CN204906197U - 整流器单元 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种整流器单元。其包括:带有多个变压器边腿的变压器,其纵轴线彼此大致平行地沿着第一方向布置且沿着大致垂直于第一方向的第二方向伸延;第一和第二直流汇流排,其大致平行于第一方向取向;对于每个变压器边腿一整流器相组,其分别具有至少一个整流器相;以及每个变压器边腿分别具有至少一个蒸发器的两相冷却装置,其中,蒸发器分别具有多个蒸发器通道,其大致平行于第二方向取向。该至少一个整流器相分别具有与第一直流汇流排相连接的第一端接头、第一半导体元件、中间接头、第二半导体元件和与第二直流汇流排相连接的第二端接头。相应的整流器相的半导体元件布置成堆垛,在堆垛的层之间布置蒸发器通道用于冷却半导体元件。

Description

整流器单元
技术领域
本发明大体涉及一种整流器单元(Gleichrichtereinheit)、尤其涉及具有两相冷却的整流器单元。
背景技术
整流器单元被应用在不同的技术领域中,以将交变电压(AC电压)或交变电流(AC电流)转换成直流电压(DC电压)或直流电流(DC电流)。
根据待转换的电流或待转换的电压使用不同的整流器单元。表1和图1显示了通用的整流器系统的概览。
表1:整流器设计概览
在表1中示出的应用领域特征在于低电压和高电流。图1显示了根据电流和电压需求划分应用范围。在此,低电流范围(LCR-low-currentrectifier;低电流整流器)处于Idc=0-2000A的范围中,中电流范围(MCR-medium-currentrectifier;中电流整流器)处于Idc=20000-5000A的范围中而高电流范围(HCR-high-currentrectifier;高电流整流器)处于Idc=36000-220000A的范围中。
设计用于高电流的在整流器单元中的电子部件典型地易受热干扰,其由流过电子部件的电流引起。电子部件被设计用于越来越大的功率,由此通过电流也产生越来越多的热。由此,对冷却系统提出的有效冷却电子部件的要求也提高。
一种用于冷却电子部件、尤其被流经的电流保持在一电势上的电子部件的可能性是水冷却系统,其使用去离子的水。然而,这样的系统需要去离子单元,由此其变得笨重。空气冷却是用于简单且有利地冷却的另一可能性。然而,其受空气的热物理性能、尤其其不良的传热限制。
电子(功率)部件的冷却的一有效可能性是具有闭合的冷却循环的两相冷却装置。在这样的冷却装置中,在蒸发器中将液态冷却剂带到与产生热的元件热接触。液体通过放热和传热被加热到使得在冷却液中发生相转变。冷却剂的蒸汽相通过第一管路被导引到冷凝器处。在冷凝器中,蒸汽通过放热又被转化成液态相。例如,在冷凝器中热量或其一部分被传递到冷却介质、例如环境空气上。冷凝的蒸汽作为液体通过将冷凝器与蒸发器连接的第二管路被引回到蒸发器中。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有两相冷却装置的整流器单元,其具有紧凑的结构形式且可特别成本有利地来制造。
该目的由根据本发明的整流器单元来实现。
根据本发明的一方面,提供一种整流器单元,其包括:带有多个变压器边腿(Transformatorschenkel)的变压器,变压器边腿的纵轴线彼此大致平行地沿着第二方向伸延,其中,变压器边腿并排地沿着大致垂直于第二方向的第一方向布置;第一和第二直流汇流排,其大致平行于第一方向取向;每个变压器边腿一整流器相组,其分别具有至少一个整流器相;以及每个变压器边腿分别具有至少一个蒸发器的两相冷却装置,其中,蒸发器分别具有多个蒸发器通道,其大致平行于第二方向取向。该至少一个整流器相分别具有与第一直流汇流排相连接的第一端接头(Endanschluss)、第一半导体元件、中间接头、第二半导体元件和与第二直流汇流排相连接的第二端接头。相应的整流器相的半导体元件布置成堆垛,其中,蒸发器通道布置在堆垛的各个层之间以冷却半导体元件。
附图说明
在附图中示出并且接下来来详细说明本发明的实施例。其中:
图1显示了整流器单元的应用领域的细分,
图2显示了根据本发明的整流器单元的方框图,
图3A显示了根据本发明的整流器单元的变压器的透视性的示意图,
图3B显示了根据本发明的整流器单元的变压器的示意图,
图4显示了根据本发明的整流器单元的整流器相的截段,
图5显示了按照一实施形式根据本发明的整流器单元的示意图,
图6显示了按照另一实施形式根据本发明的整流器单元的示意图,
图7显示了根据本发明的整流器单元的冷却系统的示意图,
图8A显示了按照一实施形式的根据本发明的整流器单元的电路图,以及
图8B显示了按照另一实施形式的根据本发明的整流器单元的电路图。
具体实施方式
图2显示了一整流器单元,其具有变压器10,变压器10具有在整流器的交流侧(AC侧)上的多个变压器边腿12a、12b、12c和在整流器的直流侧(DC侧)上的带有至少一个整流器相30(在图2中绘出仅仅一个整流器相30)的多个整流器相组。在图2中显示了带有三相交变电流、三个变压器边腿和三个整流器相组的三相整流器单元。然而,本发明不限于带有三相交变电流的三相整流器单元。同样的原理可被应用于带有任意数量相的用于为交变电压和电流整流的整流器单元。优选地,对于每个相设置一变压器边腿和一整流器相组。
变压器尤其具有初级侧和次级侧。在初级侧上,交变电流的各个相与变压器10的相应的变压器边腿12a、12b、12c连接。在次级侧上,各个变压器边腿12a、12b、12c分别与整流器相30连接,其设计用于交变电压的校正。在图2中,整流器相组分别具有整流器相30,其中,每个整流器相组可设置任意数量的整流器相。整流器相30典型地彼此平行地布置并且在一侧上与第一直流汇流排(第一DC汇流排)20a而在另一侧上与第二直流汇流排(第二DC汇流排)20b相连接。在图2中所示的整流器相30中的每个在中间的区域中通过中间接头34与相应的变压器边腿12a、12b、12c连接。
在相应的中间接头34与第一DC汇流排20a之间布置有第一整流器元件31a和第一保险33a。在相应的中间接头34与第二DC汇流排20b之间布置有第二整流器元件31b和第二保险33b。在此,第一或第二保险33a、33b布置在第一或第二整流器元件31a、31b与第一或第二DC汇流排20a、20b之间。第一和第二整流器元件31a、31b在整流器相30内根据其通流方向相同地取向。因此,中间接头34与第一或第二整流器元件31a、31b的阳极和阴极相连接。在此,第一和第二整流器元件31a、31b的取向尤其规定了第一和第二DC汇流排20a、20b的电势的符号。与阳极连接的第二DC汇流排20b处于负电势上而与阴极连接的第一DC汇流排20a处于正电势上。优选地,第一和/或第二整流器元件是半导体或半导体整流器元件。第一和/或第二整流器元件和/或半导体整流器元件和/或半导体尤其可以是二极管和/或晶闸管。在DC汇流排中流动的电流越大,DC汇流排的横截面应越大地来构造,以限制欧姆损失和放热。为了节省重量和材料,尽可能短地构造DC汇流排因此是有利的。因此,相互连接的部件优选地应彼此尽可能靠近地来布置。
图3A和3B显示了典型的变压器10。变压器10具有第一、第二和第三变压器边腿12a、12b、12c,其构造磁回路(大多铁磁芯或铁芯、尤其由铁-硅合金构成的芯)。围绕变压器的每个边腿将两个不同电流回路的导体卷绕成使得多重地围绕变压器的相应的边腿来引导每个电流回路的电流,以便尤其构造第一、第二和第三变压器边腿12a、12b、12c。在此,与AC输入端连接的电流回路被称为初级绕组而与该至少一个整流器相来连接的电流回路被称为次级绕组。在图8A和8B中显示了初级绕组和次级绕组的示例性的接线可能性。
根据一实施形式(其可被与其它实施形式相组合),变压器10具有多个变压器边腿12a、12b、12c,其纵轴线L彼此大致平行地沿着第一方向A布置并且沿着大致垂直于第一方向A的第二方向B伸延。优选地,变压器边腿12a、12b、12c即具有沿着第二方向B的长度L、沿着第一方向A的宽度和沿着第三方向C的深度。各个变压器边腿12a、12b、12c尤其彼此平行地布置在相同高度上。具有这样的构造的变压器可特别成本有利地来制造。由于变压器的成本对生产成本具有显著影响,这在测定整个整流器单元的构造时也起决定性作用,尤其在力求使在变压器绕组和DC汇流排和/或整流器相组之间的距离最小的情况下。
