实施例的换流器的讨论中，呈现出这种换流器的布置及其使用使得构造更简单和更低廉的结果。
从下面对本发明的实施例的说明中，可以呈现出本发明的更多优点以及有利的特征。
附图说明
参照附图，接下来的是对根据本发明的实施例的换流器的具体说明。
在附图中：
图1是可以具有根据本发明的换流器的HVDC传输系统的示意图；
图2是示出了从一侧看去的、根据本发明的实施例的换流器的换流器阀门列的示意图；
图3是在垂直于图2的观察方向上看到的、根据图2的换流器列的与图2相似的图；
图4是示出了如何将功率半导体器件和冷却块布置在图2所示的换流器列的换流器阀门的层中的非常示意性的图；
图5是根据本发明的另一实施例的换流器的与图4相似的图。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了具有根据本发明的换流器的HVDC传输系统的一般设计。显示出了如何将换流站21、22布置在HVDC传输线23的各端，该HVDC传输线具有两个极24、25，其中一个带正极性、一个带负极性。交流系统26、26′通过变压器27、27′连接至各换流站，以获得所述直流系统的合适水平的电压。交流系统可以是采取任何类型的发电厂的形式的发电系统，其中发电机或耗电系统或网络连接至如工业和社区等电力的消费者。各换流站具有一个或两个换流器28、29，其各自将其直流侧一方面分别连接至所述两个极24、25，另一方面连接至换流器共用的直流中性布置30，并将其低压侧接地，以定义各极上的一定电压。各换流器28、29可以由如两个或三个串联连接的、用于获得可以是800kV量级的高压的一组换流器来替代。换流器包括采用任何已知配置、例如12脉冲桥式配置的若干电流阀门。换流器可以是线换向电流源换流器，其中如晶闸管等开关元件在所述交流系统中的交流电流的零交叉处关断。换流器还可以是强迫换向电压源换流器，其中所述开关元件是根据脉宽调制(PWM)模式而被控制的关断器件。
图2示出了可以是图1所示的系统中的换流器的、根据本发明的换流器的所谓双阀门(double valve)。该双阀门是两个换流器阀门1、2的串联，该换流器阀门具有串联连接并布置在换流器阀门内的叠加层中的功率半导体器件。两个阀门在截面基本上呈矩形的列中布置为彼此紧邻。列的一个末端3适于连接至高电位，而另一末端4适于连接至一个或多个换流器的直流侧的低电位。电涌放电器5、6与各换流器阀门并联连接，用于保护换流器阀门不受过压。交流系统被设计为连接至换流器阀门之间的中点7。
该换流器列可以与两个类似的这种换流器列一起形成具有所谓6脉冲桥式配置的换流器。然而，也可能是该换流器列单独包括换流器的全部换流器阀门，该换流器再连接至单相交流系统。至此所说明的全部特征都是本领域的技术人员所公知的。
下面将参照附图2～4说明本发明的新颖和表征性的特征。换流器具有如晶闸管等功率半导体器件8，其布置在基本上水平的行20中，该行沿列的相对的边9、10(实际上是长边)延伸，同时步进地从一条这样的边到更高级别上的另一边。在本示例中，18个这样的晶闸管在这样的行中串联连接，布置成9个一组，其中这些组间有阀门电抗器(未示出)。如以下进一步所述，属于相同换流器阀门的全部晶闸管串联连接。
换流器还具有用于使功率半导体器件冷却的装置，该功率半导体器件由于通过这种类型的换流器传输的高功率而在操作中耗散出大量的热能，这是由于两端3、4间的电压可能是400kV的量级，而在实施例中彼此紧邻的4个换流器阀门的电压是600kV～1000kV的量级，而500A～5kA的电流是正常的。这种冷却装置包括例如铝制的、布置成与各个晶闸管相接触的冷却块11。这些块由水等冷却液冷却，如图2和图3所示，该冷却液通过管道12中的冷却块，该管道12蜿蜒地围绕换流器沿换流器阀门中的电流路径在环路中延伸。来自这些管道的冷却液在通过所述冷却块的同时，通过泵(未示出)进行循环，以使与其接触的功率半导体器件冷却。通过使得水等冷却液跟随电流路径从而将不同晶闸管间电压的不均匀分布减少到最小。
在列的长边处的管道13由例如塑料的电气绝缘材料制成的，而与冷却块没有连接的短边上的管道14，是由铝或不锈钢等金属制成的。
用于使列与电场屏蔽的装置必须在功率半导体器件的层外部围绕列布置，而在长边上，这是通过将电场屏蔽屏15布置成例如铝制的板的形式而实现的。这些都布置在塑料管道13的外部。
然而，由于这一布置：即列的短边上的金属管道14与在列的相对的边上沿功率半导体器件的相邻行延伸的塑料管道相互连接，因而短边上不需要电场屏蔽屏，这是因为金属管道(这里是3个这样的管道)布置为一个在另一个之上，从而形成电场屏蔽屏。这导致大幅度节省了这种屏的成本。
此外，在图4所示的实施例中，这些金属管道还用来将功率半导体器件的行20的一个末端16电气地连接至布置在列的相对的边上的功率半导体器件的相邻行的末端17，这意味着不需要现有技术的换流器中用于这一任务的连接汇流排(connecting busbar)，从而进一步简化了换流器的结构。
图5示出了根据本发明的另一实施例的换流器的一部分，其与图4所示的换流器的区别在于这一事实：即，如汇流排等导体18被布置为将功率半导体器件的行的所述末端16、17彼此连接，从而在本实施例中金属管道14将引导冷却液并形成电场屏蔽屏，但不引导任何电流。这在有充分理由来选择如下的用于金属管道的金属时是合适的：该金属的电阻率不像用于连接行之间的电流所期望的那样低。如材料成本等其它考虑因素也可能影响对根据图4还是根据图5的实施例所做的选择。
本发明当然决非局限于上述实施例，而是在不脱离如所附权利要求书限定的本发明的基本构思的情况下、对其修改的许多种可能性对于本领域的技术人员将是显而易见的。
应当指出，对于列的截面，“矩形”也涵盖“正方形”。
此外，使金属管道仅在如一条短边等一部分上延伸、或者在换流器列的周边的多于两部分上延伸也在本发明的范围内。功率半导体器件还可以不同于以上地布置，例如在一个层中根据U形布置，其将各条腿分别连接至其上和其下的相邻层中这种U形的相对的腿。

