CN106716809A - 电压源子模块的电气组件中的改进或与电压源子模块的电气组件有关的改进 - Google Patents

电压源子模块的电气组件中的改进或与电压源子模块的电气组件有关的改进 Download PDF

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Abstract

在高压直流（HVDC）功率变换器的领域中，用于电压源子模块（70；150）的电气组件（10；100）包含第一半导体器件模块（12），该第一半导体器件模块包括多个第一半导体器件（14a、14b、14c）。电气组件（10；100）还包括能量存储器件（34），该能量存储器件又包括多个能量存储部（36a、36b、36c），这些能量存储部配置成控制流过各第一半导体器件（14a、14b、14c）的电流部分的大小。能量存储部（36a、36b、36c）通过将各能量存储部（36a、36b、36c）布置成与该能量存储部（36a、36b、36c）或每个其他能量存储部（36a、36b、36c）隔离而如此配置，以将流过能量存储器件（34）的电流（IC）划分成多个所述电流部分（I1、I2、I3），且从而使各电流部分（I1、I2、I3）流过多个能量存储部（36a、36b、36c）中的相应的一个。能量存储部（36a、36b、36c）通过将各能量存储部（36a、36b、36c）与多个第一半导体器件（14a、14b、14c）中的相应的一个连接而更进一步如此配置，由此，各第一半导体器件（14a、14b、14c）传导对应的所述电流部分（I1、I2、I3）。

Description

电压源子模块的电气组件中的改进或与电压源子模块的电气 组件有关的改进
技术领域
本发明涉及可以形成高压直流（HVDC）功率变换器的一部分的电压源子模块的电气组件，并且，涉及包括这样的电气组件的电压源子模块。
背景技术
在功率传输网络中，典型地将交流（AC）功率变换成直流（DC）功率，以便经由架空线路和/或海底电缆而传输。该变换除去补偿输电线路或电缆所施加的AC电容负载效应的需要，并且，降低线路和/或电缆的每公里的成本，且因而，当需要在远距离上传输功率时，该变换变得成本有效。
HVDC功率变换器用于在AC功率与DC功率之间变换。半导体器件和能量存储器件是HVDC功率变换器的关键构件，因为，半导体器件和能量存储器件往往在单独的电压源子模块内一起工作，以选择性地提供单独的电压，这些电压能够组合而提供步进式(stepped)可变电压源，该电压源使功率变换器能够提供前面提到的功率传递功能性。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供有电压源子模块的电气组件，该电气组件包含：
第一半导体器件模块，包括多个第一半导体器件；和
能量存储器件，包括多个能量存储部，这些能量存储部配置成通过以下操作而控制流过各第一半导体器件的电流部分的大小：通过将各能量存储部布置成与该能量存储部或每个其他能量存储部隔离，以将流过能量存储器件的电流划分成多个所述电流部分，且从而使各电流部分流过多个能量存储部中的相应的一个，并且，通过将各能量存储部与多个第一半导体器件中的相应的一个连接，由此，各第一半导体器件传导对应的所述电流部分。
在能量存储器件中包括多个隔离的能量存储部，且从而将流过能量存储器件的电流划分成多个电流部分，期望地控制各电流部分的相对大小。
同时，将各能量存储部与多个第一半导体器件中的相应的一个连接（由此，各第一半导体器件传导对应的电流部分）允许单独的隔离的能量存储部也影响流过各第一半导体器件的电流的相对大小。
影响，即控制流过各第一半导体器件的电流的大小的能力是有利的，因为，该能力能够用于例如通过帮助确保各第一半导体器件加载至其全容量，而改进电气组件的总体性能评定（rating）。
优选的电气组件另外包括具有多个第二半导体器件的第二半导体器件模块，并且，能量存储器件包括多个能量存储部，这些能量存储部配置成通过以下操作而选择性地控制流过第一半导体器件中的每个和第二半导体器件中的每个的电流部分的大小：通过将各能量存储部与第一半导体器件中的相应的一个和第二半导体器件中的相应的一个连接，由此，在第一模式中，各第一半导体器件传导对应的所述电流部分，并且，在第二模式中，各第二半导体器件传导对应的所述电流部分。
前述的布置扩展将电流大小控制成流过第二半导体器件模块中的多个第二半导体器件中的每个的电流的能力，且从而帮助另外确保各第二半导体器件类似地加载至其全容量，以便改进其他电气组件的总体性能评定。
优选地，能量存储器件包括具有相等的能量存储容量的多个能量存储部。
在能量存储器件中包括相等容量能量存储部促进在所述部之间共享的相等电流，且从而导致流过能量存储器件的电流被划分成大体上相等的大小的多个电流部分。
