CN108476597B - 用于hvdc功率变流器的阀组件 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种阀组件，其包括容器、多个变流器单元、多个保持元件和用于机械地连接保持元件的多个连接元件。容器可以至少部分地填充有电绝缘气体并且可以沿着轴向方向延伸。多个变流器单元可以在容器内被布置为至少一个纵列。保持元件被布置成保持至少一个变流器单元。连接元件在由布置在保持元件之间的变流器单元的外周边所界定的空间内从第一保持元件延伸到另一个保持元件。

Description

用于HVDC功率变流器的阀组件
技术领域
本公开总体涉及高压功率变流器的领域并且涉及阀组件，至少借助于绝缘气体在该阀组件中获得绝缘。本公开的阀组件可以适用于例如海上平台。
背景技术
高压直流(HVDC)变流器站是一种适于将高压直流(DC)转换成交流(AC)或反向转换的类型的站。HVDC变流器站可以包括多个元件，诸如变流器本身(或者串联或并联连接的多个变流器)、交流开关装置、变压器、电容器、滤波器、直流开关装置和其它辅助元件。电子变流器可以被分类为使用例如晶闸管作为开关的线路换向变流器或使用晶体管(诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT))作为开关(或开关设备)的电压源变流器。诸如晶闸管或IGBT的多个固态半导体设备可以被电容器围绕并且连接(例如串联)在一起以形成HVDC变流器的构建块或阀组件。
HVDC变流器站的构造和设计中的挑战是HVDC变流器站的不同部分的电气绝缘，因为HVDC变流器站的各个部分之间的距离增加改善了绝缘，但同时导致HVDC变流器站具有更大的尺寸。例如相对于安装、运输和成本，特别是对于海上应用，这可能会增加许多困难。至少对于这些应用来说，普遍需要更紧凑的解决方案。
发明内容
本公开的至少一些实施例的目的是全部或至少部分地克服现有技术系统的上述缺点并提供针对现有技术的更紧凑的替代方案。
根据总体方面，提供了阀组件。阀组件包括容器、多个变流器单元、多个保持元件和用于机械地连接保持元件的多个连接元件。容器可以至少部分地填充有电绝缘气体并且可以沿着轴向方向延伸。多个变流器单元可以被布置为在容器内的至少一个纵列。保持元件被布置成保持至少一个变流器单元。连接元件在由布置在保持元件之间的变流器单元的外周边所界定的空间内从第一保持元件延伸到另一个保持元件。
应当理解，保持元件和连接元件可以一起形成支撑结构。术语支撑结构是指用于支撑变流器单元的堆体的结构。支撑结构也可以被称为例如支撑件、支撑装置或保持结构。
术语“容器”也指其中可以布置多个变流器单元以形成变流器单元的纵列的外壳或箱体。容器可以沿着轴向方向在位于沿着轴向方向的两个远离的位置处的第一端部(或基部或末端)和第二端部(或基部或末端)之间延伸。容器沿轴向方向的两端部之间的距离与容器的高度相对应。
术语转换单元的“纵列”也指变流器单元的堆体，即被钉在彼此的顶部上的多个变流器单元。多个变流器单元沿着例如竖直方向的轴向方向(或堆叠方向)被布置为堆体，从而形成变流器单元的纵列。如上所述，这样的纵列可以被布置在至少部分地由绝缘气体填充的容器内，并且可以理解，在堆体的两个相继的变流器单元之间可以存在绝缘气体。
本公开提供了阀组件，该阀组件包括至少部分地填充有电绝缘气体的容器和具有内部支撑结构的单元堆体。将支撑结构的连接元件布置在由布置在保持元件之间的变流器单元所界定的外周边内，由此减少了相邻变流器单元之间的对绝缘的需求，因为连接元件(或通常的支撑结构)不会(或者至少较少)干扰变流器单元周围的电场。这也减少了变流器单元与容器的内壁表面之间的对距离的需求。如上所述，变流器单元的电气绝缘借助于封闭在容器中的绝缘气体而获得。作为结果，实现了更紧凑的阀组件。
在本实施例中，连接元件被布置在变流器单元的堆体内，因为在两个(相继的)保持元件之间，连接元件被布置在变流器单元的外周边(例如直径)内，该变流器单元被布置在这两个保持元件之间(或在这两个保持元件的一个保持元件处)。应当理解的是，连接元件可以位于堆体的外周边内(如由形成堆体的变流器单元的外周边所限定的)，以使获得内部支撑结构。作为结果，可以实现更紧凑的阀组件以及实现形成例如HVDC变流器站的多个阀组件的更紧凑的安装。
应当理解的是，保持元件(和通常的支撑结构)提供承载变流器单元的重量的能力，即安装。为此，保持元件经由连接元件从一个保持元件机械连接到另一个保持元件。
通常，本公开的至少一些实施例提供了更紧凑的阀组件，其中变流器单元围绕连接元件，或者至少其中连接元件位于由变流器单元的外周边(即变流器单元的纵列的外周边)所界定的空间内。
保持元件可以限定用于沿着轴向方向布置变流器单元的多个位置。应该理解，可以在沿着轴向方向的每个位置处(在纵列中)布置多于一个的变流器单元，并且在一些情况下，位置可以是空的。位置由连接元件和保持元件之间的相交部确定，其中保持元件被布置成接纳(支撑)一个或多个变流器单元。
应该理解的是，在一些实施例中，轴向方向可以是竖直方向，使得容器(并且从而阀组件)从地面处于直立位置(或竖直定向)。
根据实施例，变流器单元的纵列可以与容器沿其延伸的轴向方向同轴地布置，由此提供更紧凑的阀组件。
在一些实施例中，容器可以具有圆柱体形状。此外，在一些其它实施例中，纵列可以形成有盘状变流器单元，由此形成也具有圆柱体形状的纵列，其提供更均匀的电场。结果，气体间隙(在纵列和容器的侧壁之间)可以进一步减小，并且提供更紧凑的阀组件。
通常，可以理解的是，容器可以包括诸如金属的导电材料。备选地，容器可以由在其外表面上涂覆有导电层的另一种材料制成。然后可以将容器的导电材料或涂层用于接地。
在一些实施例中，保持元件限定用于沿着轴向方向布置变流器单元的多个位置，其中第一位置位于容器的第一末端处或位于容器的第一末端附近，第二位置位于沿着轴向与第一末端相对的容器的末端处或位于沿着轴向与第一末端相对的容器的末端附近。换言之，变流器单元的纵列可以从容器的一个末端延伸到其相对的末端。
在一些实施例中，阀组件还可以包括至少一个附接元件，至少一个附接元件用于将保持元件和/或连接元件中的至少一个元件附接到容器的底表面、顶表面和/或壁表面。在一个实施例中，考虑到阀组件(并且由此轴向方向延伸的容器)处于直立位置，即具有基本上竖直的轴向方向，支撑结构可以在一端部处附接在(或安装到)容器底部，并且，可选地，支撑结构可以在其另一端部处附接在(或安装到)容器顶部部分。
在一些实施例中，附接元件可以包括用于平滑在容器内的电场的屏蔽表面结构，其改善了绝缘。在更具体的实施例中，附接元件(或屏蔽体)可以被设计(或构造)为沿着与径向方向相交的方向延伸(即，被设计在基本上不垂直于轴向方向的方向上，容器沿着该轴向方向延伸)。换言之，附接元件可以以避免水平表面的方式被设计，颗粒可能掉落(并且积聚)在水平表面处，由此削弱表面绝缘。