Claims (23)

1.一种换流器，用于在高压传输系统的换流站中将交流电压变换成直流电压以及进行相反变换的，所述换流器包括串联连接的换流器阀门(1，2)，所述换流器阀门具有串联连接并且布置成叠加的层的功率半导体器件(8)，所述阀门形成至少一列的一个或多个换流器阀门，所述换流器还包括：
●用于冷却功率半导体器件的装置，包括冷却块(11)和管道，该冷却块与各所述器件相接触，该管道围绕该列延伸，同时在至少一个环路中引导冷却液通过所述块，以及
●用于使所述列的环境与电场相屏蔽的装置，其在功率半导体器件的所述层的外部围绕列布置，
●其中所述功率半导体器件(8)在每个所述层中布置在至少一行(20)中，所述行具有与各功率半导体器件相接触的冷却块(11)，
所述换流器的特征在于：所述管道包括第一冷却液引导管道(14)，所述第一冷却液引导管道(14)由金属制成，在与所述冷却块不相连接的所述列的周边的至少一部分之上延伸；至少一个这样的第一冷却液引导管道被布置在所述部分中，以在列的周边的该部分上还形成电场屏蔽屏；所述管道包括第二冷却液引导管道(13)，所述第二冷却液引导管道(13)当在与冷却块连接的列的所述周边的部分之上延伸时由电气绝缘的材料制成，而电场屏蔽装置布置在这些部分之上的列的外部。
2.根据权利要求1所述的换流器，其特征在于所述电场屏蔽装置包括电场屏蔽屏(15)。
3.根据权利要求1或2所述的换流器，其特征在于所述电场屏蔽装置至少部分地是通过使水在电气绝缘材料的所述第二冷却液引导管道(13)中流动而形成的。
4.根据权利要求1所述的换流器，其特征在于所述电场屏蔽装置包括电气绝缘材料的所述第二冷却液引导管道(13)，该电气绝缘材料被提供有掺杂物以使之有些半导体特性。
5.根据权利要求1所述的换流器，其特征在于所述电场屏蔽装置包括插入在电气绝缘材料的所述第二冷却液引导管道(13)中的电气绝缘材料段之间的导电材料段的布置。
6.根据权利要求1所述的换流器，其特征在于，在列的周边的所述部分中，多个第一冷却液引导管道(14)被布置为一个在另一个之上，以形成所述电场屏蔽屏。
7.根据权利要求1所述的换流器，其特征在于所述列具有基本上呈矩形的截面，所述功率半导体器件(8)布置在沿所述列的相对的边(9，10)延伸的基本上水平的行(20)中，而所述第一冷却液引导管道(14)是由在连接所述相对的边(9，10)的列的另外两边之上延伸的一个或多个金属管道形成的。
8.根据权利要求7所述的换流器，其特征在于所述行(20)沿列的长边延伸并且所述第一冷却液引导管道(14)沿其短边延伸。
9.根据权利要求7所述的换流器，其特征在于包括这样的构件：该构件适于将功率半导体器件的行(20)的一个末端(16)连接至布置在列的相对的边上的功率半导体器件的相邻行的末端(17)，以将所述行串联连接，并且所述构件包括电气地连接至所述行的这样的末端的所述第一冷却液引导管道(14)，以将这些末端彼此电气地连接。
10.根据权利要求7所述的换流器，其特征在于包括这样的构件：该构件适于将功率半导体器件的行的一个末端连接至布置在列的相对的边上的功率半导体器件的相邻行的末端，以将所述行串联连接，并且所述构件包括相对于所述金属管道电气地绝缘并连接至所述行(20)的这样的末端(16，17)的导体(18)，以将这些末端彼此电气地连接。
