用于電力轉換器應用的被分成多個塊的電容器單元的制作方法

本公開總體涉及電力轉換器領域。本公開具體涉及用于這種電力轉換器的電容器單元、轉換器單元以及閥單元。

背景技術：

高壓直流(hvdc)換流站是一種適于將高壓直流(dc)轉換成交流(ac)或相反的站。hvdc換流站可以包括多個元件，諸如轉換器10本身(或串聯或并聯的多個轉換器)、交流開關裝置、變壓器、電容器、濾波器、直流開關裝置以及其他輔助元件。

在一個配置中，電力轉換器(諸如hvdc電力轉換器)的構件塊或閥單元可以包括串聯的多個轉換器單元。在電力轉換器單元中，多個固態半導體開關設備(諸如晶閘管或像igbt的三極管)可以與適于存儲用于轉換器單元的能量的電容器關聯。

本技術領域中的一般挑戰是為了促進換流站的安裝和運輸而為例如離岸hvdc應用提供一種更緊湊的換流站。

技術實現要素：

本公開的至少一些實施例的目的是整體或部分解決上面提及的問題。

該目的和其他目的借助于如在所附獨立權利要求中限定的電容器單元來實現。其他實施例由從屬權利要求來限定。

根據第一大體方面，提供了一種包括沿著軸向延伸的中空主體的電容器單元。主體包括多個塊，其中，各塊形成中空主體的一部分。進一步地，塊中的至少一個為中空主體的可拆卸部分，并且塊包括至少一個電容器元件。

本公開提供給電容器單元包括多個塊或部分(具體為電容塊)的主體。電容器單元不由單個塊(或單個機械塊)構成，而是由若干(至少兩個)塊構成。塊或在圓形電容器的情況下的“切片”在被組裝在一起時形成電容器單元。將理解，各個塊或部分為電容器單元的子單元(或子元件)，并且本身充當電容器。

電容器單元可以通過組裝n個塊來形成，因為電容器單元的n個塊中的一個比整個電容器單元(即，如果電容器單元由單塊制成)更容易處理，這促進電容器單元在電力轉換器廳的閥單元中的安裝。電容器單元的塊或子元件還具有比整個電容器單元(與制成整個電容器單元的單個塊相比)更低的重量。

術語電容器元件意指起電容器作用的組件(即，充當用于將能量靜電地存儲在電場中的電組件)。電容器元件(或電容器)通常由之間布置絕緣介質的金屬層(或板)來建立。

術語中空主體意指包括腔(例如，通孔)的主體。在本上下文中，中空主體由多個塊形成，該多個塊在被組裝時形成可以布置其他電組件的孔。換言之，中空主體定界可以布置內空間，即腔(或通孔)，這種其他電組件可以布置在其中。將理解，在一些實施例中，形成中空主體的塊可以被布置為彼此相鄰，即，兩個相鄰或連續塊之間具有機械接觸的緊密結構。然而，形成中空主體的塊在一些其他實施例中可以被布置為彼此靠近，但兩個連續塊之間具有間隙。由此，中空主體還可以由塊的松散結構形成(即，塊之間具有間隙)，該結構因為它釋放一些壓力而是有利的。因此，中空主體還可以被稱為多個塊的中空結構。

還將理解，中空主體的尺寸可以對于布置在各個塊中的材料和電容器元件的數量的特定選擇而確定電容器單元的特性(具體為可能的電容和電壓)。進一步地，中空主體沿著軸向的高度可以由用于實現期望電容或期望電壓的必要電容器單元的高度來確定。

還將理解，電容器單元(或中空主體)的塊本身可以包括多個電容器元件或電容子元件，該電容器元件或電容子元件連接在一起，以形成“電容”塊(即，起電容器的作用)。

因為至少一個塊是中空主體的可拆卸部分，所以本公開的電容器單元促進維護操作。因此，可以在不打擾電容器單元的周圍塊的情況下獨立去除和更換至少一個塊。這還提高了到由電容器單元的中空主體定界的內空間(或內部空間)的可達性，在該內空間處，可以布置電子組件(諸如開關半導體設備)。通過去除電容器單元的一個塊，可以測試、取出并可能地更換或維修位于內空間中的任意組件。發明人已經認識到，電容器單元的這種設計促進維護操作并降低對維護的空間要求，這進而可以導致更緊湊的電站。

