DE112015007244T5 - Valve unit for HVDC converters - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Ventileinheit, die ein Behältnis, mehrere Stromrichterzellen, mehrere Halteelemente und mehrere Verbindungselemente zum mechanischen Verbinden der Halteelemente umfasst. Das Behältnis kann zumindest teilweise mit einem elektrisch isolierenden Gas gefüllt sein und kann sich entlang einer Axialrichtung erstrecken. Die mehreren Stromrichterzellen können als mindestens eine Säule in dem Behältnis angeordnet sein. Ein Halteelement ist zum Halten mindestens einer Stromrichterzelle angeordnet. Die Verbindungselemente erstrecken sich von einem ersten Halteelement zu einem anderen innerhalb eines durch einen Außenumfang einer zwischen den Halteelementen angeordneten Stromrichterzelle begrenzten Raums. The present disclosure relates to a valve unit comprising a container, a plurality of power converter cells, a plurality of holding elements and a plurality of connecting elements for mechanically connecting the holding elements. The container may be at least partially filled with an electrically insulating gas and may extend along an axial direction. The plurality of power converter cells may be arranged as at least one column in the container. A holding element is arranged to hold at least one power converter cell. The connecting elements extend from a first holding element to another within a limited by an outer circumference of a arranged between the holding elements power converter cell space.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Gebiet von Hochspannungsstromrichtern und befasst sich mit einer Ventileinheit, bei der eine Isolierung mittels mindestens eines Isoliergases erhalten wird. Die Ventileinheit der vorliegenden Offenbarung kann beispielsweise bei Offshore-Plattformen angewandt werden.The present disclosure relates generally to the field of high voltage power converters and is concerned with a valve assembly in which insulation is obtained by means of at least one insulating gas. The valve unit of the present disclosure may be applied to, for example, offshore platforms.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Eine Hochspannungsgleichstrom(HVDC-)Stromrichterstation ist eine Art von Station, die dazu ausgeführt ist, Hochspannungsgleichstrom (-DC) in Wechselstrom (AC) umzuwandeln, oder umgekehrt. Eine HVDC-Stromrichterstation kann mehrere Elemente, wie zum Beispiel den Stromrichter selbst (oder mehrere in Reihe oder parallel geschaltete Stromrichter), eine Wechselstromschaltanlage, einen Transformator, Kondensatoren, Filter, eine Gleichstromschaltanlage und andere Zusatzelemente umfassen. Elektronische Stromrichter können als netzgeführte Stromrichter, die zum Beispiel Thyristoren als Schalter verwenden, oder spannungsgeführte Stromrichter, die Transistoren, wie zum Beispiel Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs), als Schalter (oder Schaltvorrichtungen) verwenden, kategorisiert werden. Mehrere Festkörperhalbleiterbauelemente, wie zum Beispiel die Thyristoren oder IBGTs, können von Kondensatoren umgeben und miteinander verbunden sein, zum Beispiel in Reihe geschaltet sein, um einen Baustein oder eine Ventileinheit eines HVDC-Stromrichters zu bilden.A high voltage direct current (HVDC) converter station is a type of station designed to convert high voltage direct current (DC) to AC (AC) or vice versa. An HVDC converter station may comprise a plurality of elements, such as the converter itself (or a plurality of series or parallel converters), an AC switchgear, a transformer, capacitors, filters, a DC switchgear and other ancillary elements. Electronic power converters may be categorized as line-commutated power converters using, for example, thyristors as switches, or live-type power converters using transistors, such as insulated gate bipolar transistors (IGBTs), as switches (or switching devices). Several solid state semiconductor devices, such as the thyristors or IBGTs, may be surrounded by capacitors and interconnected, for example, in series, to form a device or valve assembly of a HVDC converter.
Bei der Konstruktion und der Auslegung einer HVDC-Stromrichterstation besteht eine Herausforderung in der elektrischen Isolierung der verschiedenen Teile der HVDC-Stromrichterstation, da eine Zunahme des Abstands zwischen den verschiedenen Teilen einer HVDC-Stromrichterstation die Isolierung zwar verbessert, aber gleichzeitig zu einer HVDC-Stromrichterstation mit größeren Abmessungen führt. Dies kann mehrere Schwierigkeiten bezüglich beispielsweise Installation, Transport und Kosten, insbesondere für Offshore-Anwendungen, mit sich bringen. Zumindest für solche Anwendungen besteht ein allgemeiner Bedarf an kompaktere Lösungen.In designing and designing a HVDC converter station, there is a challenge in electrically isolating the various parts of the HVDC converter station, as increasing the distance between the different parts of a HVDC converter station improves insulation but at the same time becomes an HVDC converter station with larger dimensions leads. This can entail several difficulties in terms of, for example, installation, transportation and costs, especially for offshore applications. At least for such applications, there is a general need for more compact solutions.
KURZFASSUNGSHORT VERSION
Eine Aufgabe mindestens einiger Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung besteht darin, den obigen Nachteil von Systemen des Stands der Technik vollständig oder zumindest teilweise zu überwinden und eine kompaktere Alternative zu dem Stand der Technik zu bieten.It is an object of at least some embodiments of the present disclosure to fully or at least partially overcome the above disadvantage of prior art systems and to provide a more compact alternative to the prior art.
Diese und andere Aufgaben werden mittels einer Ventileinheit gemäß der Definition in dem angehängten unabhängigen Anspruch gelöst. Andere Ausführungsformen werden durch die abhängigen Ansprüche definiert.These and other objects are achieved by means of a valve unit as defined in the appended independent claim. Other embodiments are defined by the dependent claims.
Gemäß einem allgemeinen Aspekt wird eine Ventileinheit bereitgestellt. Die Ventileinheit umfasst ein Behältnis, mehrere Stromrichterzellen, mehrere Halteelemente und mehrere Verbindungselemente zum mechanischen Verbinden der Halteelemente. Das Behältnis kann zumindest teilweise mit einem elektrisch isolierenden Gas gefüllt sein und kann sich entlang einer Axialrichtung erstrecken. Die mehreren Stromrichterzellen können als mindestens eine Säule in dem Behältnis angeordnet sein. Ein Halteelement ist dahingehend angeordnet, mindestens eine Stromrichterzelle zu halten. Die Verbindungselemente erstrecken sich von einem ersten Halteelement zu einem anderen innerhalb eines durch einen Außenumfang einer zwischen den Halteelementen angeordneten Stromrichterzelle begrenzten Raums.According to a general aspect, a valve unit is provided. The valve unit comprises a container, a plurality of power converter cells, a plurality of holding elements and a plurality of connecting elements for mechanically connecting the holding elements. The container may be at least partially filled with an electrically insulating gas and may extend along an axial direction. The plurality of power converter cells may be arranged as at least one column in the container. A holding element is arranged to hold at least one power converter cell. The connecting elements extend from a first holding element to another within a limited by an outer circumference of a arranged between the holding elements power converter cell space.
Es versteht sich, dass die Halteelemente und die Verbindungselemente zusammen eine Stützstruktur bilden können. Mit dem Begriff Stützstruktur ist eine Struktur gemeint, die dazu dient, den Stapel von Stromrichterzellen zu stützen. Die Stützstruktur kann beispielsweise auch als Träger, Stützmittel oder Haltestruktur bezeichnet werden.It is understood that the holding elements and the connecting elements together can form a support structure. By the term support structure is meant a structure which serves to support the stack of power converter cells. The support structure may for example also be referred to as a support, support means or support structure.
Mit dem Begriff „Behältnis“ ist auch ein Gehäuse oder ein Behälter gemeint, in dem mehrere Stromrichterzellen dahingehend angeordnet sein können, die Säule von Stromrichterzellen zu bilden. Das Behältnis kann sich entlang der Axialrichtung zwischen einem ersten Ende (oder einer Basis oder einem äußersten Ende) und einem zweiten Ende (oder einer Basis oder einem äußersten Ende), die sich an zwei voneinander entfernten Stellen entlang der Axialrichtung befinden, erstrecken. Der Abstand zwischen den beiden Enden des Behältnisses entlang der Axialrichtung entspricht der Höhe des Behältnisses.By the term "container" is also meant a housing or container in which a plurality of power converter cells may be arranged to form the column of power converter cells. The container may extend along the axial direction between a first end (or base or extremity) and a second end (or base or extremity) located at two spaced locations along the axial direction. The distance between the two ends of the container along the axial direction corresponds to the height of the container.
Mit dem Begriff „Säule“ von Stromrichterzellen ist auch ein Stapel von Stromrichterzellen, das heißt mehrere übereinandergestapelte Stromrichterzellen, gemeint. Die mehreren Stromrichterzellen sind entlang der Axialrichtung (oder Stapelrichtung), zum Beispiel einer Vertikalrichtung, als ein Stapel angeordnet, wodurch sie eine Säule von Stromrichterzellen bilden. Wie zuvor erwähnt, kann solch eine Säule in dem Behältnis, das zumindest teilweise durch das Isoliergas gefüllt ist, angeordnet sein, und es versteht sich, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stromrichterzellen des Stapels Isoliergas vorhanden sein kann.The term "column" of power converter cells also means a stack of power converter cells, that is to say a plurality of power converter cells stacked one above the other. The plurality of power converter cells are arranged along the axial direction (or stacking direction), for example, a vertical direction, as a stack, thereby forming a column of power converter cells. As previously mentioned, such a column may be disposed in the container which is at least partially filled by the insulating gas, and it is understood that insulating gas may be present between two consecutive converter cells of the stack.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Ventileinheit bereit, die ein Behältnis, das zumindest teilweise mit einem elektrisch isolierenden Gas gefüllt ist, und einen Zellenstapel mit einer inneren Stützstruktur enthält. Das Anordnen der Verbindungselemente der Stützstruktur innerhalb des durch eine zwischen den Halteelementen angeordneten Stromrichterzelle begrenzten Außendurchmessers reduziert insofern das Erfordernis einer Isolierung zwischen benachbarten Stromrichterzellen, als die Verbindungselemente (oder allgemein die Stützstruktur) das elektrische Feld um die Stromrichterzellen nicht (oder zumindest weniger) stören. Dadurch wird auch das Erfordernis hinsichtlich des Abstands zwischen der Stromrichterzelle und einer Innenwandfläche des Behältnisses vermindert. Wie oben erwähnt, wird die elektrische Isolierung der Stromrichterzellen mittels eines in dem Behältnis eingeschlossenen Isoliergases erhalten. Infolgedessen wird eine kompaktere Ventileinheit erhalten. The present disclosure provides a valve assembly that includes a container that is at least partially filled with an electrically insulating gas and a cell stack with an internal support structure. Placing the connection elements of the support structure within the outer diameter bounded by a power converter cell located between the support elements reduces the need for isolation between adjacent power converter cells in that the connection elements (or generally the support structure) do not disturb (or at least less) the electric field around the power converter cells. This also reduces the requirement for the distance between the power converter cell and an inner wall surface of the container. As mentioned above, the electrical insulation of the converter cells is obtained by means of an insulating gas enclosed in the container. As a result, a more compact valve unit is obtained.
