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KR101197066B1 - 브리징 유닛 - Google Patents

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KR101197066B1
KR101197066B1 KR1020110026569A KR20110026569A KR101197066B1 KR 101197066 B1 KR101197066 B1 KR 101197066B1 KR 1020110026569 A KR1020110026569 A KR 1020110026569A KR 20110026569 A KR20110026569 A KR 20110026569A KR 101197066 B1 KR101197066 B1 KR 101197066B1
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KR
South Korea
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converter
drive
power electronic
electronic switch
designed
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KR1020110026569A
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Inventor
안드레아스 뵈겔리
Original Assignee
에이비비 슈바이쯔 아게
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Publication date
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Abstract

본 발명은 쌍안정 기계식 릴레이 (34) 및 전자식 스위치 (36) 를 갖는 브리징 유닛 (26) 을 갖는 컨버터 셀 (18) 에 관한 것이다.

Description

브리징 유닛{BRIDGING UNIT}
본 발명은 전력 전자 분야에 관한 것으로, 특히 본 발명은 컨버터 셀을 단락시키는 브리징 유닛, 컨버터 셀, 컨버터 및 컨버터 셀을 단락시키는 방법에 관한 것이다.
컨버터들의 특정 타입들, 예를 들어, 모듈러 멀티 레벨 컨버터들 (M2LC 컨버터들) 은 컨버터에 의해 스위칭되는 전류가 스위칭되는 전력 전자식 스위치들을 포함하는 복수의 컨버터 셀들을 가질 수도 있다. 이와 같은 셀들에서는, 컨버터 내의 하나 이상의 셀들이 바이패스되거나 단락될 필요가 있는 문제가 발생할 가능성이 항상 존재한다. 이는 예를 들어, 외부 오류 (fault) (예를 들어, 접지 오류) 또는 컨버터 셀 내의 내부 오류에 의해 발생할 수 있는, 하나의 셀 또는 복수의 셀들 상에 과전류 또는 과전압이 존재할 때인 경우일 수도 있다.
컨버터 셀 내의 상당한 내부 오류일 경우에는, 컨버터 셀을 영구하게 브리지시키는 것이 이로울 수도 있다. 불꽃 형성 콘택트 (pyrotechnic make contact) (WO 2009/092621 A1), 진공 인터럽터 (vacuum interrupter) (WO 2008/125494 A1), 그렇지 않으면 브레이크 다운된 반도체 컴포넌트들 (broken-down semiconductor components) (DE 103 232 20 A1, WO 2007/023064) 이 이미 이 목적으로 제안되었다.
외부 오류일 경우에는, 브리징 유닛을 통해 서지 전류를 간단히 통과시켜 이러한 서지 전류가 컨버터 셀을 바이패스하도록 할 필요가 있을 수도 있다. 이 목적을 위해, 예를 들어, 사이리스터를 컨버터 스위치들에 대한 프리휠링 다이오드와 병렬로 배치시키는 것이 제안되었다 (WO 2008/067786 A1).
리셋 가능하지 않은 브리징 유닛들 (예를 들어, 불꽃 형성 콘택트 또는 브레이크 다운된 컴포넌트들) 이 컨버터 셀들로부터 제거되어, 아직 사용되지 않았던 새로운 브리징 유닛들로 대체되어야 하며, 이는 수고스러움을 수반한다. 이는 많은 시간이 소모되고 비용이 많이 들 수도 있다.
또한, 사이리스터들은 브리징 유닛이 외부 전력 없이 오픈 상태로 되돌아가는 문제를 격는다. 또한, 이 경우 컨버터의 완전한 전력 오류는 결함성 셀들의 브리징 유닛들이 스위치-오프 상태로 다시 돌아가도록 스위칭될 수 있다.
GB 1 163 507 A 는 컨버터 내의 컨버터 셀의 제 1 입력 및 제 2 입력을 단락시키기 위한 이러한 일반적인 타입의 브리징 유닛을 특정한다. 또한, US 5,986,909 는 릴레이로 컨버터 셀에 대한 브리징 유닛을 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 유지 보수가 편리하고 신뢰성 있는 컨버터 셀들을 갖는 컨버터를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 독립항들의 청구물에 의해 달성된다. 또한, 본 발명의 실시형태들은 종속항들에서 특정된다.
본 발명의 제 1 양태는 모듈러 컨버터의 컨버터 셀의 제 1 입력 및 제 2 입력을 단락시키는 브리징 유닛에 관한 것이다.
컨버터는 전력 컨버터일 수도 있고, 그 전력 컨버터는 수십 또는 수백 암페어의 전류, 및 수천 볼트를 변환하도록 설계된다. 이 경우, 변환은 AC 전압이 DC 전압으로부터 생성되고, DC 전압이 AC 전압으로부터 생성되고, 또는 제 2 주파수에서의 AC 전압이 제 1 주파수에서의 AC 전압으로부터 생성되는 프로세스를 의미한다. 컨버터는 모듈러 멀티 레벨 컨버터 (M2LC), 간접 컨버터 또는 직접 컨버터일 수도 있다. 또한, 이들 두 가지 타입의 컨버터들은 그들의 컨버터 셀들이 체인의 형태로 배치되기 때문에, 체인링크 컨버터들이라고 종종 지칭된다.
