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CN102804375B - 电部件的冷却 - Google Patents

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CN102804375B CN200980159865.XA CN200980159865A CN102804375B CN 102804375 B CN102804375 B CN 102804375B CN 200980159865 A CN200980159865 A CN 200980159865A CN 102804375 B CN102804375 B CN 102804375B
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Abstract

本发明涉及一种转换器以及一种用于冷却该转换器中的至少第一和第二组电互连的电部件(SWA1、SWA2、SWA3、SWA4、SWA5、SWA6、SWA7、SWA8、SWB1、SWB2、SWB3、SWB4、SWB5、SWB6、SWB7、SWB8)的冷却装置和方法，其中，第一和第二组被放置在通向该转换器的连接端子的导体的相对两侧。冷却装置(22)包括：第一输送布置(HSA1、HSA2、HSA3、HSA4、HSA5、HSA6、HSA7、HSA8、HSA9、COA1、COA2、COA3、COA4、COA5、COA6、COA7、COA8)，用于输送冷却介质(M)通过第一组；以及第二输送布置(HSB1、HSB2、HSB3、HSB4、HSB5、HSB6、HSB7、HSB8、HSB9、COB1、COB2、COB3、COB4、COB5、COB6、COB7、COB8)，用于输送同一冷却介质通过第二组。

Description

电部件的冷却
技术领域
概括地说，本发明涉及电部件的冷却。更具体地说，本发明涉及用于冷却至少第一和第二组电互连的电部件的冷却装置和方法以及包括这样的冷却装置的转换器。
背景技术
在电力传输系统中，尤其是在高压直流(HVDC)电力传输系统中，流过电部件的电流可能很高。典型的这样的部件是电流阀部件，比如晶闸管和绝缘栅双极晶体管(IGBT)。由于这些大电流，这些部件可产生大量的热，因此它们需要冷却。它们被冷却的方式因此很重要。
在WO 2007/149023中描述了本领域中的一种冷却装置。这里，待冷却的多组电部件按多行一列放置成与多个冷却块接触。这里，对于包括两组电部件的一个或多个行提供一个冷却块。
然而，冷却HVDC系统中的部件的普通方式是通过使用在部件之间设置的冷却元件或热沉、并且使用与冷却元件并行地供应的冷却介质来并行地冷却部件。
该方式的一个问题是可能使用大量的冷却介质。此外，部件可能产生不同量的热，因此冷却需求可能不同。
因此，需要提供使用较少冷却介质并且考虑到部件的不同冷却需求的冷却。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于冷却至少第一和第二组电互连的电部件的冷却装置，该冷却装置使用有限量的冷却介质。
根据本发明的第一方面，该目的是通过一种用于冷却转换器中的至少第一和第二组电互连的电部件的冷却装置来实现的，其中，每组包括至少 一个部件，其中，所述第一和第二组被放置在通向所述转换器的连接端子的导体的相对两侧，所述装置包括：
-第一输送布置，其被布置成输送冷却介质(M)通过所述第一组；以及
-第二输送布置，其被布置成输送同一冷却介质通过所述第二组，
-其中，所述第一输送布置与所述第二输送布置串联地并且在所述第二输送布置之前放置，以便向所述第二输送布置输送冷却介质。
本发明的另一个目的是提供一种转换器，其中，所用冷却介质的量是有限的。
根据本发明的第二方面，该目的是通过一种转换器来实现的，所述转换器包括第一组电互连的电部件、第二组电互连的电部件和根据第一方面的冷却装置。
本发明的另一个目的是提供一种用于冷却至少第一和第二组电互连的电部件并且使用有限量的冷却介质的方法。
根据本发明的第三方面，该目的是通过一种用于冷却在转换器中并且被设置在通向所述转换器的连接端子的导体的相对两侧的至少第一和第二组电互连的电部件的方法来实现的，其中，每组包括至少一个部件，所述方法包括以下步骤：输送冷却介质通过所述第一组，以及在已通过所述第一组之后，输送同一冷却介质通过所述第二组。
本发明具有多个优点。通过使用同一冷却介质在所述第二组之前冷却所述第一组，与并行冷却相比使用了更少的冷却介质。由于所述第一组中的所述电部件首先被冷却，所以所述第一组中的这些电部件的冷却是高效的。然而，所述第二组中的所述电部件的冷却也可以是足够高效的，虽然它们接收已经被用于冷却所述第一组的冷却介质。其原因是所述第二组的所述电部件可能不必定具有与所述第一组中的所述部件相同的损耗。这意味着，尽管它们被设置在冷却链中的最后，但仍可以获得良好的冷却。这具有又一个优点：所述冷却介质不必被设置在所述第一组所需的相同温度。因此，本发明提供了节能，因为可以在冷却中使用更少的冷却介质，并且可以将同一冷却介质用于冷却两个组，同时仍然获得足够的冷却。另一个优点是导管和接头的数目减少。