換言之，本公開提供了一種分為多個塊的電容器單元，其中，塊中的至少一個可從電容器單元拆卸。將理解，在一些實施例中，中空主體的各個塊可以為可拆卸的(即，形成中空主體的可拆卸部分)。

本公開的電容器單元的優點還在于：它減小在電容器單元包括導電材料時在電容器單元的外表面(即，在電容器箱或電容器外殼/容器上)生成的渦流(或傅科電流)。渦流在垂直于磁場的平面中在導電材料(導體)內的閉合回路中流動。回路中電流的大小除了別的之外與回路的面積成比例。與基于單個塊的電容器單元相比，多個更小塊的使用將感應回路打斷成更小的部分，從而減小渦流的幅值。

根據實施例，中空主體可以由外表面來限定，該外表面為橢圓形、圓形和/或包括至少一個倒圓的角。具體地，中空主體且因此電容器單元可以具有圓柱形狀或平行六面體的形狀。然而，將理解，為了hvdc轉換器單元的目的，圓形或至少具有倒圓角的形狀是有利的，因為這提供更光滑的表面，這轉而因為存在更少的急轉彎和突出邊緣而促進hv絕緣。因此，可以縮短絕緣距離，并且例如可以部分或完全避免電暈環。因此，具有包括倒圓角且例如為圓形的外表面的中空主體的使用提供以下優點：可以更高效地使用空間，從而減小電站的尺寸。

圓形電容器單元提供平滑的轉換器單元輪廓，這降低對絕緣設計的要求，并且提供諸如電流換向回路中的更低漏電感的其他益處。

根據實施例，塊可以被分布在軸向周圍。塊可以被布置在與軸向相交的平面中(或在該平面中延伸)。

還將理解，塊然后可以被布置為彼此相鄰或至少靠近彼此，以形成圍繞電容器單元的軸向的回路。雖然塊在一些實施例中可以以緊密方式附接到彼此來形成閉合回路(或完全閉合回路)，但在一些其他實施例中，間隙可以形成在回路的兩個連續塊之間，從而提供更松散的結構。

作為示例，中空主體可以包括兩個到十個塊。當結合兩個至十個塊時，可以形成電容器單元的電容主體。塊可以被成形為使得腔(或通孔)形成在電容主體的中心部分中，使得獲得具有中空中心的電容主體。

根據實施例，各個塊可以限定環的一部分，使得當將塊組裝在一起時，電容器單元的主體呈環狀。換言之，塊可以成角度地分布在軸向周圍(即，中空主體可以具有沿著與軸向相交的平面的圓形橫截面)。憑借本實施例，獲得環狀電容器，該環狀電容器提供平滑的外表面，從而具有降低對絕緣的要求且從而降低對可用空間的要求的優點。

然而，在本公開的其他實施例中，可以設想中空主體(沿著與軸向相交的平面的)橫截面不是必須為圓的或圓形，而是可以為具有倒圓角的三角形、矩形或正方形，這取決于用于形成電容器單元的塊的數量。

根據實施例，中空主體可以限定跨軸向具有橢圓形橫截面形狀、圓形橫截面形狀、多邊形橫截面形狀或正方形橫截面形狀的內空間(或腔)。雖然中空主體的外表面包括倒圓角且為圓形是有利但不總是必要的，但由中空主體(即，具有閉合回路形狀的主體的中心中空部分)定界的內空間(或內部空間)可以取決于內空間中電組件的期望結構而具有各種形狀。在具體實施例中，由中空主體定界的內空間可以為正方形，這可以提供內空間中安裝的設備的提高的填充因子。

根據實施例，塊可以包括限定中空主體的外表面的一部分的至少一個表面、限定由中空主體限定的內空間的一部分的至少一個表面以及與相鄰塊接觸的至少一個表面。在更具體的實施例中，塊可以為限定中空主體的外表面的一部分的表面為曲面的梯形塊(即，橫截面為圓弧或橢圓形)。這種梯形塊可以形成具有矩形或正方形內空間的環或環狀電容器的一部分。

根據實施例，電容器單元還可以包括用于將多個塊組裝(或結合)在一起的至少一個附接設備。

可以設想若干類型的附接設備(或附接部件或緊固件)，諸如螺絲或夾子。為了該目的，形成中空主體的外部的塊的表面可以包括淺的凹口，凹口用于插入/嵌入連接電容器單元的兩個相鄰塊的螺絲。可以在已經緊固螺絲且組裝塊之后提供用于使電容器單元的表面平滑的附加屏蔽層。