컨버터 셀은, 예를 들어, 간접 M2LC 컨버터의 경우 유니폴라 셀 (하프-브리지) 일 수도 있고, 그렇지 않으면 예를 들어, 직접 M2LC 컨버터 또는 체인링크 컨버터의 경우 바이폴라 셀 (풀-브리지) 일 수도 있다. 컨버터 셀은 일반적으로 사이리스터들 또는 IGBT들과 같은 복수의 전자식 스위치들을 갖는다. 또한, 컨버터 셀은 에너지 저장부, 예를 들어, 커패시터를 갖는다. 복수의 컨버터 셀들은 그들의 입력들을 통해 직렬로 접속되어 컨버터를 형성할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 브리징 유닛은 쌍안정 기계식 릴레이를 포함하고, 여기서 쌍안정 기계식 릴레이는 제 1 입력을 제 2 입력에 전기적으로 접속하고/하거나 그 접속을 다시 인터럽트하도록 설계된다. 쌍안정 기계식 릴레이는 그의 제어 입력이 차단될 때 그의 현재 스위칭 상태를 변경하지 않는다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 브리징 유닛은 전력 전자식 스위치를 포함한다. 전력 전자식 스위치는 컨버터 셀의 제 1 입력을 제 2 입력에 전기적으로 접속하고 그 접속을 다시 인터럽트하도록 설계될 수 있다.
전력 전자식 스위치는 릴레이보다 수개의 자릿수로 더 빠르게 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 브리징 유닛은 전력 전자적 스위치가 매우 짧은 시간 주기 (마이크로초) 후에 우선 폐쇄되고 그 후에 쌍안정 기계식 릴레이가 폐쇄 (밀리초) 되는 것에 응답하여, 제어 신호를 전력 전자식 스위치 및 쌍안정 기계식 릴레이에 동시에 전송할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 전력 전자식 스위치는 수 마이크로초 내지 수십 마이크로초 내에 폐쇄하도록 설계된다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 쌍안정 기계식 릴레이는 수 밀리초 내지 수십 밀리초 내에 폐쇄하도록 설계된다.
컨버터 셀이 특정량의 시간 후에 내부 공급을 상실하는 경우일지라도, 예를 들어 브리징 유닛이 폐쇄되었기 때문에, 쌍안정 기계식 릴레이는 그의 폐쇄된 상태를 유지한다.
브리징 유닛은 간단한 기술을 이용하여 설계될 수 있다. 어떠한 불꽃 형성 콘택트들 또는 어떠한 진공 인터럽터들도 요구되지 않는다. 쌍안정 기계식 릴레이 때문에, 브리징 유닛은 외부 전력이 없더라도 동작 후에 안정된 상태를 안전하게 유지한다. 쌍안정 기계식 릴레이 및 전력 전자식 스위치가 리셋가능하도록 설계될 수 있기 때문에, 브리징 유닛은 또한 리셋가능하도록 설계될 수 있다. 또한, 컨버터 셀을 가진 브리징 유닛은 브레이크 다운된 반도체 컴포넌트들과 다르게, 컨버터 셀의 입력들과 병렬로 접속될 수 있다. 또한, 브리징 유닛은 고임피던스 컨버터 셀에 대한 바이폴라 과전압 제한을 허용할 수 있다.
또한, 특히 접지 오류 및 단락을 포함하는 컨버터 레벨에서의 다수의 오류 상황이 브리징 유닛에 의해 커버될 수 있다. 또한, 브리징 유닛은 예를 들어, DC 링크 단락 경로에 대하여 리던던트 경로를 제공할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 전력 전자식 스위치는 2 개의 백투백 (back-to-back) 병렬 사이리스터들을 포함한다. 더 일반적으로는, 브리징 유닛은 적어도 하나의 사이리스터를 포함하는 것도 또한 가능하다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 전력 전자식 스위치는 트라이악 (triac) 을 포함한다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 브리징 유닛은 드라이브, 기계식 릴레이 및 전력 전자식 스위치에 전력을 공급하기 위하여 에너지 저장부를 포함한다. 이와 같은 에너지 저장부는, 예를 들어, 컨버터 셀에 인가된 전압을 통해 직접 또는 간접적으로 충전될 수 있는, 예를 들어, 커패시터일 수도 있다. 특히, 에너지 저장부 또는 커패시터는 컨버터 셀에 대해 과전압으로 특히 더 충전되는 것도 또한 가능할 수도 있다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 브리징 유닛은 쌍안정 기계식 릴레이 및 전력 전자식 스위치를 스위칭하는 드라이브를 포함한다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 드라이브는 릴레이 및/또는 전력 전자식 스위치에 대해 폐쇄 신호 또는 리셋 신호를 수신하고, 폐쇄 신호 또는 리셋 신호에 반응하여 릴레이 및/또는 전력 전자식 스위치를 폐쇄 또는 개방하도록 (즉, 릴레이 및/또는 전력 전자식 스위치를 리셋하도록) 설계된다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 드라이브는 컨버터 셀의 제 1 입력과 제 2 입력 사이의 과전압 및/또는 과전류를 결정하도록 설계된다. 예로서, 이는 컨버터 셀의 제 1 출력 및/또는 제 2 출력에서 전압 측정 유닛 및 전류 측정 유닛으로부터의 측정 신호들을 수신하는 드라이브에 의해 행해질 수 있고, 그 측정 신호들을 더욱 프로세싱함으로써 행해질 수 있다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 드라이브는 과전압 및/또는 과전류가 결정될 때 릴레이 및/또는 전력 전자식 스위치를 폐쇄하도록 설계된다. 예를 들어, 제 1 입력과 제 2 입력 사이의 전압이 미리 결정된 임계값을 초과할 때 드라이브가 2 개의 스위칭 엘리먼트들을 폐쇄할 수 있다. 동일한 방법으로, 제 1 입력 및/또는 제 2 입력에서의 전류가 미리 결정된 임계값을 초과할 때 드라이브가 2 개의 스위칭 엘리먼트들을 폐쇄할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 브리징 유닛은 X1 과 X2 사이의 패시브 과전압 검출부에 의해 구동된다. 이 경우, 패시브 과전압 검출부는 과전압 존재의 결과로서 그의 내부 상태를 단독으로 변경하는 전자식 컴포넌트를 의미할 수 있다. 이와 같은 컴포넌트들의 예로는 트랜실 다이오드들 및 억제형 다이오드들이 존재한다.