在一些实施例中，保持元件的至少一部分集成在由该保持元件支撑的变流器单元的主体中。换言之，保持元件可以是变流器单元的集成部分，使得保持元件是由该保持元件支撑的变流器单元的本体的一部分。特别地，变流器单元(的本体)的底部部分可以制造得更厚或者配备有用于附接到连接元件的一些装置。此外，无论保持元件是否为变流器单元的集成部分，它在下文中可以被称为用于指代连接元件和保持元件的支撑结构。在一些实施例中，保持元件可以是变流器单元的集成部分，并且因此可以认为变流器单元自身的布置限定了沿着轴向方向的位置。
根据一些实施例，保持元件可以是保持板。然而，应当理解，保持元件不一定必须是连续板，并且在连接元件处提供接触点的保持元件可能足以使一个或多个变流器单元搁置在沿着堆叠方向的位置处。
根据实施例，变流器单元可以包括在外周边和内周边之间、在径向方向上延伸的本体，从而限定内空间。换言之，变流器单元可以包括具有内周边(例如在圆形或环形本体的情况下的内直径)和外周边(例如外直径)的本体，由此限定内空间。变流器单元的本体可以包括空洞或空腔，例如，通孔。应当理解的是，变流器单元的外周边确定了变流器单元的纵列的外周边。虽然可以沿轴向方向设想变流器单元的纵列的外周边的一些变型，但是在一些实施例中，变流器单元可以具有基本相同的或近似相同的外周边，从而沿着轴向方向限定变流器单元的纵列的恒定外周边，连接元件位于该恒定外周边内。
根据实施例，连接元件可以在内空间(如由变流器单元的叠置所限定的)内延伸，由于纵列中的两个相继的变流器单元之间的距离可以减小，这提供了更紧凑的阀组件。
根据一些实施例，保持元件可以具有穿过轴向方向的横截面(或形状)，所述横截面(或形状)与穿过所述轴向方向布置在保持元件处的变流器单元的本体的横截面(或形状)相对应。
根据实施例，保持元件包括具有周边的中心通孔，该周边对应于或大于布置在该保持元件处的变流器单元的本体的内周边。特别地，保持元件的中心通孔可以具有与限定内空间的变流器单元的本体的表面的形状相匹配的形状。应该理解的是，保持元件的通孔可以具有各种形状，例如圆形、椭圆形、矩形或正方形。此外，通孔的大小也可以变化。
在一些实施例中，保持元件的中心通孔的周边可以大于变流器单元的本体的内周边，在这种情况下，仅变流器单元的本体的一部分搁置在保持元件上。在其它实施例中，保持元件的中心通孔的周边可以基本上等于变流器单元的本体的内周边。这些实施例提供了防止由颗粒污染引起的表面闪络的效果，因为保持元件暴露于这些颗粒的水平表面的面积减小。
仍然，在一些其它实施例中，保持元件的中心通孔的周边在一些实施例中可以小于转换器单元的本体的内周边，在这种情况下，布置在由内周边所界定的内空间内的任何设备(或设备中的一些设备)可以搁置在保持元件上。
变流器单元的本体(或电容器组件)可以由具有孔的单个零件形成，在所述孔内可以布置诸如开关设备的其它电部件。
在其它实施例中，本体可以分成多个零件。一个零件继而可以形成本体的一个区段。本实施例提供了具有包括多个零件或区段(特别是电容性零件)的本体的变流器单元。这些实施例的优点在于，当电容器组件的外部表面包括导电材料时它减少了在电容器组件的外部表面处(即在电容器盒或电容器外壳/容器上)产生的涡电流(或傅科电流)。涡电流在垂直于磁场的平面中的导电材料(导体)内的闭合回路中流动。除此之外，回路中电流的大小与回路的面积成比例。与基于单个零件的电容器组件相比，使用多个较小的零件将感应回路断成较小的部分，由此减小涡电流的幅度。
根据一些实施例，多个连接元件与保持元件的相交部可以在保持元件处限定多个隔室，该多个隔室与布置在保持元件处的本体的零件的数目相对应。然后可以将本体的一个零件布置在一个隔室处。
根据一些实施例，在第一保持元件和第二保持元件之间延伸的连接元件可以固定在本体的两个相邻的零件之间，该本体布置在第一保持元件处。
根据实施例，变流器单元的外部表面(即变流器单元的本体或电容器组件)可以是椭圆形、圆形和/或包括至少一个圆角。在一些实施例中，变流器单元可以是盘状的。
圆形形状的本体提供了更平滑的变流器单元轮廓，这降低了对绝缘设计的要求并且提供了其它益处，例如电流换向回路中的更小的杂散电感。变流器单元的本体(或电容器组件)例如可以是环形的(或环状的)。
根据实施例，阀组件还可以包括在容器的一端部处的第一电气屏蔽体和/或在容器的相对端部处的第二电气屏蔽体。电气屏蔽体可以是容器的可移除部分，以有助于容器中的变流器单元的至少一个纵列的插入。
根据实施例，阀组件还可以包括至少一个第一连接器或插入式电缆终端，用于在容器的一端部处电连接阀组件的单元。
根据实施例，阀组件可以进一步包括间隔元件，该间隔元件包括绝缘材料并且被布置在容器的一端部处以用于将容器与所述阀组件连接到的另一个阀组件的容器隔开。
根据实施例，绝缘气体可以是六氟化硫(SF6)、氮气(N2)、空气和干燥空气中的至少一种。应该理解，气体可以是不同气体的混合物，例如SF6和N2的混合物。应该理解，本公开不限于这些气体，并且可以设想其它绝缘气体。此外，气体可以是压缩气体，即在高于大气压的某个压力下的气体。
根据一些实施例，连接元件可以至少部分地包括固体绝缘材料。特别地，多个连接元件中的每个连接元件可以包括绝缘材料，这改善了相继的变流器单元之间的潜在的电气分隔。
根据实施例，提供了功率变流器站。功率变流器站可以包括至少两个如前述实施例的任一实施例中所限定的阀组件。功率变流器站还可以被称为高压直流(HVDC)变流器站。
应该理解，可以设想使用在上述实施例中记载的特征的所有可能组合的其它实施例。
附图说明
现在将参考以下附图更详细地描述示例性实施例：
图1示出根据实施例的保持结构(或支撑结构)的示意性立体视图；
图2示出根据一些实施例的阀组件的示意性立体视图，该阀组件包括至少部分地填充有绝缘气体的容器、单元堆体和支撑结构；
图3示出根据一些实施例的单元的示意性视图；
图4示出根据一些实施例的阀堆体的示意性总体视图；
图5示出根据实施例的变流器单元的本体(或电容器组件)的示意性立体视图；
图6A和6B示出根据一些实施例的变流器单元的本体的示意性俯视图；
图7示出根据实施例的电容器组件的一个零件的示意性视图；
图8a和图8b示出用于在保持结构上组装分段变流器单元的备选实施例的示意性视图；
图9示出根据实施例的HVDC变流器的阀组件的示意性视图；
图10示出根据另一个实施例的阀组件的示意性视图；以及
图11示出根据又一个实施例的阀组件的示意性立体视图。
如图所示，为了说明的目的，元件、层和区域的大小可以被放大，并且因此被提供以说明实施例的一般结构。相同的附图标记始终指代相同的元件。
具体实施方式