Bei den vorliegenden Ausführungsformen sind die Verbindungselemente insofern innerhalb des Stapels von Stromrichterzellen angeordnet, als die Verbindungselemente zwischen zwei (aufeinanderfolgenden) Halteelementen innerhalb des Außenumfangs (zum Beispiel eines Durchmessers) einer zwischen diesen beiden Halteelementen (oder an einem davon) angeordneten Stromrichterzelle angeordnet sind. Es versteht sich, dass sich die Verbindungselemente innerhalb des Außenumfangs des Stapels, wie durch den Außenumfang (die Außenumfänge) der den Stapel bildenden Stromrichterzellen definiert, befinden können, so dass eine innere Stützstruktur erhalten wird. Infolgedessen können eine kompaktere Ventileinheit und folglich eine kompaktere Installation mehrerer Ventileinheiten zur Bildung beispielsweise einer HVDC-Stromrichterstation erhalten werden.In the present embodiments, the connecting elements are arranged inside the stack of power converter cells in that the connecting elements are arranged between two (successive) holding elements within the outer circumference (for example, a diameter) of a power converter cell arranged between these two holding elements (or at one of them). It will be understood that the connecting elements may be located within the outer periphery of the stack, as defined by the outer periphery (s) of the stacking power converter cells, so that an inner support structure is obtained. As a result, a more compact valve unit, and thus a more compact installation of multiple valve units, can be obtained to form, for example, a HVDC converter station.
Es versteht sich, dass die Halteelemente (und die Stützstruktur im Allgemeinen) das Tragen des Gewichts der Stromrichterzellen, das heißt der Installation, ermöglichen. Dazu sind die Halteelemente über die Verbindungselemente mechanisch miteinander verbunden. It will be understood that the retaining elements (and the support structure in general) enable carrying the weight of the power converter cells, that is, the installation. For this purpose, the holding elements are mechanically connected to one another via the connecting elements.
Im Allgemeinen gewährleisten mindestens einige der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung insofern eine kompaktere Ventileinheit, als die Stromrichterzellen die Verbindungselemente umgeben, oder zumindest insofern, als sich die Verbindungselemente innerhalb des durch den Außenumfang der Stromrichterzellen (das heißt den Außenumfang der Säule von Stromrichterzellen) begrenzten Raums befinden.In general, at least some of the embodiments of the present disclosure provide a more compact valve unit in that the power converter cells surround the connectors, or at least insofar as the connectors are within the space defined by the outer circumference of the power converter cells (ie, the outer periphery of the column of power converter cells) ,
Die Halteelemente können mehrere Stellen zur Anordnung der Stromrichterzellen entlang der Axialrichtung definieren. Es versteht sich, dass mehr als eine Stromrichterzelle an jeder Stelle entlang der Axialrichtung (in der Säule) angeordnet sein können und dass in einigen Fällen eine Stelle leer sein kann. Eine Stelle wird durch den Schnittpunkt zwischen den Verbindungselementen und einem Halteelement bestimmt, wobei ein Halteelement zum Aufnehmen (Stützen) einer oder mehrerer Stromrichterzellen angeordnet ist.The holding elements may define a plurality of locations for arranging the power converter cells along the axial direction. It is understood that more than one power converter cell may be located at any location along the axial direction (in the column) and that in some cases a location may be empty. A location is determined by the intersection between the connecting elements and a holding element, wherein a holding element for receiving (supports) of one or more power converter cells is arranged.
Es versteht sich, dass die Axialrichtung bei einigen Ausführungsformen eine Vertikalrichtung sein kann, so dass sich das Behältnis (und dadurch die Ventileinheit) in einer auf dem Boden stehenden Position befinden kann (oder vertikal dazu ausgerichtet sein kann).It will be understood that in some embodiments, the axial direction may be a vertical direction so that the container (and thereby the valve unit) may be in a floor-standing position (or may be vertically aligned therewith).
Gemäß einer Ausführungsform kann die Säule von Stromrichterzellen koaxial zu der Axialrichtung, entlang der sich das Behältnis erstreckt, angeordnet sein, wodurch eine noch kompaktere Ventileinheit bereitgestellt wird.According to one embodiment, the column may be arranged by power converter cells coaxial with the axial direction along which the container extends, thereby providing an even more compact valve unit.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Behältnis eine zylindrische Form aufweisen. Ferner kann die Säule bei einigen anderen Ausführungsformen mit scheibenförmigen Stromrichterzellen gebildet sein, wodurch eine Säule gebildet wird, die auch eine zylindrische Form aufweist, wodurch ein noch homogeneres elektrisches Feld bereitgestellt wird. Infolgedessen kann das Gasspiel (zwischen der Säule und der Seitenwand des Behältnisses) weiter reduziert werden, und es wird eine noch kompaktere Ventileinheit bereitgestellt.In some embodiments, the container may have a cylindrical shape. Further, in some other embodiments, the column may be formed with disc shaped power converter cells, thereby forming a pillar also having a cylindrical shape, thereby providing an even more homogeneous electric field. As a result, the gas play (between the column and the side wall of the container) can be further reduced, and an even more compact valve unit is provided.
Im Allgemeinen versteht sich, dass das Behältnis ein elektrisch leitendes Material, wie zum Beispiel ein Metall, enthalten kann. Als Alternative dazu kann das Behältnis aus einem anderen Material, das auf seiner Außenfläche mit einer elektrisch leitenden Schicht beschichtet ist, hergestellt sein. Das elektrisch leitende Material oder die Beschichtung des Behältnisses kann dann für die Erdung verwendet werden.In general, it is understood that the container may contain an electrically conductive material, such as a metal. Alternatively, the container may be made of another material coated on its outer surface with an electrically conductive layer. The electrically conductive material or the coating of the container can then be used for grounding.
Bei einigen Ausführungsformen definieren die Halteelemente mehrere Stellen für die Anordnung der Stromrichterzellen entlang der Axialrichtung, wobei sich eine erste Stelle an oder nahe einem ersten äußersten Ende des Behältnisses befindet und sich eine zweite Stelle an oder nahe einem äußersten Ende des Behältnisses gegenüber dem ersten äußersten Ende entlang der Axialrichtung befindet. Mit anderen Worten, die Säule von Stromrichterzellen kann sich von einem äußersten Ende des Behältnisses zu seinem gegenüberliegenden äußersten Ende erstrecken.In some embodiments, the support members define a plurality of locations for the arrangement of the power converter cells along the axial direction, with a first location at or near a first extremity of the receptacle and a second location at or near an extremity of the receptacle opposite the first extremity located along the axial direction. In other words, the column of power converter cells may extend from an outermost end of the container to its opposite extreme end.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Ventileinheit ferner mindestens ein Anbringungselement zum Anbringen mindestens eines der Halteelemente und/oder der Verbindungselemente an einer unteren Fläche, einer oberen Fläche und/oder einer Wandfläche des Behältnisses umfassen. Bei einer Ausführungsform kann die Stützstruktur bei Betrachtung der Ventileinheit (und dadurch des sich in der Axialrichtung erstreckenden Behältnisses) in einer stehenden Position, das heißt mit sich im Wesentlichen vertikal befindender Axialrichtung, an einem Ende am Boden des Behältnisses angebracht (oder montiert) sein, und die Stützstruktur kann wahlweise an ihrem anderen Ende am oberen Teil des Behältnisses angebracht (oder montiert) sein.In some embodiments, the valve unit may further include at least one mounting member for attaching at least one of the retaining members and / or the connecting members a lower surface, an upper surface and / or a wall surface of the container. In one embodiment, the support structure may be mounted (or mounted) at one end at the bottom of the container when viewing the valve unit (and thereby the axially extending container) in a standing position, that is, in a substantially vertical axial direction; and the support structure may optionally be attached (or mounted) at the other end to the upper part of the container.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Anbringungselement eine Abschirmungsflächenstruktur zum Glätten des elektrischen Felds innerhalb des Behältnisses enthalten, die die Isolierung verbessert. Bei einer spezielleren Ausführungsform kann das Anbringungselement (oder die Abschirmung) so ausgeführt (oder aufgebaut) sein, dass es sich entlang einer Richtung erstreckt, die eine Radialrichtung schneidet (das heißt, es ist in einer Richtung ausgeführt, die nicht im Wesentlichen senkrecht zu der Axialrichtung, entlang der sich das Behältnis erstreckt, verläuft). Mit anderen Worten, das Anbringungselement kann dahingehend ausgeführt sein, horizontale Oberflächen, auf die Partikel fallen (und sich dort ansammeln) können, wodurch die Oberflächenisolierung beeinträchtigt wird, zu vermeiden.In some embodiments, the attachment member may include a shielding surface structure for smoothing the electric field within the container, which improves insulation. In a more specific embodiment, the attachment member (or shield) may be configured to extend along a direction that intersects a radial direction (that is, it is in a direction that is not substantially perpendicular to the direction) Axial direction along which the container extends runs). In other words, the attachment member may be designed to avoid horizontal surfaces on which particles fall (and accumulate), thereby impairing the surface insulation.