예로서, 패시브 과전압 검출부는 적어도 하나의 억제형 다이오드를 포함할 수 있고 또는 직렬 접속된 억제형 다이오드들로 이루어진 억제형 체인을 포함할 수 있다. 억제형 다이오드들은 특정 임계 전압에서 도통하기 시작하고, 따라서 억제형 다이오드들의 체인은 체인이 도통하기 시작하는 임계 전압을 선택하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 미리 결정된 임계 전압에서 도통하기 시작하도록 선택된 직렬 접속된 억제형 다이오드들의 체인은, 브리징 유닛에서 쌍안정 기계식 릴레이 및/또는 전력 전자식 스위치를 스위칭하기 위하여 적절한 신호를 생성한다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 과전압이 초과되면, 에너지 저장부가 충전되거나 또는 과전압으로 추가로 충전된다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 드라이브는 다른 전자식 스위치를 갖고, 그 전자식 스위치는 에너지 저장부 상의 전압이 미리 정의된 값을 초과할 때 폐쇄되고, 그 드라이브는 에너지 저장부로부터의 전류를 쌍안정 릴레이 및/또는 전력 전자식 스위치에 공급한다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 드라이브는 에너지 저장부 상의 전압이 언더슈트 (undershoot) 되는 경우, 릴레이 및/또는 전력 전자식 스위치가 여전히 에너지 저장부로부터 전류가 공급되도록 하는 히스테리시스를 갖는다. 예로서, 릴레이에는 에너지 저장부 상의 전압이 특정 값을 초과할 때 에너지 저장부로부터 전류 및 전압이 공급될 수 있고, 그 특정 값은 릴레이가 개방 상태 또는 폐쇄 상태로 변경될 수 있을 때까지 릴레이에 전류가 공급되는 것을 보장한다. 그 후에, 릴레이는 에너지 저장부 상의 전압이 특정 값에 언더슈트하여 릴레이에 의해 에너지 저장부가 다시 차단될 때까지 에너지 저장부로부터 전압이 릴레이에 공급된다. 예로서, 에너지 저장부 상의 전압에 대한 임계값 결정 및 히스테리시스는 다이악에 의해 달성될 수 있고, 그 다이악은 억제형 다이오드와 직렬로 접속되어 있다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, (예를 들어, 과전압 폐쇄 신호 이외에도) 외부 폐쇄 신호 및/또는 외부 리셋 신호를 수신 또는 검출하도록 브리징 유닛에 대한 드라이브가 설계된다. 이러한 외부 폐쇄 신호는 컨버터 셀의 진단 유닛, 또는 컨버터의 시스템 보호 유닛으로부터 유래할 수도 있다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 외부 폐쇄 신호가 검출되었을 때 릴레이 및/또는 전력 전자식 스위치를 폐쇄하도록 드라이브가 설계된다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 외부 리셋 신호가 검출되었을 때 릴레이 및/또는 전력 전자식 스위치를 개방하도록 드라이브가 설계된다.