现在将参考附图在下文中更全面地描述示例性实施例，在附图中示出了当前优选的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底和完整，并将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。
参考图1，描述了包括多个保持元件121-124和多个连接元件141-144的支撑结构100。
在不失一般性的情况下，图1示出了支撑结构100，其包括充当保持元件(或保持构件)的多个保持板121-124和充当连接元件的多个杆141-144。杆141-144沿图1中110所示的轴向方向延伸。更具体而言，杆141-144平行于轴向方向110延伸，并且保持板121-124沿轴向方向110在不同位置处被布置在垂直地与轴向方向110相交的平面中。然而，应该理解的是，连接元件不一定必须平行于轴向方向110，并且保持板不需要布置在垂直于轴向方向110的平面中。
如下面将更详细描述的那样，保持板121-124沿着轴向方向110被允许布置变流器单元的间隙彼此隔开。
在图1所示的实施例中，支撑结构100的保持板121-124是圆形或盘状的。然而，可以设想其它形状。此外，保持板121-124中的每个保持板包括通孔，以使它们成形为环。例如，第一保持板121是盘状的，其中示出为151的通孔被布置在保持板121的中心部分中。保持板121的中心通孔151具有周边，该周边与要布置在保持元件121处的变流器单元的本体的内周边相对应。杆141-144沿着轴向方向110延伸，并且靠近保持板的通孔与保持板121-124相交。
如上所述，根据一些实施例，保持元件可以具有穿过轴向方向的横截面(或形状)，该横截面(或形状)与穿过所述轴向方向布置在保持元件处的变流器单元的本体的横截面(或形状)相对应。保持元件可以包括具有周边的中心通孔，该周边对应于或大于布置在该保持元件处的变流器单元的本体的内周边。特别地，保持元件的中心-通孔可以具有与限定内空间的变流器单元的本体的表面的形状相匹配的形状。应该理解的是，保持元件的通孔可以具有各种形状，例如圆形、椭圆形、矩形或正方形。此外，通孔的大小也可以变化。
在一些实施例中，保持元件的中心通孔的周边可以大于变流器单元的本体的内周边，在这种情况下，仅变流器单元的本体的一部分搁置在保持元件上。在其它实施例中，保持元件的中心通孔的周边可以基本上等于变流器单元的本体的内周边。这些实施例提供了防止由颗粒污染引起的表面闪络的效果，因为减少了保持元件暴露于这些颗粒的水平表面的面积。
仍然，在一些其它实施例中，保持元件的中心通孔的周边在一些实施例中可以小于变换器单元的本体的内周边，在这种情况下，布置在由内周边界定的内空间内的任何设备(或设备中的一些设备)可以搁置在保持元件上。
变流器单元的本体(或电容器组件)可以由具有孔的单个零件形成，在该孔内可以布置诸如开关设备的其它电部件。
尽管图1示出了保持板作为保持元件的示例，但是应该理解，可以使用其它类型的保持元件。通常，保持元件用于将一个或多个变流器单元保持在沿着轴向方向的位置处，变流器单元的堆体沿着该轴向方向延伸(即堆叠方向)。因此保持元件可以沿着堆叠方向固定在特定位置处。特定位置的保持元件可以不是连续的本体或板，而是可以是在连接元件中的每个连接元件处限定多个接触点的多个保持构件，以使变流器单元可以沿着堆叠方向在特定位置处被安装在其上。然而，应当理解的是，物理连接沿着堆叠方向延伸的连接元件的具有单一本体的保持元件(这种保持板)有利于承载变流器单元的重量，由此提高机械稳定性。
尽管图1示出了具有多个连接元件和多个保持元件的支撑结构，但应该理解的是，保持元件可以是要布置在由保持元件沿着轴向方向限定的位置处的变流器单元的本体的集成部分。在这些实施例中，变流器单元可以配备有用于附接至连接元件的一些附接装置。
在一些实施例中，连接元件可以是一根或多根杆、绳索或管。连接元件可以被设计成将一个保持元件机械连接至另一个。例如，支撑结构可以包括多个保持板，该保持板包括用于插入充当连接元件的多个杆的多个孔。然后保持板可以借助于诸如螺钉或夹子的一些紧固件(或紧固装置)而被紧固在杆上。在另一个示例中，保持元件可以被焊接至连接元件。
根据一些实施例，连接元件可以至少部分地包括固体绝缘材料(或由固体绝缘材料制成)。特别地，多个连接元件中的每个连接元件可以包括绝缘材料，这改善了相继的变流器单元之间的潜在的电气分隔。
参考图2，描述了根据实施例的阀组件200。
图2示出了阀组件200的示意性立体图，阀组件200包括多个变流器单元130-139、支撑结构以及容器280，该支撑结构类似于参照图1描述的具有保持元件121-124(并非所有元件都表示在图中)和连接元件141-143的支撑结构，容器280至少部分地填充有绝缘气体。
阀组件200包括容器(或外壳)280和在外壳280内布置为堆体(或纵列)的多个单元130-139。单元130-139被布置在彼此的顶部上并被串联连接以形成在容器280内的电气设备或系统(例如变流器)。
容器280可以主要沿着轴向方向110延伸，并且例如可以具有从一个基部表面或区域288延伸到另一个基部表面或区域289(即在沿着轴向方向110的两个远离的位置之间)的类似圆柱体的形状。在特定实施例中，外壳280可以是沿着轴向方向110延伸的圆柱体，并且单元130-139使用诸如参考图1描述的支撑结构沿着轴向方向110布置，由此限定沿着轴向方向110的多个单元位置。
如图2所示，在一些实施例中，阀组件可以配备有至少一个附接元件，该至少一个附接元件用于将保持元件和/或连接元件141-143中的至少一个元件附接至容器的底表面、顶表面和/或壁表面。在一个实施例中，考虑到阀组件(以及由此轴向方向延伸的容器)处于直立位置，即具有基本上竖直的轴向方向，支撑结构可以在一端处附接在(或安装至)容器的底部，并且可选择地，支撑结构可以在其另一端处附接在(或安装至)容器的顶部部分。
如将在其它实施例中进一步描述的，附接元件可以包括用于平滑容器内的电场的屏蔽表面结构，这改善了绝缘。在更具体的实施例中，附接元件(或屏蔽件)可以被设计成(或被构造成)沿着与径向方向相交的方向延伸(即，被设计在基本上不垂直于轴向方向的方向上，其中容器沿着该轴向方向延伸)。换言之，附接元件可以以避免水平表面的方式被设计，颗粒可能掉落(并且积聚)在水平表面处，由此削弱表面绝缘。
如参照图3更详细地描述的，单元可以包括至少一个电容器元件和开关设备。变流器单元130-139的堆体可以包括高压电容器屏蔽体，电容器元件布置在高压电容器屏蔽体中。单元的HV电容器屏蔽体可以围绕开关设备。换言之，单元的电容器屏蔽体充当用于电容器元件的壳体。电容器屏蔽体可以形成为具有正方形截面的环形体。在堆体中，两个相继的变流器单元由位于容器内的绝缘气体隔开，两个相继的变流器单元中的每个变流器单元包括具有电容器元件和开关设备的电容器屏蔽体。在该配置中，HV电容器屏蔽体被认为是单元的一部分，使得单元包括开关设备、电容器元件及其电容器屏蔽体，在这种情况下，堆体包括设置在彼此的顶部上的一系列单元，其中一些气体间隙在两个相继单元之间。