附图说明
下面参考附图描述本发明，其中：
图1示意性地示出了包括其中设置了本发明的冷却装置的转换器的电力传输系统，
图2示出了待冷却的转换器的一部分的电路图，
图3示意性地示出了穿过根据本发明的第一实施例的冷却装置并且穿过两组电部件的横截面，
图4示出了根据本发明的第一实施例的用于冷却两组电连接的电部件的方法中的多个方法步骤的流程图，
图5示出了可以由根据本发明的冷却装置冷却的第一类型的电压源转换器单元的结构，
图6示出了可以由根据本发明的冷却装置冷却的第二类型的电压源转换器单元的结构，
图7示意性地示出了图2中的转换器的变化，该转换器由根据本发明的第二实施例的冷却装置冷却，以及
图8示意性地示出了具有根据图5的转换器单元的转换器的变化，该转换器由根据本发明的第三实施例的冷却装置冷却。
具体实施方式
下面，关于电力传输系统、更具体地关于高压直流(HVDC)电力传输系统描述根据本发明的冷却装置。然而，应当明白，本发明不限于HVDC或甚至电力传输，而是也可以应用在任何类型的冷却装置中，尤其是应用在大电流流过的电部件的任何类型的冷却中。
在图1中，示意性地示出了连接在第一和第二交流(AC)电力传输系统18和20之间的HVDC系统10。因为该原因，HVDC系统10包括用于在AC和DC之间的转换的第一转换器12，该转换器可以是整流器。第一转换器12经由DC电力线14连接到第二转换器16。第二转换器也在AC和DC之间转换，并且将HVDC系统10连接到第二AC电力系统20。因为该原因，第二转换器16可以是逆变器。
转换器12和16都可以是任何类型的转换器，比如线换向 (line-commutated)电流源转换器(CSC)或被迫换向电压源转换器(VSC)。在这里描述的第一实施例中，它们都是VSC。
图2示出了第二转换器16的一部分的电路图。该转换器仅用于例示本发明。
在图2中，存在开关元件的形式的第一和第二组G1和G2电部件。根据本发明的第一实施例，开关元件是IGBT，每个IGBT被提供为具有反向并联的二极管的晶体管。这里，在第一组G1中存在八个部件SWA1、SWA2、...、SWA7和SWA8，其中，仅示出最初两个和最后两个，并且在第二组G2中存在八个部件SWB1、SWB2、...、SWB7和SWB8，其中，仅示出最初两个和最后两个。第一组G1中的部件彼此串联连接，第二组中的部件也是这样。此外，这两个组彼此电互连。第一组G1由此形成第一串电部件，且第二组G2形成第二串电部件。
第一组G1在第一端、即在第一串的第一端连接到DC线14，而在第二端、即第一串的第二相对端连接到第二组G2的第一端，即第二串的第一端。这里，取决于如何配置HVDC系统，第二组G2的第二端可以连接到通向第一转换器的返回DC线或者连接到地。
在第一组G1的第一和第二端之间并联地设置了第一电容器组，第一电容器组包括多个并联连接的电容器CA1、CA2、CA3、CA4、...、CA13、CA14、CA15、CA16、CB1、CB2、CB3、CB4、...、CB13、CB14、CB15、CB16。这里，此外，在第一电容器组中设置了两个并联分支。由此，存在与第二分支的电容器CA2、CA4、...CA14、CA16并联的第一分支的串联连接的电容器CA1、CA3、...CA13、CA15。以相同的方式，存在对于第二组G2设置的第二电容器组。这里，存在与第四分支的电容器CB2、CB4、...CB14、CB16并联的第三分支的电容器CB1、CB3、...CB13、CB15。应当明白，每个电容器组可以以许多方式改变。每个组可以例如仅包括一个电容器。此外，可以存在更多或更少的并联电容器分支，并且每个分支可以包括至少一个电容器。在一个分支中也可以有更少或更多的电容器。这意味着在一个变化中，仅存在包括串联的几个电容器的一个电容器分支，而在另一个变化中，存在并联的几个分支，但是每个分支中仅有一个电容器。有可能根据任何上述极端情况改变电容器组。然而，总是对于每组开关元件设置一个电容器组。一个这样的组由此形成转换器单元。
在图2的转换器中，存在两个转换器单元臂，其中，第一组电部件被设置在上转换器单元臂中，而第二组中的电部件被设置在下转换器单元臂 中。
在第一和第二组G1和G2之间的联结处，提供了第一连接点21，第一连接点21通向下一个转换器单元中的又一组部件、或者在它是该臂中的最后一个单元的情况下通向AC端子以便连接到第二AC系统。
在图2中，此外，指示了主电流路径I。电流可以在第一组G1的第一端进入转换器16、通过第一组G1并在第一连接点21处离开转换器，以便被馈送到通向第二AC系统的AC端子。这里，应当注意，电流可以逆向，并且代之以在第一连接点21处进入转换器、并在第一组G1的第一端离开。由此，可以经由该连接点21从转换器以及向转换器递送电力，该连接点21连接到第一导体19，第一导体19通向转换器的连接端子，这里是AC端子。第一和第二组G1和G2电部件由此被设置在该第一导体19的相对两侧。