본 발명의 또 다른 양태는 컨버터 셀에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 컨버터 셀은 상기에서 그리고 다음의 본문에서 설명하는 브리징 유닛을 포함한다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 컨버터 셀은 브리징 유닛에 대한 폐쇄 신호 및/또는 리셋 신호를 송신하도록 설계된 진단 유닛을 포함한다. 또한, 진단 유닛은 중요한 측정값 및 상태 변수들을 중앙 컨버터 및 시스템 제어부에 공급할 수도 있다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 컨버터 셀은 과전류 차단부를 포함하고, 그 과전류 차단부는 브리징 유닛과 독립적으로 동작하는 과전류 차단부일 수도 있다. 예를 들어, 과전류 차단부는 과전압 및/또는 과전류일 경우에 컨버터 셀 내의 반도체들을 차단시킬 수 있다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 컨버터 셀은 현저한 과전류 (또는 서지 전류) 일 경우에 컨버터 셀 내의 액티브 스위치들 (IGBT들, IGCT들) 에서의 오류 전류를 마이크로초 내에 자동으로 인터럽트할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 컨버터 셀은 컨버터 셀 내의 IGBT 의 역포화 (desaturation) 모니터링부를 포함한다. 이와 같은 오류 또는 문제는 IGBT들 또는 트랜지스터들의 역포화 모니터링에 기초하여 식별될 수 있다. 그러나, 턴 오프될 수 있는 IGCT들 또는 다른 엘리먼트들의 경우는 매우 빠른 과전류 검출에 또한 기초할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 컨버터에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 컨버터는 상기에서 그리고 다음의 본문에서 설명하는 바와 같이, 복수의 컨버터 셀들을 포함한다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 컨버터는 시스템 보호 유닛을 포함한다. 시스템 보호 유닛은 컨버터 및/또는 시스템 오류일 경우에 컨버터 셀들의 브리징 유닛들 내의 릴레이 및/또는 전력 전자식 스위치들의 전부 또는 하나의 선택을 폐쇄하고, 오류가 보정된 후에 그들을 다시 선택적으로 리셋 (즉, 개방) 하도록 설계될 수 있다. 이는 브리징 신호 및/또는 리셋 신호를 복수의 컨버터 셀들로부터의 컨버터 셀 각각에 송신하도록 설계된다. 특정 오류 상황에서는, 컨버터 셀 레벨에서의 빠르고 자발적인 차단으로는 충분하지 않고, 시스템 보호 유닛이 통합 브리징 신호를 모든 셀들 또는 선택된 셀들로 전송한다.
본 발명의 또 다른 양태는 컨버터 셀을 단락시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 그 방법은 예를 들어, 컨버터 셀의 입력들 또는 외부 신호의 입력들에서 과전압 및/또는 과전류의 식별에 기초하여, 드라이브 유닛에 의해 폐쇄 신호를 수신 또는 결정하는 단계; 폐쇄 신호에 반응하여 드라이브 유닛에 의해 전력 전자식 스위치를 폐쇄하는 단계; 폐쇄 신호에 반응하여 드라이브 유닛에 의해 쌍안정 기계식 릴레이를 폐쇄하는 단계; 및 전력 전자식 스위치 및/또는 쌍안정 릴레이를 폐쇄하기 위하여 에너지 저장부 (예를 들어, 로컬 에너지 저장부) 로부터 전력을 수신하는 단계를 포함한다.
이 경우, 전력 전자식 스위치가 그 후에 밀리초 범위에서 도통하기 시작하지만 쌍안정 릴레이는 밀리초 후에만 반응하는 것에 응답하여, 전력 전자식 스위치 및 쌍안정 릴레이에 대해 동시에 폐쇄 신호가 드라이브 유닛으로부터 발신될 수도 있다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 그 방법은 또한 컨버터 셀의 입력들에서 (과)전압으로부터 에너지 저장부의 충전 또는 정상 동작 동안에 컨버터 셀에 대한 전압 공급에 의해 에너지 저장부를 충전하는 단계를 포함한다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 그 방법은 또한 리셋 신호에 반응하여 쌍안정 릴레이 및/또는 전력 전자식 스위치를 개방하는 단계를 포함한다.
전반적으로, 제어부, 진단 유닛 및 드라이브와 같은 설명된 모듈들은 프로그래밍된 소프트웨어 모듈들 또는 함수들로서 구현될 수도 있다는 것을 또한 이해해야 한다. 그러나, 이들 기능적 모듈들은 하드웨어로서 부분적으로 또는 전체적으로 구현되는 것이 가능하다.
따라서, 또 다른 양태는 또한 프로세서 상에서 동작하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이고, 프로세서로 하여금 상기에서 그리고 다음의 본문에서 설명된 방법을 수행하게 한다.
본 발명의 또 다른 양태는 또한 이와 같은 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독가능 매체이다.
이 경우, 컴퓨터 판독가능 매체는 플로피 디스크, CD, DVD, 하드 디스크, USB 메모리 디바이스, RAM, ROM, EPROM, EEPROM 또는 Flash-PROM 일 수도 있다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 프로그램 코드가 다운로드되도록 허용하는 인터넷과 같은 데이터 통신 네트워크일 수도 있다.
본 발명의 예시적인 실시형태들은 첨부 도면들을 참조하여 이하의 본문에서 상세히 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 하나의 예시적인 실시형태에 따른 컨버터를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 하나의 예시적인 실시형태에 따른 추가의 컨버터를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 컨버터 셀들의 체인을 도시한다.
도 4 는 본 발명의 하나의 예시적인 실시형태에 따른 유니폴라 컨버터 셀을 도시한다.
도 5 는 본 발명의 하나의 예시적인 실시형태에 따른 바이폴라 컨버터 셀을 도시한다.