外壳280的外表面可以由诸如金属的导电材料制成，或者可以由导电材料覆盖，使得外壳280的外部表面可以接地。
此外，对于变流器单元130-139之间的电气绝缘，容器280可以至少部分地填充有绝缘气体215，该绝缘气体215例如可以是SF6、N2、空气、干燥空气或这些气体的混合物。然而，应该理解，本公开不限于这些示例，并且可以使用具有相似绝缘特性的其它气体，特别是不含SF6的气体。此外，可以使用压力大约为几巴的压缩气体。例如，外壳280可以以在2至6巴范围内的压力填充有SF6。
在一些实施例中，单元中的至少一个单元、一组单元或堆体可以可拆离地布置，使得其能够从容器中移除。特别地，单元的堆体可以能够从外壳中拆离(或移除)，这对于例如维修或者更换堆体的单元、一组单元或甚至整个堆体是有利的。参考图2，通过移除容器280的上部部分，单元130-139的堆体可以从外壳280插入或移除。图2示出了容器280可以由至少两个零件制成，其中主体部分是圆柱体，单元堆体被布置在在该圆柱体中，并且顶部部分借助于凸缘287成形为搁置在主体部分上的瓶颈，以形成类似瓶子的容器280。然后，具有其内部支撑结构的类似圆柱体的堆体可以在类似圆柱体的外壳280内沿着轴向方向110滑动。
在图2所示的阀组件200中，变流器单元的堆体可以与轴向方向110同轴地布置，容器280沿着该轴向方向110延伸。
应当理解，虽然类似圆柱体的形状为在这种类型的电气设备中感应的电场的均匀性提供了一些优点，但是本公开不限于这种外壳的形状并且可以设想其它几何结构。
此外，单元130-139的电容器之间的电压(其可能大约为几kV)将被暴露于封闭在外壳280内的压缩气体。
在阀组件200中，多个变流器单元130-139被布置为沿着轴向方向110的堆体。变流器单元(例如标记为139的变流器单元)包括在径向方向上(在基本上垂直于本示例中的轴向方向110的方向上)在外周边和内周边之间延伸的本体(更多细节还参见图3)。作为将变流器单元130-139布置在支撑结构的保持板120-129上的结果，内空间170被形成在变流器单元的堆体内。
在图2所示的示例中，每个变流器单元被布置在其自己的保持板处。这样，保持板120-129限定了用于沿着轴向方向110布置变流器单元130-139的多个位置。特别地，标记为130-139的变流器单元分别被布置在支撑结构的标记为120-129的保持板处。支撑结构还包括多个连接元件，在本示例中，四个杆141-144沿着堆叠方向110延伸。四个杆被布置成将保持板120-129从一个机械地连接至另一个。杆141-144在由变流器单元130-139的堆叠所限定的内空间170内延伸。尽管图2的具体实施例示出了连接元件在堆体的内空间内延伸，但是连接元件可以更一般地描述为在堆体的外周边(并且特别是外直径)内(如由形成堆体的变流器单元的外直径所限定的)延伸。
图2示出了变流器单元围绕支撑结构的连接元件141-144。特别地，图2示出了变流器单元可以是环状的并且因此具有圆形的外部表面，由此导致了类似圆柱体的单元的堆体。可以设想其它几何结构；然而，如果变流器单元(以及由此产生的变流器单元的堆体)具有带圆角的平滑外部表面，则这是有利的。
参考图3，根据实施例更详细地描述了单元130。
图3示出了单元130，其包括本体(或电容器屏蔽体)332和诸如基于半导体的部件337的开关设备。至少一个电容器元件(未示出)被布置或封闭在本体(或电容器屏蔽体332)内，即在由本体332的内部所限定的容积内。变流器单元130的本体332在径向方向上(在与本示例中的环状本体所限定的轴向方向基本垂直的方向上)、在外周边160和内周边162之间延伸。
电容器屏蔽体332和布置在其内的电容器屏蔽体332的电容器元件可以被称为变流器单元130的电容器组件(或本体)。在图3所示的实施例中，本体332围绕半导体部件337并且是盘状的。本体332是环形的并且限定了中心孔，半导体部件337可以被放置在中心孔中。因此，图3中所示的单元130特别地适用于形成类似圆柱体的变流器单元的堆体。
在图3所示的示例中，本体332形成由变流器单元130的本体332所限定的内空间370。半导体部件337被布置在内空间370内。内空间370被示出为具有穿过轴向方向的横截面圆形形状，变流器单元沿着该轴向方向延伸。但是，内空间可以具有不同的几何结构。
由变流器单元的本体所限定的内空间例如可以具有穿过轴向方向的椭圆形横截面形状、圆形横截面形状、多边形横截面形状或正方形横截面形状。尽管有利但并非总是必需的是，本体的外部表面包括圆角并且是圆形的，由变流器单元的本体界定的内空间(或内部空间)可以具有各种形状，这取决于内空间内的电部件的期望布置。在具体实施例中，由空心体界定的内空间可以是正方形，这可以提供安装在其中的设备的改进的填充因素。此外，内空间的形状可以适配于在内空间内延伸的连接元件的配置(数目、定位)。在一些实施例中，变流器单元的内周边(即内空间)可以适于接纳连接元件。例如，凹口可以被形成在面向内空间的本体的表面处以插入连接元件，由此为要布置在内空间内的任何电子部件和/或其它设备留下更多空间。
应当理解的是，在一些实施例中，连接元件可以在变流器单元的外周边和变流器单元的内周边之间界定的空间中(内)延伸。换言之，在一些实施例中，连接元件可以不位于纵列(如由变流器单元的叠置所限定的)的内空间内，而是位于内空间外部，但仍然位于纵列的外周边(或形成纵列的变流器单元的外直径)内。
如上所述，变流器单元的外部表面(即，变流器单元的本体或电容器组件)可以是椭圆形、圆形和/或包括至少一个圆角。在一些实施例中，变流器单元可以是盘状的。特别地，变流器单元(或其本体)可以具有圆柱形形状或平行六面体的形状。然而，应当理解的是，为了HVDC变流器单元，圆形形状或至少具有圆角的形状是有利的，因为这提供了更平滑的表面，这反过来有利于HV绝缘，因为存在较少的急转弯和边缘突出。结果，绝缘距离可以被缩短，并且例如可以部分或完全避免电晕环。因此，使用具有包括圆角并且例如是圆形的外部表面的电容性本体提供了空间可以更有效地使用的优点，从而减小了发电站的大小。
此外，根据更一般的实施例，变流器单元可以包括布置在从变流器单元的外周边延伸到变流器单元的内周边的本体中的至少一个电容器元件以及至少一个开关设备。
在这样的实施例中，本体可以包括至少一个电容器元件，即本体可以与变流器单元的电容器部分(或电容器组件)相对应。在这方面，本体的尺寸可以确定用于特定的材料选择的变流器单元的电容器的特性，并特别是可能的电容和电压。此外，本体沿轴向方向的高度可以由期望的电容或期望的电压来确定。因此，本体也可以被称为变流器单元的电容性本体或电容器。
