CN209822689U - 高能冲击电流限制器、电压换流的变流器模块和电压中间电路变流器 - Google Patents

Abstract

高能冲击电流限制器、电压换流的变流器模块和电压中间电路变流器。一种高能冲击电流限制器，其针对电压中间电路变流器，其应该在变流器模块中，一方面在故障情况下以及高的和最高的能量的情况下也允许可靠地限制冲击电流，然而在另一方面在正常运行中对变流器模块的开关活动具有相对小的影响。为此，其包括具有两个电气接头的初级线圈和与初级线圈磁性耦合的次级线圈，其中次级线圈短路。

Description

高能冲击电流限制器、电压换流的变流器模块和电压中间电 路变流器

技术领域

本实用新型涉及一种针对电压中间电路变流器的高能冲击电流限制器。本实用新型还涉及一种电压换流的变流器模块和变流器。

背景技术

具有提到的类型的变流器模块的变流器如今主要应用于高压直流电传输其特别是用于借助直流的、经由远距离(通常距离在大约750km以上)的能量传输。为此虽然针对适合高压的、昂贵的变流器需要相对高的技术开销，因为电能在电厂中几乎始终由同步电机作为频率为50Hz或60Hz的三相交流电产生。但是，尽管有技术开销和附加的换流器损耗，相比于利用三相交流电流的传输，从特定的距离开始导致总体上较小的传输损耗。

为此，已知使用变流器，其包括多个串联连接的电压换流的变流器模块(英文：Voltage-Source Converter，电压源型换流器，简称VSC)，(也称为多级变流器)。VSC模块理解为包括以电容器形式的电荷存储器的模块，其中，模块的接头处的电压值可以通过对同样包含在模块中的半导体开关进行相应地控制随着控制电压而被改变。利用这种VSC模块的串联可以产生阶梯的电压走向，其阶梯高度对应于VSC模块中的一个的额定电压，其最终形成交流电流侧和直流电流侧之间的连接。VSC模块的使用代替之前的通常的电网换流的变流器(英文： Line-commutated Converter，电网换相换流器，简称LCC)提供了多种优点(参见，G.Gemmell，J.Dorn,D Retzmann，D.Soerangr,“Prospects of Multilevel VSCTechnologies for Power Transmission”,in IEEE Transmission and DistributionConference and Exposition,Chicago,US,April 2008)。

但是问题表现为，在VSC模块中使用的大的电荷存储器在故障情况(例如，半导体开关的开关失效)下难以掌控，因为在没有附加的安全措施的情况下能量是不可控的并且会被突然释放。在没有保护措施的情况下会出现超过1MA的电流幅值。电气回路的电气部件在故障情况下通常不能够吸收或控制这种能量。这会导致半导体部件的爆炸、电弧形成、线棒的弯曲和撕扯以及发出强的干扰场。

因此，为了避免在故障情况下的上面描述的影响，尝试由相应的开关元件来限制出现的大的冲击电流。至今使用所谓的RL组合(欧姆电阻(R)和电感 (L)在并联电路中)、解耦的中间电路(欧姆电阻和电感在串联电路中)或者快速保险装置。如果没有使用电流限制措施，则形成能够掌控故障情况的所出现的机械和电磁的影响的显著的额外开销。

如果在故障情况下形成相对大的冲击电流，则对于限制其所需的电气部件，诸如电阻(R)或者电感(L)，必须被设计得非常坚固，使得其在故障期间不被持续地由电磁力损坏。为了掌控故障电压超过2kV情况下的高能(40-400kJ)的中间电路中的短路，针对并联的RL组合没有合适的市售的电阻可供用于承受出现的负载。并联的RL组合的机械实施关于可重复使用性是材料紧张的且大空间的。由此扩大的导体回路导致中间电路中的额外的漏电感。对于串联的RL组合，保护作用在大的功率范围内太小或者大电感对正常运行中进行的整流的负作用太严重。虽然快速保险装置适用于针对限制冲击电流给出的边界条件，但是可能要求两侧的冷却并且是相对高成本的。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题是，提供一种开头提到的类型的高能冲击电流限制器，其在变流器模块中一方面在故障情况下以及在高的和最高的能量的情况下允许可靠地限制冲击电流，然而在另一方面在正常运行中对变流器模块的开关活动具有相对小的影响。