Bei einigen Ausführungsformen ist mindestens ein Teil eines Halteelements in einem Körper der durch das Halteelement gestützten Stromrichterzelle integriert. Mit anderen Worten, die Halteelemente können integrierte Teile der Stromrichterzellen sein, so dass ein Halteelement Teil eines Körpers einer durch das Halteelement gestützten Stromrichterzelle ist. Insbesondere kann der untere Teil (ein Körper) einer Stromrichterzelle dicker hergestellt oder mit einem Mittel zum Anbringen an den Verbindungselementen ausgestattet sein. Unabhängig davon, ob die Halteelemente integrierte Teile der Stromrichterzellen sind oder nicht, kann im Folgenden dennoch auf eine Stützstruktur verwiesen werden, um auf die Verbindungselemente und die Halteelemente zu verweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann das Halteelement ein integrierter Teil der Stromrichterzelle sein, und es kann somit in Betracht gezogen werden, dass die Anordnung der Stromrichterzellen selbst Stellen entlang der Axialrichtung definiert.In some embodiments, at least a portion of a support member is integrated with a body of the power converter cell supported by the support member. In other words, the holding elements may be integrated parts of the power converter cells, so that a holding element is part of a body of a converter cell supported by the holding element. In particular, the lower part (body) of a power converter cell may be made thicker or provided with means for attachment to the connecting elements. Regardless of whether or not the retaining elements are integrated parts of the power converter cells, reference may still be made below to a supporting structure in order to refer to the connecting elements and the retaining elements. In some embodiments, the holding member may be an integrated part of the power converter cell, and thus it may be considered that the arrangement of the power converter cells themselves define locations along the axial direction.
Gemäß einigen Ausführungsformen können die Halteelemente Halteplatten sein. Es versteht sich jedoch, dass ein Halteelement nicht zwangsweise eine durchgehende Platte sein muss und dass ein Halteelement, das Kontaktpunkte an den Verbinderelementen bereitstellt, dazu ausreichend sein kann, dass eine oder mehrere Stromrichterzellen an einer Stelle entlang der Stapelrichtung anliegen können.According to some embodiments, the holding elements may be holding plates. However, it will be understood that a retaining element need not necessarily be a continuous plate, and that a retaining element that provides contact points on the connector elements may be sufficient for one or more power converter cells to abut at a location along the stacking direction.
Gemäß einer Ausführungsform kann eine Stromrichterzelle einen Körper enthalten, der sich in einer Radialrichtung zwischen einem Außenumfang und einem Innenumfang erstreckt, wodurch ein Innenraum definiert wird. Mit anderen Worten, eine Stromrichterzelle kann einen Körper mit einem Innenumfang (wie zum Beispiel einem Innendurchmesser im Falle eines kreisförmigen oder ringförmigen Körpers) und einem Außenumfang (wie zum Beispiel einem Außendurchmesser), wodurch der Innenraum definiert wird, enthalten. Der Körper der Stromrichterzelle kann einen Hohlraum oder eine Kavität, zum Beispiel ein Durchgangsloch, enthalten. Es versteht sich, dass die Außenumfänge der Stromrichterzellen den Außenumfang der Säule von Stromrichterzellen bestimmen. Obgleich eine Variation des Außenumfangs der Säule von Stromrichterzellen entlang der Axialrichtung in Betracht gezogen werden kann, können die Stromrichterzellen bei einigen Ausführungsformen im Wesentlichen den gleichen oder ungefähr den gleichen Außenumfang aufweisen, wodurch ein konstanter Außenumfang der Säule von Stromrichterzellen, in dem sich die Verbindungselemente befinden, entlang der Axialrichtung definiert wird.According to an embodiment, a power converter cell may include a body extending in a radial direction between an outer circumference and an inner circumference, thereby defining an inner space. In other words, a power converter cell may include a body having an inner circumference (such as an inner diameter in the case of a circular or annular body) and an outer circumference (such as an outer diameter), thereby defining the inner space. The body of the power converter cell may include a cavity or cavity, for example, a through hole. It is understood that the outer peripheries of the power converter cells determine the outer circumference of the column of power converter cells. Although variation of the outer periphery of the column of power converter cells along the axial direction may be considered, in some embodiments the power converter cells may have substantially the same or approximately the same outer circumference, thereby providing a constant outer perimeter of the column of power converter cells in which the connectors are located , is defined along the axial direction.
Gemäß einer Ausführungsform können sich die Verbindungselemente innerhalb des Innenraums (wie durch die Überlagerung der Stromrichterzellen definiert) erstrecken, was eine noch kompaktere Ventileinheit bereitstellt, da der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stromrichterzellen in der Säule reduziert sein kann.According to one embodiment, the connectors may extend within the interior space (as defined by the superposition of the power converter cells), providing an even more compact valve unit, as the distance between two consecutive power converter cells in the column may be reduced.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann das Halteelement einen Querschnitt (oder eine Form) über die Axialrichtung aufweisen, die einem Querschnitt (oder einer Form) des Körpers der über die Axialrichtung an dem Halteelement angeordneten Stromrichterzelle entspricht.According to some embodiments, the holding member may have a cross section (or a shape) about the axial direction corresponding to a cross section (or a shape) of the body of the power converter cell arranged over the axial direction on the holding member.
Gemäß einer Ausführungsform enthält ein Halteelement ein mittleres Durchgangsloch mit einem Umfang, der dem Innenumfang des Körpers einer an dem Halteelement angeordneten Stromrichterzelle entspricht oder größer als dieser ist. Insbesondere kann das mittlere Durchgangsloch des Halteelements eine Form aufweisen, die mit einer Form der Oberfläche des den Innenraum definierenden Körpers der Stromrichterzelle übereinstimmt. Es versteht sich, dass das Durchgangsloch des Halteelements verschiedene Formen aufweisen kann, beispielsweise kreisförmig, elliptisch, rechteckig oder quadratisch sein kann. Ferner kann auch die Größe des Durchgangslochs variieren.According to an embodiment, a holding member includes a middle through-hole having a circumference that corresponds to or is larger than the inner circumference of the body of a power converter cell arranged on the holding member. In particular, the middle through-hole of the holding element may have a shape which coincides with a shape of the surface of the inner space defining body of the power converter cell. It is understood that the through hole of the holding element may have different shapes, for example circular, elliptical, rectangular or square. Furthermore, the size of the through-hole may also vary.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Umfang des mittleren Durchgangslochs des Halteelements größer als der Innenumfang des Körpers der Stromrichterzelle sein, in welchem Fall nur ein Teil des Körpers der Stromrichterzelle an dem Halteelement anliegt. Bei anderen Ausführungsformen kann der Umfang des mittleren Durchgangslochs des Halteelements im Wesentlichen gleich dem Innenumfang des Körpers der Stromrichterzelle sein. Diese Ausführungsformen bewirken eine Verhinderung eines Oberflächenfunkenüberschlags, der durch Partikelverunreinigung unterstützt wird, da ein reduzierter Bereich von horizontalen Oberflächen der Halteelemente, die solchen Partikeln ausgesetzt sind, besteht.In some embodiments, the circumference of the central through hole of the holding member may be larger than the inner circumference of the body of the power converter cell, in which case only a part of the body of the power converter cell on the Holding element rests. In other embodiments, the circumference of the central through-hole of the holding member may be substantially equal to the inner circumference of the body of the power converter cell. These embodiments provide prevention of surface sparkover that is aided by particulate contamination because there is a reduced range of horizontal surfaces of the holding members exposed to such particulates.
Bei noch einigen anderen Ausführungsformen kann der Umfang des mittleren Durchgangslochs des Halteelements bei einigen Ausführungsformen kleiner als der Innenumfang des Körpers der Stromrichterzelle sein, in welchem Fall jegliche Vorrichtung (oder einige der Vorrichtungen), die in dem durch den Innenumfang begrenzten Innenraum angeordnet ist (sind), an dem Halteelement anliegen kann (können).In still some other embodiments, in some embodiments, the perimeter of the central through hole of the holding member may be smaller than the inner circumference of the body of the power converter cell, in which case any device (or some of the devices) disposed in the inner space bounded interior space ), can abut the retaining element (can).
Der Körper (oder die Kondensatoreinheit) einer Stromrichterzelle kann aus einem einzigen Teil mit einem Loch gebildet sein, in dem andere elektrische Bauelemente, wie zum Beispiel Schaltvorrichtungen, angeordnet sein können.The body (or the condenser unit) of a power converter cell may be formed of a single part with a hole in which other electrical components, such as switching devices, may be arranged.
Bei anderen Ausführungsformen kann der Körper in mehrere Teile unterteilt sein. Ein Teil kann dann einen Abschnitt des Körpers bilden. Die vorliegenden Ausführungsformen stellen eine Stromrichterzelle mit einem Körper bereit, der mehrere Teile oder Abschnitte (insbesondere kapazitive Teile) enthält. Diese Ausführungsformen sind insofern vorteilhaft, als dass sie Wirbelströme (oder Foucault'sche Ströme), die an der Außenfläche der Kondensatoreinheit (das heißt am Kondensatorkasten oder Kondensatorgehäuse/-behältnis) erzeugt werden, wenn er ein elektrisch leitendes Material enthält, reduzieren. Wirbelströme fließen in geschlossenen Kreisläufen innerhalb elektrisch leitender Materialien (Leiter) in senkrecht zu dem magnetischen Feld verlaufenden Ebenen. Die Größe des Stroms in einer Schleife ist unter anderem proportional zu der Fläche der Schleife. Im Vergleich zu einer auf einem einzigen Teil basierenden Kondensatoreinheit unterteilt die Verwendung mehrerer kleinerer Teile die Induktionsschleife in kleinere Teile, wodurch die Amplitude der Wirbelströme reduziert wird.In other embodiments, the body may be divided into several parts. A part can then form a section of the body. The present embodiments provide a power converter cell having a body containing a plurality of parts or sections (particularly capacitive parts). These embodiments are advantageous in that they reduce eddy currents (or Foucault's currents) generated on the outer surface of the capacitor unit (that is, on the capacitor box or capacitor housing / container) when it contains an electrically conductive material. Eddy currents flow in closed circuits within electrically conductive materials (conductors) in planes perpendicular to the magnetic field. The size of the stream in a loop is proportional to, among other things, the area of the loop. Compared to a single part based capacitor unit, the use of several smaller parts divides the induction loop into smaller parts, thereby reducing the amplitude of the eddy currents.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Schnittpunkt der mehreren Verbindungselemente mit einem Halteelement mehrere Fächer an dem Halteelement definieren, die der Anzahl von Teilen des an dem Halteelement angeordneten Körpers entsprechen. Ein Teil des Körpers kann dann in einem Fach angeordnet sein.According to some embodiments, the intersection of the plurality of connecting elements with a holding element may define a plurality of compartments on the holding element that correspond to the number of parts of the body arranged on the holding element. A part of the body can then be arranged in a compartment.