具体地，这样的布置和多个大体上相等的电流部分的提供通过帮助确保其中的各构件，且尤其是各半导体器件，如果未加载至相等的程度，则加载至类似的程度，从而进一步辅助改进电气组件的总体性能评定。
可选地，各半导体器件是具有集电极端子和发射极端子的开关元件，或包括该开关元件，并且，各能量存储部与对应的半导体器件的集电极端子连接。
将给定的能量存储部与对应的半导体器件的集电极端子电连接使半导体器件的发射极端子自由地通过单个统一的母线部件(member)而彼此互连。发射极端子的这样的互连允许发射极端子保持于大体上相同的电压电位，以便降低传导使单独的低电流控制连接熔断的高电流的发射极端子之间的控制连接的风险。
在本发明的优选的实施例中，各能量存储部通过离散的母线部分而与该半导体器件模块或各半导体器件模块中的多个半导体器件中的相应的一个连接。
通过离散的母线部分而将各能量存储部与该半导体器件模块或各半导体器件模块中的相应的半导体器件连接确保相应的连接彼此电隔离，以便隔离的单独的能量存储部分的关于对流过各能量存储部分的电流部分的相对大小的其作用的影响扩大至流过每个所述半导体器件的电流的相对大小。
优选地，离散的母线部分中的一个或更多个由物理分离，但电连接的母线子部分限定。
包括这样的母线子部分增加对应的母线部分的配置选择，且因此，帮助实现紧凑而空间有效的电气组件。
可选地，通过绝缘部件而使该母线部分或各母线部分的母线子部分与至少一个其他母线部分分离。
母线子部分的这样的分离进一步增大前面提到的配置选择范围，也给电气组件添加（add）强度。
各母线部分的与对应的半导体器件连接的区域可以位于相同的第一平面上。
各母线部分的与对应的能量存储部连接的区域可以位于相同的第二平面上。
可选地，第一和第二平面位于相对于彼此的不同的取向。
前述的特征中的每个进一步帮助提供与常规的电气组件相比而还具有改进的总体性能评定的紧凑而空间有效的电气组件。
优选地，利用至少一个其他母线部件将多个母线部分层压(laminate)。
将多个母线部分层压使相应的母线部分之间的电感最小化，相应的母线部分中的每个限定相应的半导体器件与对应的能量存储部之间的电气路径。
另外，利用至少一个其他母线部件将多个母线部分层压帮助母线部分形成支撑结构，电气组件的例如诸如一个或更多个能量存储部和/或半导体器件模块的一个或更多个构件能够安装于该支撑结构上。
另外，该母线部件或各母线部件有利地提供与半导体器件和能量存储部中的一个或更多个的另一端子的可访问连接，不另外采用该可访问连接来将给定的能量存储器件与半导体器件中的相应的一个连接。
可以通过绝缘部件而使多个母线部分与至少一个母线部件分离。
包括一个或更多个绝缘部件不但给由母线部分和该母线部件或各母线部件形成的支撑结构添加强度，而且还使母线部分与所述至少一个母线部件电隔离，以限定电气组件的相应的构件之间的多个离散的电流传导路径。
可选地，通过限定至地面的安全放电路径的一个或更多个电阻式放电元件而将多个母线部分彼此互连。
该电阻式放电元件或各电阻式放电元件能够配置成具有高至足以不影响到流过各半导体器件的电流的大小的电阻，而同时具有低至足以提供地下设施，例如以允许安全地实行维护的电阻。
根据本发明的第二方面，提供有电压源子模块，该电压源子模块包含：
如上所描述的电气组件，具有包括多个第一半导体器件的第一半导体器件模块；和能量存储器件，包括多个能量存储部，这些能量存储部配置成通过以下操作而控制流过各第一半导体器件的电流部分的大小：通过将各能量存储部布置成与该能量存储部或每个其他能量存储部隔离，以将流过能量存储器件的电流划分成多个所述电流部分，且从而使各电流部分流过多个能量存储部中的相应的一个；并且，通过将各能量存储部的第一端子与多个第一半导体器件中的相应的一个的第一端子连接，由此，各第一半导体器件传导对应的所述电流部分；并且，
第三半导体器件模块，包括多个第三半导体器件，
各第一半导体器件的第二端子，与第三半导体器件中的每个的第一端子连接，以及，
各能量存储部的第二端子，与各第三半导体器件的第二端子连接。
各种第一和第三半导体器件和能量存储部以通过帮助确保子模块的某些构件加载至其全容量而改进电压源子模块的总体性能评定的方式互连。
优选地，各第一半导体器件的第二端子通过第一母线部件而与第三半导体器件中的每个的第一端子连接，并且，各能量存储部的第二端子通过第二母线部件而与各第三半导体器件的第二端子连接，第一和第二母线部件彼此隔离。
这样的布置提供另外具有与常规的电压源子模块相比而改进的总体性能评定的紧凑的互连结构。
在本发明的其他优选的实施例中，第一和第三半导体器件模块在半桥布置中与能量存储器件并联连接。