从图2中可以看出，转换器通常包括电部件，电部件在这里是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。在这些类型的系统中，此外，电流可能很高。当高电流在这样的部件中流动时，它们产生许多热。因此，它们必须被冷却。
传统上，通过使用诸如水或空气的冷却介质对部件进行并行冷却来执行冷却，即，并行地冷却第一和第二组的部件。
一方面，这意味着可能需要许多冷却介质。然而，这也意味着各部件经受相同的冷却，而与它们产生多少热无关，并因此与它们实际上需要多少冷却无关。
作为并行冷却的结果，向第一和第二组电部件供应的全部冷却介质必须被保持在足以冷却第一组电部件的温度。这由此意味着向第二组供应的冷却介质被保持在该温度，即使并不需要。这因此也包含能量的浪费。
在图2中所示的类型的转换器中，大部分电流将流过第一组电部件，而仅较小的部分流过第二组。这里，流过第一组的有效电流可能高于流过第二组的有效电流。有效电流常常被称为rms(均方根)电流，这意味着第一组中的部件比第二组中的部件需要更大的冷却。这里，该关系可以是3∶1那么高。
本发明涉及在如上所述那些情况下改善冷却。
在图3中示意性地示出了与第一和第二组电部件相组合的根据本发明的第一实施例的冷却装置22的横截面图。
这里，第一和第二组的电部件堆叠在彼此上，其中第一组在顶部，第二组在底部。这里应当明白，第二组可以被设置在顶部，而第一组可以被设置在底部。这里，此外，该堆叠结构是竖直的。实际上，该堆叠结构的取向对于根据本发明的冷却是无关紧要的。此外，该堆叠结构可以被分离成两个堆叠结构，每组电部件一个。然而，尤其是因为两组中的部件被彼此靠近地设置，所以一个堆叠结构的提供是高效且紧凑的结构。
在图3中，电部件以部件放置顺序彼此相关地放置，这里是堆叠。在该例子中，第一组中的部件被设置在堆叠结构的上部。更具体地，第一部件SWA1被放置成靠近堆叠结构的顶部，其下是第二部件SWA2，其后是第三部件SWA3。其后，是第四部件SWA4、第五部件SWA5、第六部件SWA6、第七部件SWA7，最后是第八部件SWA8。这里，这些部件可以以它们在DC电力线和第二组之间电连接的相同顺序来设置。然而，这不是必需的。
以相同的方式，第二组中的电部件然后跟随在堆叠结构的下部。由此，这里，第一部件SWB1被放置在第一组的第八部件SWA8的下方，其下是第二部件SWB2，其后是第三部件SWB3。其后，是第四部件SWB4、第五部件SWB5、第六部件SWB6、第七部件SWB7，最后是靠近堆叠结构底部的第八部件SWB8。这里，这些部件可以以它们与第二连接点连接的相同顺序来设置。然而，这里，这也不是必需的。
为了冷却这些部件，冷却装置包括两个输送布置，其中，第一输送布置被布置成输送冷却介质通过第一组电部件，并且第二输送布置被布置成输送冷却介质通过第二组电部件。
这两个输送布置都包括例如铝的热沉形式的一组冷却元件。此外，这些冷却元件在它们的内部设有冷却介质通道，并且这些冷却元件的冷却介质通道通过连接导管接合在一起。此外，每个冷却元件包括至少一个冷却表面，该冷却表面适于被放置成与待冷却的一个电部件直接接触，即，该表面适于被放置成与单个电部件接触。这些冷却元件中的一些可以在冷却介质通道的相对两侧具有彼此相对的两个这样的冷却表面，以便冷却两个电部件。然而，一个冷却表面仅冷却单个电部件。这里，每个冷却元件还设有第一端和第二相对端，其中，介质冷却通道与冷却表面平行地在第一和第二端之间伸直。因为该原因，第一和第二端还具有开口，互连导管连接到该开口以形成输送布置。由于冷却元件设有冷却介质通道并且利用连 接导管接合在一起，所以冷却元件形成向电部件输送冷却介质的对应输送布置的冷却部分。因为该原因，下面将冷却元件称为冷却部分。
这里，存在用于将这两个输送布置彼此连接的互连导管。根据本发明，此外，第一输送布置被放置在第二输送布置之前，这意味着它将在第二输送布置之前接收冷却介质。
如上所述，这里，每个冷却部分冷却至少一个电部件，并且几个冷却部分还通过被放置在两个电部件之间来冷却两个电部件。
此外，冷却部分以与部件放置顺序对齐的冷却部分放置顺序与部件相关地放置。
在第一实施例中，这意味着在堆叠结构的顶部，在第一组中的第一电部件SWA1的上方，放置了与该第一组G1相关联的第一集合中的第一冷却部分HSA1，然后在第一和第二电部件SWA1和SWA2之间放置了第二冷却部分HSA2。其后是在第二和第三电部件SWA2和SWA3之间的第三冷却部分HSA3。其后跟随了在第三和第四电部件SWA3和SWA4之间的第四冷却部分HSA4。其后跟随了在第四和第五电部件SWA4和SWA5之间的第五冷却部分HSA5。接下来是在第五和第六电部件SWA5和SWA6之间的第六冷却部分HSA6。其后是在第六和第七电部件SWA6和SWA7之间的第七冷却部分HSA7，其后继而后随了在第七和第八电部件SWA7和SWA8之间的第八冷却部分HSA8。第一集合然后以设置在第八电部件SWA8下方的第九冷却部分HSA9结束。