根據另一個替代方案，可以使用一堆疊的電容器單元中的兩個連續電容器單元之間的間隙組裝和拆卸兩個相鄰或連續塊。某種特別設計的工具可以插在這種間隙中，以接近位于由中空主體限定的內部空間內的緊固件。

根據又一個替代方案，電容器單元的塊可以使用基于“即插即用”原理的附接系統來組裝和拆卸。例如，電容器單元的套管出口可以被設計有機電鎖定結構，其中，各電容器單元可以被推入并具有自動連接。

根據實施例，提供了一種轉換器單元，該轉換器單元包括如在前述實施例中的任意一個實施例中定義的電容器單元和至少一個開關設備，該至少一個開關設備被布置在由電容器單元的中空主體定界的內空間處，使得電容器單元圍繞至少一個開關設備。

為了該目的，根據實施例，中空主體可以定界適于容納至少一個開關設備的內空間。開關設備(例如，半導體開關)可以以在電容器形狀的區域周圍更均勻地分配開關電流的方式來布置，例如以降低熱點溫度并提高電容器的長期可靠性。

開關設備可以為基于半導體的開關設備。以示例的方式，開關設備可以為絕緣柵雙極晶體管(igbt)、金屬氧化物半導體場效應晶體管(mosfet)、集成門極換向晶閘管(igct)、門極可關斷晶閘管(gto)、高電子遷移率晶體管(hemt)以及異質結雙極晶體管(hbt)。可以預期其他類型的晶體管(或基于半導體的開關設備)。

進一步地，將理解，本公開不限于具體的半導體技術。將理解，作為示例，具體可以對于mosfet、igbt、igct以及gto采用基于硅或碳化硅的開關設備。作為示例，具體還可以對于hemt或hbt采用基于氮化鎵或砷化鎵的開關設備。可以設想為高功率應用提供開關設備的其他類型的半導體。

將理解，轉換器單元還可以包括其他的電組件或設備。例如，轉換器單元還可以包括冷卻設備和/或旁路開關，該旁路開關允許電流在開關設備發生故障時繞開轉換器單元的開關設備，從而降低例如由于短路電流而引起的轉換器單元的組件的損壞的風險。旁路開關可以為機械開關或諸如例如晶閘管的電氣開關。進一步地，轉換器單元還可以包括用于減小故障電流的部件。這里列出的其他組件和設備可以被布置在電容器單元的中空中心內。

根據實施例，電容器單元還可以包括電連接器(或套管)，該電連接器被布置在塊的壁處，以便連接到至少一個開關設備。壁可以面向由中空主體定界的內空間。因此，本實施例提供了一種電容器單元，其中，在電容器主體的中空中心實現到任意開關設備的連接，從而提供更緊湊的轉換器單元。

根據實施例，提供了一種閥單元。閥單元可以包括如在前面實施例中的任意一個實施例中定義的多個轉換器單元。多個轉換器單元可以被布置為堆疊。具體地，轉換器單元可以被布置為使得兩個相鄰轉換器單元的電容器單元沿著公共軸向延伸。使用圓形電容器單元，轉換器單元的這種堆疊產生圓柱形的閥單元，這對于空間管理是有利的。

如上面提及的，因為轉換器單元的電容器單元被分成部分，所以改進了這種閥單元中的維護操作。由此，如果位于堆疊內(例如，在堆疊中央)的轉換器單元有缺陷，那么可以拆下(例如，旋開)電容器單元的塊(即，部分)，然后執行維護。然后可以修理或更換被布置在該轉換器單元的中心部分中的任意有缺陷的電子開關或其他設備。類似地，還可以修理或用另一個可拆卸塊更換被拆下的塊。

用具有基于根據本公開的電容器單元的轉換器單元構建閥單元促進接近閥單元的各種部分和組件，從而促進維護。憑借本公開的電容器單元，可以在不需要將需要空間的拆卸閥單元的各種轉換器單元的情況下執行維護。因此，提供基于如在前面實施例中的任意一個實施例中描述的電容器單元的閥單元的優點還在于可以實現更緊湊的電力換流站。