这样的配置期望地限定2象限单极电压源子模块，其能够提供零电压或正电压，并且，能够沿两个方向传导电流。
可选地，第一母线部件限定电压源子模块的第一连接端子，并且，第二母线部件限定电压源子模块的第二连接端子。
这样的布置提供准备好在串联连接的一串(string of)子模块中包括所述半桥电压源子模块。
根据本发明的其他优选的实施例的电压源子模块包括：
如上所描述的电气组件；和
第四半导体器件模块，包括多个第四半导体器件，
并且，被布置，由此，
各第四半导体器件中的第一端子与第二半导体器件中的每个中的第二端子连接，并且，
各能量存储部的第二端子另外与第四半导体器件中的每个的第二端子连接。
这样的布置将通过帮助确保某些构件加载至其全容量而实现的总体性能评定的改进扩展至其他电压源子模块配置。
各第四半导体器件中的第一端子可以通过与第一和第二母线部件中的每个电隔离的第三母线部件而与第二半导体器件中的每个中的第二端子连接。
包括这样的第三母线部件有利地给第二和第四半导体器件中的每个提供单个可访问连接。
优选地，第一、第二、第三以及第四半导体器件模块在全桥布置中与能量存储器件并联连接。
这样的配置期望地限定4象限单极电压源子模块，其能够提供零电压、正电压或负电压，并且，能够沿两个方向传导电流。
可选地，第一母线部件限定电压源子模块的第一连接端子，并且，第三母线部件限定电压源子模块的第二连接端子。
这样的布置提供准备好在串联连接的一串子模块中包括所述全桥电压源子模块。
附图说明
现在，如下是对以下的附图进行参考而经由非限制的示例的对本发明的优选的实施例的简要描述，其中：
图1（a）示出根据本发明的第一实施例的电气组件的示意电路图，该电气组件又形成也在其中示出的根据本发明的另一实施例的电压源子模块的一部分；
图1（b）示出图1（a）中所示出的电压源子模块的简化电路图；
图2示出形成图1（a）中所示出的电压源子模块的一部分的相应的母线部分和母线部件的透视图；
图3图示与常规的电气组件中的半导体器件相比的在根据本发明的实施例的电气组件中的半导体器件之间共享的更多的相等的电流；
图4（a）示出根据本发明的其他实施例的电气组件的示意电路图，该电气组件又形成同样地在其中示出的根据本发明的又一实施例的电压源子模块的一部分；
图4（b）示出图4（a）中所示出的电压源子模块的简化电路图；并且，
图5示出形成图4（a）中所示出的电压源子模块的一部分的相应的母线部分和母线部件的分解透视图。
具体实施方式
根据本发明的实施例的电压源子模块的第一电气组件通常由参考标号10标示。
如图1（a）中所示出的，第一电气组件10包括第一半导体器件模块12，第一半导体器件模块12具有三个第一半导体器件14a、14b、14c，第一半导体器件14a、14b、14c采取第一绝缘栅双极型晶体管（IGBT）开关元件16a、16b、16c的形式。更具体地，各第一开关元件16a、16b、16c包括IGBT 18，IGBT 18与反并联二极管20并联连接。
在本发明的其他实施例（未示出）中，第一半导体器件模块12可以包括多于或少于三个第一半导体器件14a、14b、14c。第一开关元件16a、16b、16c中的一个或更多个可以是不同的半导体器件，诸如串联或并联连接的栅极可关断晶闸管、场效应晶体管、绝缘栅极换向晶闸管、注入增强栅极晶体管、集成栅极换向晶闸管或任何其他自换向半导体器件，或可以包括所述的半导体器件。
各第一开关元件16a、16b、16c具有第一端子22a、22b、22c，第一端子22a、22b、22c采取与IGBT 18的集电极26电连接的集电极端子24的形式，并且，还具有第二端子28a、28b、28c，第二端子28a、28b、28c采取与IGBT 18的发射极32电连接的发射极端子30的形式。
电气组件10还具有能量存储器件34，能量存储器件34提供，即包括三个能量存储部36a、36b、36c。各能量存储部36a、36b、36c与其他能量存储部36a、36b、36c电隔离。
在所示出的实施例中，能量存储器件34是分成三个相等的电容器部40a、40b、40c，即具有相等的能量存储容量的三个部的单个电容器38。这样的布置在物理上便利，并且，比分离的电容器更紧凑。然而，在本发明的其他实施例（未示出）中，能量存储器件可以包括多个能量存储部，各能量存储部由分离的单个电容器限定。
在本发明的其他实施例（未示出）中，能量存储器件34可以包括多于或少于三个能量存储部36a、36b、36c，即电容器部40a、40b、40c。优选地，然而，能量存储器件34包括与第一半导体器件模块12中有的第一半导体器件14a、14b、14c相同的数量的能量存储部。
另外，在本发明的其他实施例中，能量存储器件34的单个电容器38可以被不同的能量存储器件所取代，诸如燃料电池、电池或能够存储和释放其电能而提供电压的任何其他能量存储器件。