도 6 은 본 발명의 하나의 예시적인 실시형태에 따른 컨버터 셀을 도시한다.
도 7 은 본 발명의 하나의 예시적인 실시형태에 따른 컨버터 셀을 도시한다.
도 8 은 본 발명의 하나의 예시적인 실시형태에 따른 컨버터 셀을 단락시키는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 9 는 본 발명의 하나의 예시적인 실시형태에 따른 브리징 유닛의 하나의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 10 은 본 발명의 하나의 예시적인 실시형태에 따른 도 9 에 도시된 브리징 유닛에 대한 전압 프로파일들을 갖는 다이어그램을 도시한다.
도면에 사용된 참조 부호들 및 그들의 의미는 부호의 설명에 요약 형태로 열거된다. 특히, 동일 또는 유사한 부분들에는 동일한 참조 부호들이 제공된다.
도 1 은 간접 컨버터 (10) 를 도시한 것으로, 그 간접 컨버터 (10) 는 DC 전압 (UDC) 을 AC 전압 (UAC) 으로 변환할 수 있다. 이 목적을 위해, 간접 컨버터 (10) 는 2 개의 컨버터 브랜치들 (12) 을 가지며, 그 2 개의 컨버터 브랜치들 (12) 은 각각의 경우에 있어서 인덕터 (14) 를 통해, 그 사이에서 전압 (UDC) 이 인가되는 간접 컨버터 (10) 의 입력들을, 전압 (UAC) 이 생성되는 출력에 접속한다. 컨버터 브랜치들 (12) 각각은 복수의 직렬 접속 컨버터 셀들을 포함한다.
도 1 에 예시된 간접 컨버터 (10) 는 하나의 전류의 위상을 변환하도록 설계된다. 또한, (도 1 에 예시되어 있는 바와 같이) 복수의 위상들, 예를 들어, 다상 (polyphase) 을 갖는 전류를 변환할 수 컨버터들이 공지되어 있다. 이들 컨버터들은 위상 (R, Y, B) 각각에 대하여 하나의 컨버터 (10) 를 가지며, 그 컨버터들의 출력들은 위상들 중 하나의 위상과 각각 연관되고, 그 컨버터들의 입력들은 다른 컨버터들의 입력들과 각각 연관된다.
도 2 는 주파수 1 에서의 3 개의 입력 위상들 (R, Y, B) 의 입력 전압들 (UAC1) 로부터 주파수 2 에서의 출력 전압 (UAC2) 을 생성하는 직접 컨버터를 도시한다. 직접 컨버터 (16) 는 제 1 주파수에서의 UAC1 의 위상 전압을 UAC2 의 위상 전압에 접속하는 것이 가능하다. 이 목적을 위해, 직접 컨버터 (16) 는 또 다시 인덕터 (14) 를 통해, 2 개의 전압 (UAC1 및 UAC2) 이 인가되는 2 개의 입력들을 접속하는 컨버터 브랜치 (12) 를 갖는다. 예를 들어, 다상 UAC2 시스템들의 경우, 주파수 2 에서의 복수의 출력 전압들 (UAC2) 이 대응하는 방식으로 생성될 수 있다. 또한, 출력 전압 (UAC2) 이 0 근방에서 대응하여 유지되어 예를 들어, 역률 보정 디바이스들을 제공할 수 있다.
도 3 은 복수의 컨버터 셀들 (18) 을 포함하는 컨버터 브랜치 (12) 를 도시한다. 컨버터 셀들 (18) 각각은 컨버터 브랜치 (12) 의 입력 및 출력에 접속되거나 또는 추가의 컨버터 셀 (18) 에 접속되는 제 1 입력 (X1) 과 제 2 입력 (X2) 을 갖는다. 컨버터 셀들 (18) 은 그들의 입력들 및 출력들 (X1, X2) 을 통해 직렬로 접속된다.
도 4 는 도 1 에 도시된 간접 컨버터 (10) 의 컨버터 브랜치들 (12) 에 사용되는 유니폴라 컨버터 셀 (18a) 을 도시한다. 컨버터 셀 (18a) 은 2 개의 프리휠링 다이오드들 (20), 2 개의 전력 전자식 스위치들 (22), 커패시터 형태의 에너지 저장부 (24), 및 브리징 유닛 (26) 을 갖는다. 예로서, 전력 전자식 스위치들 (22) 은 사이리스터들, IGCT들 또는 IGBT들일 수도 있다. 브리징 유닛 (26) 은 컨버터 셀 (18a) 의 다른 컴포넌트들과 병렬로 접속되어 있고, 컨버터 셀 (18a) 의 입력들 (X1 및 X2) 에 접속되어 있다.
대체로, 브리징 유닛 (26) 은 제 1 스위치-온 상태에서 매우 낮은 임피던스를 갖는 컴포넌트여서, 입력들 (X1 및 X2) 간의 전류가 컨버터 셀 (18a) 의 다른 물리적 컴포넌트들을 통하지 않고 브리징 유닛 (26) 을 통해 흐른다. 브리징 유닛 (26) 이 매우 높은 임피던스를 갖는 제 2 스위치-오프 상태에서는, 브리징 엘리먼트 (26) 를 통해 어떠한 전류도 흐르지 않거나 매우 적은 전류만이 흐를 수 있다. 이러한 상황에서, 컨버터 셀 (18a) 은 브리징 유닛 (26) 이 존재하지 않는 것처럼 동작한다.