Gemäß einigen Ausführungsformen können die sich zwischen einem ersten Halteelement und einem zweiten Halteelement erstreckenden Verbindungselemente zwischen zwei benachbarten Teilen des am ersten Halteelement angeordneten Körpers am ersten Halteelement fixiert sein.According to some embodiments, the connecting elements extending between a first holding element and a second holding element may be fixed to the first holding element between two adjacent parts of the body arranged on the first holding element.
Gemäß einer Ausführungsform kann eine Außenfläche einer Stromrichterzelle (das heißt des Körpers oder der Kondensatoreinheit einer Stromrichterzelle) elliptisch, kreisförmig sein und/oder umfasst mindestens eine abgerundete Ecke. Bei einigen Ausführungsformen können die Stromrichterzellen scheibenförmig sein.According to an embodiment, an outer surface of a power converter cell (that is, the body or the capacitor unit of a power converter cell) may be elliptical, circular, and / or includes at least one rounded corner. In some embodiments, the power converter cells may be disc-shaped.
Ein kreisförmiger Körper bietet ein glatteres Stromrichterzellenprofil, wodurch das Erfordernis einer Isolationsausführung reduziert wird und andere Vorzüge, wie zum Beispiel eine geringere Streuinduktivität in der Stromkommutierungsschleife, geboten werden. Der Körper (oder die Kondensatoreinheit) der Stromrichterzelle kann zum Beispiel kreisförmig (oder ringförmig) sein.A circular body provides a smoother power converter cell profile, thereby reducing the need for isolation performance and providing other benefits, such as lower stray inductance in the current commutation loop. For example, the body (or condenser unit) of the power converter cell may be circular (or annular).
Gemäß einer Ausführungsform kann die Ventileinheit ferner eine erste elektrische Abschirmung an einem Ende des Behältnisses und/oder eine zweite elektrische Abschirmung an einem gegenüberliegenden Ende des Behältnisses umfassen. Die elektrischen Abschirmungen können entfernbare Teile des Behältnisses für ein leichteres Einsetzen der mindestens einen Säule von Stromrichterzellen in das Behältnis sein.According to one embodiment, the valve unit may further comprise a first electrical shield at one end of the container and / or a second electrical shield at an opposite end of the container. The electrical shields may be removable parts of the container for easier insertion of the at least one column of power converter cells into the container.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Ventileinheit ferner mindestens einen Verbinder oder einen steckbaren Kabelabschluss zur elektrischen Verbindung einer Zelle der Ventileinheit an einem Ende des Behältnisses umfassen.According to one embodiment, the valve unit may further comprise at least one connector or a pluggable cable termination for electrically connecting a cell of the valve unit to one end of the container.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Ventileinheit ferner ein Beabstandungselement umfassen, das Isoliermaterial enthält und an einem Ende des Behältnisses zur Beabstandung des Behältnisses von einem Behältnis einer anderen Ventileinheit, mit der die Ventileinheit verbunden ist, angeordnet ist.According to one embodiment, the valve unit may further comprise a spacer element containing insulating material and disposed at one end of the container for spacing the container from a receptacle of another valve unit to which the valve unit is connected.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Isoliergas Schwefelhexafluorid (SF6) und/oder Stickstoff (N2) und/oder Luft und/oder Trockenluft sein. Es versteht sich, dass das Gas ein Gemisch aus verschiedenen Gasen, wie zum Beispiel ein Gemisch aus SF6 und N2, sein kann. Es versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf solche Gase beschränkt ist und dass andere Isoliergase in Betracht kommen können. Ferner kann das Gas ein Druckgas, zum Beispiel ein Gas unter einem bestimmten Druck, der über Atmosphärendruck liegt, sein.According to one embodiment, the insulating gas may be sulfur hexafluoride (SF 6 ) and / or nitrogen (N 2 ) and / or air and / or dry air. It is understood that the gas may be a mixture of different gases, such as a mixture of SF 6 and N 2 . It is understood that the present disclosure is not limited to such gases and that other insulating gases may be considered. Further, the gas may be a pressurized gas, for example, a gas under a certain pressure higher than atmospheric pressure.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann ein Verbindungselement zumindest teilweise festes Isoliermaterial enthalten. Insbesondere kann jedes der Verbindungselemente der mehreren Verbindungselemente ein Isoliermaterial enthalten, wodurch die elektrische Potenzialtrennung zwischen aufeinanderfolgenden Stromrichterzellen verbessert wird.According to some embodiments, a connector may at least partially contain solid insulating material. In particular, each of the Connecting elements of the plurality of connecting elements contain an insulating material, whereby the electric potential separation between successive power converter cells is improved.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Stromrichterstation bereitgestellt. Die Stromrichterstation kann mindestens zwei Ventileinheiten gemäß der Definition in einer der vorhergehenden Ausführungsformen umfassen. Die Stromrichterstation kann auch als eine Hochspannungsgleichstrom(HVDC-)Stromrichterstation bezeichnet werden.According to one embodiment, a converter station is provided. The converter station may comprise at least two valve units as defined in one of the preceding embodiments. The converter station may also be referred to as a high voltage direct current (HVDC) converter station.
Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen, die alle möglichen Kombinationen aus den bei den oben beschriebenen Ausführungsformen angeführten Merkmalen verwenden, in Betracht kommen können.It should be understood that other embodiments using all possible combinations of the features recited in the embodiments described above may be considered.
Figurenlistelist of figures
Es werden nunmehr beispielhafte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die folgenden angehängten Zeichnungen ausführlich beschrieben:
-
1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Haltestruktur (oder Stützstruktur) gemäß einer Ausführungsform; -
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ventileinheit, die ein Behältnis, das zumindest teilweise mit einem Isoliergas gefüllt ist, einen Zellenstapel und eine Stützstruktur gemäß einigen Ausführungsformen enthält; -
3 zeigt eine schematische Ansicht einer Zelle gemäß einigen Ausführungsformen; -
4 zeigt eine schematische allgemeine Ansicht eines Ventilstapels gemäß einigen Ausführungsformen; -
5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Körpers (oder einer Kondensatoreinheit) einer Stromrichterzelle gemäß einer Ausführungsform; - Die
6A und6B zeigen schematische Draufsichten von Körpern von Stromrichterzellen gemäß einigen Ausführungsformen; -
7 zeigt eine schematische Ansicht eines Teils einer Kondensatoreinheit gemäß einer Ausführungsform; - Die
8A und8B zeigen schematische Ansichten von alternativen Ausführungsformen für die Montage von stückweisen Stromrichterzellen an einer Haltestruktur; -
9 zeigt eine schematische Ansicht einer Ventileinheit eines HVDC-Stromrichters gemäß einer Ausführungsform; -
10 zeigt eine schematische Ansicht einer Ventileinheit gemäß einer anderen Ausführungsform; und -
11 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ventileinheit gemäß noch einer anderen Ausführungsform.
-
1 shows a schematic perspective view of a support structure (or support structure) according to an embodiment; -
2 shows a schematic perspective view of a valve unit containing a container which is at least partially filled with an insulating gas, a cell stack and a support structure according to some embodiments; -
3 shows a schematic view of a cell according to some embodiments; -
4 shows a schematic general view of a valve stack according to some embodiments; -
5 shows a schematic perspective view of a body (or a capacitor unit) of a power converter cell according to an embodiment; - The
6A and6B 12 show schematic plan views of bodies of power converter cells according to some embodiments; -
7 shows a schematic view of a part of a capacitor unit according to an embodiment; - The
8A and8B show schematic views of alternative embodiments for the assembly of piece-wise power converter cells to a support structure; -
9 shows a schematic view of a valve unit of a HVDC converter according to an embodiment; -
10 shows a schematic view of a valve unit according to another embodiment; and -
11 shows a schematic perspective view of a valve unit according to yet another embodiment.