各能量存储部36a、36b、36c，即各电容器部40a、40b、40c与单个相应的一个且唯一一个第一半导体器件14a、14b、14c，即唯一一个第一开关元件16a、16b、16c电连接。
更具体地，在所示出的实施例中，各电容器部40a、40b、40c与对应的第一开关元件16a、16b、16c的第一端子22a、22b、22c，即集电极端子24连接。通过离散的，即物理分离且电隔离的母线部分42a、42b、42c而提供每个这样的电连接。
如图2中所示出的，各母线部分42a、42b、42c的与对应的第一开关元件16a、16b、16c（未在图2中示出）连接的第一区域44a、44b、44c彼此全都位于相同的第一平面P1上。与此同时，各母线部分42a、42b、42c的与对应的电容器部40a、40b、40c的第一端子48a、48b、48c（同样地未在图2中示出）连接的第二区域46a、46b、46c彼此全都位于相同的第二平面P2上。第一和第二平面P1、P2位于彼此不同的取向，且更具体地，在所示出的实施例中，位于以彼此成直角。在本发明的其他实施例中，第一和第二平面P1、P2可以相对于彼此而以不同的方式布置。
如在图2中进一步示出的，利用第一和第二母线部件50、52将三个母线部分42a、42b、42c层压。母线部分42a、42b、42c置于第二母线部件52上，并且，通过平面的绝缘部件54而与第二母线部件52分离。同时，母线部分42a、42b、42c中的每个位于与第一母线部件50共面，但与其隔开。在本发明的其他实施例（未示出）中，母线部分42a、42b、42c中的每个可以转而部分地与第一母线部件50重叠，其中上面覆盖的部分通过绝缘部件而彼此隔开。
无论如何，母线部分42a、42b、42c以及第一和第二母线部件50、52都通过粘合剂（adhesive）而以前面提到的配置保持，尽管，也其他连接布置也是可能的。
母线部分42a、42b、42c通过限定至地面的安全放电路径的相应的电阻式放电元件（未示出）而彼此互连。在本发明的其他实施例中，母线部分42a、42b、42c可以通过单个电阻式放电元件而彼此互连。
在下文中，结合根据本发明的另一实施例的第一电压源子模块70的细节，陈述母线部分42a、42b、42c和母线部件50、52的配置的其他细节。
在使用中，相应的电容器部40a、40b、40c控制流过各第一半导体器件14a、14b、14c，即各第一开关元件16a、16b、16c的电流部分的大小。
更具体地，相应的电容器部40a、40b、40c将流过电容器38的电流IC划分成第一、第二以及第三相等的电流部分I1、I2、I3，这三个电流部分中的每个流过对应的相应的电容器部40a、40b、40c。这样，流过电容器38的电流IC在电容器部40a、40b、40c之间基本上相等地共享。
作为前文的结果，如图3中所示出的，各第一半导体器件14a、14b、14c，即各第一开关元件16a、16b、16c传导与对应的电容器部40a、40b、40c相同的基本上相等的电流部分I1、I2、I3。这帮助确保各第一开关元件16a、16b、16c相等地加载并加载至其全容量，且因此，给本发明的电气组件10提供比现有技术的组件（其中开关元件16a、16b、16c未如此加载且转而传导不同的大小的电流部分I’1、I’2、I’3）（如也在图3中图示的）更高的总体性能评定。
与此同时，将母线部分42a、42b、42c互连的电阻式放电元件具有高至足以不影响流过各第一开关元件16a、16b、16c的电流I1、I2、I3的相等的共享的电阻，而同时具有低至足以选择性地提供地下设施，即选择性地许可将流过相应的母线部分42a、42b、42c的电流部分I1、I2、I3放电至地面，以便允许例如安全地实行维护工作的电阻。
也在图1（a）中示意地图示根据本发明的另一实施例的第一电压源子模块70。
第一电压源子模块70包括上文描述的第一电气组件10。
另外，第一子模块70包括第三半导体器件模块72，第三半导体器件模块72具有三个第三半导体器件74a、74b、74c，即与第一半导体器件模块12中相同的数量。各第三半导体器件74a、74b、74c是与在上文中结合第一半导体器件模块12而描述的第一开关元件16a、16b、16c相同的第三开关元件76a、76b、76c。这样，各第三开关元件76a、76b、76c还包括分别形成集电极和发射极端子82、84的对应的第一和第二端子78a、78b、78c、80a、80b、80c。
如第一半导体器件模块12一样，在本发明的其他实施例中，第三开关元件76a、76b、76c中的一个或更多个可以是不同的半导体器件，诸如串联或并联连接的栅极关断晶闸管、场效应晶体管、绝缘栅极换向晶闸管、注入增强栅极晶体管、集成栅极换向晶闸管或任何其他自换向半导体器件，或可以包括所述的半导体器件。