该技术问题根据本实用新型通过冲击电流限制器来解决，其包括具有两个电气接头的初级线圈和与初级线圈磁性耦合的次级线圈，其中次级线圈短路。

在此，本实用新型基于如下考虑：对于可能进一步增长的能量(其中可以可靠地限制冲击电流)，特别是RL组合的目前的技术的进一步发展或锻炼显然是不足够的。取而代之，应该放弃独立的元件(欧姆电阻和电感)的已知的组合，并且偏向于与次级侧短路的变压器相似的变形。因此也如上面发生的来讨论初级线圈，因为实际上的欧姆部分由短路的次级线圈实现。变压器的初级侧是变流器模块的整流回路的主动的组成部分，即，初级侧与能量存储器(电容器)和半导体开关处于串联。在故障情况下，初级线圈将由于陡峭的电流增长而吸收的电压变换到次级线圈，在此其通过其欧姆电阻将存储的电能的一部分转化为热量。初级线圈的电感部分限制电流增长速度并且吸收场中能量的另外的部分，其在随后的退磁化的过程中在次级线圈的电阻中又转化为热量。在此在冲击电流限制器上出现的反向电压限制短路电流的幅值。

短路电流的频率通过在短路情况下起作用的较高的电感同样地被减小。由此减小能够干扰相邻的组件的高频磁场的发射。

在实验尝试中，在冲击电流限制器中转化的总的能量的大约90％在次级线圈中消散。在此，高达80％的在中间电路中存储的能量可以耗散地在冲击电流限制器中消散。

在正常运行中，电阻通过磁性耦合在整流期间接受负载电流，直到场充磁。次级线圈通过其反向电感有效地限制非常高的感性的电压降。在开关过程衰退后或在场的充磁后，负载电流仅还流过初级线圈。

在断开时，该场退磁到次级线圈中，由此强烈减小感性的过电压峰值。在次级线圈中，能量在每个开关过程中被耗散地转化。次级线圈的冷却大面积地经由初级线圈实现。

在短路情况下，初级线圈将基于陡峭的电流增长而吸收的电压变换到次级线圈，其在此将中间电路中存储的电能的一部分转化为热量。在直流的应用中仅出现初级线圈的铜损耗。

优选地，对于高能冲击电流限制器，初级线圈和次级线圈被设计为基本上圆柱外罩形并且有利地彼此交错布置，即，初级线圈和次级线圈都布置在相同的轴向高度并且两个线圈中的一个具有较小的半径，使得其被布置在另外的线圈的内部。这提供相对非常小的漏电感的优点，因为初级线圈和次级线圈彼此非常接近，并且能够实现简单的技术上的结构，因为基本上可以使用关于圆柱外罩而弯曲的线棒。在此，在初级线圈和次级线圈之间存在不一定贯穿的绝缘层。在选择和确定材料的尺寸时要注意在故障情况下出现的热负载。

有利地，初级线圈和次级线圈逐点地电气连接。由此，针对次级线圈的电气短路也可以经由初级线圈实现。

此外，有利地，在初级线圈和/或次级线圈的并联绕组之间分别布置绝缘层。

在高能冲击电流限制器的一种有利的实施中，初级线圈和次级线圈利用紧固连接来固定。该紧固连接在径向方向上起作用并且将层在平面上力传递地缚紧。这种类型的紧固连接的平面挤压在故障情况下相应地抵消了力，在此使得冲击电流限制器不会持久变形或者完全损坏。其可以充分利用相互机械支持的效果，因为，初级线圈和次级线圈上的力方向与时间有关地可以是相反的。