Wie in den Figuren dargestellt, können die Größen der Elemente, Lagen und Bereiche für Veranschaulichungszwecke übertrieben sein und werden somit zur Veranschaulichung der allgemeinen Strukturen der Ausführungsformen dargeboten. Gleiche Bezugszahlen beziehen sich durchweg auf gleiche Elemente.As shown in the figures, the sizes of the elements, layers and regions may be exaggerated for illustrative purposes and are thus presented to illustrate the general structures of the embodiments. Like reference numerals refer to like elements throughout.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Nachfolgendend werden nunmehr beispielhafte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen aktuell bevorzugte Ausführungsformen gezeigt werden, ausführlicher beschrieben. Die Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgestaltet werden und sollte nicht als auf die hierin angeführten Ausführungsformen beschränkt interpretiert werden; stattdessen werden diese Ausführungsformen der Gründlichkeit und Vollständigkeit halber dargeboten und vermitteln dem Fachmann vollständig den Schutzumfang der Erfindung. Hereinafter, exemplary embodiments will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which currently preferred embodiments are shown. However, the invention may be embodied in many different forms and should not be interpreted as limited to the embodiments set forth herein; instead, these embodiments are presented for the sake of thoroughness and completeness and fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
Unter Bezugnahme auf
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit zeigt
Die Halteplatten
Bei der in
Wie oben erwähnt, kann das Halteelement gemäß einigen Ausführungsformen einen Querschnitt (oder eine Form) über die Axialrichtung aufweisen, der (bzw. die) einem Querschnitt (oder einer Form) des Körpers der über die Axialrichtung an dem Halteelement anzuordnenden Stromrichterzelle entspricht. Ein Halteelement kann ein mittleres Durchgangsloch mit einem Umfang enthalten, der dem Innenumfang des Körpers einer an dem Halteelement anzuordnenden Stromrichterzelle entspricht oder größer als dieser ist. Insbesondere kann das mittlere Durchgangsloch des Halteelements eine Form aufweisen, die mit einer Form der Oberfläche des den Innenraum definierenden Körpers der Stromrichterzelle übereinstimmt. Es versteht sich, dass das Durchgangsloch des Halteelements verschiedene Formen aufweisen kann, beispielsweise kreisförmig, elliptisch, rechteckig oder quadratisch sein kann. Ferner kann auch die Größe des Durchgangslochs variieren.As mentioned above, according to some embodiments, the holding member may have a cross section (or a shape) about the axial direction corresponding to a cross section (or shape) of the body of the power converter cell to be arranged over the axial direction on the holding member. A holding member may include a center through hole having a circumference corresponding to or larger than the inner circumference of the body of a power converter cell to be disposed on the holding member. In particular, the middle through-hole of the holding element may have a shape which coincides with a shape of the surface of the inner space defining body of the power converter cell. It is understood that the through hole of the holding element may have different shapes, for example circular, elliptical, rectangular or square. Furthermore, the size of the through-hole may also vary.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Umfang des mittleren Durchgangslochs des Halteelements größer als der Innenumfang des Körpers der Stromrichterzelle sein, in welchem Fall nur ein Teil des Körpers der Stromrichterzelle an dem Halteelement anliegt. Bei anderen Ausführungsformen kann der Umfang des mittleren Durchgangslochs des Halteelements im Wesentlichen gleich dem Innenumfang des Körpers der Stromrichterzelle sein. Diese Ausführungsformen bewirken eine Verhinderung eines Oberflächenfunkenüberschlags, der durch Partikelverunreinigung unterstützt wird, da ein reduzierter Bereich von horizontalen Oberflächen der Halteelemente, die solchen Partikeln ausgesetzt sind, besteht.In some embodiments, the circumference of the central through hole of the holding member may be larger than the inner circumference of the body of the power converter cell, in which case only a part of the body of the power converter cell abuts against the holding member. In other embodiments, the circumference of the central through-hole of the holding member may be substantially equal to the inner circumference of the body of the power converter cell. These embodiments provide prevention of surface sparkover that is aided by particulate contamination because there is a reduced range of horizontal surfaces of the holding members exposed to such particulates.
Bei noch einigen anderen Ausführungsformen kann der Umfang des mittleren Durchgangslochs des Halteelements kleiner als der Innenumfang des Körpers der Stromrichterzelle sein, in welchem Fall jegliche Vorrichtung (oder einige der Vorrichtungen), die in dem durch den Innenumfang begrenzten Innenraum angeordnet ist (sind), an dem Halteelement anliegen kann (können).In still some other embodiments, the circumference of the central through hole of the holding member may be smaller than the inner circumference of the body of the power converter cell, in which case any device (or some of the devices) disposed in the inner periphery bounded interior is (are) can rest against the holding element (can).
Der Körper (oder die Kondensatoreinheit) einer Stromrichterzelle kann aus einem einzigen Teil mit einem Loch gebildet sein, in dem andere elektrische Bauelemente, wie zum Beispiel Schaltvorrichtungen, angeordnet sein können.The body (or the condenser unit) of a power converter cell may be formed of a single part with a hole in which other electrical components, such as switching devices, may be arranged.
Obgleich
Obgleich
Bei einigen Ausführungsformen können die Verbindungselemente eine oder mehrere Stangen, Seile oder Röhren sein. Die Verbindungselemente können dahingehend ausgeführt sein, ein Halteelement mit einem anderen mechanisch zu verbinden. Zum Beispiel kann die Stützstruktur mehrere Halteplatten enthalten, die mehrere Löcher zum Einsetzen mehrerer als Verbindungselemente wirkender Stangen umfassen. Die Halteplatten können dann mittels einigen Befestigungselementen (oder Befestigungsmitteln), wie zum Beispiel Schrauben oder Klammern, an den Stangen befestigt werden. In einem anderen Beispiel können die Halteelemente mit den Verbindungselementen verlötet werden.In some embodiments, the connecting elements may be one or more rods, cables or tubes. The connecting elements may be designed to mechanically connect one holding element to another. For example, the support structure may include a plurality of retaining plates that include a plurality of holes for inserting a plurality of rods acting as connecting elements. The retaining plates may then be secured to the rods by some fasteners (or fasteners), such as screws or staples. In another example, the retaining elements may be soldered to the connecting elements.
Gemäß einigen Ausführungsformen können die Verbindungselemente zumindest teilweise festes Isoliermaterial enthalten (oder daraus hergestellt sein). Insbesondere kann jedes der Verbindungselemente der mehreren Verbindungselemente ein Isoliermaterial enthalten, wodurch die elektrische Potenzialtrennung zwischen aufeinanderfolgenden Stromrichterzellen verbessert wird.According to some embodiments, the connectors may at least partially include (or be made of) solid insulating material. In particular, each of the connecting elements of the plurality of connecting elements Insulating material included, whereby the electrical isolation between successive power converter cells is improved.
Unter Bezugnahme auf
Die Ventileinheit
Das Behältnis
Wie in
Wie bei anderen Ausführungsformen weiter beschrieben wird, kann das Anbringungselement eine Abschirmungsflächenstruktur zum Glätten des elektrischen Felds innerhalb des Behältnisses enthalten, die die Isolierung verbessert. Bei einer spezielleren Ausführungsform kann das Anbringungselement (oder die Abschirmung) so ausgeführt (oder aufgebaut) sein, dass es sich entlang einer Richtung erstreckt, die eine Radialrichtung schneidet (das heißt, es ist in einer Richtung ausgeführt, die nicht im Wesentlichen senkrecht zu der Axialrichtung, entlang der sich das Behältnis erstreckt, verläuft). Mit anderen Worten, das Anbringungselement kann dahingehend ausgeführt sein, horizontale Oberflächen, auf die Partikel fallen (und sich dort ansammeln) können, wodurch die Oberflächenisolierung beeinträchtigt wird, zu vermeiden.As further described in other embodiments, the attachment member may include a shielding surface structure for smoothing the electric field within the container, which improves insulation. In a more specific embodiment, the attachment member (or shield) may be configured to extend along a direction that intersects a radial direction (that is, it is in a direction that is not substantially perpendicular to the direction) Axial direction along which the container extends runs). In other words, the attachment member may be designed to avoid horizontal surfaces on which particles fall (and accumulate), thereby impairing the surface insulation.
Wie unter Bezugnahme auf
Die Außenfläche des Gehäuses
Ferner kann das Behältnis
Bei einigen Ausführungsformen kann mindestens eine der Zellen, eine Gruppe von Zellen oder der Stapel trennbar angeordnet sein, so dass sie bzw. er aus dem Behältnis entfernt werden kann. Insbesondere kann der Stapel von Zellen von dem Gehäuse trennbar (oder daraus entfernbar) sein, was beispielsweise für Reparatur oder Austausch einer Zelle des Stapels, einer Gruppe von Zellen oder sogar des gesamten Stapels von Vorteil ist. Auf
In der in
Obgleich eine zylinderartige Form einige Vorteile hinsichtlich Homogenität der in solch einer Art von elektrischen Ausrüstungen induzierten elektrischen Felder bietet, versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf solch eine Form des Gehäuses beschränkt ist und auch andere Geometrien in Betracht kommen.Although a cylindrical shape offers some advantages in terms of homogeneity of the electric fields induced in such a type of electrical equipment, it will be understood that the present disclosure is not limited to such a form of housing and other geometries are contemplated.
Ferner werden die Spannungen der Kondensatoren der Zellen 130-139 (die ungefähr ein paar kV betragen könnten) dem in dem Gehäuse
In der Ventileinheit
In dem in
Unter Bezugnahme auf
Die Kondensatorabschirmung
In dem in
Der durch den Körper einer Stromrichterzelle definierte Innenraum kann zum Beispiel eine elliptische Querschnittsform, eine kreisförmige Querschnittsform, eine polygonale Querschnittsform oder eine quadratische Querschnittsform über die Axialrichtung aufweisen. Obgleich es von Vorteil, wenn auch nicht immer erforderlich, ist, dass die Außenfläche des Körpers abgerundete Ecken enthält und kreisförmig ist, kann der durch die Körper der Stromrichterzellen definierte Innenraum (oder innere Raum) in Abhängigkeit von der gewünschten Anordnung der elektrischen Bauelemente in dem Innenraum verschiedene Formen aufweisen. Bei einer speziellen Ausführungsform kann der durch den hohlen Körper begrenzte Innenraum quadratisch sein, was einen verbesserten Füllfaktor der daran installierten Bauelemente bereitstellen kann. Ferner kann die Form des Innenraums an die Konfiguration (Anzahl, Positionierung) der sich in dem Innenraum erstreckenden Verbindungselemente angepasst sein. Bei einigen Ausführungsformen kann der Innenumfang der Stromrichterzellen (das heißt der Innenraum) zur Aufnahme der Verbindungselemente ausgeführt sein. Zum Beispiel können in der Oberfläche des dem Innenraum zugewandten Körpers Vertiefungen zum Einsetzen der Verbindungselemente ausgebildet sein, wodurch mehr Raum für jegliche elektronischen Bauelemente und/oder andere in dem Innenraum anzuordnende Vorrichtungen gelassen wird.The internal space defined by the body of a power converter cell may have, for example, an elliptical cross-sectional shape, a circular cross-sectional shape, a polygonal cross-sectional shape, or a square cross-sectional shape across the axial direction. Although it is advantageous, although not always required, for the outer surface of the body to include rounded corners and to be circular, the interior space defined by the bodies of the power converter cells (or internal space) may vary depending on the desired arrangement of electrical components in the body Interior have different shapes. In a particular embodiment, the interior space defined by the hollow body may be square, which may provide an improved fill factor of the devices installed thereon. Further, the shape of the inner space may be adapted to the configuration (number, positioning) of the connecting elements extending in the inner space. In some embodiments, the inner circumference of the power converter cells (that is, the inner space) may be configured to receive the connecting elements. For example, depressions for inserting the connecting elements may be formed in the surface of the interior facing body, thereby leaving more room for any electronic components and / or other devices to be arranged in the internal space.