11.根据权利要求7所述的换流器，其特征在于功率半导体器件的所述行(20)沿列的两条相对的边(9，10)基本上水平地延伸，同时步进地从一条这样的边到更高级别上的另一边，并且所述第一冷却液引导管道从一个这样的级别向下一级别相对于水平面倾斜地在连接所述相对的边的列的另外两边之上延伸。
12.根据权利要求1所述的换流器，其特征在于所述管道跟随通过换流器阀门的电流路径、在一个单环路中从列的底部到其顶部围绕所述列延伸。
13.根据权利要求1所述的换流器，其特征在于所述用于冷却功率半导体器件的装置适于在所述管道中供给水作为冷却液。
14.根据权利要求1所述的换流器，其特征在于所述第一冷却液引导管道(14)由铝或不锈钢制成。
15.根据权利要求1所述的换流器，其特征在于具有在所述列中布置为彼此紧邻的两个换流器阀门(1，2)或四个换流器阀门。
16.根据权利要求1所述的换流器，其特征在于包括多个换流器阀门的串联连接，所述多个换流器阀门的串联连接彼此并联连接，并且各串联连接被布置在至少一个所述列中。
17.根据权利要求16所述的换流器，其特征在于具有彼此并联连接的三个所述换流器阀门的串联连接，以提供换流器的交流侧的三个相位。
18.一种换流器，用于在高压传输系统的换流站中将交流电压变换成直流电压以及相反变换，所述换流器包括串联连接的换流器阀门(1，2)，所述换流器阀门具有串联连接并且布置成叠加的层的功率半导体器件(8)，所述阀门形成至少一列的一个或多个换流器阀门，所述换流器还包括用于冷却功率半导体器件的装置，包括冷却块(11)和管道(12)，该冷却块与各所述器件相接触，该管道围绕该列延伸，同时在至少一个环路中引导冷却液通过所述块，
其中所述功率半导体器件(8)在每个所述层中布置在至少一行(20)中，而所述行具有与各功率半导体器件接触的冷却块(11)，
其特征在于所述管道(12)跟随通过换流器阀门的电流路径、在一个单环路中从列的底部到其顶部围绕所述列延伸。
19.根据权利要求1所述的换流器，其特征在于适于将换流器的直流侧上的电压变换至50kV以上、200kV以上、400kV以上或600kV～1000kV。
20.一种换流站，用于将交流系统连接至高压直流传输线，该换流站设有至少一个根据权利要求1～19中任一项所述的换流器。
21.一种换流站，用于在背对背应用中将交流系统连接至另一交流系统，该换流站设有至少一个根据权利要求1～19中任一项所述的换流器。
22.一种高压直流传输系统，其具有换流站，该换流站设有至少一个根据权利要求1～19中任一项所述的换流器。
23.一种高压交流传输系统，用于背对背应用，该高压交流传输系统具有换流站，该换流站设有至少一个根据权利要求1～19中任一项所述的换流器。
CN200680055026XA 2006-06-22 2006-06-22 高压换流器的冷却和屏蔽 Expired - Fee Related CN101473431B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/SE2006/000771 WO2007149023A1 (en) 2006-06-22 2006-06-22 Cooling and shielding of a high voltage converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101473431A CN101473431A (zh) 2009-07-01
CN101473431B true CN101473431B (zh) 2011-05-11

