JP2012515522A - 火花により閉じる機械スイッチによって冗長性スイッチングセルを備える電圧形変換器の故障保護 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図6
Description
・各前記開閉器アセンブリは、前記開閉器アセンブリの通常動作で開くように構成される機械スイッチであって、機械スイッチが属する開閉器アセンブリの前記半導体チップを迂回させるために、この開閉器アセンブリの前記板材を隣接する開閉器アセンブリの板材に接続できるように構成される機械スイッチを有する。
・解放機構は、各前記機械スイッチに連関し、起動すると、開いた状態から閉じた状態に開閉器を遷移させるために、前記機械スイッチの可動接触子を動かすように構成される。
・各開閉器アセンブリの少なくとも1つの前記導体部材は、接続される半導体チップで短絡電流が発生すると、アークを形成しながら融解するように設計される。
・各開閉器アセンブリは、前記少なくとも1つの前記導体部材に連関するヒューズ部材を含み、前記開閉器アセンブリの前記半導体チップを迂回させる2つの隣接する板材の間に電流路を確立するために、前記アークによって点火されるように構成され、前記ヒューズ部材の点火によって解放機構を起動するために、前記解放機構に向かって延伸する。
Claims (15)
- 変換器の直流電圧側の相対する極(5、6)に接続する少なくとも1つの位相レッグ(2〜4)を有し、直列接続の開閉器アセンブリ(7、7’)を含み、各開閉器アセンブリは、ターンオフ型の少なくとも1つの半導体素子(16、17)と、これに並列接続されるフリーホイールダイオード(18、19)とをそれぞれ有する複数の半導体チップ(31)を担持する導電性板材(30)を有し、前記チップは、少なくとも1つの個々の導体部材(32、35、36)によって前記直列接続の開閉器アセンブリの隣接する開閉器アセンブリの前記板材にそれぞれ接続されることによって、互いに並列接続され、位相出力(10〜12)を形成する前記直列接続の中点は、変換器の交流電圧側に接続され、位相レッグを上部弁ブランチ(8)と下部弁ブランチ(9)に分割するように構成される電圧形変換器であって、
・各前記開閉器アセンブリは、前記開閉器アセンブリ(7)の通常動作で開くように構成される機械スイッチ(39)であって、機械スイッチが属する開閉器アセンブリの前記半導体チップ(31)を迂回させるために、この開閉器アセンブリの前記板材(30)を隣接する開閉器アセンブリの板材に接続できるように構成される機械スイッチ(39)を有し、
・解放機構(38)は、各前記機械スイッチに連関し、起動すると、開いた状態から閉じた状態に開閉器を遷移させるために、前記機械スイッチの可動接触子(40)を動かすように構成され、
・各開閉器アセンブリ(7)の少なくとも1つの前記導体部材(32、35、36)は、この導体部材が接続される半導体チップ(31)で短絡電流が発生すると、アークを形成しながら融解するように設計され、
・各開閉器アセンブリは、前記少なくとも1つの前記導体部材(32、35、36)に連関するヒューズ部材(37)を含み、前記開閉器アセンブリの前記半導体チップを迂回させる前記2つの隣接する板材の間に電流路を確立するために、前記アークによって点火されるよう構成され、前記ヒューズ部材の点火によって機械スイッチを起動するために、前記解放機構(38)に向かって延伸する
ことを特徴とする、電圧形変換器。 - 各半導体アセンブリ(7)の複数の前記導体部材(32、35、36)は、関連する半導体チップで短絡電流が発生すると、アークを形成しながら、融解するように設計されており、前記ヒューズ部材(37)は、融解するように設計される複数の導体部材に連関することを特徴とする、請求項1に記載の変換器。
- 各半導体アセンブリ(7)の前記導体部材(32、35、36)の90%以上またはすべてが、関連する半導体チップで短絡電流が発生するとアークを形成しながら融解するように設計されることを特徴とする、請求項2に記載の変換器。
- 融解するように設計される前記少なくとも1つの導体部材(32、35、36)は、ワイヤ、好ましくは薄い結合ワイヤなどの可撓性ワイヤであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の変換器。
- 前記解放機構(38)は、火薬などの爆発性媒体(41)を含み、前記可動接触子(40)を機械スイッチ(39)の閉じた状態に対応する位置に動かすために、前記ヒューズ部材によって点火されるように構成されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の変換器。
- 前記解放機構(38)は、ポテンシャルエネルギーを保存する部材(44)と、この部材を予め引っ張った状態で保持する手段(45)とを含み、前記保持手段は、前記ポテンシャルエネルギーを保存する部材(44)のポテンシャルエネルギーを解放させながら、前記機械スイッチ(39)の閉じた状態に対応する位置に前記可動接触子(40)を動かしながら、保持手段に連関する前記ヒューズ部材(37)が融解することによって解放されるよう構成されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の変換器。
- 前記ポテンシャルエネルギー保存の部材(44)は、機械的圧縮ばねなどのばね部材であることを特徴とする、請求項6に記載の変換器。
- 各開閉器アセンブリ(7)は、前記半導体チップ(31)と並列接続される少なくとも1つのエネルギー保存キャパシタ(20)を含み、前記開閉器アセンブリは、各半導体チップの前記半導体素子(16、17)の制御により2つの開閉状態、即ち、第1及び第2の開閉状態を得るように構成され、少なくとも1つの前記エネルギー保存キャパシタ全体の電圧及び零電圧はそれぞれ、この開閉器アセンブリに属する半導体チップが、前記位相出力時の既定の交流電圧を得るために接続される前記開閉器アセンブリの前記板材全体に印加されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の変換器。
- 同一の前記弁ブランチに属する前記開閉器アセンブリ(7’)は、前記相対する極の1つを前記位相出力に交互に接続するよう同時に制御されるよう構成されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の変換器。
- 半導体チップの前記半導体素子(16、17)は、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)であることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の変換器。
- 高圧直流(HVDC)を伝導するための直流電圧網(5、6)に接続される前記直流電圧側と、交流電圧網に属する交流電圧統制線に接続される交流電圧側とを有するように構成されることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の変換器。
- 直流電圧側が、エネルギー保存キャパシタ(20)によって形成され、交流電圧位相出力(10〜12)が、交流電圧網に接続されるSVC(静止形無効電力補償装置)の一部であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の変換器。
- 前記二極(5、6)全体の直流電圧が1kV〜1200kV、10kV〜1200kV又は100kV〜1200kVとなるよう構成されることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載の変換器。
- 直流電圧側で、200A〜10kA、1kA〜7kAあるいは2kA〜5kAの電流を伝導するよう構成されることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の変換器。
- 直流電圧網と、これに発電所を経由して接続される少なくとも1つの交流電圧網とを含み、前記発電所が、直流電圧網と交流電圧網の間の電力を伝導するように適合され、直流電圧を交流電圧に変換するか、交流電圧を直流電圧に変換するよう適合される少なくとも1つの電圧形変換器を含む電力を伝送するプラントであって、プラントの前記発電所は、請求項1〜14のいずれか1項に記載の電圧形変換器を含む、プラント。
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