除了（as well as）上面描述的第一电气组件10内的各种互连件之外，各第一开关元件16a、16b、16c的第二端子28a、28b、28c与对应的第三开关元件76a、76b、76c的第一端子78a、78b、78c连接，以限定电压源子模块70的第一连接端子86。更具体地，通过上面提到的第一母线部件50而提供前面提到的连接。
与此同时，各电容器部40a、40b、40c的第二端子88a、88b、88c与各第三开关元件76a、76b、76c的第二端子80a、80b、80c连接，以限定第一电压源子模块70的第二连接端子90，其中由上文描述的第二母线部件52提供这样的互连。
如在图1（b）中示意地示出的，第一和第三半导体器件模块12、72在半桥布置中与能量存储器件34，即电容器38并联连接。
在使用中，第一电压源子模块70选择性地提供零电压或正电压，并且，在第一和第二连接端子86、90之间沿第一和第二方向传导电流IC。电流IC再次在电容器部40a、40b、40c之间基本上相等地共享，使得各第一开关元件16a、16b、16c类似地传导与对应的电容器部40a、40b、40c相同的基本上相等的电流部分I1、I2、I3。
同时，经由第一母线部件50而将第一开关元件16a、16b、16c的发射极端子30互连允许各第一开关元件16a、16b、16c中的IGBT 18的发射极32保持在大体上相同的电压电位，且从而降低传导使低电流控制连接（未示出）熔断的高电流的发射极端子之间的控制连接的风险。
如图4（a）中所示出的，根据本发明的另一实施例的电压源子模块的第二电气组件通常由参考标号100标示。
第二电气组件100与第一电气组件10共享许多特征，并且，这些类似的特征共享相同的参考标号。
第二电气组件100与第一电气组件10的不同之处在于，第二电气组件100另外包括第二半导体器件模块102，第二半导体器件模块102具有三个第二半导体器件104a、104b、104c，即与第一半导体器件模块12中相同的数量。各第二半导体器件104a、104b、104c是与上文描述的第一和第三开关元件16a、16b、16c、76a、76b、76c相同的第三开关元件106a、106b、106c。
这样，各第二开关元件106a、106b、106c还包括分别形成集电极和发射极端子112、114的对应的第一和第二端子108a、108b、108c、110a、110b、110c。
如本发明的其他实施例中的第一和第三半导体器件模块12、72一样，第二开关元件106a、106b、106c中的一个或更多个可以是不同的半导体器件，诸如串联或并联连接的栅极关断晶闸管、场效应晶体管、绝缘栅极换向晶闸管、注入增强栅极晶体管、集成栅极换向晶闸管或任何其他自换向半导体器件，或可以包括所述的半导体器件。
第二电气组件100类似地包括能量存储器件34，能量存储器件34经由单个电容器38而提供三个能量存储部36a、36b、36c，单个电容器38分成三个相等的电容器部40a、40b、40c，即具有相等的能量存储容量的三个部。然而，本发明的其他实施例（未示出）可以包括具有由分离的单个电容器限定的多个能量存储部的能量存储器件。
各能量存储部36a、36b、36c，即各电容器部40a、40b、40c与单个相应的一个且唯一一个第一半导体器件14a、14b、14c，即唯一一个第一开关元件16a、16b、16c电连接，并且，还与单个相应的一个且唯一一个第二半导体器件104a、104b、104c，即唯一一个第二开关元件106a、106b、106c电连接。
更具体地，在所示出的实施例中，各电容器部40a、40b、40c与对应的第一开关元件16a、16b、16c的第一端子22a、22b、22c，即集电极端子24连接，并且，与对应的第二开关元件106a、106b、106c的第一端子108a、108b、108c，即集电极端子112连接。通过离散的，即物理分离且电隔离的对应的第一、第二或第三母线部分116、118、120而提供每个这样的电连接。
如图5中所示出的，第一母线部分116由物理分离，但电连接的第一和第二母线子部分122、124限定，其中第一母线子部分122与对应的第一开关元件16a的第一端子22a连接，并且，第二母线子部分与对应的第二开关元件106a的第一端子108a连接。第一和第二母线子部分122、124经由对应的电容器部40a的第一端子48a而彼此电连接。
同时，第二母线部分118由物理分离，但电连接的第三和第四母线子部分126、128类似地限定。第三母线子部分126与对应的第一开关元件16b的第一端子22b连接，并且，第四母线子部分128与对应的第二开关元件106b的第一端子108b连接。另外，第三和第四母线子部分126、128经由对应的电容器部40b的第一端子48b而彼此电连接。