以相同的方式，第二输送布置包括与第二组部件相关地放置的第二集合中的多个冷却部分。因此，这里，在第二组中的第一电部件SWB1的上方存在第一冷却部分HSB1。然后，在第一和第二电部件SWB1和SWB2之间布置了第二冷却部分HSB2。其后跟随了在第二和第三电部件SWB2和SWB3之间的第三冷却部分HSB3。其后跟随了在第三和第四电部件SWB3和SWB4之间的第四冷却部分HSB4。其后跟随了在第四和第五电部件SWB4和SWB5之间的第五冷却部分HSB5。接下来是在第五和第六电部件SWB5和SWB6之间的第六冷却部分HSB6。其后是在第六和第七电部件SWB6和SWB7之间的第七冷却部分HSB7，其继而后随了在第七和第八电部件SWB7和SWB8之间的第八冷却部分HSB8。第二集合然后以设置在第八电部件SWB8下方的第九冷却部分HSB9结束。
这里，可以在这两个输送布置之间、即在第一集合的第九冷却部分 HSA9和第二集合的第一冷却部分HSB1之间设置电绝缘间隔元件。绝缘元件也可以被放置在该结构的上方和下方，即，放置在第一集合的第一冷却部分HSA1的上方和第二集合的第九冷却部分HSB9的下方。
冷却部分由此以与电部件放置顺序对齐的冷却部分放置顺序来放置。这意味着这里冷却部分以冷却部分放置顺序来放置，并且在冷却部分之间，电部件根据它们的电部件放置顺序来放置，该电部件放置顺序这里是它们在相应的组中彼此串联连接的顺序。
然而，为了提供期望的冷却，根据该第一实施例，冷却部分不根据冷却部分放置顺序彼此连接，而是根据另一个顺序一个接一个地依次跟随，这里，该另一个顺序是冷却部分通过顺序，冷却部分通过顺序是这样的顺序：冷却介质以该顺序通过冷却部分以便根据冷却部分通过顺序来提供这两组电部件的依次冷却。
这意味着，在第一输送布置中，即，在冷却部分的第一集合中，第九冷却部分HSA9的第一端是打开的，以便形成冷却介质M的入口。第九冷却部分HSA9的第二相对端经由第一连接导管COA1接合到第七冷却部分HSA7的第二端。第七冷却部分HSA7的第一端然后经由第二连接导管COA2接合到第五冷却部分HSA5的第一端。第五冷却部分HSA5的第二端经由第三连接导管COA3接合到第三冷却部分HSA3的第二端。第三冷却部分HSA3的第一端然后经由第四连接导管COA4接合到第一冷却部分HSA1的第一端。第一冷却部分HSA1的第二端经由第五连接导管COA5接合到第二冷却部分HSA2的第二端，即，冷却部分放置顺序的第一奇数冷却部分接合到第一偶数部分。第二冷却部分HSA2的第一端经由第六连接导管CO6接合到第四冷却部分HSA4的第一端。第四冷却部分HSA4的第二端经由第七连接导管CO7连接到第六冷却部分HSA6的第二端。最后，第六冷却部分HSA6的第一端经由第八连接导管CO8连接到第八冷却部分HSA8的第一端。这里，第八冷却部分HSA8的第二端是冷却介质离开第一输送布置的点。为了连接到第二输送布置，这里，第八冷却部分HSA8的第二端使用第一互连导管IC1连接到第二集合的冷却部分，即，连接到作为与第二组电部件相关联的第二输送布置的一部分的冷却部分。
上述冷却部分和连接导管由此构成第一输送布置。
第一互连导管IC1因此通向第二集合的第一冷却部分HSB1的第二端。第一冷却部分HSB1的第一端然后经由第一连接导管COB1接合到第三冷却部分HSB3的第一端。第三冷却部分HSB3的第二端经由第二连接 导管COB2接合到第五冷却部分HSB5的第二端。第五冷却部分HSB5的第一端经由第三连接导管COB3接合到第七冷却部分HSB7的第一端。第七冷却部分HSB7的第二端经由第四连接导管COB4接合到第九冷却部分HSB9的第二端。第九冷却部分HSB9的第一端经由第五连接导管COB5接合到第八冷却部分HSB8的第一端。第八冷却部分HSB8的第二端经由第六连接导管COB6接合到第六冷却部分HSB6的第二端。第六冷却部分HSB6的第一端经由第七连接导管COB7连接到第四冷却部分HSB4的第一端。最后，第四冷却部分HSB4的第二端经由第八连接导管COB8连接到第二冷却部分HSB2的第二端。第二冷却部分HSB2的第一端其后形成冷却介质M的出口，即，它离开第二输送布置、并且在该第一实施例中也是它离开整个冷却装置的点。
上述冷却部分和连接导管构成第二输送布置。
总之，以第一冷却部分放置顺序，一集合的奇数冷却部分与该集合的奇数冷却部分互连，并且该集合的偶数冷却部分与该集合的偶数冷却部分互连。
这里，可被使用的冷却介质有利地是或许与乙二醇组合的去离子水。
这里应当明白，冷却装置可以连接到诸如泵或风扇的冷却介质推进单元，并且如果以闭环提供冷却介质，则可以存在用于降低已被用于冷却电部件的冷却介质的温度的冷却介质温度调节机构以及冷却介质收集机构。
现在参考图4描述冷却操作，图4示出了在根据本发明的第一实施例的用于冷却多组电部件的方法中执行的多个方法步骤的流程图。
冷却介质M在通过冷却部分的第二集合之前首先通过冷却部分的第一集合。由此，根据本发明，冷却介质M首先被输送通过第一组电部件，并在已通过第一组电部件之后被输送通过第二组电部件。