在此，冲击电流限制器的电气接头有利地布置在紧固连接上。

此外，初级线圈和次级线圈有利地通过支承结构在机械上稳定。冲击电流限制器可以被实施为单层或者多层，即，其可以由多个初级线圈和次级线圈组成，其可以局部地重叠并且可以在电气上彼此连接。根据实施在此要求额外地设置支承结构，其可以吸收并且导出在绕组上作用的磁力。

在一种特别有利的实施中，初级线圈具有两个绕组，次级线圈具有一个绕组，其布置在初级线圈的两个绕组之间并且经由初级线圈短路。换言之，次级线圈绝缘地处于初级绕组之间，其中，次级线圈的闭合的电流回路通过经由初级线圈的短的重叠的接触来保证。这导致机械上特别巧妙的结构，其可以特别好地用于高的负载并且同时是非常低电感的，其中，不必使用独立的部件。

在第一有利实施中，初级线圈被实施为单件式的，即，两个绕组单件式地以两次螺旋缠绕的线棒来构造。这避免了在多部分的制造的情况下可能会出现的电弧。

在替换的有利的实施中，初级线圈的两个绕组形成为单独的部分并且在重叠区域中彼此接触。在这种布置中给出简单的技术上的结构，因为，三个绕组彼此绝缘地分层并且可以关于圆柱外罩一起弯曲。

在高能冲击电流限制器的一种有利的实施中，次级线圈由正温度系数半导体元件(Kaltleiter)、特别是不锈钢构成。这意味着，电阻值在加热时具有PTC (正温度系数)特性。这可以特别简单地通过选择针对次级线圈的材料来满足，方法是，使用特别是例如V2A的不锈钢。V2A具有对于合金非常高的电阻率，使得通过材料强度可以实现热容，其可以吸收要衰减掉的/要消散掉的能量。在例如针对绝缘层的材料选择中考虑故障情况下的高能冲击电流限制器的次级线圈的发热。

高能冲击电流限制器以有利的方式，针对大于10kJ的能量和/或大于1kV 的电压和/或初级线圈和次级线圈之间的小于100nH的漏电感进行设计。这可以由本领域技术人员通过相应地选择初级线圈和次级线圈的板材强度实现。恰好在这种能量范围和电压范围中仅可以限制地使用传统的RL组合并且在此描述的高能冲击电流限制器是特别有利的。

针对变流器的具有至少一个功率半导体整流器和电荷存储器的电压换流的变流器模块有利地具有这种高能冲击电流限制器，其与功率半导体和电荷存储器串联布置。

电压中间电路变流器有利地包括多个这种串联连接的电压换流的变流器模块。

利用本实用新型实现的优点特别是在于，通过经由磁性耦合来组合欧姆电阻和电感获得高压冲击电流限制器，其对正常的开关过程的影响特别小，并且同时在故障情况下可以减小特别大的冲击电流，并且由此特别适合于在多级变流器的电压换流的变流器模块中使用。上面描述的冲击电流限制器具有非常小的漏电感的特性，因为初级线圈和次级线圈彼此非常接近并且电流馈电线和导出线重叠。同时，限制作用也是与电流相关的：初级回路中的冲击电流(磁场)越大，次级线圈中的感应电流也就越大。因此，保护电路仅在故障的情况下(例如，完全地短路变流器模块中的桥)最大地且有效地作用。在直流的应用中仅出现初级线圈的铜损耗。

欧姆部件和电感部件的磁性耦合进一步保证了良好的可伸缩性。用于构建的材料可以被容易地使用并且是低成本的。可以省去脉冲稳定的电阻和特别的单独的部件(电阻，保险装置)的购买的这些昂贵的内容。与保险装置相比较还给出可复用性。

通过巧妙的机械的方案也可以节省结构空间，这又有利于整流电路。这里的主要的注意力在于在其中流过整流电流的、尽可能小的张开的平面，尽管利用所描述的冲击电流限制器会必然地增加附加的nH以及因此重要的漏电感。