Es versteht sich, dass sich die Verbindungselemente bei einigen Ausführungsformen in einem (innerhalb eines) zwischen dem Außenumfang einer Stromrichterzelle und dem Innenumfang der Stromrichterzelle begrenzten Raum(s) erstrecken können. Mit anderen Worten, die Verbindungselemente befinden sich bei einigen Ausführungsformen möglicherweise nicht innerhalb des Raums der Säule (wie durch die Überlagerung der Stromrichterzellen definiert), sondern außerhalb des Innenraums, jedoch innerhalb des Außenumfangs der Säule (oder der Außendurchmesser der die Säule bildenden Stromrichterzellen).It should be understood that in some embodiments, the connecting elements may extend in a space (s) defined between (within) the outer circumference of a power converter cell and the inner circumference of the power converter cell. In other words, in some embodiments, the connectors may not reside within the space of the column (as defined by the superposition of the power converter cells), but outside the interior, but within the perimeter of the column (or outside diameters of the column forming power converter cells).
Wie oben erwähnt, kann eine Außenfläche der Stromrichterzelle (das heißt der Körper oder die Kondensatoreinheit der Stromrichterzelle) elliptisch, kreisförmig sein und/oder mindestens eine abgerundete Ecke umfassen. Bei einigen Ausführungsformen können die Stromrichterzellen scheibenförmig sein. Insbesondere kann die Stromrichterzelle (oder ihr Körper) eine zylindrische Form oder die Form eines Parallelepipeds aufweisen. Es versteht sich jedoch, dass für die Zwecke einer HVDC-Stromrichterzelle eine Kreisform oder zumindest eine Form mit abgerundeten Ecken von Vorteil ist, da dadurch eine glatte Oberfläche bereitgestellt wird, was wiederum die Hochspannungsisolation erleichtert, da es weniger scharfe Kurven und Kanten gibt, die hervorstehen. Infolgedessen können Isolierungsabstände verkürzt werden, und beispielsweise können Koronaringe teilweise oder vollständig vermieden werden. Die Verwendung eines kapazitiven Körpers mit einer Außenfläche, die abgerundete Ecken umfasst und zum Beispiel kreisförmig ist, bietet deshalb den Vorteil, dass Raum effizienter genutzt werden kann, wodurch die Größe der Stromrichterstation reduziert werden kann.As mentioned above, an outer surface of the power converter cell (that is, the body or the capacitor unit of the power converter cell) may be elliptical, circular, and / or include at least one rounded corner. In some embodiments, the power converter cells may be disc-shaped. In particular, the power converter cell (or its body) may have a cylindrical shape or the shape of a parallelepiped. However, it will be appreciated that for the purposes of a HVDC power converter cell, a circular shape or at least a rounded corner shape is advantageous because it provides a smooth surface, which in turn facilitates high voltage isolation since there are fewer sharp curves and edges protrude. As a result, isolation distances can be shortened and, for example, coronary rings can be partially or completely avoided. The use of a capacitive body having an outer surface that includes rounded corners and is circular, for example, therefore offers the advantage that space can be used more efficiently, whereby the size of the converter station can be reduced.
Gemäß einer allgemeineren Ausführungsform kann die Stromrichterzelle ferner mindestens ein Kondensatorelement, das in einem sich von dem Außenumfang zu einem Innenumfang der Stromrichterzelle erstreckenden Körper angeordnet ist, und mindestens eine Schaltvorrichtung umfassen.According to a more general embodiment, the power converter cell may further comprise at least one capacitor element disposed in a body extending from the outer periphery to an inner circumference of the power converter cell and at least one switching device.
Bei solchen Ausführungsformen kann der Körper mindestens ein Kondensatorelement enthalten, das heißt der Körper kann dem Kondensatorteil (oder der Kondensatoreinheit) der Stromrichterzelle entsprechen. In dieser Hinsicht können die Abmessungen des Körpers die Eigenschaften und insbesondere die mögliche Kapazität und Spannung des Kondensators der Stromrichterzelle für eine bestimmte Auswahl von Materialien bestimmen. Ferner kann die Höhe des Körpers entlang der Axialrichtung durch die gewünschte Kapazität oder gewünschte Spannung bestimmt werden. Der Körper kann deshalb auch als kapazitiver Körper oder Kondensator der Stromrichterzelle bezeichnet werden.In such embodiments, the body may include at least one capacitor element, that is, the body may correspond to the capacitor part (or capacitor unit) of the power converter cell. In this regard, the dimensions of the body may determine the characteristics and, in particular, the potential capacitance and voltage of the converter of the power converter cell for a particular choice of materials. Further, the height of the body along the axial direction may be determined by the desired capacitance or desired voltage. The body can therefore also be referred to as a capacitive body or capacitor of the power converter cell.
Mit dem Begriff Kondensatorelement ist ein Bauelement gemeint, das als Kondensator fungiert, das heißt als ein elektrisches Bauelement zur elektrostatischen Speicherung von Energie in einem elektrischen Feld wirkt. Ein Kondensatorelement (oder Kondensator) wird normalerweise durch Metallschichten (oder Platten), zwischen denen ein isolierendes Medium angeordnet ist, gebildet.By the term capacitor element is meant a device that acts as a capacitor, that is, acts as an electrical device for electrostatically storing energy in an electric field. A capacitor element (or capacitor) is normally formed by metal layers (or plates) between which an insulating medium is disposed.
Die Schaltvorrichtung kann zum Beispiel innerhalb des durch den Körper der Stromrichterzelle begrenzten Innenraums angeordnet sein. Die Schaltvorrichtungen (zum Beispiel die Halbleiterschalter) können auf einer Weise zur gleichmäßigeren Verteilung des geschalteten Stroms um den Bereich des kapazitiven Körpers, zum Beispiel zur Reduzierung von Hotspottemperaturen und zur Erhöhung der langfristigen Zuverlässigkeit des Kondensators, angeordnet sein. For example, the switching device may be disposed within the interior space defined by the body of the power converter cell. The switching devices (eg, the semiconductor switches) may be arranged in a manner to more uniformly distribute the switched current around the area of the capacitive body, for example to reduce hot spot temperatures and increase the long term reliability of the capacitor.
Die Schaltvorrichtung kann eine Schaltvorrichtung auf Halbleiterbasis sein. Beispielsweise kann die Schaltvorrichtung ein IGBT (insulated-gate bipolar transistor), ein MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor), ein IGCT (integrated gatecommutated thyristor), ein GTO-Thyristor (GTO - gate turn-off), ein HEMT (high electron mobility transistor) und ein HBT (hetero junction bipolar transistor) sein. Es können auch andere Arten von Transistoren (oder Schaltvorrichtungen auf Halbleiterbasis) in Betracht kommen.The switching device may be a semiconductor-based switching device. For example, the switching device may include an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), an integrated gate commutated thyristor (IGCT), a gate turn-off (GTO) thyristor HEMT (high electron mobility transistor) and a HBT (hetero junction bipolar transistor) be. Other types of transistors (or semiconductor-based switching devices) may also be considered.
Ferner versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf eine spezielle Halbleitertechnologie beschränkt ist. Es versteht sich, dass auf Silizium oder Siliziumcarbid basierende Schaltvorrichtungen eingesetzt werden können, insbesondere beispielsweise MOSFET, IBGTs, IGCTs und GTOs. Auf Galliumnitrid oder Galliumsarsenid basierende Schaltvorrichtungen können auch eingesetzt werden, insbesondere beispielsweise HEMTs oder HBTs. Andere Arten von Halbleitern, die Schaltvorrichtungen für Hochleistungsanwendungen bereitstellen, können in Betracht kommen.Further, it should be understood that the present disclosure is not limited to any particular semiconductor technology. It will be appreciated that silicon or silicon carbide based switching devices may be used, particularly, for example MOSFET, IBGTs, IGCTs and GTOs. Gallium-nitride or gallium-arsenide based switching devices may also be used, in particular, for example, HEMTs or HBTs. Other types of semiconductors that provide switching devices for high power applications may be considered.
Es versteht sich, dass die Stromrichterzelle ferner andere elektrische Bauelemente oder Vorrichtungen umfassen kann. Zum Beispiel kann die Stromrichterzelle auch eine Kühlvorrichtung und/oder einen Überbrückungsschalter, der einem Strom das Umgehen der Schaltvorrichtungen einer Stromrichterzelle bei Versagen einer Schaltvorrichtung gestattet, wodurch die Gefahr von Beschädigungen der Bauelemente einer Stromrichterzelle reduziert wird, die zum Beispiel durch Kurzschlussströme verursacht werden, enthalten. Der Überbrückungsschalter kann ein mechanischer Schalter oder ein elektrischer Schalter, wie zum Beispiel ein Thyristor, sein. Ferner kann die Stromrichterzelle auch Mittel zum Reduzieren der Fehlerströme enthalten. Andere Bauelemente und Vorrichtungen als die hierin aufgeführten können innerhalb des durch den Zellenstapel definierten Innenraums angeordnet sein.It is understood that the power converter cell may further comprise other electrical components or devices. For example, the power converter cell may also include a cooling device and / or a bypass switch that allows a current to bypass the switching devices of a power converter cell in the event of failure of a switching device, thereby reducing the risk of damage to the components of a power converter cell caused, for example, by short circuit currents , The bypass switch may be a mechanical switch or an electrical switch, such as a thyristor. Further, the power converter cell may also include means for reducing the fault currents. Devices and devices other than those listed herein may be disposed within the interior space defined by the cell stack.
Es können mehrere Zellen entlang einer Axialrichtung (insbesondere, aber nicht zwangsweise, einer Vertikalrichtung) zur Bildung eines Stapels von Zellen übereinander angeordnet sein. Die mehreren Zellen können über ein Sammelschienenelement elektrisch miteinander verbunden sein, um die gewünschte elektrische Ausrüstung zu bilden.Multiple cells may be arranged one above the other along an axial direction (particularly, but not necessarily, a vertical direction) to form a stack of cells. The plurality of cells may be electrically interconnected via a bus bar element to form the desired electrical equipment.