虽然每个变压器边腿12a、12b、12c优选地设置有两个绕组、一初级绕组和一次级绕组,在图3A中每个变压器边腿12a、12b、12c示出仅仅一个绕组。在图3B中每个变压器边腿12a、12b、12c分别示出一初级绕组14a、14b、14c和一次级绕组16a、16b、16c,其沿着纵轴线L并排布置。然而,相应的初级绕组14a、14b、14c和相应的次级绕组16a、16b、16c也可关于相应的变压器边腿12a、12b、12c以其它方式布置。例如,如在图5和6中所示,初级绕组也可包围次级绕组、即围绕其来卷绕。备选地,次级绕组也可包围初级绕组。
图4显示了整流器相30的堆垛结构。根据一些实施形式(其可被与其它实施形式相组合),该至少一个整流器相30分别具有与第一DC汇流排20a连接的第一端接头32a、第一半导体元件34a、中间接头36(在图4的剖视图中未示出)、第二半导体元件34b和与第二DC汇流排20b连接的第二端接头32b。根据一些实施形式(其可被与其它实施形式相组合),半导体堆垛具有轴线S,其平行于第三方向C取向并且堆垛结构的各个元件沿着轴线S堆积,其大致垂直于第一和第二方向A、B。根据另外的实施形式(其可被与其它实施形式相组合),半导体堆垛具有平行于第一方向A取向的轴线S。半导体堆垛尤其可设计为整流器元件。
此外,在第一端接头32a与第一半导体元件34a之间优选地设置有第一保险38a。而在第二端接头32b与第二半导体元件34b之间优选地设置有第二保险38b。
根据一些实施形式(其可被与其它实施形式相组合),整流器元件此外具有每个整流器相组分别带有至少一个蒸发器的两相冷却装置40以冷却该至少一个整流器相30。优选地,每个蒸发器具有多个蒸发器通道42。
该至少一个蒸发器的蒸发器通道42优选地邻近于第一和第二半导体元件34a、34b布置,以便冷却半导体元件34a、34b。典型地,蒸发器通道42布置在第一和第二半导体元件34a、34b之间以及在第一和第二半导体元件34a、34b与堆垛结构的相应的邻近的结构之间。蒸发器通道42即优选地布置在半导体元件34a、34b之间而且在第一半导体元件34a与第一端接头32a之间以及在第二半导体元件34b与第二端接头32b之间。如果在第一半导体元件34a与第一端接头32a之间以及在第二半导体元件34b与第二端接头32b之间存在第一和第二保险38a、38b,蒸发器通道尤其布置在第一半导体元件34a与第一保险38a之间以及在第二半导体元件34b与第二保险38b之间。蒸发器通道42尤其与第一和/或第二半导体元件34a、34b热接触。
在此,将在半导体元件中所产生的热中的至少一部分发出到在蒸发器通道42中的冷却剂41处。冷却剂41主要以液态状态位于蒸发器通道42中,然而可在与半导体元件34a、34b的热接触区域中被加热直至沸点,使得冷却剂的一部分过渡到蒸汽相中。冷却剂的蒸汽部分具有比液态部分更小的密度。优选地,蒸发器通道42布置成使得冷却剂41的蒸汽部分可向上、即逆着重力上升。根据一些实施形式(其可被与其它实施形式相组合),蒸发器通道42大致平行于第二方向B取向。第二方向B即大致相应于重力的方向。蒸发器通道也可与方向B包围直至60°、尤其直至30°、优选地直至15°的角度。
根据一些实施形式(其可被与其它实施形式相组合),冷却装置40可具有冷凝器,其与蒸发器通道42连接成闭合的冷却循环。在冷凝器中,冷却剂的蒸汽部分通过放热又被转换成液态相。优选地,放热通过换热器元件利用环境空气实现。然而,放热也可实现到另外的冷却剂、例如水处。
两相冷却装置尤其可以是被动冷却装置,在其中冷却剂41仅由于蒸汽相的静液升力被驱动。两相冷却装置即优选地可设计成使得冷却剂41由于在蒸发器通道42中和在冷凝器44中的热传递以及由于蒸汽相与液态相的密度差循环通过冷却装置40。该方式提供优点,即其是特别成本高效的、可靠的且少维护的。同时,其提供比空气冷却更高的冷却功率。备选地,附加地可设置有泵等,以便主动地让冷却剂41循环通过冷却装置40。