术语电容器元件是指用作电容器的部件，即充当用于在电场中静电储存能量的电部件。电容器元件(或电容器)通常由其间布置绝缘介质的金属层(或板)构建。
开关设备例如可以被布置在由变流器单元的本体界定的内空间内。开关设备(例如，半导体开关)可以以将开关电流更均匀地分布在电容性本体的区域周围的方式布置，例如，以降低热点温度并提高电容器的长期可靠性。
开关设备可以是基于半导体的开关设备。作为示例，开关设备可以是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、集成栅极换向晶闸管(IGCT)、栅极关断晶闸管(GTO)、高电子迁移率晶体管(HEMT)和异质结双极晶体管(HBT)。可以设想其它类型的晶体管(或基于半导体的开关设备)。
此外，应当理解，本公开不限于特定的半导体技术。应当理解，可以采用基于硅或碳化硅的开关设备，特别是作为示例的MOSFET、IGBT、IGCT和GTO。也可以采用基于氮化镓或砷化镓的开关设备，特别是作为示例的HEMT或HBT。可以设想为高功率应用提供开关设备的其它类型的半导体。
应当理解，变流器单元可以进一步包括其它电部件或设备。例如，变流器单元还可以包括冷却设备和/或旁路开关，该旁路开关允许在开关设备发生故障时电流旁路变流器单元的开关设备，从而降低了变流器单元的部件损坏(例如由短路电流引起)的风险。旁路开关可以是机械开关或电开关(例如晶闸管)。此外，变流器单元还可以包括用于减少故障电流的装置。除了本文中列出的那些之外的其它部件和设备也可以布置在由单元堆体所限定的内空间内。
多个单元可以沿着轴向方向(特别是沿着竖直方向，但非必须)被布置在彼此的顶部上以形成单元的堆体。多个单元可以经由母线元件电连接在一起以形成期望的电气设备。
图4示出了阀堆体450的示例，其中多个变流器单元沿着轴向方向被布置在彼此的顶部上。阀堆体450包括多个单元130-139，多个单元130-139中的每个单元可以等同于参照图3描述的变流器单元130。图4中示出的布置可以对应于图2中示出的布置。图4示出了变流器单元的阀堆体450的横截面视图，该变流器单元具有由本体或电容器屏蔽体332围绕的开关设备337。仍然应当理解，堆体中的两个相继单元可以彼此相同或不同。图4还示出了母线440，母线440串联电连接多个变流器单元130-139以形成更大的变流器。
图4还示出了保持元件120-129可以被布置在变流器单元130-139之间。在本示例中，一个保持元件被布置在两个相继的变流器单元之间。特别地，保持元件可以具有与布置在保持元件处的变流器单元的本体的形状相对应的形状。
在本配置中，可以通过在连接元件上相继地组装保持元件(例如保持板)和变流器单元来构造变流器单元的堆体。
在下文中，将使用另一种类型的变流器单元来描述其它实施例。
参考图5，描述了根据实施例的变流器单元的电容器组件500。
图5示出了电容器组件500的示意性立体视图。电容器组件500包括四个零件501-504。当组装在一起时，四个零件501-504形成沿着轴向方向110延伸的本体。
在这些实施例中，变流器单元的本体(或电容器组件)因此可以不是由一个单个零件(或一个单个机械块)组成，而是由数个(至少两个)零件组成。在圆形电容器的情况下，零件或“切片”在组装在一起时形成电容器组件。应当理解的是，零件或区段中的每个零件或区段可以是电容器组件的子组件(或子元件)并且将其本身充当电容器。
由于电容器组件的N个零件中的一个零件比完整的电容器组件(即，如果电容器组件由单个零件制成)更容易处理，所以电容器组件可以通过组装N个零件而形成，这有利于将电容器组件安装在功率变流器大厅的阀组件中。电容器组件的零件或子元件比整个电容器组件还具有更低的重量(与制造完整电容器组件的单个零件相比)。
在这些实施例中，本体由多个零件形成，该多个零件在组装时形成孔或空洞，其它电部件可以被布置在该孔或空洞处。零件可以彼此相邻地布置，即以两个相邻或相继的零件之间机械接触的方式紧密布置。然而，在一些其它实施例中，形成本体的零件可以彼此靠近地布置，但在两个相继零件之间具有间隙。因此，本体也可以通过零件的松散布置形成，即在零件之间具有间隙，这是有利的，因为其释放了一些压力。零件的布置确定了作为结果的变流器单元的外周边。
应当理解，电容器组件(或本体)的零件本身可以包括多个电容器元件或电容性子元件，多个电容器元件或电容性子元件连接在一起以形成“电容性”零件(即用作电容器)。
参考图5，零件501-504界定了空间或区域570，也称为内空间，该空间或区域570对应于电容器组件500的中心部分或空洞。零件501-504中的每一个零件形成本体的一个区段，并且零件中至少一个零件是本体的可拆离的区段。图5示出了标记为504的零件与其它零件拆离。
电容器组件500可以具有不同的形状。在一些实施例中，电容器组件500的本体的外部表面506可以是圆形的，诸如图5所示，但可以设想，电容器组件的本体的外部表面可以是椭圆形和/或矩形或正方形或任何其它形式。然而应当理解，电容器组件500的本体的外部表面可以有利地包括圆角。
根据实施例，零件501-504中的每个零件可以限定环的一个区段，使得本体500是环状的，从而形成环形的电容器，诸如图5所示。
仍然参照图5，零件501-504可以围绕轴向方向110分布。零件501-504在与轴向方向110相交的平面中延伸。特别地，图5示出了零件501-504布置在垂直于轴向方向110的平面中。
尽管在图5所示的示例中四个零件501-504形成了电容器组件500，但应当理解的是，电容器组件500可以被分成另外数目的零件。电容器组件500可以被分成至少两个零件，使得至少一个零件能够从电容器组件拆离。可拆离意味着零件可以从电容器组件拆离而不必拆卸整个电容器组件，即不必拆离所有其它零件。可拆离的零件504能够从电容器组件500移除并且可以放回到位置中。
此外，尽管在图5中零件501-504中的仅一个零件被示出从电容器组件500拆离，即在本示例中标记为504的零件，但应当理解，所有零件501-504可以能够从电容器组件500拆离。
通常，零件的至少一个零件例如可以是本体的可拆离区段。结果，至少一个零件可以被单独移除和更换而不会干扰本体的周围零件。这也改善了由变流器单元的本体(或电容器组件)所界定的内空间(或内部空间)的可接近性，电子部件(例如开关半导体设备)可以布置在所述内空间处。通过移除电容性本体的一个零件，位于内空间中的任何部件都可以被测试、取出，并且可能被更换或修理。这种变流器单元的本体的设计便于维护操作并减少了用于维护的空间需求，这继而可以导致更紧凑的发电站。应当理解，在一些实施例中，本体的零件中的每个零件可以是可拆离的(即，形成本体的可拆离的区段)。