Family

ID=38833670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200680055026XA Expired - Fee Related CN101473431B (zh) 2006-06-22 2006-06-22 高压换流器的冷却和屏蔽

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8437113B2 (zh)
EP (1) EP2030233A4 (zh)
CN (1) CN101473431B (zh)
WO (1) WO2007149023A1 (zh)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8798875B2 (en) * 2008-04-11 2014-08-05 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Working machine
KR20110118682A (ko) * 2009-02-20 2011-10-31 에이비비 테크놀로지 아게 정전 차폐를 구비한 전기 장치
CN102804375B (zh) * 2009-06-16 2015-05-20 Abb技术有限公司 电部件的冷却
CN102474201A (zh) 2009-07-02 2012-05-23 Abb技术有限公司 具有多电平电压输出和谐波补偿器的功率转换器
CN101752874B (zh) * 2010-01-25 2012-08-08 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 一种基于可关断器件的移动式输电方法
CN103119821B (zh) 2010-09-30 2016-01-13 Abb研究有限公司 多端hvdc系统的协调控制
FR2967317B1 (fr) * 2010-11-10 2015-08-21 Areva T & D Sas Architecture de redresseur a diodes/thyristors compacte permettant une grande puissance
WO2013075754A1 (en) * 2011-11-25 2013-05-30 Alstom Technology Ltd A hvdc thyristor valve assembly
CN103354425B (zh) * 2013-06-25 2015-06-03 许继电气股份有限公司 晶闸管换流阀阀塔
EP3058636A1 (en) * 2013-10-18 2016-08-24 Vestas Wind Systems A/S Converters for wind turbine generators
CN105849898B (zh) * 2013-11-05 2018-06-12 Abb瑞士股份有限公司 用于高压半导体阀的接地系统
US9705312B2 (en) * 2013-12-20 2017-07-11 Abb Schweiz Ag Circuit breaking arrangement
CN107078508B (zh) 2014-11-05 2021-12-21 日立能源瑞士股份公司 用于在电力系统中使用的电磁屏蔽
DE102015200245A1 (de) * 2015-01-12 2016-07-14 Siemens Aktiengesellschaft Kühlvorrichtung für einen Konverter einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage
EP3363092B1 (en) * 2015-10-12 2019-07-10 ABB Schweiz AG Method and arrangement for facilitating clearing of a pole fault and isolation of a faulted pole in a power transmission system
CN105470923B (zh) * 2015-12-31 2018-05-15 国家电网公司 增加特高压换流站换流器保护区域的方法
DE102016202748A1 (de) * 2016-02-04 2017-08-10 Siemens Aktiengesellschaft Reihenschaltungsanordnung von Leistungshalbleitern
CN107679285B (zh) * 2017-09-08 2020-08-21 华北电力大学 特高压直流换流阀二端口电路
CN109165393A (zh) * 2018-02-06 2019-01-08 中国西电电气股份有限公司 一种hvdc换流阀本体冷却结构及其冷却系统和仿真分析方法
WO2019219194A1 (en) 2018-05-17 2019-11-21 Abb Schweiz Ag Shielding of high voltage equipment
CN110795861B (zh) * 2019-11-11 2023-03-31 国网青海省电力公司电力科学研究院 一种对换流站支柱绝缘子屏蔽球地刀口参数的优化方法
WO2022118391A1 (ja) * 2020-12-02 2022-06-09 三菱電機株式会社 電力変換装置
CN117038648B (zh) * 2023-10-08 2023-12-15 季华实验室 一种半导体芯片组结构及制造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2001194A (en) * 1977-07-12 1979-01-24 Asea Ab Fluid-cooled thristor valve
US4475152A (en) * 1981-05-28 1984-10-02 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Water-cooled high voltage device
EP0142678A2 (de) * 1983-10-06 1985-05-29 Asea Ab Halbleiterventil
CN1128431A (zh) * 1994-10-13 1996-08-07 瑞典通用电器勃朗勃威力公司 传输高压直流装置的控制方法和设备