附图说明

参考附图详细解释本实用新型的实施例。附图中：

图1示出了在实施方式中具有绕组的高能冲击电流限制器的截面图，

图2示出了在实施方式中具有在初级线圈的两个绕组之间布置的次级线圈和两部分的初级线圈的高能冲击电流限制器的截面图，

图3示出了在实施方式中具有在初级线圈的两个绕组之间布置的次级线圈和单件式的初级线圈的高能冲击电流限制器的截面图，

图4示出了具有高能冲击电流限制器的布置的图示的电压换流的变流器模块的电路图，

图5示出了多级变流器的示意性电路图，

图6示出了在短路情况下的图3的冲击电流限制器的电气参量的测量，

图7示出了在实施方式中具有更多绕组数量的高能冲击电流限制器的截面图。

在所有的附图中，相同的部分用相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1在第一实施方式中以截面图示出了高能冲击电流限制器1。高能冲击电流限制器具有基本上圆柱外罩形的几何形状。在此，其直径在大约15-50cm的范围内，其高度大约为5-20cm(该数量级也适用于图2、图3和图7的实施例)。该尺寸以及圆柱外罩的随后描述的层的厚度是可变的，可以由本领域技术人员关于针对运行中流过的电流、针对可达到的主电感和衰减以及针对初级侧和次级侧之间出现的漏电感的期望的设计进行调整。

高能冲击电流限制器1的圆柱外罩形的几何形状在根据图1的实施例中主要由三层导体壁形成，其由外导体层2，内导体层4和在其之间的绝缘层6组成。此外，在内导体层4的内部布置了由不可导电的材料构成的同样圆柱外罩形的支承结构5，其防止内导体层4由磁场力向内挤压。外导体层2由镜像对称的、分别由导电材料(在实施例中为铜)构成的在横截面中为半圆形的两部分的部件8、10构成，其在两端分别具有凸缘12、14、16、18。在一侧，凸缘12、 14由螺栓20连接。在相对的一侧，凸缘16、18彼此间有间隔，使得不形成电气连接。在两个凸缘16、18上分别布置了电气接头22、24，借此，凸缘16、18 可以分别与未示出的线棒连接。外导体层2因此形成具有唯一一个绕组的初级线圈。

在未示出的替换的实施方式中，还可以去掉具有螺栓20的凸缘12，14，并且外导体层2可以是单件式的并且在上面的区域中设计为贯通的。

在外导体层2的内部，通过由绝缘体(例如云母、绝缘纸或者玻璃纤维增强塑料)构成的在横截面中为圆形的绝缘层6与外导体层2分隔，布置在横截面中同样为圆形的内导体层4。内导体层4由导体制成，在实施例中由不锈钢制成，其具有不可忽略的欧姆电阻。通过闭合的圆形和在初级线圈中的布置，内导体层4形成短路的次级线圈，其可以与初级线圈磁性耦合以及电气连接。

在另外的实施方式中，初级线圈和次级线圈的层也可以交换，即，初级线圈布置在内部。

当高能冲击电流限制器1的应用范围和电路连接根据图3和图4被解释时，其功能被解释。首先，图2示出了高能冲击电流限制器101的另外的改善的实施方式，其在机械上更稳固。

高能冲击电流限制器101同样包括基本上圆柱外罩形的导体壁，但是其在横截面中形成具有重叠的螺旋形。在其展开中，其是矩形，但是在此在圆周方向上具有比圆柱外罩的周长更长的长度。导体壁的末端由此形成提到的重叠。在重叠的区域112中，层102、104、108、110由箝位连接114连接，使得在此力传递地形成紧固连接。

在此，基本上为圆柱形的导体壁包括五层，即，从内向外：第一导体层102、第一绝缘层104、第二导体层106、第二绝缘层108和第三导体层110。在重叠的区域112中，第二绝缘层108的外部末端和第一绝缘层104的内部末端被缩短，使得在那里形成第二导体层106的内部末端、第三导体层110的内部末端、第一导体层102的外部末端和第二导体层106的外部末端之间的电气连接。针对用于电流馈送的线棒，电气接头116、118与第一导体层102的内部末端或与第三导体层110的外部末端连接。与用于馈送的线棒的接触也可以替换地由表面压力、螺栓或者焊接实现。