根據實施例，提供了一種高壓直流(hvdc)換流站。hvdc換流站可以包括至少兩個如在前面實施例中的任意一個實施例中定義的閥單元。

本公開可應用于期望改進空間管理的、具有各種電壓等級的電力設備(諸如例如，高壓電力換流站以及中壓設備)。本公開在可以使用轉換器單元的堆疊的任意應用中是有利的。僅為了示例目的，本公開的實施例可以有利于實現諸如用于柔性ac輸電系統(facts)應用的靜止同步補償器(statcom)、電機驅動器、水下電力轉換器以及用于dc電網的dc-dc轉換器的轉換器。然而，可以設想其他應用。本公開通過經由分塊電容器單元(即，電容器單元被分成若干塊)改進維護操作來實現這一點。

本公開總體上對于期望更緊湊的電力設備的應用(諸如在用于安裝電力設備的空間有限的應用中和/或對于海上風電場應用)是有利的。

將理解，可以設想使用在上述實施例中列舉的特征的所有可能組合的其他實施例。

附圖說明

現在將參照以下附圖更詳細地描述示例性實施例：

圖1顯示了根據實施例的電容器單元的示意性立體圖；

圖2顯示了根據一些實施例的電容器單元的示意性俯視圖；

圖3顯示了根據另一個實施例的電容器單元的示意圖；

圖4顯示了根據實施例的電容器單元的塊的示意圖；

圖5顯示了根據實施例的電力轉換器單元的示意性立體圖和示意性側視圖；

圖6顯示了圖示了根據實施例的轉換器單元的電連接的電路圖；以及

圖7顯示了根據實施例的hvdc轉換器的閥單元的示意圖。

如圖所示，元件、層以及區域的尺寸可以為圖示目的而夸大且由此被提供為圖示實施例的一般結構。同樣的附圖標記自始至終提及同樣的元件。

具體實施方式

現在將在下文中參照顯示了當前優選的實施例的附圖更完全地描述示例性實施例。然而，本發明可以以許多不同的形式來具體實施，并且不應被解釋為限于這里闡述的實施例；相反，這些實施例為了全面且完整而提供，并且向技術人員完全傳達本發明的范圍。

參照圖1，描述了根據實施例的電容器單元100。

圖1顯示了電容器單元100的示意性立體圖。電容器單元100包括作為四塊的四個塊101-104。當被組裝在一起時，四個塊101-104形成沿著軸向108延伸的中空主體。

塊101-104定界空間或區域120，該空間或區域在下文中還被稱為內空間，對應于電容器單元100的中空中心。塊101-104中的每一個形成中空主體的一部分，并且塊中的至少一個為中空主體的可拆卸部分。圖1圖示了從其他塊拆下被表示為104的塊。

電容器單元100可以具有不同的形狀。在一些實施例中，電容器單元100的主體的外表面106可以為圓形的(諸如在圖1中表示的)，但可以設想電容器單元的主體的外表面為橢圓形和/或矩形和/或正方形或任意其他形式。然而，可以理解，電容器單元100的主體的外表面可以有利地包括倒圓角。

根據實施例，各個塊101-104可以限定環的一部分，使得中空主體(或電容器單元100)為環狀，從而形成環狀電容器(諸如如圖1中顯示的)。

仍然參照圖1，塊101-104可以分布在軸向108周圍。塊101-104在與軸向108相交的平面中延伸。具體地，圖1顯示了塊101-104被布置在與軸向108垂直的平面中。

雖然在圖1中顯示的示例中，四個塊101-104形成電容器單元100，但將理解，電容器單元100可以被分成另一個數量的塊。電容器單元100可以被分成至少兩個塊，使得至少一個塊可從電容器單元拆卸。可拆卸意指可以在不必拆卸整個電容器單元(即，不必拆下所有其他塊)的情況下從電容器單元拆下塊。可拆卸塊104可從電容器單元100去除，并且可以被放回適當的地方。

進一步地，雖然在圖1中僅塊101-104中的一個(即，在本示例中為被表示為104的塊)被顯示為從電容器單元100拆下，但將理解，所有塊101-104可以從電容器單元100拆卸。

參照圖2，描述了根據一些實施例的電容器單元。

圖2顯示了根據一些實施例的兩個不同電容器單元100和200的示意性俯視圖。

圖2顯示了可以等同于參照圖1描述的電容器單元100的電容器單元100的俯視圖。具體地，電容器單元100包括定界為正方形的區域或內空間120的電容主體。內空間意指位于由塊101-104所形成的中空主體限定的閉合回路內的空間或區域。換言之，內空間120對應于電容器單元100的中空中心。