图5显示了根据一实施形式的根据本发明的整流器单元的示意图。在图5中示出的整流器单元具有带有三个变压器边腿12a、12b、12c的变压器10,每个变压器边腿12a、12b、12c带有至少一个整流器相30的整流器相组,第一和第二直流汇流排轨道20a、20b以及两相冷却装置(未示出)。变压器边腿沿着第一方向A彼此平行地布置,其中,其纵轴线L平行于第二方向B伸延。第二方向B垂直于第一方向A伸延。第一和第二DC汇流排20a、20b大致平行于第一方向A伸延。其与第一方向尤其包围小于60°、优选地小于30°、典型地小于15°的角度。未示出的两相冷却装置分别具有每个整流器相组至少一个蒸发器,其中,蒸发器分别具有多个蒸发器通道,其大致平行于第二方向B取向。该至少一个整流器相30分别具有与第一DC汇流排20a连接的第一端接头(未示出)、第一半导体元件(未示出)、中间接头(未示出)、第二半导体元件(未示出)和与第二DC汇流排20b连接的第二端接头(未示出)。该至少一个整流器相30尤其可布置在第一与第二DC汇流排20a、20b之间。相应的整流器相30的半导体元件布置成堆垛,其中,在堆垛的各个层之间布置用于冷却半导体元件的蒸发器通道,如上面所述。
整流器相组的整流器相30可与相同的变压器边腿连接。根据一些实施形式(其可被与其它实施形式组合),在整流器相组中整流器相30的中间接头可与相同的变压器边腿12a、12b、12c连接。在图5中示出每个相三个整流器相30,其在功能上相应于图2中的整流器相30。利用这三个变压器边腿(三相交变电流),即在图5中总共示出九个整流器相30。通常可存在每个相任意数量的整流器相和任意数量的相,根据整流器单元的应用领域。尤其对于具有较高电流强度的应用领域可存在每个相更多的整流器相,或者对于具有比较小的电流强度的应用领域也可每个相存在一个或两个整流器相。根据另外的实施形式(其可被与其它实施形式组合),次级绕组也可通过三角电路或星形电路与整流器相连接,如下面参考图8A和8B所示。
变压器边腿12a、12b、12c的初级绕组14a、14b、14c优选地分别与交变电流源的一相连接。此外典型地,次级绕组16a、16b、16c分别与整流器相30的中间接头连接。相应的次级绕组16a、16b、16c即可通过连接器22与相应的整流器相组的整流器相30的中间接头34连接。优选地,整流器相组的整流器相即布置在相应的变压器边腿12a、12b、12c附近,尤其相对于其具有较小的距离。在一实施形式中,连接器22包括铜并且设计用于高电流。通过上述措施,可将连接器22的长度保持得较小,由此可节省生产成本。根据另外的实施形式(其可被与其它实施形式组合),初级绕组和次级绕组也可连接成三角电路或星形电路,如下面参考图8A和8B所示。在该情况中,连接器22有利地设置在三角电路或星形电路与相应的整流器相组之间。
根据一些实施形式(其可被与其它实施形式组合),次级绕组设计用于在UDC=40-2000V的电压的情况下IDC=1000-500000A的电流。尤其地,根据本发明的整流器单元尤其适合用于具有高电流的应用范围,例如铝电解槽系列、化学电解或DC电弧炉,然而不制于此。
根据一些实施形式(其可被与其它实施形式组合),变压器10此外具有变压器芯18,围绕其以厚度d1来卷绕次级绕组16,并且在次级绕组16与第一直流汇流排20a之间的距离d2可小于厚度d1。
根据一些实施形式(其可被与其它实施形式组合),整流器相30可沿着第二方向B布置在次级绕组16所布置在的区域中。整流器相30即可沿着第二方向B布置在与次级绕组16相同的高度上。此外,整流器相30优选地沿着第三方向C以在次级绕组16与第一直流汇流排20a之间的距离d2布置在次级绕组之前。此外,整流器相30优选地沿着第一方向A布置在次级绕组16所布置在的区域中。
在图5中所示的整流器单元中,半导体堆垛的轴线大致平行于第三方向C取向,第三方向C大致垂直于第一和第二方向A、B。半导体堆垛的轴线尤其可与第三方向C包围小于60°、优选地小于30°、典型地小于15°的角度。如果第一和第二DC汇流排20a、20b沿着第二方向B布置在相同的高度上使得连接DC汇流排20a、20b和整流器相30的线平行于第三方向伸延,那么这尤其是有利的。