稍微更详细地，冷却介质M被抽运到冷却装置的入口中，该入口由此被设置在第一输送布置的第九冷却部分HSA9的第一端，即，被设置在堆叠结构的中间处。冷却介质然后首先从冷却部分放置顺序的奇数冷却部分到奇数冷却部分地依次通过，即，通过第一、第三、第五、第七和第九冷却部分HSA1、HSA3、HSA5和HSA7。这里，此外，在步骤24中，它以降序通过。这意味着冷却介质首先进入第九冷却部分HSA9，然后进入第七冷却部分HSA7。从那里，它被转发到第五冷却部分HSA5，然后向前到第三冷却部分HSA3，最后进入第一冷却部分HSA1。
当冷却介质已成功地通过冷却部分放置顺序的奇数冷却部分时，它然后通过冷却部分放置顺序的偶数冷却部分HSA2、HSA4、HSA6和HSA8，即，它从冷却部分放置顺序中的偶数冷却部分到偶数冷却部分地依次通过。这里，在步骤26中，冷却介质M以升序通过偶数编号的冷却部分。这意味着冷却介质首先进入第二冷却部分HSA2，然后进入第四冷却部分HSA4。从那里，它被转发到第六冷却部分HSA6，最后进入第八冷却部分HSA8。
在已通过第一输送布置中的第一集合的所有冷却部分之后，冷却介质M然后被转发到第二输送布置中的冷却部分的第二集合。
冷却介质由此首先进入第一冷却部分HSB1的第二端。冷却介质然后通过冷却部分放置顺序的奇数冷却部分，即，通过第一、第三、第五、第七和第九冷却部分HSB1、HSB3、HSB5、HSB7和HSB9。这里，此外，在步骤28，它以升序通过。这意味着冷却介质首先进入第一冷却部分HSB1，然后进入第三冷却部分HSB3。从那里，它被转发到第五冷却部分HSB5，然后向前到第七冷却部分HSB7，最后进入第九冷却部分HSB9。
当冷却介质已成功地通过冷却部分放置顺序的奇数冷却部分时，它然后通过冷却部分放置顺序的偶数冷却部分HSB2、HSB4、HSB6和HSB8。这里，在步骤30中，冷却介质M以降序通过偶数冷却部分。这意味着冷却介质M首先进入第八冷却部分HSB8，然后进入第六冷却部分HSB6。从那里，它被转发到第四冷却部分HSB4，最后进入第二冷却部分HSB2，第二冷却部分HSB2的第一端提供了冷却介质M的出口。
根据该第一实施例的本发明具有几个优点。通过使冷却介质在通过第二集合的冷却部分之前通过第一集合的冷却部分，存在如下优点：与提供并行冷却时相比需要更少的冷却介质。由于首先向冷却第一组中的电部件的第一集合中的冷却部分提供冷却介质，所以第一组中的这些电部件的冷却是高效的。然而，第二组中的电部件的冷却也是足够高效的，虽然它们接收已经通过冷却部分的第一集合的冷却介质。所使用的水量由此可以被优化。其原因是第二组的电部件不具有与第一组中的部件相同的损耗。这意味着，尽管它们被设置在冷却链中的最后，但仍获得良好的冷却。这具有如下又一个优点：冷却介质不必被设置在第一组所需的相同温度。因此，本发明提供了节能，因为可以在冷却中使用更少的冷却介质，并且可以将同一冷却介质用于冷却两个组，同时仍然获得足够的冷却。
通过将使冷却介质在一个方向上经过奇数编号的冷却部分与使冷却 介质在相反方向上经过偶数编号的冷却部分相结合，即，使冷却介质根据上升的或下降的冷却部分放置顺序通过，获得了又一个优点。该优点是：与并行冷却相比，每个电部件的平均水温降低，因此获得更高效的冷却。
另一个优点是导管和接头的数目减少。这降低了泄漏的风险。如果使用courser导管和冷却介质通道，则冷却系统中的拥塞和扰动的风险降低。
可以对本发明作出几种变化。
关于输送布置，存在许多可能的不同配置。入口可以例如被设置在冷却部分的集合的顶部。它可以由此被放置在冷却部分放置顺序的任何端。以相同的方式，出口可以被设置在输送布置的任何端。在第一实施例中，冷却介质在冷却布置顺序的高编号处、即在第一输送布置的底部进入和离开第一输送布置。作为替代，它们可被放置在冷却布置顺序的低编号处，即在第一输送布置的顶部。在第一实施例中，此外，冷却介质在通过冷却部分放置顺序的偶数冷却部分之前通过冷却部分放置顺序的奇数冷却部分。应当明白，也可以相反地进行，即，冷却介质在冷却部分放置顺序的第一个或最后一个偶数冷却部分处进入输送布置，然后依次通过偶数冷却部分，于是，奇数冷却部分以相反的次序通过，然后冷却介质从最后一个或第一个奇数冷却部分离开输送布置。这意味着，冷却介质将在多个堆叠的冷却部分的一端进入，并朝着堆叠结构的相对端通过每个其它冷却部分，然后朝着第一端经由剩余的冷却部分返回，它在第一端离开堆叠结构。
在另一个变化中，有可能的是，冷却介质将首先在一个方向上依次通过冷却部分放置顺序的奇数或偶数冷却部分，即，以降序或升序通过，然后在同一方向上依次通过剩余的冷却部分，即，以相同的顺序通过。
还有可能的是，根据冷却部分放置顺序来依次提供冷却介质。关于图3的例子，这可以意味着例如在第一集合中，可以从第一至第九冷却部分依次供应冷却介质，或者反过来，然后以相同或相反的顺序向第二集合提供同一冷却介质。因此，冷却部分可以以冷却部分放置顺序依次彼此连接。在该情况下，冷却部分放置顺序和冷却部分通过顺序相同。这将不提供与第一实施例中相同的均匀温度。然而，第一组电部件仍然比第二组更多地冷却，并且通过这种类型的串行冷却仍然获得了连接的数目以及所用冷却介质量的限制。