도 5 는 대체로 2 개의 유니폴라 컨버터 셀들 (18a) 로부터 형성되는 바이폴라 컨버터 셀 (18b) 을 도시하고 있고, 그 2 개의 유니폴라 컨버터 셀들 (18a) 은 동일한 에너지 저장부 (24) 를 공유한다. 바이폴라 컨버터 셀 (18b) 은 직접 컨버터 (16) 에서 사용될 수도 있다. 또한, 바이폴라 컨버터 셀 (18b) 은 4 개의 전력 전자식 스위치들 (22) 및 4 개의 프리휠링 다이오드들 (20) 을 갖는다. 예로서, 전력 전자식 스위치들 (22) 은 사이리스터들, IGCT들 또는 IGBT들일 수도 있다. 또한, 컨버터 셀 (18b) 은 또한 브리징 유닛 (26) 을 가지며, 그 브리징 유닛 (26) 은 컨버터 셀 (18b) 의 다른 컴포넌트들과 병렬로 접속되어 있고, 컨버터 셀 (18b) 의 입력들 (X1 및 X2) 과 병렬로 접속되어 있다. 이 경우, 브리징 엘리먼트 (26) 는 도 4 에 도시된 브리징 엘리먼트 (26) 와 동일한 특성들을 갖는다. 또한, 작은 인덕턴스는 유니폴라 또는 바이폴라 컨버터 셀 또는 브리징 엘리먼트 (26) 사이에 피팅될 수 있다.
대안으로, 2 개의 브리징 유닛들이 바이폴라 컨버터 셀에 사용될 수 있고, 그 각각은 하나의 외부 접속부 (X1, X2) 를 커패시터의 동일한 접속부에 접속한다. 그 후에, 바이폴라 셀은 커패시터의 2 개의 접속부들에 접속된 2 개의 유니폴라 셀들에 정확하게 대응한다.
도 6 은 유니폴라 컨버터 셀 (18a) 또는 바이폴라 컨버터 셀 (18b) 일 수도 있는 컨버터 셀 (18) 을 도시한다. 이 경우, 브리징 유닛 (26) 은 서로 병렬로 접속된 2 개의 컴포넌트들, 서지 전류 엘리먼트 (28) 및 리던던트 엘리먼트 (redundant element; 30) 를 갖는다.
서지 전류 엘리먼트 (28) 는 전류를 서지하는 컨버터 셀 (18) 에 저항을 제공한다. 예로서, 다양한 컨버터 오류 또는 외부 시스템 오류일 경우 외부에서 인가된 서지 전류는 서지 전류 엘리먼트 (28) 의 도움으로, 컨버터 셀에 의해 입력들 (X1 및 X2) 을 통해 간단히 흡수된다. 또한, 동일한 보호 엘리먼트는 또한 리던던트 엘리먼트들의 보호를 위해, 셀 내부의 서지 전류를 흡수하는데 사용될 수 있다. 예로서, 이것은 예를 들어, 유니폴라 컨버터 셀 (18a) 인 경우에 도 4 의 상부에 예시된 전력 전자식 스위치 (22) 가 폐쇄될 때, 중간 회로를 커패시터 (24) 로 방전시키기 위한 것일 수 있다.
리던던트 엘리먼트 (30) 는 컨버터 셀 (18) 에 리던던시 능력을 제공한다. 이 경우, 컨버터 셀의 리던던시 능력은 셀 오작동의 결과로서 셀의 영구적 단락을 의미한다.
도 7 은 브리징 유닛 (26) 의 다른 실시형태를 도시한다. 지능형의 결합형 기계식 및 전력 전자식 브리징 유닛 (26) 은 유니폴라 또는 바이폴라 컨버터 셀 (18) 의 입력들과 출력들 (X1 및 X2) 사이에 삽입되어, 외부 시스템 오류인 경우에 서지 전류를 운반할 가능성 및 리던던시 (하나 이상의 컨버터 셀들 (18) 의 오류) 의 공급을 제어할 수 있게 한다.
브리징 유닛 (26) 은 쌍안정 기계식 릴레이 (34) 및 전력 전자식 스위치 (36) 로부터 형성된 결합형 기계 전기식 브리징 엘리먼트 (32) 를 포함하고, 그 전력 전자식 스위치 (36) 는 2 개의 투투백 (two-to-back) 사이리스터들 (38) 또는 트라이악을 포함한다. 전력 전자식 스위치 (36) 는 게이트 제어부 (40) 또는 게이트 드라이브 (40) 를 가지며, 그 게이트 제어부 (40) 또는 게이트 드라이브 (40) 는 전자식 스위칭 엘리먼트들 (38), 예를 들어, 사이리스터들 (38) 을 그들의 게이트들을 통해 스위칭할 수 있다. 결합형 기계 전기식 브리징 엘리먼트 (32) 는 드라이브 (42) 에 의해 구동되고, 그 드라이브 (42) 는 개방 신호 또는 폐쇄 신호를 제 1 신호 라인 (44) 을 통해 기계식 릴레이 (34) 에 전송할 수 있고, 개방 신호 또는 폐쇄 신호를 제 2 신호 라인 (46) 을 통해 게이트 제어부 (40) 에 전송할 수 있어, 전력 전자식 스위치 (36) 에 전송할 수 있다.