圖2還顯示了另一個電容器單元200的俯視圖，該電容器單元200除了由電容器單元200的電容主體限定的區域或內空間220為圓形之外可以等同于參照圖1描述的電容器單元。電容器單元200還僅包括形成電容中空主體的三個塊201-203。雖然圖2顯示了由兩個電容器單元的中空主體限定的內空間的可能形狀的兩個示例，但可以設想其他形狀。例如，內空間還可以為橢圓形或矩形。

參照圖3，描述了根據實施例的電容器單元。

圖3顯示了電容器單元300的示意圖，該電容器單元300除了圖3圖示了用于將電容器單元的塊附接在一起使得塊中的至少一個可拆卸的至少一個替代方案之外可以等同于參照圖1和圖2描述的電容器單元中的任意一個。

圖3顯示了包括可以等同于參照圖1描述的塊101-104的四個塊301-304電容器單元300。塊301-304借助于附接設備331-334結合在一起，以形成電容器單元300的中空主體，從而限定電容器單元300的中空中心或內空間320。在本示例中，用于將多個塊301-304組裝在一起的附接設備是螺絲。

更具體地，電容器單元300可以包括用于附接第一塊301與第二塊302的第一螺絲331、用于附接第二塊302與第三塊303的第二螺絲332、用于附接第三塊303與第四塊304的第三螺絲333以及用于附接第四塊304與第一塊301的第四螺絲334。因此，獲得中空主體。將理解，螺絲有利地可以松散地被安裝為使得在兩個連續塊之間形成間隙。然而，在一些其他實施例中，螺絲可以被緊固為使得四個塊301-304與彼此物理接觸，從而產生閉合回路。螺絲可以被插入塊301-304的外殼(或箱)中。外殼可以由導電(例如，金屬)材料或非導電材料制成。

圖3還圖示了電容器單元的中空主體可以定界適于容納至少一個開關設備350的內空間320。開關設備350可以被布置在電容器單元300的中空中心中，使得中空主體圍繞整個開關設備350。

圖4顯示了根據實施例的電容器單元的塊的示意圖。

圖4顯示了諸如例如參照圖1描述的電容器單元100的電容器單元的塊400的放大圖。因此，塊400可以對應于塊101-104中的任意一個。

圖4顯示了具有梯形塊形狀的塊400，該梯形塊具有一個曲面446。更具體地，塊400包括限定中空主體的外表面的一部分的第一表面446和限定由中空主體限定的內空間的一部分的第二表面442。塊400還包括兩個側面444、448，兩個側面中的每一個要被布置為在被組裝在電容器單元中時與相鄰塊接觸或面向(靠近)相鄰塊。塊還包括基面452(或底面)和頂面450。

在塊400中，兩個側面形成壁，該壁在以小于90度的角度與形成電容器單元的外部的一部分的第一(彎曲)表面446相交的平面中延伸。兩個側面由形成電容器單元400的內空間的一部分的第二表面442連結。基面452和頂面450與兩個側面和第一和第二表面垂直相交的平面中延伸。塊的表面形成閉合箱，絕緣材料或多個電容子元件可以被布置在該閉合箱中，以提供塊400的電容功能。

將理解，雖然圖4顯示了具有梯形形狀的塊，但可以設想其他幾何結構。例如，兩個側面444和448可以與第一表面和第二表面垂直相交，從而產生電容器單元的更立方體形狀的塊或部分。進一步地，限定電容器單元的內空間的一部分的第二表面可以為彎曲的，從而限定更圓形的內空間，而不是諸如用圖4中顯示的塊獲得的正方形內空間。

圖4還顯示了塊400包括電連接器460，該電連接器460被布置在限定電容器單元的內空間的一部分的第二表面442處。換言之，電連接器被布置在面向由中空主體限定的內空間的壁處。電連接器460可以用于連接到被布置在電容器單元的中空中心中的至少一個開關設備或電力轉換器電路。

通常，電容器單元的塊(諸如圖4中顯示的塊400)形成其中可以布置至少一個電容器元件的外殼或容器。電容器元件可以包括金屬板和被布置在金屬板之間的介電材料。電容器元件例如可以為纏繞膜電容器。由塊限定的外殼或容器可以由導電材料(諸如金屬)制成，但還可以由非導電材料制成。進一步地，取決于外殼是否用于屏蔽(即，取決于應用)，外殼或容器還可以由非導電油漆涂布。組裝多個塊可以產生圓柱形電容器。