还有可能在一组电部件内进行并行冷却。在图3中所示的装置的变化中，这可以通过使用将入口与第一集合中的所有冷却部分的第一端并联连 接的第一入口歧管来进行。这里，第一集合中的冷却部分的第二端可以连接到出口歧管，出口歧管继而连接到与冷却部分的第二集合的第一端相连的入口歧管，其中，第二部分的第二端然后连接到通向介质出口的出口歧管。当然，这里，歧管可连接到冷却部分的任何端。在工作中，冷却介质然后首先被并行地输送通过第一组电部件，其后，冷却介质被并行地输送通过第二组电部件。
在上面的例子中，冷却介质是流体、更具体地是液体。然而，该流体也可能是气体，比如空气。本发明的最后描述的变化特别适合于当冷却介质是诸如空气的气体时使用。
还有可能的是，电部件当被提供为电流阀元件(比如功率晶体管，如IGBT)时可以以没有内部电串联连接的转换器单元的形式来提供。这里，每个单元由两个部件以及电容器组构成。
在图5中示意性地示出了一个第一类型的这样的单元结构CCA。单元CCA是半桥转换器单元并且包括能量存储元件，这里是电容器C1A的形式，该能量存储元件与第一组电流阀元件并联连接。第一组中的电流阀元件彼此串联连接。这里，第一组包括两个电流阀元件CV1A和CV2A(以虚线框示出)，其中，每个电流阀元件CV1A、CV2A以可以是IGBT(绝缘栅双极晶体管)晶体管的开关以及反向并联二极管的形式来实现。在图5中，因此，存在第一电流阀元件CV1A，第一电流阀元件CV1A具有第一晶体管T1A与在该图中取向朝上的第一二极管D1A，第一二极管D1A朝着电容器C1A并且并联连接在晶体管T1A的发射极和集电极之间。还存在第二电流阀元件CV2A，第二电流阀元件CV2A与第一电流阀元件CV1A串联连接并且具有第二二极管D2A，第二二极管D2A具有与第一二极管D1A相同的取向并且并联连接在第二晶体管T2A的发射极和集电极之间。
该单元具有第一连接端子TE1A和第二连接端子TE2A，每个都提供该单元在电压源转换器中的连接。在该第一类型的单元中，第一连接端子TE1A更具体地提供与第一和第二电流阀元件CV1A和CV2A之间的联结的连接，而第二连接端子TE2A提供与第二电流阀元件CV2A和电容器C1A之间的联结的连接。这些连接端子TE1A和TE1B由此提供了用于该单元在转换器中的连接的点。
该类型的单元通常将替换一组的两个电部件。于是，可通过如下方式提供转换器中的一组电部件：将几个这样的单元彼此串联连接，其中该组 或单元串中的一个单元的第一端子连接到下一个单元的第二端子。
在图6中示出了可以连接在转换器中的第二类型的单元。同样，该单元是具有与第一例示单元相同类型的部件并且以相同方式互连的半桥转换器单元CCB。由此，这里，存在第一组电流阀元件，第一组电流阀元件包括第一电流阀元件CV1B(以虚线框示出)和与它串联的第二电流阀元件CV2B(也以虚线框示出)，第一电流阀元件CV1B具有第一晶体管T1B和第一反向并联二极管D1B，第二电流阀元件CV2B具有第二晶体管T2B和第二反向并联二极管D2B。存在与该第一组电流阀元件并联的第一能量存储元件，这里也是电容器C1B的形式，其中，根据该第二类型的该单元CCB的第一电流阀元件CV1B具有与第一类型的第一电流阀元件相同的位置和取向，并且该第二类型的第二电流阀元件CV2B具有与第一类型的第二电流阀元件相同的位置和取向。这里，还存在用于提供与第一和第二电流阀元件CV1B和CV2B之间的连接点的连接的第一连接端子TE1B。然而，与第一类型的单元相反，该第二类型的第二连接端子TE2B提供与第一电流阀元件CV1B和电容器C1B之间的联结的连接。第二类型的这样的单元的串可以以与第一类型的单元相同的方式来替换如图2中所示的一组电部件。
在第一实施例中，仅有第一和第二组部件。在转换器中，有可能具有另外的组。现在将参考图7描述例示这一点的本发明的第二实施例，图7示意性地示出了根据本发明的该第二实施例的转换器的一部分。
这里，存在以与第一实施例相同的方式彼此互连的第一和第二组G1和G2的电部件。这里，该组仅以方框示出。应当明白，它们包括以与如上所述相同的方式串联连接的电部件。在该第二实施例中，第一和第二组G1和G2之间的第一连接点21不直接地通向AC端子以连接到第二AC系统。该第一连接点21通向第三和第四组G3和G4的电部件(以方框指示)。更具体地，该第一连接点21接合到通向第三组G3的第一端的导体。第三组G3的第二端连接到第四组G4的第一端。然而，关于第一和第二组，第一连接点21仍然连接到通向转换器连接端子的第一导体19，尽管经由至少第三组。这里，存在第二连接点32，其中，第三组G3连接到第四组G4。该第二连接点32因此连接到通向转换器的连接端子(这里也是AC端子)的第二导体34以连接到第二AC系统。第三和第四组G3和G4被设置在该第二导体34的相对两侧。
在这种配置中，在DC电力线14和第二连接点32之间设置主要电流 路径。通常，电流的主要部分可以在第一组G1的第一端进入转换器，通过第一组G1，然后在第一连接点21处分叉，进入第三组G3，通过第三组G3，然后经由第二连接点32离开转换器。这意味着许多电流将通过第一和第三组G1和G3，而不是那么多的电流通过第二和第四组G2和G4。