通过绝缘部件（未示出）而使第二和第四母线子部分124、128中的每个与第一和第三母线子部分122、126以及第三母线部分120分离。
如也在图5中示出的，第一母线部分116的第一区域130，即构成第一母线部分116的第一和第二母线子部分122、124中的每个的第一区域130位于第一平面P1上。类似地，第二母线部分118的第一区域132，即构成第二母线部分118的第三和第四母线子部分126、128中的每个的第一区域132位于相同的第一平面P1上。同样地，第三母线部分120的第一区域134也位于相同的第一平面P1上。
与此同时，第一母线部分116的第二区域136，即构成第一母线部分116的第一和第二母线子部分122、124中的每个的第二区域136位于第二平面P2上。第二母线部分118的第二区域138，即构成第二母线部分118的第三和第四母线子部分126、128中的每个的第二区域138位于相同的第二平面P2上。第三母线部分120的第二区域140也位于相同的第二平面P2上。
第一和第二平面P1、P2相对于彼此而位于不同的取向，且更具体地，在所示出的实施例中，位于以彼此成直角。在本发明的其他实施例中，第一和第二平面P1、P2可以相对于彼此而以不同的方式布置。在本发明的其他实施例中，母线部分和母线子部分的不同的布置也是可能的。
如在图5中进一步示出的，利用第二母线部件52将第一、第二以及第三母线部分116、118、120（且更具体地，第一母线部分116的第一母线子部分122和第二母线部分118的第三母线子部分126）层压。第一、第二以及第三母线部分116、118、120置于第二母线部件52，并且，通过平面的绝缘部件（未示出）而与第二母线部件52分离。同时，利用第一母线部件50和第三母线部件142将第二母线部件52层压，第一母线部件50和第三母线部件142两者都位于与彼此共面，但彼此隔开。类似地通过相应的绝缘部件（未示出）而使第一和第三母线部件50、142中的每个与第二母线部件52分离。
母线部分116、118、120和母线部件50、52、142通过粘合剂而以前面提到的配置保持，尽管其他连接布置也是可能的。
除了前述之外，第一、第二以及第三母线部分116、118、120通过限定至地面的安全放电路径的相应的电阻式放电元件（未示出）而彼此互连。在本发明的其他实施例中，第一、第二以及第三母线部分116、118、120可以通过单个电阻式放电元件而彼此互连。
在下文中，结合根据本发明的又一实施例的第二电压源子模块150的细节，陈述第一、第二以及第三母线部分116、118、120和母线部件50、52、142的配置的其他细节。
在使用中，第二电气组件100的相应的电容器部40a、40b、40c选择性地控制流过各第一半导体器件14a、14b、14c，即各第一开关元件16a、16b、16c并且流过各第二半导体器件104a、104b、104c，即各第二开关元件106a、106b、106c的电流部分的大小。
更具体地，相应的电容器部40a、40b、40c再次将流过电容器38的电流IC划分成第一、第二以及第三相等的电流部分I1、I2、I3，各电流部分流过对应的相应的电容器部40a、40b、40c。这样，流过电容器38的电流IC以与第一电气组件10中相同的方式在电容器部40a、40b、40c之间基本上相等地共享。
作为前述的结果，在第一模式中（如通过控制第一和第二半导体器件模块12、102而确定，且更具体地，通过关闭第二半导体器件模块102，且从而防止电流流过其中的第二半导体器件104a、104b、104c中的每个而确定），各第一半导体器件14a、14b、14c，即各第一开关元件16a、16b、16c传导与对应的电容器部40a、40b、40c相同的基本上相等的电流部分I1、I2、I3。
与此同时，在第二模中（如通过控制第一和第二半导体器件模块12、102而再次确定，且更具体地，通过关闭第一半导体器件模块12，且从而防止电流流过第一半导体器件14a、14b、14c中的每个而再次确定），各第二半导体器件104a、104b、104c，即各第二开关元件106a、106b、106c传导与对应的电容器部40a、40b、40c相同的基本上相等的电流部分I1、I2、I3。
这帮助确保，在各模式中，对应的第一开关元件16a、16b、16c或第二开关元件106a、106b、106c各自相等地加载且加载至其全容量，以便于给本发明的第二电气组件100提供比现有技术的组件（其中第一开关元件16a、16b、16c和第二开关元件106a、106b、106c未如此加载且转而传导不同的大小的电流部分）更高的总体性能评定。