参考图6，根据一些实施例，描述了电容器组件。
图6示出了根据一些实施例的两个不同的电容器组件500和600的示意性俯视图。
图6A示出了电容器组件500的俯视图，该电容器组件500可以等同于参考图5描述的电容器组件500。特别地，电容器组件500包括界定了正方形的区域或内空间570的电容性本体。内空间是指位于由零件501-504形成的本体所限定的闭合环内的空间或区域。换言之，内空间570对应于电容器组件500的中心部分。
图6B还示出了另一电容器组件600的俯视图，除了由电容器组件600的电容性本体所限定的区域或内空间670为圆形之外，该电容器组件600可以等同于参照图5描述的电容器组件。电容器组件600还仅包括三个零件601-603以形成电容性本体。尽管图6A和图6B示出了由两个电容器组件的空心体所限定的内空间的可能形状的两个示例，但是可以设想其它形状。例如，内空间也可以是椭圆形或矩形。
图6B还图示了电容器组件600的本体(以及因此一旦开关设备被布置在电容器组件内，所得到的变流器单元)在外直径660和内直径662之间延伸。
图7示出了根据实施例的电容器组件的零件的示意图。
图7示出了电容器组件(例如参照图5描述的电容器组件500)的零件700的放大视图。因此，零件700可以对应于零件501-504中的任何一个零件。
图7示出了具有梯形块的形状的零件700，该梯形块的形状具有一个弯曲面746。更具体地，零件700包括第一表面746和第二表面742，第一表面746限定了空心体的外部表面的一部分，第二表面742限定了由空心体所限定的内空间的一部分。零件700还包括两个侧表面744、748，当组装在电容器组件中时，两个侧表面中的每个侧表面被布置成与相邻零件接触或者(接近地)面对相邻零件。零件还包括基部表面752(或底部表面)和顶部表面750。
在零件700中，两个侧表面形成在与第一(弯曲)表面746相交的平面中延伸的壁，该第一(弯曲)表面746以小于90度的角度形成电容器组件的外侧的一部分。两个侧表面通过第二表面742链接，该第二表面742形成电容器组件700的内空间的一部分。基部表面752和顶部表面750在与两个侧表面以及第一和第二表面垂直相交的平面中延伸。零件的表面形成封闭的盒子，绝缘材料可以布置在该盒子中或者多个电容性子元件可以布置在该盒子中以提供零件700的电容性功能。
应当理解，尽管图7示出了具有梯形形状的零件，但可以设想其它几何结构。例如，两个侧表面744和748可以与第一表面和第二表面垂直地相交，由此导致电容器组件的更加立方体状的零件或区段。
此外，限定电容器组件的内空间的一部分的第二表面可以是弯曲的，由此限定更圆形的内空间，而不是例如通过图7中示出的零件获得的正方形内空间。
图7还示出了零件700包括布置在限定了电容器组件的内空间的一部分的第二表面742处的电连接器760。换言之，电连接器布置在面向由本体所限定的内空间的壁处。电连接器760可以用于连接至布置在电容器组件的空洞中心中的至少一个开关设备或功率变流器电路。
通常，电容器组件的零件(例如图7中所示的零件700)形成其中可以布置至少一个电容器元件的外壳或容器。电容器元件可以包括金属板和布置在金属板之间的介电材料。电容器元件例如可以是卷绕膜电容器。由零件限定的外壳或容器可以由诸如金属的导电材料制成，但也可以由非导电材料制成。此外，取决于外壳是否用于屏蔽(即取决于应用)，外壳或容器也可以由非导电涂料涂覆。组装多个零件可以形成圆柱形电容器。
图8a示出了阀组件1100或其(具有其内部支撑结构的变流器单元的纵列)至少一部分，其中使用分段电容器组件(或分段电容性本体)来形成变流器单元。可以认为，图8a示出了组装下的阀组件(例如，将参考图9描述的阀组件1200)的一部分。
阀组件1100包括支撑结构100，该支撑结构100可以等同于参照图1描述的支撑结构100。在图8a中，示出了具有两个保持板121和122以及如杆141-144的四个连接元件的支撑结构100。
第一保持板121布置成接纳第一变流器单元131，而第二保持板122布置成接纳第二变流器单元132。第一和第二变流器单元131、132或这些变流器单元的主要本体可以等同于参考图5和图6描述的本体或变流器单元500和600中的任何一个。
虽然仅一个变流器单元131被示出布置在标记为151的第一保持板上，但另一个变流器单元也可以被插入在第一保持板121和第二保持板122之间，使得第一保持板121保持两个变流器单元。第一保持板具有通孔151，经由通孔151可以建立相继的变流器单元之间的电连接。
图8a还示出杆141-144在由变流器单元131，132的本体(或电容器单元)的多个部件限定的内空间内延伸。
利用本配置，变流器单元和保持板不需要相继地被安装在杆141-144上。首先可以实现保持结构为整体，即通过组装保持板121、122和连接元件141-144。然后，变流器单元可以以分段的方式安装在支撑结构上，即，通过首先将变流器单元的四个零件与它的相关联的开关设备和任何其它辅助设备组装在一起，然后组装另一个变流器单元。
通常，在这些实施例中，多个连接元件与保持元件的相交部在保持元件处限定了多个隔室，所述多个隔室对应于布置在保持元件处的本体的零件的数目，其中本体的一个零件被布置在一个隔室处。在第一保持元件和第二保持元件之间延伸的连接元件例如可以固定在本体的两个相邻的零件之间的第一保持元件处，该本体被布置在所述第一保持元件处。在这样的实施例中，变流器单元的本体的两个相邻零件之间可以存在一些间隙，使得连接元件可以被插入或布置在这两个相邻零件之间。在这些实施例中，连接元件被布置在由变流器单元的外周边和变流器单元的内周边界定的空间内，所述变流器单元的外周边和内周边由零件的组装所限定。
图9示出了根据一些实施例的功率变流器(例如HVDC功率变流器)的阀组件1200的示意图。
阀组件1200包括多个变流器单元1271-1280，即本示例中的十个变流器单元，多个变流器单元1271-1280借助于保持结构100被布置为堆体。然而，阀组件1200可以包括任何数目的功率变流器单元，这取决于应用，并因此取决于期望的电压或期望的功率。
阀组件1200还可以包括布置在两个相邻的(或相继的)功率变流器单元之间的高压电容器屏蔽体。
如图9中所示的阀组件的一部分的放大视图所示，阀组件700中的功率变流器单元1275可以包括参照图5-7中任一个图所描述的类型的电容器组件和功率变流器电路。图9中所示的功率变流器单元可以包括具有盘状外壳的电容器组件。可以设想其它形状，例如具有圆形、椭圆形或矩形横截面的外壳。在实施例中，电容器组件(以及由此功率变流器单元)可以具有围绕功率变流器电路的环的形式。