Bei der dargestellten Konfiguration kann der Stapel von Stromrichterzellen durch aufeinanderfolgendes Montieren eines Halteelements (wie zum Beispiel einer Halteplatte) und einer Stromrichterzelle an den Verbindungselementen hergestellt werden.In the illustrated configuration, the stack of power converter cells may be manufactured by successively mounting a holding member (such as a holding plate) and a power converter cell to the connecting members.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen unter Verwendung einer anderen Art von Stromrichterzellen beschrieben.In the following, further embodiments using another type of power converter cells will be described.
Unter Bezugnahme auf
Bei diesen Ausführungsformen kann der Körper (oder die Kondensatoreinheit) der Stromrichterzelle deshalb nicht aus einem einzigen Teil (oder einem einzigen mechanischen Block) bestehen, sondern besteht aus mehreren (mindestens zwei) Teilen. Die Teile oder „Scheiben“ bilden bei einem Kreiskondensator die Kondensatoreinheit, wenn sie zusammenmontiert sind. Es versteht sich, dass jedes der Teile bzw. jeder der Abschnitte eine Teileinheit (oder ein Teilelement) der Kondensatoreinheit sein kann und selbst als Kondensator wirkt.Therefore, in these embodiments, the body (or condenser unit) of the power converter cell can not consist of a single part (or a single mechanical block), but consists of several (at least two) parts. The parts or "slices" in a circular capacitor form the capacitor unit when assembled together. It is understood that each of the parts or each of the sections is a subunit (or a subelement) of the capacitor unit and itself acts as a capacitor.
Die Kondensatoreinheit kann durch Montieren von N Teilen gebildet werden, wodurch die Installation der Kondensatoreinheit in einer Ventileinheit einer Stromrichterhalle erleichtert wird, da eines der N Teile der Kondensatoreinheit leichter zu handhaben ist als die gesamte Kondensatoreinheit (das heißt, wenn die Kondensatoreinheit aus einem einzigen Teil hergestellt wäre). Ein Teil oder Teilelement einer Kondensatoreinheit weist auch ein geringeres Gewicht als die gesamte Kondensatoreinheit (im Vergleich zu einem einzigen Teil, das die gesamte Kondensatoreinheit bildet) auf.The condenser unit can be formed by mounting N parts, thereby facilitating the installation of the condenser unit in a valve unit of a power converter hall, since one of the N parts of the condenser unit is easier to handle than the whole condenser unit (that is, if the condenser unit is a single part would be made). A part or sub-element of a condenser unit also has a lower weight than the entire condenser unit (as compared to a single part that makes up the entire condenser unit).
Bei diesen Ausführungsformen ist der Körper aus mehreren Teilen gebildet, die nach der Montage ein Loch oder einen Hohlraum bilden, in dem andere elektrische Bauelemente angeordnet sein können. Die Teile können nebeneinander, das heißt in einer engen Anordnung mit einem mechanischen Kontakt zwischen zwei benachbarten oder aufeinanderfolgenden Teilen, angeordnet sein. Die den Körper bildenden Teile können jedoch bei einigen anderen Ausführungsformen dicht beieinander, jedoch mit einem Spalt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilen angeordnet sein. Somit kann der Körper auch durch eine lose Anordnung der Teile, das heißt mit einem Spalt zwischen den Teilen, gebildet sein, was von Vorteil ist, da er einen Teil des Drucks entlastet. Die Anordnung der Teile bestimmt einen Außenumfang der sich ergebenden Stromrichterzelle.In these embodiments, the body is formed of a plurality of parts that form a hole or cavity after assembly in which other electrical components may be disposed. The parts may be arranged side by side, that is in a close arrangement with a mechanical contact between two adjacent or successive parts. However, in some other embodiments, the body forming members may be located close together, but with a gap between two consecutive members. Thus, the body can also be formed by a loose arrangement of the parts, that is with a gap between the parts, which is advantageous because it relieves part of the pressure. The arrangement of the parts determines an outer periphery of the resulting power converter cell.
Es versteht sich, dass ein Teil der Kondensatoreinheit (oder des Körpers) selbst mehrere Kondensatorelemente oder kapazitive Teilelemente, die zur Bildung eines „kapazitiven“ Teils miteinander verbunden sind (das heißt als Kondensator fungieren), enthalten kann.It should be understood that a portion of the capacitor unit (or body) itself may include a plurality of capacitor elements or partial capacitive elements interconnected (that is, functioning as a capacitor) to form a "capacitive" portion.
Unter Bezugnahme auf
Die Kondensatoreinheit
Gemäß einer Ausführungsform kann jedes der Teile
Unter weiterer Bezugnahme auf Figur
Obgleich in dem in
Obgleich in
Im Allgemeinen kann mindestens eines der Teile zum Beispiel ein trennbarer Abschnitt des Körpers sein. Infolgedessen kann mindestens ein Teil einzeln entfernt und ausgetauscht werden, ohne dass die umliegenden Teile des Körpers gestört werden. Dadurch wird auch die Zugänglichkeit des durch den Körper (oder die Kondensatoreinheit) der Stromrichterzelle begrenzten Innenraums (oder inneren Raums) verbessert, wobei in dem Innenraum elektronische Bauteile (wie zum Beispiel Halbleiter-Schaltvorrichtungen) angeordnet werden können. Durch Entfernen eines Teils des kapazitiven Körpers können jegliche sich im Innenraum befindende Bauelemente geprüft werden, herausgenommen und möglicherweise ausgetauscht oder repariert werden. Solch eine Ausführung des Körpers der Stromrichterzelle erleichtert Wartungsarbeiten und reduziert den Platzbedarf für Wartung, was wiederum zu einer kompakteren Stromrichterstation führen kann. Es versteht sich, dass bei einigen Ausführungsformen jedes der Teile des Körpers trennbar sein (das heißt trennbare Abschnitte des Körpers bilden) kann.In general, at least one of the parts may, for example, be a separable portion of the body. As a result, at least one part can be removed and replaced individually without disturbing the surrounding parts of the body. This also improves the accessibility of the internal space (or inner space) bounded by the body (or the condenser unit) of the power converter cell, whereby electronic components (such as semiconductor switching devices) can be arranged in the interior space. By removing a portion of the capacitive body, any components in the interior can be inspected, removed, and possibly replaced or repaired. Such an embodiment of the body of the power converter cell facilitates maintenance and reduces the space required for maintenance, which in turn can lead to a more compact converter station. It understands In fact, in some embodiments, each of the parts of the body may be separable (that is, form separable portions of the body).
Unter Bezugnahme auf
In dem Teil
Obgleich
Ferner zeigt
Allgemein bilden die Teile einer Kondensatoreinheit, wie zum Beispiel das in
Die Ventileinheit
Die erste Halteplatte
Obgleich in der Darstellung nur eine Stromrichterzelle
Bei der vorliegenden Konfiguration brauchen die Stromrichterzellen und die Halteplatten nicht nacheinander an den Stangen
Bei diesen Ausführungsformen definiert der Schnittpunkt mehrerer Verbindungselemente mit einem Halteelement allgemein mehrere Fächer am Halteelement, die der Anzahl von Teilen des am Halteelement angeordneten Körpers entsprechen, wobei ein Teil des Körpers in einem Fach angeordnet ist. Die Verbindungselemente, die sich zwischen einem ersten Halteelement und einem zweiten Halteelement erstrecken, können zwischen zwei benachbarten Teilen des am ersten Halteelement angeordneten Körpers am ersten Halteelement fixiert sein. Bei solchen Ausführungsformen kann zwischen zwei benachbarten Teilen des Körpers der Stromrichterzelle ein gewisser Spalt bestehen, so dass die Verbindungselemente zwischen diesen beiden benachbarten Teilen eingesetzt oder angeordnet werden können. Bei diesen Ausführungsformen sind die Verbindungselemente in einem durch den Außenumfang der Stromrichterzelle und einem Innenumfang der Stromrichterzelle, wie durch die Montage der Teile definiert, begrenzten Raum angeordnet.In these embodiments, the intersection of a plurality of connecting elements with a holding element generally defines a plurality of compartments on the holding element that correspond to the number of parts of the body arranged on the holding element, wherein a part of the body is arranged in a compartment. The connecting elements, which extend between a first holding element and a second holding element, can be fixed to the first holding element between two adjacent parts of the body arranged on the first holding element. In such embodiments, there may be a certain gap between two adjacent parts of the body of the power converter cell, so that the connecting elements can be inserted or arranged between these two adjacent parts. In these embodiments, the connection elements are arranged in a space defined by the outer circumference of the power converter cell and an inner circumference of the power converter cell as defined by the mounting of the parts.
Die Ventileinheit
Die Ventileinheit
Wie in der vergrößerten Ansicht dargestellt, kann ein Teil der in
Wie bereits in
Wie in
Unter Bezugnahme auf
Die in
Das den Stapel von Stromrichterzellen enthaltende Behältnis 280 kann verschlossen oder versiegelt sein. Zum Beispiel kann ein Beabstandungselement an einem der Enden oder Basisflächen des Gehäuses angeordnet sein. Wie in
Das erste Beabstandungselement
Es kann ein Beabstandungselement an einem Ende des Behältnisses zum Trennen des Behältnisses von einem Behältnis einer anderen Ventileinheit, mit der die Ventileinheit verbunden ist, angeordnet sein.There may be a spacer element at one end of the container for separating the container from a container of another valve unit to which the valve unit is connected.
Der erste Verbinder
Der zweite Verbinder
Der erste Verbinder
Bei der in
Die Ventileinheit
Allgemeiner ausgedrückt, die Ventileinheit kann über ihren ersten Verbinder mit einem anderen Ventil verbunden sein oder kann über einen steckbaren Kabelabschluss mit einer AC- oder DC-Übertragungsleitung verbunden sein. Der erste Verbinder kann zum Beispiel ein erstes Sammelschienenelement zur elektrischen Verbindung der betreffenden Zelle mit einer Zelle einer anderen Ventileinheit enthalten. Der erste Verbinder kann zum Beispiel zur elektrischen Verbindung einer oberen Zelle der Säule einer ersten Ventileinheit mit einer oberen Zelle einer Säule einer zweiten Ventileinheit angeordnet sein. Der erste Verbinder kann durch ein elektrisch isolierendes Gas isoliert sein.More generally, the valve unit may be connected to another valve via its first connector or may be connected to an AC or DC transmission line via a pluggable cable termination. For example, the first connector may include a first busbar element for electrically connecting the subject cell to a cell of another valve unit. The first connector may, for example, be arranged to electrically connect an upper cell of the pillar of a first valve unit to an upper cell of a pillar of a second valve unit. The first connector may be insulated by an electrically insulating gas.