同时，将第一、第二以及第三母线部分116、118、120互连的电阻式放电元件具有高至足以不影响选择性地流过各第一开关元件16a、16b、16c和各第二开关元件106a、106b、106c的电流I1、I2、I3的相等的共享的电阻，而同时具有低至足以选择性地提供地下设施，即选择性地许可流过相应的母线部分116、118、120的电流部分I1、I2、I3放电至地面，以便允许例如安全地实行维护工作的电阻。
还在图4（a）中示意地图示根据本发明的另一实施例的第二电压源子模块150。
第二电压源子模块150与第一电压源子模块70类似，并且，同样的特征共享相同的参考标号。
然而，第二电压源子模块150与第一电压源子模块70的不同在于，第二电压源子模块150包括上文描述的第二电气组件100。
另外，电压源第二子模块150包括第四半导体器件模块152，第四半导体器件模块152具有三个第四半导体器件154a、154b、154c，即与第一半导体器件模块12中相同的数量。各第四半导体器件154a、154b、154c是与上面描述的第一、第二以及第三开关元件16a、16b、16c、106a、106b、106c、76a、76b、76c中的每个相同的第四开关元件156a、156b、156c。这样，各第四开关元件156a、156b、156c还包括分别形成集电极和发射极端子162、164的对应的第一和第二端子158a、158b、158c、160a、160b、160c。
如本发明的其他实施例中的第一、第二以及第三半导体器件模块12、102、72中的每个一样，第四开关元件156a、156b、156c中的一个或更多个可以是不同的半导体器件，诸如串联或并联连接的栅极关断晶闸管、场效应晶体管、绝缘栅极换向晶闸管、注入增强栅极晶体管、集成栅极换向晶闸管或任何其他自换向半导体器件，或可以包括所述的半导体器件。
除了上面描述的第二电气组件100内的各种互连之外，各第四开关元件156a、156b、156c的第一端子158a、158b、158c通过第三母线部件142而与第二开关元件106a、106b、106c中的每个的第二端子110a、110b、110c连接。第三母线部件142又与第一和第二母线部件50、52中的每个电隔离。
除了前述之外，各能量存储部36a、36b、36c的第二端子88a、88b、88c，即各电容器部40a、40b、40c另外与第四开关元件156a、156b、156c中的每个的第二端子160a、160b、160c连接，其中第二母线部件52提供所述附加连接。
如在图4（b）中示意地示出的，第一、第二、第三以及第四半导体器件模块12、102、72、152在全桥布置中与能量存储器件34，即电容器38并联连接。
第一母线部件50再次限定第二电压源子模块150的第一连接端子166，而第三母线部件142限定第二子模块150的第二连接端子168。
在使用中，第二电压源子模块150选择性地提供零电压、正电压或负电压，并且，在第一和第二连接端子166、168之间沿第一和第二方向传导电流IC。在这样的运行的期间，电流IC再次在电容器部40a、40b、40c之间基本上相等地共享，使得在第一模式中，各第一开关元件16a、16b、16c类似地传导与对应的电容器部40a、40b、40c相同的基本上相等的电流部分I1、I2、I3，并且，在第二模式中，各第二开关元件106a、106b、106c类似地传导与对应的电容器部40a、40b、40c相同的基本上相等的电流部分I1、I2、I3。
同时，将第二开关元件106a、106b、106c的发射极端子30经由第三母线部件142而互连允许各第二开关元件106a、106b、106c中的IGBT 18的发射极32保持在大体上相同的电压电位，且从而降低传导使低电流控制连接（未示出）熔断的高电流的发射极端子之间的控制连接的风险。

Claims (21)

1.一种电压源子模块的电气组件，包含：
第一半导体器件模块，包括多个第一半导体器件；以及
能量存储器件，包括多个能量存储部，所述能量存储部配置成通过以下操作而控制流过各第一半导体器件的电流部分的大小：通过将各能量存储部布置成与所述能量存储部或每个其他能量存储部隔离，以将流过所述能量存储器件的电流划分成多个所述电流部分，且从而使各电流部分流过所述多个能量存储部中的相应的一个；以及通过将各能量存储部与所述多个第一半导体器件中的相应的一个连接，由此，各第一半导体器件传导所述对应的所述电流部分。
2.根据权利要求1所述的电气组件，另外包括具有多个第二半导体器件的第二半导体器件模块，并且，其中，所述能量存储器件包括多个能量存储部，所述能量存储部配置成通过以下操作而选择性地控制流过所述第一半导体器件中的每个和流过所述第二半导体器件中的每个的电流部分的所述大小：通过将各能量存储部与所述第一半导体器件中的相应的一个和所述第二半导体器件中的相应的一个连接，由此，在第一模式中，各第一半导体器件传导对应的所述电流部分，并且，在第二模式中，各第二半导体器件传导对应的所述电流部分。