图6显示了根据另一实施形式的根据本发明的整流器单元的示意图。根据图6的实施形式类似于根据图5的实施形式。根据图6的实施形式基本上具有与根据图5的实施形式相同的构件和组件,除了整流器相的取向之外。
如在图6中所示,根据一些实施形式(其可被与其它实施形式组合),对于每个变压器边腿12a、12b、12c该至少一个整流器相30的半导体堆垛可具有平行于第一方向A取向的轴线S。利用该布置可减小在第一和第二DC汇流排20a、20b之间的距离。如果每个整流器相组设置有比较少数量的整流器相,那么这尤其是有利的。另一方面,如果每个整流器相组设置有较大数量的整流器相,那么优选根据图5的实施形式,因为在此DC汇流排20a、20b的单位长度可装设更大数量的整流器相。
图7显示了根据本发明的整流器单元的冷却系统的示意图。在图7中所示的实施形式中,整流器相30的轴线S根据图5中的实施形式来取向,即平行于第三方向C,然而不限于此。整流器相30的轴线S可占据任意定向,只要布置在整流器相30中的两相冷却装置40的蒸发器通道42尤其大致平行于第二方向B来布置。
根据一些实施形式(其可被与其它实施形式组合),冷却装置40此外具有冷凝器44,其与蒸发器通道42连接成闭合的冷却循环46。优选地,冷凝器44沿着第二方向B布置在整流器相30之上。即在冷却剂的蒸汽相仅由于与液态相的密度差自身上升或流入的沿着第二方向B的区域中。
此外,可设置有通风机48,以便抽吸或吹送环境空气通过冷凝器的换热区域,以进一步促进在冷却剂41、尤其其蒸汽相与环境空气之间的换热。
此外,可设置有罩壳50,在其中布置整流器相30、DC汇流排20a,20b和冷却装置40。尤其根据一些实施形式(其可被与其它实施形式组合),带有蒸发器的该至少一个整流器相30的半导体堆垛可布置在相对于污物密封的区域52中而冷凝器44可布置在未密封的区域54中。由此可防止灰尘或污物能到达敏感的电子部件处。
图8A示例性地显示了用于三相交变电流的根据本发明的整流器单元的方框图,在其中一方面初级绕组14a、14b、14c而另一方面次级绕组16a、16b、16c分别连接或联接成三角电路。在三角电路中将交变电流或旋转电流的三个相或相线路串联。一相线路的结束端即被与下一相线路的起始端连接。由此每个三角电路形成三个角点,在其处联接用于交变电流相或用于整流器相30(在图8A中仅标出多个整流器相30中的一个)的外部导体。在图8A中,示出二极管作为在各个的整流器相30中的整流器元件31a、31b。然而如上面参考图2所述,也可设置有其它整流器元件、例如晶闸管(未示出)。优选地,整流器元件是半导体或半导体整流器元件。使用三角电路提供该优点,即在该电路中不需要零线。
图8B示例性地显示了用于三相交变电流的根据本发明的整流器单元的方框图,其类似于图8A中的整流器单元,然而在其中一方面初级绕组14a、14b、14c而另一方面次级绕组16a、16b、16c分别连接或联接成星形电路。星形电路通常是通过电阻(在此初级绕组14a、14b、14c或次级绕组16a、16b、16c)将任意数量的接头联接到共同的点(其被称为星形点)处。有利地,星形点可被接地,以便在故障情况中负责使流过足够高的电流以使交变电流源的保护设备响应。此外,可防止,电流不超过一定的极限值以排除损坏。
在图8A和8B中不仅初级绕组14a、14b、14c而且次级绕组16a、16b、16c连接成各三角电路或各星形电路。然而,也可初级绕组14a、14b、14c连接成三角电路而次级绕组16a、16b、16c连接成星形电路。此外也可初级绕组14a、14b、14c连接成星形电路而次级绕组16a、16b、16c连接成三角电路。
本发明示出一整流器单元,其具有带有多个变压器边腿的变压器、两个DC汇流排、每个变压器边腿一整流器相组和两相冷却装置。在根据本发明的整流器中,尤其使在变压器的该至少一个次级绕组与该至少一个整流器相的半导体堆垛之间的距离最小,由此可节省用于设计用于高于1000A、尤其直至500000A的高电流的连接元件的材料。