通过该布置，第一导体层102形成初级线圈的第一绕组并且第三导体层110 形成初级线圈的第二绕组。该导体层102、110由铜制成。而第二导体层106由不锈钢、例如V2A制成，并且形成次级线圈。次级线圈的短路嵌入紧固连接中并且由初级线圈的定义的接触来实现。因此，在紧固连接的区域112中，通过由铜形成的初级线圈实现次级线圈的短路。替换地，对于非常厚的绝缘层104、108，在该区域112中可以嵌入附加的铜层，从而重叠的区域112中的绝缘层104、 108的高度被均衡。但是，如果使用绝缘纸，例如云母纸，则这在箝位连接114 的足够的力作用的情况下在图2中示出的实施例中是不必需的。在末端或者在外部区域中，为线圈的单独的且不同的层102、104、106、108、110设置重叠或足够的漏电路径。

图3示出了一种更有利的实施方式。该实施方式与图2的区别仅在于：初级线圈被实施为单件式的。因此不存在第二导体层106的内部末端和第一导体层102的外部末端，而是该导体层102、106在重叠区域彼此交错地转变为单件。因此，这使得接触变得容易并且相比于图2中的实施方式再次提高了机械稳定性。

根据图4应该解释高能冲击电流限制器1、101的电路连接。图4示出了半桥电路中的电压换流的变流器模块201的实施例的电路图，其相对简单地构建，但是为此关于其开关可能性进行限制。电压换流的变流器模块201的其他结构形式对于本领域技术人员是已知的，例如全桥电路或者箝位双子模块，在其中同样可以应用冲击电流限制器1,101。

变流器模块201具有两个外部交流电流接头202、204，利用该接头将多个变流器模块201串联连接，如在图4中还要详细解释的。在该实施例中，变流器模块201包括两个以绝缘栅双极型晶体管形式(英文：Insulated-Gate bipolar Transistor，简称IGBT)的半导体开关206、208，在其上分别反并联连接续流二极管210212。但是，原则上也可以使用其他类型的晶体管。

在图4和随后的附图中，半导体开关206、208仅分别表示为单个的IGBT。但是，其当然也可以表示形成功能单元的多个IGBT，即，其例如并联连接以及其栅极彼此连接或者共同进行控制。

半导体开关206、208与以电容器(中间电路)形式的电荷存储器214连接作为半桥类型的中央元件，即，两个半导体开关206、208在相同的方向上串联连接并且与电荷存储器214一起形成回路。半导体开关206、208分别具有集电极206k、208k，栅极206g、208g，和发射极206e、208e。第一交流电流接头202 与在回路的第一半导体开关206的发射极206e和第二半导体开关208的集电极 208k之间的连接点连接。第二交流电流接头204与在第二半导体开关的发射极 208e和电荷存储器214之间的连接点连接。半导体开关208因此在两个交流电流接头202、204之间的电流路径216中与其集电极-发射极段连接。

借助未详细示出电子控制器可以单独控制/切换半导体开关206、208。控制器能够通过外部控制脉冲来接通或者断开连接的IGBT。在一种实施方式中，在此可以存在结构上实现的锁定，其避免两个半导体206、208同时接通。由此，施加在电荷存储器214上的电压U可以连接到交流电流接头202、204。因此，根据半导体开关202、204的开关状态，在交流电流接头202、204之间施加电压 +U或者0V。每个变流器在此都是可以的。因此，通过多个变流器模块201的串联电路由此可以产生阶梯状的电压走向，如根据图5所解释的。

附加地，图4还示出了交流电流接头202、204之间的旁路开关220，其用于在故障情况下将变流器模块201桥接。此外还示出了冲击电流限制器1、101 的可能的安装位置222，即，在根据图4的实施例中分别在到电荷存储器214的两条馈电线上，其通常被设计为坚固的线棒，并且在半桥内。换言之：高能冲击电流限制器1、101在半导体开关206、208和电荷存储器214之间或者在半导体开关206、208之间连接。在此，高能冲击电流限制器1、101替换地还可以仅布置在安装位置222中的一个处。

