电路装置
专利汇可以提供电路装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且为了对具有由一个功率器件(5a)及一个过 电压 泄放器(7a)组成的并联 电路 (3a)的电路装置的功率容量与成本之间的关系最佳地改善，在给定工作电压下降低了用于功率器件(5a)及过电压泄放器(7a)的技术成本，其中为了协调对过电压泄放器进行强迫冷却，同样在技术成本不变时可以达到提高工作电压的目的。，下面是电路装置专利的具体信息内容。
1、具有由一个功率器件(5a，5b)及至少一个对此作过电压保护的过电压泄放器(7a，7b)组成的并联电路(3a，3b)的电路装置，其中在给定工作电压下用于功率器件(5a，5b)及过电压泄放器(7a，7b)的技术成本比现今的减少了，并且为了协调对过电压泄放器(7a，7b)进行强迫冷却。
2、具有由一个功率器件（5a，5b）及至少一个对此作过电压保护的过电压泄放器（7a，7b）组成的并联电路（3a，3b）的电路装置，其中在用于功率器件（5a，5b）的技术成本不变的情况下，与现今相比其工作电压提高了，并且为了协调对过电压泄放器（7a，7b）进行强迫冷却。
3、根据权利要求1或2的电路装置，其特征在于：在并联电路（3a，3b）上出现的最大电压与工作电压之间的比例小于1.7，优选是1.5。
4、根据权利要求1至3中一个权利要求的电路装置，其特征在于：过电压泄放器（7a，7b）的强迫冷却装置（9a，9b）具有的冷却功率至少比过电压泄放器（7a，7b）自然对流冷却时的冷却功率以系数3提高。
5、根据权利要求1至4中一个权利要求的电路装置，其特征在于：强迫冷却（9a，9b）包括一个水冷却回路。
6、根据权利要求1至5中一个权利要求的电路装置，其特征在于：功率器件（5a，5b）同样具有一个强迫冷却装置，它与过电压泄放器（7a，7b）的强迫冷却装置（9a，9b）可按散热技术连接起来。
7、根据权利要求6的电路装置，其特征在于：功率器件（5a，5b）与过电压泄放器（7a，7b）具有一个共同的冷却循环回路。
8、根据权利要求1至7中任一权利要求的电路装置，其特征在于：功率器件（5a，5b）是一个半导体器件，特别是一个晶闸管。
9、根据权利要求1至8中任一权利要求的电路装置，其特征在于：过电压泄放器（7a，7b）是一个氧化锌（ZNO）泄放器。
10、根据权利要求1至9中任一权利要求的电路装置，其特征在于：并联电路（3a，3b）是一个变流器一部分，特别是一个高压直流输电（HGü）变流器的一部分。
本发明涉及由一个功率器件与一个过电压泄放器并联形成的电路装置。
大家知道，利用过电压泄放器与电功率部件相联接以保护功率部件免于过电压。其中，过电压泄放器这样地选取，即在额定工作电压时产生最小的热损耗。而功率部件则是根据由过电压泄放器限制的可出现的最大电压值设计的。
所期望的是在给定的工作电压下、功率部件的技术成本应尽可能地小，或是在技术成本不变的情况下提高其电功率指标。
本发明的任务在于：对于上述类型的电路装置最佳地改善其功率容量与成本之间的关系。
解决该任务的出发点基于以下的认识：可以减小在功率部件上出现的最大电压值与工作电压值之差来达到优化的目的。这点可以这样来做到，即通过采用较低限压值的过电压泄放器来降低最大电压值。因为应用在功率电子领域的过电压泄放器是由单个片件组合起来的，因此所用片件数比较少。然而对于过电压泄放器会带来这样的后果：在给定的工作电压下，其工作点的工作电流变大，由此就产生了增大的热损耗，这当然是不希望的。
虽然已经由美国专利US 4 262 319公开了备有一种气体冷却的 过电压泄放器，但是该专利并未对有关这里所提出的专门任务给出任何启示，此外由于冷却花费的技术成本与通过更好的利用而节约的过电压泄放器片件的方法之间显然没有共同之处。
本发明任务将通过下面的手段来完成：对过电压泄放器（7a，7b）进行强迫冷却，经此协调后，在给定工作电压下用于功率器件及过电压泄放器的成本比现行装置的成本减少了，并且通过对过电压泄放器进行强迫冷却，在用于功率器件的技术成本不变的情况下，与现有装置相比提高了其工作电压。
由于本发明人已经认识到：利用节约电压泄放器并同时采用平衡该节约的强迫冷却，会使功率器件的技术成本超比例地下降。同样，也可在功率器件及过电压泄放器技术成本不变，但后者采用强迫冷却的情况下，提高了对功率器件功率容量的充分利用，由此使由于最大电压值引起的超空间裕度能够得以减小。
一种优选的量值为并联电路上出现的最大电压与工作电压之间的比例小于1.7，特别是1.5，并且过压泄放器的强迫冷却装置具有的冷却功率至少比过压泄放器自然对流时的冷却功率以系数3提高。以此方式给出其下限，由其开始可以达到实质性的改善。其中当强迫冷却包括水冷回路时是有利的，由此能对优化的任务提供一种经济解决方案。功率器件同样也可具有强迫冷却，它与过电压泄放器的强迫冷却在散热方面可连接在一起。由此方法也可降低用于强迫冷却的费用。其它有利的构型可使功率器件同样具有一个强迫冷却装置，并与过电压泄放器的强迫冷却装置可按散热技术连接起来，或使功率器件与过电压泄放器具有一个共同的冷却循环回路。本发明的功率器件可以是一个半导体器件，特别是一个晶闸管，而过电 压泄放器可以是一个氧化锌泄放器。其中并联电路是一个变流器的一部分，特别是一个高压直流输电变流器的一部分。上述所有特征的组合将给出一种优选实施例。这种解决方案的特点是大大地节约了功率部件。
