[發明專利]用于冷卻的設備和方法

無效

• 申請號: 200680055031.0
• 申請日: 2006-06-22
• 公開（公告）號: CN101473709A
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發明（設計）人: 佩爾·哈爾瓦松
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20;H01L23/473
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊林森;高少蔚

本發明的技術領域和現有技術

本發明涉及用于冷卻高壓換流器的設備，該設備包括適于引導回路中 的冷卻液的裝置，以及用于使冷卻液在所述回路中循環的泵裝置，所述回 路適于引導所述冷卻液經過所述換流器的功率半導體器件，以便吸收由此 產生的熱能，并且引導所述冷卻液經過該設備的熱交換器，以便在所述冷 卻液再次經過所述功率半導體器件之前降低所述冷卻液的溫度，本發明還 涉及根據所附方法獨立權利要求的前序部分的方法。

所述高壓換流器可以是需要冷卻其中包含的所述功率半導體器件的 任何類型，諸如電力輸送系統的換流站中的換流器，諸如用于HVDC(高 壓直流)的換流器和用于無功功率控制的靜態無功伏安補償器中的換流 器。“高壓”通常指的是超過5kV的電壓，并且常常高達20kV以上。

較多數目的所述功率半導體器件如晶閘管或IGBT等主要是串聯連 接在這樣的換流器中，以便能夠一起保持要在換流器的阻塞狀態下保持的 高壓。

這些功率半導體器件必須在考慮適于冷卻換流器的所述設備的冷卻 能力的情況下為了可能的換流器的最極端操作條件而制定尺寸，所述最極 端操作條件諸如與通過換流器輸送的最高可能的負荷亦即功率相結合的 最高可能的環境溫度。這樣，這種設備的冷卻能力就確定了功率半導體器 件的尺寸，該功率半導體器件必須能夠經受這些極端條件而不被損壞。這 樣，如果例如環境溫度在一年中的幾天可能達到+40℃，則必須在考慮所 述設備的冷卻能力的情況下為功率半導體器件制定尺寸。然后還必須要考 慮的是，對最高可能負荷或過載的需要可能在極高環境溫度的這些天期間 的短期時間內正好發生。

這就意味著，這種換流器的功率半導體器件對于其大多數的操作時間 將會是超尺寸的，這對于靜態無功伏安補償器中的高壓換流器特別有效， 它們常常浮置，或者以有限輸出的方式操作，并且僅僅在短時間內以最大 輸出的方式操作。可能等同于換流器的若干功率半導體器件并高于正常所 需的這種超尺寸非常昂貴，但是對于在前言中限定的類型的冷卻設備，它 仍然必須存在，以便避免在所述極端條件下其操作的跳閘亦即中斷。

發明內容

本發明的目的是提供一種在前言中限定的類型的設備，該設備解決了 在所述高壓換流器的正常操作條件下成為多余的設備的高成本的所述問 題。

根據本發明，通過提供這種設備來獲得該目的，所述設備還包括布置 在所述回路外部的冷卻裝備，所述冷卻裝備包含冷卻介質的容量，并且適 于將這種介質冷卻到基本上比所述冷卻液在已經過所述回路中的熱交換 器之后的溫度更低的溫度，所述冷卻介質容量布置在連接到被稱為主回路 的所述回路的附加回路中，所述設備包括控制單元，其適于當確定需要冷 卻所述功率半導體器件，但不可能通過可通過僅在所述主回路中循環所述 冷卻液獲得的冷卻液的溫度來實現時，控制所述冷卻液流的至少一部分從 所述主回路轉移到所述附加回路，以便使所述冷卻液在到達功率半導體器 件之前向所述介質傳熱。

這就意味著功率半導體器件和與其相關聯的設備的所述超尺寸可以 顯著減少，因為它們不再必須為了與通過在所述主回路中循環冷卻液而獲 得的所述裝置的冷卻能力相結合的這些極端條件來制定尺寸。這就意味著 可以為要被由此輸送的一定功率選擇跨越換流器的較低電壓和從中流過 的較高電流，這意味著將需要較低數目的功率半導體器件，并且由此可以 為這些功率半導體器件和與其相關聯的諸如控制設備之類的設備節省成 本。這種類型的設備的另一個優點在于，可以在過載的情況下操作所述高 壓換流器，亦即，當需要輸送比通常更多的功率時，在使用所述附加冷卻 回路時的短時間內，通過所述高壓換流器輸送比針對連續操作而設計的功 率更多的功率就是這種情況。

根據本發明的實施例，所述附加回路沿所述熱交換器下游和所述功率 半導體器件上游的所述流的方向連接到所述主回路。