Wie in dem Beispiel von
Es versteht sich, dass die Ventileinheit des Weiteren oder als Alternative dazu mit einem steckbaren Kabelabschluss oder einer gasisolierten Sammelschiene zur Verbindung mit einer Wechselstromübertragungsleitung (AC-Übertragungsleitung) ausgestattet sein kann. Analog dazu kann die Ventileinheit mit einem anderen steckbaren Kabelabschluss oder einer gasisolierten Sammelschiene zur Verbindung mit einer Gleichstromübertragungsleitung (DC-Übertragungsleitung) ausgestattet sein. Ob die Ventileinheit mit einem oder mehreren Verbindern oder einem steckbaren Kabelabschluss (oder einer gasisolierten Sammelschiene) ausgestattet ist, hängt von der Position der betreffenden Ventileinheit in einer Anordnung mehrerer Ventileinheiten, die zur Konstruktion einer Stromrichterstation verwendet werden, ab. Bei einer Konfiguration mit nur zwei Ventileinheiten kann die erste Ventileinheit einen steckbaren Kabelabschluss oder eine gasisolierte Sammelschiene zur Verbindung mit einer AC-Übertragungsleitung an einem Ende ihres Behältnisses enthalten, während die erste Ventileinheit an ihrem gegenüberliegenden Ende über einen durch Gas elektrisch isolierten ersten Verbinder mit einer zweiten Ventileinheit verbunden ist. Eine Zelle an einem gegenüberliegenden Ende der zweiten Ventileinheit kann über einen steckbaren Kabelabschluss oder eine gasisolierte Sammelschiene mit einer DC-Übertragungsleitung verbunden sein.It is understood that the valve unit may further or alternatively be provided with a plug-in cable termination or gas-insulated busbar for connection to an AC transmission line. Likewise, the valve unit may be equipped with another pluggable cable termination or gas-insulated busbar for connection to a DC transmission line. Whether the valve unit is equipped with one or more connectors or a pluggable cable termination (or gas-insulated busbar) depends on the position of the valve unit in question Arrangement of several valve units, which are used for the construction of a converter station off. In a configuration with only two valve units, the first valve unit may include a plug-in cable termination or gas-insulated bus bar for connection to an AC transmission line at one end of its container, while the first valve unit at its opposite end via a first electrically isolated by gas first connector second valve unit is connected. A cell at an opposite end of the second valve unit may be connected to a DC transmission line via a pluggable cable termination or gas-insulated busbar.
Unter Bezugnahme auf
Die Ventileinheit
Wie in
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Stromrichterstation bereitgestellt. Die Stromrichterstation kann mindestens zwei Ventileinheiten wie bei irgendeiner der vorhergehenden Ausführungsformen definiert umfassen. Die Stromrichterstation kann auch als eine Hochspannungsgleichstrom(HVDC-)Stromrichterstation bezeichnet werden.According to one embodiment, a converter station is provided. The converter station may comprise at least two valve units as defined in any one of the preceding embodiments. The converter station may also be referred to as a high voltage direct current (HVDC) converter station.
Ferner versteht sich, dass die mehreren Stromrichterzellen der Ventileinheit nur Teil eines größeren Stromrichters bilden können. Insbesondere kann gemäß einigen Ausführungsformen ein Stromrichterarm (oder ein Stromrichterzweig) mindestens zwei Ventileinheiten wie bei irgendeiner der vorhergehenden Ausführungsformen definiert umfassen. Bei diesen Ausführungsformen können die Stromrichterzellen einer ersten Ventileinheit mit den Stromrichterzellen einer zweiten Ventileinheit elektrisch in der Reihe geschaltet sein, wie oben beschrieben.Furthermore, it is understood that the plurality of power converter cells of the valve unit can only form part of a larger power converter. In particular, according to some embodiments, a power converter arm (or a power branch) may comprise at least two valve units as defined in any one of the preceding embodiments. In these embodiments, the power converter cells of a first valve unit may be electrically connected in series with the power converter cells of a second valve unit, as described above.
Die HVDC-Stromrichterstation kann auch durch Montieren von mindestens zwei Ventilarmen konstruiert werden, wobei ein Arm mehrere elektrisch in Reihe geschaltete Ventileinheiten umfasst. Die HVDC-Stromrichterstation kann zum Beispiel drei Arme zur Bereitstellung eines Drehstromrichters enthalten.The HVDC converter station may also be constructed by mounting at least two valve arms, with one arm including a plurality of valve units connected electrically in series. For example, the HVDC converter station may include three arms for providing a three-phase converter.
Wie oben erwähnt, kann die Außenfläche des Behältnisses ein elektrisch leitendes Material oder eine elektrisch leitende Schicht, wie zum Beispiel ein Metall, enthalten, das dann zur Erdung verwendet werden kann. In einem Ventilarm oder in einer Stromrichterstation können alle der Behältnisse der Ventileinheiten ein Metall (oder eine elektrisch leitende Außenfläche) mit elektrischem Potenzial zu Erde enthalten.As mentioned above, the outer surface of the container may contain an electrically conductive material or an electrically conductive layer, such as a metal, which may then be used for grounding. In a valve arm or in a converter station, all of the containers of the valve units may contain a metal (or an electrically conductive outer surface) with electrical potential to ground.
Die vorliegende Offenbarung ist auf Stromversorgungseinrichtungen mit verschiedenen Spannungspegeln, wie zum Beispiel eine Hochspannungs-Stromrichterstation, aber auch Mittelspannungseinrichtungen, bei denen das Raummanagement verbessert werden soll, anwendbar. Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind bei jeglichen Anwendungen vorteilhaft, bei denen eine Säule von Stromrichterzellen verwendet wird. Rein zur Veranschaulichung können Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zum Erhalt von Stromrichtern, wie zum Beispiel eines statischen STATCOM (static synchronous compensator) für Anwendungen von flexiblen AC-Übertragungssystemen (FACTS - flexible AC transmission systems), Motorantrieben, Unterwasserstromrichtern und DC/DC-Wandlern für ein Gleichstromnetz, günstig sein. Es können jedoch auch andere Anwendungen in Betracht kommen. Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verbessern das Raummanagement mittels Gasisolation in dem Behältnis und durch Anordnung der Stützstruktur innerhalb des Außendurchmessers der Säule von Stromrichterzellen, das heißt über eine innere Stützstruktur.The present disclosure is applicable to power supplies having various voltage levels, such as a high voltage power converter station, but also medium voltage devices where space management is to be improved. The embodiments of the present disclosure are advantageous in any applications where a column of power converter cells is used. By way of example only, embodiments of the present disclosure may be made to obtain power converters such as a static static synchronous compensator for flexible AC transmission system (FACTS) applications, motor drives, subsea converters, and DC / DC converters a direct current network, be cheap. However, other applications may also be considered. The embodiments of the present disclosure improve the space management by means of gas insulation in the container and by arranging the support structure within the outer diameter of the column of power converter cells, that is, via an inner support structure.
Die vorliegende Offenbarung ist allgemein für Anwendungen von Vorteil, bei denen eine kompaktere Stromversorgungseinrichtung erwünscht ist, wie zum Beispiel bei Anwendungen, bei denen Raum für die Installation der elektrischen Stromversorgungseinheit begrenzt ist und/oder für Offshore-Windpark-Anwendungen.The present disclosure is generally advantageous for applications where a more compact power supply device is desired, such as in applications where space for the installation of the electrical power unit is limited and / or for offshore wind farm applications.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung kann der Begriff Ventileinheit gegen die Begriffe Stromrichterventilstapel, Blockeinheit oder Vorrichtung (eines Stromrichters) ausgetauscht werden.In the context of the present disclosure, the term valve unit can be exchanged for the terms power converter valve stack, block unit or device (of a power converter).
Obgleich Merkmale und Elemente oben in bestimmten Kombinationen beschrieben werden, kann jedes Merkmal oder Element ohne die anderen Merkmale und Elemente oder in verschiedenen Kombinationen mit oder ohne andere(n) Merkmale(n) und Elemente(n) alleine verwendet werden. Obgleich die in den
Darüber hinaus können Varianten der offenbarten Ausführungsformen von dem die beanspruchte Erfindung ausübenden Fachmann anhand einer genauen Untersuchung der Zeichnungen, der Offenbarung und der angehängten Ansprüche nachvollzogen und umgesetzt werden. In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassen“ andere Elemente nicht aus, und der unbestimmte Artikel „ein“ oder „eine(r)“ schließt eine Mehrzahl nicht aus. Allein die Tatsache, dass bestimmte Merkmale in voneinander verschiedenen abhängigen Ansprüchen angeführt werden, zeigt nicht an, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht vorteilhaft genutzt werden kann.Moreover, variants of the disclosed embodiments may be understood and practiced by the skilled practitioner of the claimed invention from a thorough examination of the drawings, the disclosure, and the appended claims. In the claims, the word "comprising" does not exclude other elements, and the indefinite article "a" or "a" does not exclude a plurality. The very fact that certain features are cited in different dependent claims does not indicate that a combination of these features can not be used to advantage.
Claims (21)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHA, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HITACHI ENERGY SWITZERLAND AG, CH Free format text: FORMER OWNER: ABB SCHWEIZ AG, BADEN, CH Owner name: ABB POWER GRIDS SWITZERLAND AG, CH Free format text: FORMER OWNER: ABB SCHWEIZ AG, BADEN, CH |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHA, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HITACHI ENERGY SWITZERLAND AG, CH Free format text: FORMER OWNER: ABB POWER GRIDS SWITZERLAND AG, BADEN, CH |
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R016 | Response to examination communication |