因此，示出了包括四个输送布置TA1、TA2、TA3、TA4的冷却装置(也以方框指示)，其中，第一输送布置TA1可以像在第一实施例中那样配置，第三输送布置TA3被配置为第一实施例中的第二输送布置，第二输送布置TA2被配置为第一实施例中的第一输送布置，并且第四输送布置TA4被配置为第一实施例的第二输送布置。然而，它们每个都可以以任何前述变化的形式提供。
这里，在第一布置TA1处设置入口，第一布置TA1经由第二互连导管IC2连接到第三输送布置TA3。第三输送布置TA3继而经由第三互连导管IC3连接到第二输送布置TA2，第二输送布置TA2经由第四互连导管IC4连接到第四输送布置TA4。然后从第四输送布置TA4提供出口。
该类型的装置保证了在第二和第四组G2和G4之前冷却第一和第三组G1和G3。
这里，应当明白，可以改变第二实施例，因为有可能以类似的方式添加更多的组，这些组设有用于以相同方式冷却的输送布置。
图8示出了根据级联连接的、关于图5描述的类型的单元CCA、CCA2、CCA3、CCA4、CCA5和CCA6的第三实施例的冷却布置。这里，上转换器臂中存在三个单元CCA1、CCA2和CCA3，下转换器臂中存在三个单元CCA4、CCA5和CCA6。这些单元中的每一个设有对应的输送布置TAa、TAb、TAc、Tad、TAe和TAf，它们连接成使得上臂中的单元在下臂中的单元之前被冷却。
在单元中使用的电流阀元件已被描述为采用IGBT。应当明白，可以使用其它类型的电流阀元件，比如基于晶闸管、MOSFET晶体管、GTO(栅关断晶闸管)、IGCT(集成栅换向晶闸管)和汞弧阀的元件。
从上面的说明显而易见，可以以许多种方式改变本发明。例如，一组中的电部件的数目可以改变，其中，上述的八个仅是例子。然而，两个相关组中的数目有利地是相同的。因此，应当明白，本发明仅由所附权利要求来限定。

Claims (14)

1.一种用于转换器的冷却装置(22)，所述转换器包括在所述转换器中按至少一个堆叠结构在彼此上堆叠的至少第一和第二组(G1、G2；G1、G2、G3、G4)电互连的电部件(SWA1、SWA2、SWA3、SWA4、SWA5、SWA6、SWA7、SWA8、SWB1、SWB2、SWB3、SWB4、SWB5、SWB6、SWB7、SWB8)，其中，每组包括彼此串联电连接的多于一个的电部件，并且所述第一和第二组被放置在连接点(21)的相对两侧，所述连接点(21)连接到通向所述转换器的连接端子的导体，并且所述第一组电部件包括与所述第二组相比有更高的有效电流流过的部件，所述冷却装置能够用于冷却所述转换器的至少所述第一和第二组(G1、G2；G1、G2、G3、G4)电互连的电部件(SWA1、SWA2、SWA3、SWA4、SWA5、SWA6、SWA7、SWA8、SWB1、SWB2、SWB3、SWB4、SWB5、SWB6、SWB7、SWB8)，所述冷却装置包括：
第一输送布置(TA1)，其被布置成输送冷却介质(M)通过所述第一组；以及
第二输送布置(TA2)，其被布置成输送同一冷却介质通过所述第二组，
其中，所述第一输送布置与所述第二输送布置串联地并且在所述第二输送布置之前放置，以便向所述第二输送布置输送冷却介质，
每个输送布置进一步包括冷却部分(HSA1、HSA2、HSA3、HSA4、HSA5、HSA6、HSA7、HSA8、HSA9；HSB1、HSB2、HSB3、HSB4、HSB5、HSB6、HSB7、HSB8、HSB9)的集合，并且每个冷却部分包括适于被放置成与单个电部件接触的至少一个冷却表面，其中，几个冷却部分具有彼此相对的两个冷却表面并且适于被放置在堆叠结构的两个电部件之间，
其特征在于，
每个电部件(SWA1、SWA2、SWA3、SWA4、SWA5、SWA6、SWA7、SWA8、SWB1、SWB2、SWB3、SWB4、SWB5、SWB6、SWB7、SWB8)包括具有反向并联二极管的晶体管。
2.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，集合的所述冷却部分根据冷却部分放置顺序按堆叠结构被一个接一个地依次放置，其中，集合内的每个冷却部分被放置用于冷却所述组中的至少一个对应部件，并且所述集合的所述冷却部分串联连接(COA1、COA2、COA3、COA4、COA5、COA6、COA7、COA8、COB1、COB2、COB3、COB4、COB5、COB6、COB7、COB8、COB9)以用于所述组中的所述部件的依次冷却。
3.根据权利要求2所述的冷却装置，其中，所述冷却部分以所述冷却部分放置顺序互连，其中，所述冷却部分放置顺序的奇数冷却部分(HSA1、HSA3、HSA5、HSA7、HSA9、HSB1、HSB3、HSB5、HSB7、HSB9)与奇数冷却部分互连，并且所述冷却部分放置顺序的偶数冷却部分(HSA2、HSA4、HSA6、HSA8、HSB2、HSB4、HSB6、HSB8)与偶数冷却部分互连。