此外,尤其可通过对于每个整流器相组将该至少一个整流器相分组并且在空间上将整流器相组与相应的变压器边腿相关联使DC汇流排的长度最小。
此外,可使用带有平行地取向的变压器边腿的传统的变压器,这促进整流器单元的成本有利的制造。
此外,可将整流器相的半导体堆垛的轴线布置在由第一和第三方向所展开的、即尤其是水平的平面中。由此可使蒸发器通道平行于第二方向取向,第二方向尤其垂直于半导体堆垛的轴线的平面、即竖直地伸延。因此,可使通过在整流器相中的热交换被转换成蒸汽相的冷却剂由于蒸汽相相对于冷却剂的液态相更小的密度在蒸发器通道中逆着重力优选地上升至设置在整流器相之上的冷凝器且在那里又液化。

Claims (10)

1.一种整流器单元,其包括:
带有多个变压器边腿(12a,12b,12c)的变压器(10),所述变压器边腿的纵轴线彼此大致平行地沿着第二方向(B)伸延,其中,所述变压器边腿(12a,12b,12c)并排地沿着大致垂直于所述第二方向(B)的第一方向(A)布置;
第一和第二直流汇流排(20a,20b),其大致平行于所述第一方向(A)取向;
每个变压器边腿(12a,12b,12c)一整流器相组,其分别具有至少一个整流器相(30);以及
每个整流器相组分别具有至少一个蒸发器的两相冷却装置(40),其中,所述蒸发器分别具有多个蒸发器通道(42),其大致平行于所述第二方向(B)取向,
其中,至少一个所述整流器相(30)分别具有与第一直流汇流排(20a)相连接的第一端接头(32a)、第一半导体元件(34a)、中间接头(36)、第二半导体元件(34b)和与所述第二直流汇流排(20b)相连接的第二端接头(32b),并且
其中,相应的所述整流器相(30)的半导体元件(34a,34b)布置成堆垛,其中,所述蒸发器通道(42)布置在所述堆垛的层之间用于冷却所述半导体元件(34a,34b)。
2.根据权利要求1所述的整流器单元,其中,所述整流器相组分别具有至少两个整流器相(30),并且其中,在所述整流器相组中的至少一个中、尤其在每个中,所述整流器相(30)的中间接头(36)与相同的变压器边腿(12a,12b,12c)相连接。
3.根据上述权利要求中任一项所述的整流器单元,其中,每个变压器边腿具有初级绕组(14a,14b,14c)和次级绕组(16a,16b,16c),所述初级绕组(14a,14b,14c)与交变电流源的相应的相连接而所述次级绕组(16a,16b,16c)与相应的所述整流器相组的至少一个、尤其每个整流器相(30)的中间接头(34)连接。
4.根据权利要求3所述的整流器单元,其中,所述变压器(10)此外具有变压器芯(18),具有厚度(d1)的次级绕组(16)围绕所述变压器芯(18)卷绕,并且在所述次级绕组(16)与所述第一直流汇流排(20a)之间的距离(d2)小于所述厚度(d1)。
5.根据权利要求1或2所述的整流器单元,其中,半导体堆垛具有轴线(S),其平行于第三方向(C)取向,所述第三方向大致垂直于第一和第二方向(A,B)。
6.根据权利要求1或2所述的整流器单元,其中,半导体堆垛具有平行于第一方向(A)取向的轴线(S)。
7.根据权利要求3所述的整流器单元,其中,所述整流器相(30)沿着所述第二方向(B)布置在所述次级绕组(16)所布置在的区域中。
8.根据权利要求3所述的整流器单元,其中,所述次级绕组(16)设计用于IDC=1000-500000A的电流和/或UDC=40-2000V的电压。
9.根据权利要求1或2所述的整流器单元,其中,所述冷却装置(40)具有冷凝器(44),其与所述蒸发器通道(42)连接成闭合的冷却循环。
10.根据权利要求1或2所述的整流器单元,其中,带有蒸发器的半导体堆垛布置在相对于污物密封的区域(52)中而冷凝器(44)布置在不密封的区域(54)中。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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