本发明的其它优点将借助于实施例在下文中详细说明。附图中：
图1：具有一个功率器件及一个过电压泄放器的并联电路;
图2：电流/电压曲线图;及
图3：图1电路装置的进一步构型。
图1中所示电路装置1a包括由一个功率器件5a及一个过电压泄放器7a组成的并联电路3a。其中过电压泄放器7a用于功率器件5a的过电压保护。为了使功率容量与成本之间的关系优化，过电压泄放器设置了一个强迫冷却装置9a。该冷却装置例如可以具有作为流体冷却器的气体冷却结构。为了阐明工作原理，现在对图2详细加以说明，其出发点是减少功率器件5a的技术成本。图2也适用于提高工作电压的说明。
图2电流电压曲线图示出了偏置该并联电路3a的给定工作电压UB。其中曲线Umax1描绘一种传统的过电压泄放器的电流电压曲线，该传统的过电压泄放器仅采用自然对流冷却，其最大电压值为U1。U4表示最大电压U1与工作电压UB之差。对于功率器件5a的选取要以最大电压、在现情况下即U1为根据。在工作电压UB时，在过电压泄放器7a中产生电流I1。过电压泄放器7a的参数是这样确定的，即该电流I1产生一个热稳定工作点。
为了减小功率器件5a的技术成本，在此实例中应减小最大电压值。这点这样实现，即选取较低电压、也就是U2的过电压泄放器。 然而在给定工作电压UB的情况下，在过电压泄放器7a中出现电流I2。由此在过电压泄放器7a中产生了增大的耗散热量，它由强迫冷却装置9a散热。当在该并联电路3a上的最大电压最高为工作电压UB的1.7倍，尤其是1.5倍时被证明是特别有利的。换一种方式，强迫冷却装置9a具有的冷却功率应为自然循环冷却时的过电压泄放器冷却功率的3倍。最好该冷却功率以10至100之间的系数提高。
图3表示具有一个并联电路3b的另一电路装置。其中功率器件5b可以包括多个功率部件。例如这里指的是串联的半导体器件，尤其是指晶闸管。这些器件根据所要求的最大电压相串联。现在过电压泄放器7b包括多个叠放的泄放片件11a。最好这些泄放片件11a由氧化锌（ZNO）制成。强迫冷却装置9b包括在泄放片件11a之间设置的冷却腔体13a，它通过导管15与一冷却器16相连接。因此该强迫冷却装置9b具有一个冷却循环回路，它最好用水来工作。如果功率器件5b同样需设立一个冷却循环回路时，则这两个循环回路彼此可以按散热技术相互连接。为此，在图3中功率器件5b和冷却器16经管道17相互连接。这种按散热技术的连接也可以采用过电压泄放器7b与功率器件5b具有共同冷却循环回路的方式。
从减少成本出发首先在电路装置1b中减少泄放片件11a的数目。其后果可以使功率器件5b中的功率部件数目减少。这在变流器、特别是高压直流输电（HGü）变流器采用晶闸管的情况下还包括了相应安装位置及辅助装置的减少。因此总地就获得了功率器件5b方面的实质性减少。由此又使功率器件5b变小，这点就导致了电路装置1b尺寸的缩小。与并联电路3b的最大电压降低相关地，通过绝缘距离的减少又一次可使该电路装置缩小。其中有一点是不言而谕的， 即在功率器件5b上省去的强迫冷却装置现在可转用在过电压泄放器7b上，从而在其中不需要设置新的附加强迫冷却装置。
通过技术上的简单改变，即在过电压泄放器上采用强迫冷却，初看起来对其本身并无决定性的优点，但经仔细的考察就会出人意料地获得许多的简化与节约，这点就使得电路装置1b以实质上有利的成本进行生产成为可能。此外，还有在电路装置的所需空间方面的优点。
以下对图2及3借助于一组参数例说明节约情况。在用传统的观点选取参数时，对于给定工作电压为100KV得到最大电压为187KV。这时所属过电压泄放器的损耗功率为17瓦。对于一个12脉冲式变流器其中功率器件的组成为每桥支路34个晶闸管相串联。
现在来计算具有强迫冷却的实施例的情况。在过电压泄放器中包含的泄放片件的数目按照工作电压下降22%来减少，即工作电压由100KV下降至78KV。由此得到最大电压为146KV。现在在该过电压泄放器中产生的损耗功率为900瓦，而其中晶闸管的串联数减少至26。
这样就在每个串联电路中节省了8个晶闸管。在现在12脉冲或变流器的情况下晶闸管串联数还要再乘以24个桥支路数，以致获得了192个总的晶闸管节约数及其安装位置的裕量。
对于部件的设置具有一种非线性关系，在这种关系的基础上形成了优化处理情况下的出人意料的效果。这种效果可用来提高工作指标或是减少成本。
现在的这种电路装置也适用于其它的大功率器件或高压设备，例如电机或大功率开关。其中，强迫冷却也可采用其它的冷却剂， 例如六氟化硫（SF6）来工作。特别有利于在高压直流输电设备变流器中的应用。
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