드라이브 (42) 및 브리징 엘리먼트 (32) 의 구성요소들, 즉, 릴레이 (34), 게이트 제어부 (40) 및 2 개의 사이리스터들 (38) 에는, 에너지 저장부 (48) 로부터 전력이 공급된다. 에너지 저장부 (48) 는 드라이브 (42) 의 형태로, 그의 관련 보호 인텔리전스 뿐만 아니라, 기계식 및 전력 전기식 브리징 엘리먼트 (32) 에 오류가 발생한 경우에 전력을 공급하기 위해 충분한 전력을 제공하도록 설계되어 있다. 에너지 저장부 (48) 는 컨버터 셀 (18) 의 입력들 (X1 및 X2) 에 대하여 릴레이 (34) 및 2 개의 사이리스터들 (36) 과 병렬로 접속되어 있고, 이들 2 개의 입력들 (X1, X2) 을 통해 컨버터 셀 (18) 에 인가된 전압으로부터 전력을 도출할 수 있다. 그러나, 에너지 저장부 (48) 는 컨버터 셀 (18) 에 대한 전력 공급으로부터 전력을 도출하는 것이 또한 가능하다.
출력들 (X1 및 X2) 에 접속된 기계식 릴레이 (34), 예를 들어 상업적으로 입수가능한 기계식 릴레이는, 사양 외측에 있는 스위치-온 상태에서 인가된 제어 전압으로 동작될 수 있다. 이는 릴레이 (34) 의 스위칭 시간을 단축시키는 것을 가능하게 한다. 또한, 요구된 기능상의 분리 구분에 따르는 것이 가능하다면, 릴레이 (34) 는 사양 외측의 콘택트들에 대하여 스위칭 전압으로 동작될 수 있다. 릴레이 (34) 는 상업적으로 입수가능한 쌍안정 릴레이일 수도 있다.
드라이브 (42) 는 컨버터 셀 진단부 (58) 로부터 과전압, 과전류, 또는 오류 메시지와 같은 로컬 오류를 평가하기 위해, 예를 들어, 시스템 보호 유닛 (60) 으로부터 유래하는 외부의 보호 커맨드들을 구현하도록 설계되어 있다. 이 목적을 위해, 전압 측정부 (50) 는 2 개의 입력들 (X1, X2) 사이에 접속될 수 있고/있거나, 전류 측정 디바이스 (52) 는 입력 (X1) 또는 입력 (X2) 에 접속될 수 있다. 드라이브 (42) 는 입력들 (X1 과 X2) 간의 순시 전압 (UAC) 을 전압 측정 디바이스 (50) 로부터 신호 라인 (54) 을 통해 수신할 수 있고, 순시 전류 (IAC) 를 전류 측정 디바이스 (52) 로부터 신호 라인 (56) 을 통해 수신할 수 있다.
또한, 드라이브 (42) 는 컨버터 셀 (18) 에 대한 제어 및 진단 유닛 (58) 으로부터 신호 라인 (62) 을 통해 개방 신호 및 폐쇄 신호를 수신할 수 있다. 예로서, 컨버터 셀 (18) 에서의 오류를 결정하기 위하여, 제어 및 진단 유닛 (58) 은 전압 (UAC) 의 값, 전류 (IAC) 의 값, 전압 (UDC) 의 값 및 역포화 모니터링 (IGBT들의 경우) 또는 셀의 도통 (IGCT들의 경우) 의 값을 수신할 수 있다. 또한, 드라이브 (42) 는 신호 라인 (62) 을 통해 차단 신호를 컨버터 셀 (18) 에 대한 제어 및 진단 유닛 (58) 에 선택적으로 전송할 수 있다.
또한, 드라이브 (42) 는 시스템 보호 유닛 (60) 으로부터 개방 신호 및 폐쇄 신호를 수신하는 것이 가능하고, 시스템 보호 유닛 (60) 은 컨버터 셀 (18) 이 설치된 컨버터 (10, 16) 전체를 모니터링한다.
도 8 은 브리징 유닛 (26) 이 컨버터 셀 (18) 을 보호할 수 있는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
컨버터 셀 (18) 의 2 개의 입력들 (X1, X2) 사이의 전압 (UAC) 및/또는 전류 (IAC) 가 단계 S10 에서 결정된다.
단계 S12 에서, 드라이브 (42) 는 전압 (UAC) 및/또는 전류 (IAC) 에 대한 임계값이 초과되었는지 여부를 결정한다. 이것이 이 경우이면, 드라이브 (42) 는 기계 전기식 브리징 엘리먼트 (32) 를 폐쇄하도록 결정한다.