如已经在图9中示出的，功率变流器单元1271-1280的功率变流器电路例如可以被串联电连接以增加阀组件1200的输入电压和/或输出电压。
如图9所示，使用具有分成多个零件的本体的变流器单元是有益的，因为零件中的一个零件的拆离便于接近转换单元的任何部件(即，在由变流器单元的电容器组件所限定的内空间内)，从而便于维护操作并减少用于这些操作的空间要求。
图8b示出了根据另一个实施例的阀组件的示意图。
图8b示出了阀组件1300，除了连接元件被取代之外，阀组件1300与参照图8a描述的阀组件1100相等同。在图8b中，支撑结构1310包括多个连接元件1341-1344，多个连接元件1341-1344不在由堆体的变流器单元形成的内空间151内延伸，而是在标记为1331的变流器单元的外直径与其内直径之间延伸。类似地，连接元件1341-1344在标记为1332的变流器单元的外直径与其内直径之间延伸。可以在变流器单元的相邻零件之间提供间隙，使得连接元件可以固定在保持板121、122处。在这些实施例中，连接元件1341-1344布置在并排布置的两个零件之间。
参考图10，描述了根据实施例的阀组件1400。
图10示出包括容器(或外壳)280和多个单元的阀组件1400的横截面图，该多个单元使用包括多个杆141-143和保持元件120-124的支撑结构在外壳280内布置为堆体，例如参照图1和图2所描述的。
图10所示的阀组件1400可以等同于参照图2所描述的阀组件200，除了它还示出了用于将阀组件的堆体的一端连接到另一个阀组件的第一连接器1460和用于将阀组件的堆体的另一端连接到另又一个阀组件的第二连接器1470。
包括变流器单元的堆体的容器280可以被封闭或密封。例如，间隔元件可以布置在外壳的端部中的一个端部处或外壳的基部表面处。如图10所示，第一间隔元件1416可以布置在容器280的一个端部288处，而第二间隔元件1414可以布置在容器280的相对端部289处。更具体地，第一间隔元件1416可以布置在第一连接器1460与容器280的顶端部288之间的接合点处，而第二间隔元件1414可以布置在第二连接器1470与容器280的底端部289之间的接合点处。
第一间隔元件1416和第二间隔元件1414例如可以由绝缘材料制成。
间隔元件可以布置在容器的一端部处，用于将容器与所述阀组件连接到的另一个阀组件的容器隔开。
第一连接器1460包括母线元件1461，母线元件1461布置成将变流器单元的堆体(并且更具体地是堆体的上单元)连接到相邻阀组件的堆体(图10中未示出)。第一连接器1460可以包括由单个零件弯曲制成的母线元件，以连接位于两个相邻阀组件的堆体的顶部上的两个单元。备选地，如图10所示，第一连接器1460的母线元件可以包括多个段。例如，第一连接器可以具有节点元件1462，节点元件1462用于将母线元件的第一段连接到沿着轴向方向110延伸的母线元件的另一段，以串联电连接变流器单元。在图10所示的特定实施例中，节点元件1462被配置成在与容器280沿其延伸的轴向方向110相交(例如正交)的方向上引导母线元件1461的段，以便到达相邻的阀组件。
第二连接器1470包括母线元件1471，母线元件1471布置成将变流器单元的堆体(并且更具体地是堆体的下单元)连接到相邻阀组件(图1中未示出)的堆体。第二连接器1470可以包括由单个零件弯曲制成的母线元件，以连接位于两个相邻阀组件的堆体的底部处的两个单元。备选地，如图10所示，第二连接器1470的母线元件可以包括多个段。例如，第二连接器可以具有节点元件1472，用于将母线元件的第一段连接到沿着轴向方向110延伸的母线元件的另一段，以串联电连接变流器单元。在图1所示的特定实施例中，节点元件1472被配置成在与容器2801沿其延伸的轴向方向110相交(例如正交)的方向上引导母线元件1471的段，以便到达相邻的阀组件。
第一连接器1460和第二连接器1470可以被配置成在相对方向上引导母线元件以便到达两个不同的阀组件的堆体，由此使得能够串联连接阀组件以形成更大的变流器。
在图10所示的实施例中，通过移除第一间隔元件或间隔件1416、安装在类似圆柱体的容器280的顶端部处的第一连接器1460，由此打开容器280，并且通过可选地移除第二间隔元件1414并拆卸容器280的顶部部分，可以将单元的堆体及其支撑结构从外壳280插入或移除。
可选地，阀组件1400还可以在容器280的顶端部288处配备有顶部(或第一)电容器屏蔽体1411，并且在容器280的底端部289处配备有底部(或第二)电容器屏蔽体1413，支撑结构并且特别是杆141-143可以被附接在顶部电容器屏蔽体和底部电容器屏蔽体处，以便支撑变流器单元的堆体。电气屏蔽体1411和1413可以是容器的可移除部分，用于促进变流器单元的纵列在容器中的插入。
更一般地表示，阀组件可以经由其第一连接器连接到另一个阀组件，或者可以经由插入式电缆终端连接到AC或DC传输线路。第一连接器例如可以包括第一母线元件，用于将所讨论的单元电连接到另一个阀组件的单元。例如，第一连接器可以被布置成将第一阀组件的纵列的上单元电连接到第二阀组件的纵列的上单元。第一连接器可以通过电绝缘气体绝缘。
如图10的示例所示，应当理解的是，阀组件可以在容器的另一端部配备有第二连接器，用于将纵列的另一个单元连接到另一个阀组件。根据一些实施例，第一连接器和第二连接器可以位于容器的相对端部处。特别地，第一连接器可以被配置成将纵列的上单元(例如，位于堆体的顶部上的单元)电连接到另一个阀组件的纵列的上单元。类似地，第二连接器可以被配置成将纵列的下单元电连接到第三阀组件的纵列的下单元(例如，阀堆体中的最下面的单元)。例如，在类似圆柱体的容器(或外壳)的情况下，第一连接器可以布置在类似圆柱体的容器的第一基部处，并且第二连接器可以布置在与第一基部相对的类似圆柱体的容器的第二基部处。
另外或备选地，应当理解的是，阀组件可以配备有用于连接到交流(AC)传输线路的插入式电缆终端或气体绝缘母线。类似地，阀组件可以配备有用于连接到直流(DC)传输线路的另一个插入式电缆终端或气体绝缘母线。阀组件是否配备有一个或多个连接器或插入式电缆终端(或气体绝缘母线)，取决于所讨论的阀组件在用于构建发电站的多个阀组件的布置中的位置。在仅具有两个阀组件的配置中，第一阀组件可以包括用于在其容器的一端部处连接到AC传输线路的插入式电缆终端或气体绝缘母线，而在其相对端部处第一阀组件经由通过气体电绝缘的第一连接器连接到第二阀组件。然后，第二阀组件的相对端部处的单元可以经由插入式电缆终端或气体绝缘母线连接到DC传输线路。
参考图11，描述了根据又一实施例的阀组件1500。