圖5顯示了根據實施例的電力轉換器單元的示意性立體圖和示意性側視圖。

圖5顯示了包括電容器單元的轉換器單元500，該電容器單元包括等同于參照例如圖1描述的電容器單元100的塊的多個塊501-503。將理解，在圖5中，為了圖示被布置在轉換器單元500的電容器單元內的組件(即，被布置在由塊501-503形成的中空主體的中空中心部分處的組件)的目的，不顯示電容器單元的四個塊。

圖5顯示了電力轉換器單元500的轉換器電路可以包括多個開關設備(或電子組件)的堆疊。在圖5中顯示的實施例中，顯示了兩個開關設備552、554。這些開關設備552、554被布置為與電容器單元501-503的中空中心內的多個散熱器或冷卻板551、553、555熱接觸。開關設備552、554以及散熱器551、553、555被布置為堆疊。具體地，散熱器553的第一表面被布置為與第一開關設備554熱接觸，并且散熱器553的第二表面(與第一表面相對)被布置為與第二開關設備552熱接觸。冷卻板551、553、555被布置在開關設備552、554的兩側上。

圖5還圖示了電力轉換器單元500可以包括柵極驅動單元512，該柵極驅動單元512在圖5的示例中位于塊501的面向由中空主體定界的內空間的面與開關設備和冷卻板551-555的堆疊之間。圖5還顯示了電力轉換器單元可以包括如由沿圖5的水平方向延伸的圓柱形管表示的旁路開關558。

圖5還顯示了電連接器562、564，該電連接器用于經由塊501-503的電連接器560(對應于參照圖4描述的電連接器460)將電力轉換器電路(即，開關設備)連接到塊501-503。被表示為562的電連接器可以表示來自電容器單元的正連接，而被表示為564的電連接器可以表示來自電容器單元的負連接。在該方面中，諸如在圖4和圖5中描繪的實施例中，為了降低安裝開關設備552、554的位置周圍的電磁場的影響，用于在電力轉換器電路(即，開關設備552、554)與電容器單元之間連接的套管或電連接器560可以被布置在電容器單元內壁的上部。

圖5還圖示了組件512、551-555以及558可以被布置在由塊501-503(和該四個塊，在圖5中不表示)形成的電容器單元的中空主體所定界的內空間中，使得電容器單元圍繞這些組件。

圖6顯示了圖示了根據實施例的轉換器單元的電連接的電路圖。

圖6顯示了圖示了參照圖5描述的轉換器單元500的開關設備(例如，晶體管)與電容器的電連接的電路圖600。在電路圖600中，上部顯示了第一電力轉換器單元500中的電連接，而下部顯示了第二電力轉換器單元650中的電連接。

在第一電力轉換器單元500中，開關設備654和652例如可以為igbt，但還可以為其他類型的基于半導體的開關設備。如上面提及的，在一些實施例中，開關設備的類型例如可以為mosfet、igbt、igct、gto、hemt或hbt，并且半導體的類型例如可以為硅、碳化硅、氮化鎵或砷化鎵。開關設備652或654可以包括為晶體管和并聯連接到晶體管的二極管形式的兩個半導體芯片，諸如圖6中表示的。然而，在一些實施例中，開關設備可以為適于更換兩個半導體芯片的單芯片組件。

在本實施例中，兩個開關組件652、654串聯連接在本身與電容器610并聯連接的支路中。第一電力轉換器單元500的電容器610的第一電極610a連接到第一開關設備(或晶體管)654的第一端口或端子(例如，漏極)，而電容器610的第二電極610b連接到第二開關設備或晶體管652的第二端口或端子(例如，源極)。第一開關設備654的第三端口或端子(例如，源極)連接到第二開關設備652的第四端口或端子(例如，漏極)。

在圖6中顯示的第一電力轉換器單元500中，電容器610的第一電極610a向第一開關設備654提供正偏壓(dc+)，而電容器610的第二電極610b向第二開關設備652提供負偏壓(dc-)。