4.根据权利要求3所述的冷却装置，其中，所述冷却部分放置顺序的所述奇数冷却部分被放置成使得所述介质在通过所述冷却部分放置顺序的所述偶数冷却部分之前通过它们。
5.根据权利要求3或4所述的冷却装置，其中，所述冷却部分放置顺序的所述奇数冷却部分被放置用于以升序接收冷却介质，并且所述冷却部分放置顺序的所述偶数冷却部分被放置用于以降序接收冷却介质。
6.一种转换器，包括：
第一组(G1)电互连的电部件(SWA1、SWA2、SWA3、SWA4、SWA5、SWA6、SWA7、SWA8)、第二组(G2)电互连的电部件(SWB1、SWB2、SWB3、SWB4、SWB5、SWB6、SWB7、SWB8)，并且按至少一个堆叠结构在彼此上堆叠，其中，每个电部件包括具有反向并联二极管的晶体管，并且每组包括彼此串联电连接的多于一个的电部件，所述第一和第二组被放置在连接点(21)的相对两侧，所述连接点(21)连接到通向所述转换器的连接端子的导体，所述第一组电部件包括与所述第二组相比有更高的有效电流流过的部件，以及
根据权利要求1所述的冷却装置。
7.根据权利要求6所述的转换器，其中，所述电部件包括电流阀元件。
8.根据权利要求7所述的转换器，其中，所述电部件包括转换器单元，其中，每个单元包括电流阀元件(CV1A、CV2A；CV1B、CV2B)，所述电流阀元件(CV1A、CV2A；CV1B、CV2B)与对应能量源(C1A；C1B)一起成对地连接以便形成一起形成一组的转换器单元(CCA、CCB)。
9.根据权利要求6-8中的任何一项所述的转换器，其中，所述第一和第二组(G1、G2)彼此串联连接，并且进一步包括彼此串联连接的第三和第四组(G3、G4)，其中，所述第三组(G3)电连接到所述第一和第二组(G1、G2)之间的连接点(21)，并且所述冷却装置包括第三和第四冷却介质输送布置(TA3、TA4)，其中，所述第三和第四输送布置与所述第一和第二输送布置串联地放置，并且所述第三输送布置被放置在所述第一输送布置之后以便在所述第二和第四输送布置之前接收冷却介质。
10.一种用于冷却在转换器中并且被设置在连接点(21)的相对两侧的至少第一和第二组(G1、G2)电互连的电部件(SWA1、SWA2、SWA3、SWA4、SWA5、SWA6、SWA7、SWA8、SWB1、SWB2、SWB3、SWB4、SWB5、SWB6、SWB7、SWB8)的方法，每个电部件包括具有反向并联二极管的晶体管并且按至少一个堆叠结构在彼此上堆叠，所述连接点(21)连接到通向所述转换器的连接端子的导体，其中，每组包括彼此串联电连接的多于一个的电部件，并且所述第一组电部件包括与所述第二组相比有更高的有效电流流过的部件，其中，每组设有冷却部分的集合，其中，每个冷却部分包括被放置成与单个电部件接触的至少一个冷却表面，并且集合中的几个冷却部分具有彼此相对的两个冷却表面并且被放置在堆叠结构的两个电部件之间，所述方法包括以下步骤：
-输送冷却介质(M)通过所述第一组，以及
-在已通过所述第一组之后，输送同一冷却介质通过所述第二组。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，每个集合的冷却部分(HSA1、HSA2、HSA3、HSA4、HSA5、HSA6、HSA7、HSA8、HSA9；HSB1、HSB2、HSB3、HSB4、HSB5、HSB6、HSB7、HSB8、HSB9)根据冷却部分放置顺序按堆叠结构被一个接一个地依次放置并且与对应组的部件接触，其中，集合内的每个冷却部分用于冷却所述对应组中的至少一个部件，并且所述输送冷却介质通过所述第一和所述第二组的步骤包括：输送冷却介质依次通过所述冷却部分。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述输送冷却介质通过所述第一和所述第二组的步骤包括：在集合中从所述冷却部分放置顺序的奇数冷却部分(HSA1、HSA3、HSA5、HSA7、HSA9、HSB1、HSB3、HSB5、HSB7、HSB9)到奇数冷却部分地依次使介质通过，以及在所述集合中从所述冷却部分放置顺序的偶数冷却部分(HSA2、HSA4、HSA6、HSA8、HSB2、HSB4、HSB6、HSB8)到偶数冷却部分地依次使介质通过。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述介质在通过集合的所述冷却部分放置顺序的所述偶数冷却部分之前通过所述集合的所述冷却部分放置顺序的所述奇数冷却部分。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述使冷却介质通过所述冷却部分放置顺序的所述奇数冷却部分和通过所述冷却部分放置顺序的所述偶数冷却部分的步骤包括：使所述冷却介质以升序通过(28)所述冷却部分的所述奇数冷却部分，并且使所述冷却介质以降序通过(30)所述冷却部分的所述偶数冷却部分。
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