阀组件1500包括容器1580，容器1580包括至少四个主要部分。容器1580可以是圆柱形的，并且其中心部分可以由两个管状部分1582和1583制成，两个管状部分1582和1583可以包括用于组装这两个部分的凸缘。容器1580还可以包括可以成形为瓶颈的两个端部部分。由多个部分制成的容器可以有助于阀组件的组装，特别是有助于变流器单元和支撑结构在容器内部的插入。
如图11所示，阀组件1500可以包括支撑结构和多个连接元件(或杆)1540，支撑结构包括多个保持元件1520(尽管仅有一个在图11中被示出，以用于不使图变得太过模糊)，多个连接元件(或杆)1540将保持元件(或保持板)机械地连接在一起。连接元件1540布置在变流器单元1530的外周边内，变流器单元1530布置在保持元件1520上。
根据实施例，提供了功率变流器站。功率变流器站可以包括至少两个如前述实施例中的任一实施例所限定的阀组件。功率变流器站也可以被称为高压直流(HVDC)变流器站。
还应当理解，阀组件的多个变流器单元可以仅构成更大变流器的一部分。特别地，根据一些实施例，变流器臂(或变流器分支)可以包括至少两个如前述实施例中任一实施例所限定的阀组件。如上所述，在这些实施例中，第一阀组件的变流器单元可以与第二阀组件的变流器单元串联电连接。
HVDC变流器站也可以通过组装至少两个阀臂来构建，其中一个臂包括串联电连接的多个阀组件。HVDC变流器站例如可以包括三个臂以提供三相变流器。
如上所述，容器的外表面可以包括诸如金属的导电材料或层，然后其可以被用于接地。在阀臂或功率转换站中，阀组件的所有容器可以包括具有接地电位的金属(或导电外表面)。
本公开适用于具有各种电压水平的电力设备(例如，高压功率变流器站，还有中压设备)，其中希望改善空间管理。本公开的实施例在其中可以使用变流器单元的纵列的任何应用中是有利的。仅出于示例目的，本公开的实施例可以有益于实现变流器，例如用于柔性AC传输系统(FACTS)应用的静态同步补偿器(STATCOM)、电动机驱动器、海底功率变流器和用于DC电网的DC-DC变流器。然而其它应用可以被设想。本公开的实施例借助于容器中的气体绝缘以及通过将支撑结构布置在变流器单元的纵列的外直径内(即经由内部支撑结构)来改善空间管理。
本公开通常有利于其中期望更紧凑的功率设备的应用，诸如在用于电力设备安装的空间受限制的应用中和/或用于海上风力发电场应用。
在本公开的上下文中，术语阀组件可以用术语变流器阀堆体、块组件或(功率变流器的)装置可互换地替换。
虽然以上以特定组合描述了特征和元件，但是每个特征或元件可以单独使用而不具有其它特征和元件，或以具有或不具有其它特征和元件的各种组合来使用。特别地，尽管图4和图6中示出的示例包括五个阀组件，但是应当理解，可以使用任何其它数目的阀组件来形成功率变流器站(或者至少其一部分)。此外，对第一、第二、第三、第四和第五阀组件的引用可以互换，例如第三阀组件被认为是第一阀组件，并且反之亦然。
此外，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元素，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中记载某些特征这一事实并不表示不能有利地使用这些特征的组合。

Claims (19)

1.一种阀组件，包括：
容器，其至少部分地填充有电绝缘气体，所述容器沿着轴向方向延伸；
多个变流器单元，其被布置为所述容器内的至少一个纵列，其中变流器单元包括在外周边和内周边之间、在径向方向上延伸的本体，由此限定内空间；
多个保持元件，其中保持元件被布置成保持至少一个变流器单元；以及
多个连接元件，其机械地连接所述保持元件，所述连接元件在由布置在所述保持元件之间的变流器单元的外周边所界定的空间内、在所述内空间内从第一保持元件延伸到另一个保持元件。
2.根据权利要求1所述的阀组件，其中变流器单元的所述纵列与所述轴向方向同轴地布置，所述容器沿着所述轴向方向延伸。
3.根据权利要求1或2所述的阀组件，其中所述容器具有柱体的形状。
4.根据权利要求1或2所述的阀组件，其中所述保持元件和所述连接元件一起形成用于所述变流器单元的支撑结构。
5.根据权利要求1或2所述的阀组件，其中所述保持元件限定用于沿着所述轴向方向布置所述变流器单元的多个位置，所述多个位置具有第一位置和第二位置，所述第一位置位于所述容器的第一末端处或位于所述容器的第一末端附近，所述第二位置位于沿着所述轴向方向与所述第一末端相对的所述容器的末端处或位于沿着所述轴向方向与所述第一末端相对的所述容器的末端附近。
6.根据权利要求1所述的阀组件，还包括至少一个附接元件，所述至少一个附接元件用于将所述保持元件和/或所述连接元件中的至少一个元件附接到所述容器的底表面、顶表面和/或壁表面。
7.根据权利要求1所述的阀组件，其中保持元件的至少一部分集成在由该保持元件支撑的所述变流器单元的本体中。
8.根据权利要求6或7所述的阀组件，其中所述本体被分成多个零件，其中一个零件形成所述本体的一个区段。
9.根据权利要求6或7所述的阀组件，其中保持元件包括具有周边的中心通孔，所述周边对应于或大于布置在该保持元件处的变流器单元的本体的内周边。
10.根据权利要求1或2所述的阀组件，其中变流器单元的外部表面是椭圆形的、圆形的和/或包括至少一个圆角。
11.根据权利要求1或2所述的阀组件，其中所述变流器单元能够包括至少一个电容器元件以及至少一个开关设备，所述至少一个电容器元件被布置在从所述变流器单元的外周边延伸到内周边的本体中。
12.根据权利要求1所述的阀组件，其中多个连接元件与保持元件的相交部在所述保持元件处限定多个隔室，所述多个隔室与布置在所述保持元件处的所述本体的零件的数目相对应，其中所述本体的一个零件被布置在一个隔室处。
13.根据权利要求1或2所述的阀组件，还包括用于在所述容器的一端部处插入变流器单元的所述至少一个纵列的电气屏蔽体和/或用于在所述容器的相对的端部处插入变流器单元的堆体的电气屏蔽体。
14.根据权利要求1或2所述的阀组件，还包括至少一个第一连接器，所述至少一个第一连接器包括第一母线元件，所述第一母线元件将在所述容器的一端部处的所述阀组件的单元电连接到第二阀组件的单元。
15.根据权利要求1或2所述的阀组件，还包括间隔元件，所述间隔元件包括绝缘材料并且被布置在所述容器的一端部处，用于将所述容器与所述阀组件连接的另一个阀组件的容器隔开。
16.根据权利要求1或2所述的阀组件，其中所述绝缘气体是六氟化硫(SF6)、氮气(N2)、空气和干燥空气中的至少一种。
17.根据权利要求1或2所述的阀组件，其中连接元件至少部分地包括固体绝缘材料。
18.根据权利要求1或2所述的阀组件，其中所述轴向方向是竖直的，使得所述容器从地面竖直地定向。
19.一种功率变流器站，包括至少两个如前述权利要求中任一项所限定的阀组件。
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