3.根据权利要求1或2所述的电气组件，其中，所述能量存储器件包括具有相等的能量存储容量的多个能量存储部。
4.如前述的权利要求中的任一项所述的电气组件，其中，各半导体器件是具有集电极端子和发射极端子的开关元件，或包括所述开关元件，并且，各能量存储部与所述对应的半导体器件的所述集电极端子连接。
5.如前述的权利要求中的任一项所述的电气组件，其中，各能量存储部通过离散的母线部分而与所述半导体器件模块或各半导体器件模块中的所述多个半导体器件中的相应的一个连接。
6.根据从属于权利要求2时的权利要求5所述的电气组件，其中，所述离散的母线部分中的一个或更多个由物理分离，但电连接的母线子部分限定。
7.根据权利要求6所述的电气组件，其中，通过绝缘部件而使所述母线部分或各母线部分的所述母线子部分与至少一个其他母线部分分离。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的电气组件，其中，各母线部分的与对应的半导体器件连接的所述区域位于相同的第一平面中。
9.根据权利要求5至8中的任一项所述的电气组件，其中，各母线部分的与对应的能量存储部连接的所述区域位于相同的第二平面中。
10.根据从属于权利要求8时的权利要求9所述的电气组件，其中，所述第一和第二平面位于彼此不同的取向。
11.根据权利要求5至10中的任一项所述的电气组件，其中，利用至少一个其他母线部件将所述多个母线部分层压。
12.根据权利要求11所述的电气组件，其中，通过绝缘部件而使所述多个母线部分与至少一个母线部件分离。
13.根据权利要求5至12中的任一项所述的电气组件，其中，通过限定至地面的安全的放电路径的一个或更多个电阻式放电元件而将所述多个母线部分彼此互连。
14.一种电压源子模块，包含：
如前述的权利要求中的任一项所述的电气组件，具有包括多个第一半导体器件的第一半导体器件模块，和
能量存储器件，包括多个能量存储部，所述能量存储部配置成通过以下操作而控制流过各第一半导体器件的所述电流部分的大小：通过将各能量存储部布置成与所述能量存储部或每个其他能量存储部隔离，以将流过所述能量存储器件的电流划分成多个电流部分，且从而使各电流部分流过所述多个能量存储部中的相应的一个；并且，通过将各能量存储部的第一端子与所述多个第一半导体器件中的相应的一个的第一端子连接，由此，各第一半导体器件传导对应的所述电流部分；以及
第三半导体器件模块，包括多个第三半导体器件，
各第一半导体器件的第二端子与所述第三半导体器件中的每个的第一端子连接，并且，
各能量存储部的第二端子与各第三半导体器件的第二端子连接。
15.根据权利要求14所述的电压源子模块，其中，各第一半导体器件的所述第二端子通过第一母线部件而与所述第三半导体器件中的每个的所述第一端子连接，并且，各能量存储部的所述第二端子通过第二母线部件而与各第三半导体器件的所述第二端子连接，所述第一和第二母线部件彼此隔离。
16.根据权利要求14或15所述的电压源子模块，其中，所述第一和第三半导体器件模块在半桥布置中与所述能量存储器件并联连接。
17.根据从属于权利要求15时的权利要求16所述的电压源子模块，其中，所述第一母线部件限定所述电压源子模块的第一连接端子，并且，其中，所述第二母线部件限定所述电压源子模块的第二连接端子。
18.根据权利要求14或15所述的电压源子模块，包括：
根据权利要求2所述或根据从属于权利要求2时的权利要求3至13中的任一项所述的电气组件；和
第四半导体器件模块，包括多个第四半导体器件，
其中，
各第四半导体器件中的第一端子与所述第二半导体器件中的每个中的第二端子连接，并且，
各能量存储部的所述第二端子另外与所述第四半导体器件中的每个的第二端子连接。
19.根据从属于权利要求15时的权利要求18所述的电压源子模块，其中，通过与所述第一和第二母线部件中的每个电隔离的第三母线部件而将各第四半导体器件中的所述第一端子与所述第二半导体器件中的每个中的所述第二端子连接。
20.根据权利要求18或19所述的电压源子模块，其中，所述第一、第二、第三以及第四半导体器件模块在全桥布置中与所述能量存储器件并联连接。
21.根据从属于权利要求19时的权利要求20所述的电压源子模块，其中，所述第一母线部件限定所述电压源子模块的第一连接端子，并且，所述第三母线部件限定所述电压源子模块的第二连接端子。
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