如圖5中已經圖示且這里在圖6中進一步示例的，開關設備652和654可以在電容器單元610的中空中心內被布置為堆疊(即，可以布置在彼此的頂部上)。電容器單元(或電容器)610包括諸如在圖6中被表示為501和502的多個塊。將理解，在圖5和圖6中被表示為552和554的開關設備可以分別對應于在圖6中被表示為652和654的開關設備。

進一步地，在圖6中顯示的附圖的右手側的上部可以對應于圖5中顯示的電力轉換器單元，其中，電容器單元包括多個塊501-503(圖6中僅顯示501和502)，并且電力轉換器單元包括開關設備和冷卻板551-555的堆疊。雖然在圖6中還表示柵極驅動單元512，但為了不使附圖模糊，已經省略旁路開關558。

圖6還圖示了塊501和502可以包括多個電容子元件，該多個電容子元件連接在一起，以提供塊的電容功能。

在電力轉換器電路600中，第二電力轉換器單元650與電力轉換器單元500相同。第一和第二電力轉換器單元500和650可以被布置為堆疊，以形成如將參照圖7進一步描述的閥單元。

電力轉換器電路600還包括第一電力轉換器單元500與第二電力轉換器單元650之間的電連接675。具體地，第二電力轉換器單元650的正偏壓線路(dc+)連接到電節點，該電節點被布置在第一電力轉換器單元500的兩個開關設備652、654之間(即，在連接第一電力轉換器單元500中的第二開關設備652的晶體管的漏極與第一開關設備654的晶體管的源極的節點處)。電連接675可以為例如匯流條形式的導體。

還將理解，閥單元的電力轉換器電路可以包括比圖6的電路圖600中顯示的電連接更多的電連接。

圖7顯示了根據一些實施例的、諸如例如hvdc電力轉換器的電力轉換器的閥單元700的示意圖。閥單元700包括被布置為堆疊的多個轉換器單元771-780(即，在本示例中為十個轉換器單元)。然而，閥單元700取決于應用且因此取決于期望的電壓或期望的功率而可以包括任意數量的電力轉換器單元。閥單元700還可以包括被布置在兩個相鄰(或連續)電力轉換器單元之間的高壓電容器屏蔽。

如在圖7中顯示的閥單元的一部分的放大圖所示，閥單元700中的電力轉換器單元775可以包括參照圖1至圖6中的任意一個描述的類型的電容器單元和電力轉換器電路。為了圖示的目的，電力轉換器單元775可以等同于參照圖5描述的電力轉換器單元。進一步地，圖6中顯示的電力轉換器單元包括具有圓盤形狀外殼的電容器單元。可以設想其他形狀，諸如具有圓形、橢圓形或矩形橫截面的外殼。在實施例中，電容器單元(從而電力轉換器單元)可以具有圍繞電力轉換器電路的環的形式。

如在圖6中已經圖示的，電力轉換器單元771-780的電力轉換器電路例如可以串聯電連接，以便提高閥單元700的輸入和/或輸出電壓。

將理解，hv電站可以通過將多個(至少兩個)閥單元連接在一起形成，諸如如圖7中顯示的電力轉換器單元的兩個堆疊。

如圖7所示，將由被分成多個塊的中空主體形成的這種電容器單元用于獲得電力轉換器單元是有益的，因為拆下塊中的一個促進到中空電容器單元內所布置的任意組件的可達性，從而促進維護操作，并且降低對于這種操作的空間要求。

本公開可以找到具有非常高的轉換器電壓和功率(在千兆瓦范圍內)的、在例如用于高功率傳輸的電力換流站中的應用。在這種應用，各電相可以具有其自己的換流臂(即，各相可以由多個閥單元的串聯來獲得)。由此，為了實現高所需的電壓，可能必須串聯堆疊數百個轉換器單元。

然而，本公開的實施例不限于高功率應用，并且還設想將這里描述的電容器單元和轉換器單元應用于低壓和中壓設備。例如，本公開的實施例可以用于電機驅動器。

雖然上面在特定組合中描述了特征和元件，但各特征或元件可以在沒有其他特征和元件的情況下單獨使用或在具有或沒有其他特征和元件的各種組合中使用。

另外，本領域技術人員在實踐所要求保護的發明時從附圖、公開以及所附權利要求的研究可以理解并實施對所公開實施例的變更。在權利要求中，詞語“包括”不排除其他元件，并且不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。在彼此不同的從屬權利要求中列舉特定特征的簡單事實不指示不可以有利地使用這些特征的組合。