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4010489A (en) * 1975-05-19 1977-03-01 General Motors Corporation High power semiconductor device cooling apparatus and method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2001194A (en) * 1977-07-12 1979-01-24 Asea Ab Fluid-cooled thristor valve
US4475152A (en) * 1981-05-28 1984-10-02 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Water-cooled high voltage device
EP0142678A2 (de) * 1983-10-06 1985-05-29 Asea Ab Halbleiterventil
CN1128431A (zh) * 1994-10-13 1996-08-07 瑞典通用电器勃朗勃威力公司 传输高压直流装置的控制方法和设备

Also Published As

Publication number Publication date
US20100014338A1 (en) 2010-01-21
CN101473431A (zh) 2009-07-01
EP2030233A4 (en) 2011-04-06
WO2007149023A1 (en) 2007-12-27
US8437113B2 (en) 2013-05-07
EP2030233A1 (en) 2009-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101473431B (zh) 高压换流器的冷却和屏蔽
KR100915778B1 (ko) 마이크로드라이브
Humpert Long distance transmission systems for the future electricity supply–Analysis of possibilities and restrictions
EP2266137B1 (en) A voltage source converter
EP2277258B1 (en) A voltage source converter
US20110310523A1 (en) Electrical apparatus with electrostatic shield
CA2727192A1 (en) A plant for transmitting electric power
CN104145336A (zh) 功率堆叠结构和方法
US11370314B1 (en) Insulation system for reducing partial discharge in medium voltage power converter
CN101297457B (zh) 换流器
KR102094223B1 (ko) 무효전력보상장치의 스위치어셈블리
Van Hertem et al. High Voltage Direct Current (HVDC) electric power transmission systems
CN212463081U (zh) 换流装置
WO2008034271A2 (en) Encapsulated electrical valve module
CN114421409B (zh) 一种混合式换流器阀塔
CA2915400C (en) A power converter with oil filled reactors
CN108111029B (zh) 一种饱和电抗器集中布置的换流阀塔
WO2021031730A1 (zh) 换流阀阀层及换流阀
CN209823437U (zh) 柔性直流传输系统及其电气系统、二极管阀串
EP3794913B1 (en) Shielding of high voltage equipment
CN1031167A (zh) 具有多个要冷却的电气元件的电路装置
CN216721188U (zh) 一种高压三相交流电的整流机组柜
CN206922654U (zh) 三电平功率模块及变频器
US5896285A (en) Apparatus for interconnection in voltage-stiff converter devices
KR102123404B1 (ko) 배전반 수냉식 냉각장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20180516

Address after: Baden, Switzerland

Patentee after: ABB TECHNOLOGY LTD.

Address before: Zurich

Patentee before: ABB T & D Technology Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110511

Termination date: 20210622