图5以示意图示出了变流器250的实施例。变流器250具有六个功率半导体整流器252，其在桥电路中彼此连接。每个功率半导体整流器252在三个三相电流接头254、256、258中的一个和两个直流接头260、262中的一个之间延伸。

针对交流电压网的每相设置三相电流接头254、256、258。在所示的实施例中，交流电压网是三相的。因此，变流器250也具有三个三相交流接头254、256、 258。在所示实施例中，变流器250是高压直流电流传输装置的一部分，并且用于连接交流电压网，以在其之间传输高的电气线路。但是，在此提及，变流器250 也可以是所谓FACTS装置的一部分，其用于所期望的电压质量的电网稳定和安全。此外，变流器250也可以在驱动技术中应用。在图5中，每个功率半导体整流器252被相同地设计，并且包括由变流器模块201组成的串联电路以及扼流圈264。变流器模块201可以如图4中所示的设计，但也可以设计为全桥模块或者箝位双子模块(Clamp-doppelsubmodule)。

如已经提及的，在变流器250的正常运行中，通过相应地设置每个功率半导体整流器252的电压值来均衡交流接头254、256、258和直流接头260、262 上的电压值。这通过在单个变流器模块201，即其半导体开关206、208中相应的受控的开关过程(所谓的整流)来实现。

随后，应当解释变流器模块201中的高能冲击电流限制器1、101的特性：在正常运行中，电阻通过磁性耦合在整流期间接受负载电流，直到场被充磁。次级线圈通过其反向电感有效地限制其它非常高的感性电压降。在开关过程衰退之后或在场充磁后，负载电流仅流过初级线圈。

在断开时，次级线圈中的场进行退磁，由此强烈地减小感性的过电压峰值。在次级线圈中，在每个开关过程中，能量被耗散地转化。次级线圈的冷却大面积地经由初级线圈实现。

在短路情况下，初级线圈将基于陡峭的电流增长而获取的电压变换到次级线圈，其在此将在中间电路中存储的电能的一部分转化为热能。初级线圈的电感部分限制电流增长速度，并且获取场中的中间电路能量的另外的部分，其在随后的次级线圈的退磁中又转化为热量。通过不锈钢的PTC特性，该效果还被加强。

在此经由耗散的冲击电流变压器出现的反向电压限制短路电流的幅值。短路电流的频率同样地由短路情况下起作用的较高的电感来减小。由此减小会干扰相邻的组件的高频磁场的发射。在根据图1的实施例的实验尝试中，在电流限制器中转化的总的能量的大约90％在次级线圈中被消散。

图6示出了，在短路情况下连接到电荷存储器时，在根据图2/3的实施方式中表示冲击电流限制器101的不同的电气参量的图，该图由测量确定并且相对于时间进行描绘。该图被细分为网格形的，针对横坐标和纵坐标分别仅画出零线。对于横坐标，零点表示短路的时间点，网格的细分对应于100μs。总共示出了四种不同的参量，即

-曲线280示出了冲击电流限制器101上的电压，其中网格的细分对应于 1kV，

-曲线282示出了流过初级线圈的总电流，其中网格的细分对应于100kA，

-曲线284示出了总电流的电感部分，其中网格的细分同样地对应于100kA，和

-曲线286示出了流过次级线圈的电流，其中网格的细分对应于200kA。

电荷存储器可以具有1至6kV之间的开始电压以及2至20mF之间的电容。次级线圈通过转化的能量造成的温度升高为大约200K。

测量示出，完全的桥短路的最大电流可以减小到大约580kA。在没有限制机制的条件下，会有大约双倍的桥短路电流，这也导致基于感应磁场的四倍大的力的作用。附加地应该指出，在使用图4中示出的IGBT形式的半导体开关206、 208时还预计进一步改善的功能：如果在实验中将晶闸管用作触发器，则在击穿的情况下会特别好地导通。然而，在半桥或者全桥电路的商业应用中，IGBT在完全的桥短路的情况下甚至还形成反向电压。反向电压由形成的电弧引起并且附加地起限制电流作用。

最后，图7同样以截面图示出了高能冲击电流限制器301的另外的实施例。这基于如下考虑：原则上不限制初级线圈的绕组的匝数。在根据图7的实施方式中，初级线圈包括外部导体层302和内部连接的绝缘层304，其以总共三圈的双螺旋方式一起卷起来，其中，在此也存在重叠的区域306。次级线圈以由不锈钢构建的导体层308的形式在截面的内部区域中基本上为圆形地布置在最内部的绝缘层304上。

对于在图7中示出的具有三个线圈的实施方式，根据仿真是可以工作的，但是其被构造得很难去布置次级线圈。此外，关于更高地限制故障电流的优点也是不明显的，并且机械的以及高技术的制造能力也可能会受到限制并且成本不低。此外，大量的绕组增大了漏电感。

附图标记列表

1 高能冲击电流限制器

2 外导体层

4 内导体层

5 支承结构

6 绝缘层

8，10 部件

12，14，

16，18 凸缘

20 螺栓

22，24 电气接头

101 高能冲击电流限制器

102 第一导体层

104 第一绝缘层

106 第二导体层

108 第二绝缘层

110 第三导体层

112 区域

114 箝位连接

116，

118 电气接头

201 电压换流的变流器模块

202，

204 交流电流接头

206，

208 半导体开关

206e，

208e 发射极

206g，

208g 栅极

206k，

208k 集电极

210，

212 续流二极管

214 电荷存储器

216 电流路径

220 旁路开关

222 安装位置

250 变流器

252 功率半导体整流器 254，

256，

258 三相电流接头 260，

262 直流接头

264 扼流圈

280，

282，

284，

286 曲线

301 高能冲击电流限制器

302 导体层

304 绝缘层

306 区域

308 导体层

Claims (15)

1.一种高能冲击电流限制器，其针对电压中间电路变流器，包括具有两个电气接头的初级线圈和与初级线圈磁性耦合的次级线圈，其中次级线圈短路，

其特征在于，次级线圈由正温度系数半导体元件构成。

2.根据权利要求1所述的高能冲击电流限制器，其特征在于，初级线圈和次级线圈被设计为圆柱外罩形。

3.根据权利要求2所述的高能冲击电流限制器，其特征在于，初级线圈和次级线圈彼此交错布置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的高能冲击电流限制器，其特征在于，初级线圈和次级线圈逐点地电气连接。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的高能冲击电流限制器，其特征在于，在初级线圈和/或次级线圈的并联绕组之间分别布置绝缘层。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的高能冲击电流限制器，其特征在于，初级线圈和次级线圈利用紧固连接来固定。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的高能冲击电流限制器，其特征在于，电气连接布置在紧固连接上。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的高能冲击电流限制器，其特征在于，初级线圈和次级线圈通过支承结构在机械上稳定。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的高能冲击电流限制器，其特征在于，初级线圈包括两个绕组并且次级线圈包括一个绕组，其布置在初级线圈的两个绕组之间并且经由初级线圈短路。

10.根据权利要求9所述的高能冲击电流限制器，其特征在于，初级线圈被实施为单件式的。

11.根据权利要求9所述的高能冲击电流限制器，其特征在于，初级线圈的两个绕组形成为单独的部件并且在重叠区域中彼此接触。

12.根据权利要求1所述的高能冲击电流限制器，其特征在于，次级线圈由不锈钢构成。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的高能冲击电流限制器，其特征在于，针对大于10kJ的能量和/或大于1kV的电压和/或初级线圈和次级线圈之间的小于100nH的漏电感进行设计。

14.一种电压换流的变流器模块，具有至少一个功率半导体整流器和电荷存储器以及根据权利要求1至13中任一项所述的高能冲击电流限制器，其与功率半导体和电荷存储器串联布置。

15.一种电压中间电路变流器，其包括多个串联连接的根据权利要求14所述的电压换流的变流器模块。