단계 S14 에서, 진단 유닛 (58) 은 컨버터 셀 (18) 에서의 내부 오류를 결정한다. 단계 S16 에서, 진단 유닛 (58) 은 폐쇄 신호를 드라이브 (42) 에 전송한다.
단계 S18 에서, 시스템 보호 유닛 (60) 은 컨버터 (10, 16) 에서의 외부 또는 내부 오류를 검출한다. 그 후에, 시스템 보호 유닛 (60) 은 폐쇄 신호를 신호 라인 (62) 을 통해 드라이브 (42) 에 전송한다.
단계 S10 및 단계 S12, 단계 S14 및 S16 뿐만 아니라 S18 및 S20 은 서로에 대해 양자택일로 수행될 수 있고, 그렇지 않으면 동시에 수행될 수 있다.
단계 S22 에서, 모든 정보를 고려하여, 드라이브 (42) 는 선택적으로, 폐쇄 신호를 신호 라인 (44) 을 통해 릴레이 (34) 로 전송하여 그 릴레이 (34) 가 밀리초 내에 폐쇄하고, 폐쇄 신호를 신호 라인 (46) 을 통해 게이트 제어부 (40) 로 전송하여 그 게이트 제어부 (40) 가 그 후에 2 개의 사이리스터들 (38) 을 스위칭 온한다. 사이리스터들은 마이크로초 내에 도통하기 시작한다.
진단 유닛 (58) 또는 시스템 보호 유닛 (60) 이 내부 오류가 보정되었거나 또는 컨버터 (10, 16) 의 내부 또는 외부 오류가 더 이상 존재하지 않는다는 것을 검출하면, 진단 유닛 (58) 또는 시스템 보호 유닛 (60) 은 개방 신호를 드라이브 (42) 에 전송하고, 그 드라이브 (42) 는 그 후에, 선택된 스위칭 엘리먼트들 (34 및/또는 36) 이 다시 개방된 것에 응답하여 개방 신호를 릴레이 및/또는 게이트 제어부 (40) 로 전송하며 (단계 S24), 적절한 경우, 브리징 엘리먼트 (26) 의 브리징을 다시 차단시킨다.
시스템 보호 유닛 (60) 에 의해 검출될 수 있는 외부 오류는, 예를 들어, 접지 오류일 수도 있다. 접지 오류인 경우, 또는 일반적으로는 시스템 보호 유닛 (60) 에 의해 검출된 오류일 경우, 컨버터 (18) 내의 모든 컨버터 셀들 (18) 내의 모든 브리징 유닛들 (26) 에 폐쇄 신호가 전송된다. 이러한 상황에서는, 전력 전자식 스위치들만이 폐쇄될 것임을 나타낸다. 이는 컨버터 내의 모든 컨버터 셀들 (18) 이 브리징 유닛 (26) 에 의해 브리지되게 한다. 또한, 이 경우, 컨버터 (10) 에서의 메인 인터럽터들이 시스템 보호 유닛 (60) 에 의해 또한 활성화된다.
도 9 는 브리징 유닛 (26) 의 일부의 하나의 예시적인 실시형태를 도시한다. 전력 전자식 스위치들 (36) 에 대한 하나 이상의 게이트 제어부들 (40) 및/또는 하나 이상의 쌍안정 릴레이들 (34) 은 도 9 에 예시된 회로 (26) 의 출력들 (Y1 및 Y2) 를 통해 구동될 수 있다. 회로 (26) 의 입력 (U3) 은 컨버터 셀 (18) 의 입력 (X1) 에 접속되어 있고, 입력 (GND) 은 컨버터 셀 (18) 의 출력 (X2) 에 접속되어 있다.
동시 스위칭 (예를 들어, 하나 이상의 쌍안정 릴레이들 (34) 및/또는 하나 이상의 전력 전자식 스위치들 (36)) 을 위해 요구되는 전력은 커패시터 (C1) 에서 전압 또는 커패시턴스를 통해 설정된다. 에너지 저장부 (48) 는 커패시터 (C1) 를 포함한다.
릴레이 (34) 및/또는 게이트 제어부 (40) 를 트립시키기 위하여, 커패시터 (C1) 를 통한 Y1 으로부터 출력 (Y2) 까지의 회로는 사이리스터 (T1) 에 의해 폐쇄된다. 이는, 커패시터 (C1) 가 완전히 방전되었을 때까지, 또는 회로가 인터럽트될 때까지 트리거 펄스 후에 커패시터 (C1) 의 전류 유출을 초래한다.
에너지 저장부 (48) 에 대한 전력은, 트랜실 (transil) 또는 억제형 다이오드들 (70) 의 직렬 회로 또는 입력 (U2) 을 통한 컨버터 셀과 연관된 (그리고 정류가 후속하는) 전압 공급, 컨버터 셀의 입력들 (X1, X2) (즉, 릴레이 (34) 의 릴레이 콘택트들과 병렬로 또는 사이리스터들 (38) 과 병렬임) 에 인가된 전압 중 어느 하나로부터 취해진다.
회로 (26) 의 입력 (U3 또는 X1) 에서의 과도한 고전압, 또는 제어 입력 (CTR) 중 어느 하나를 통해 사이리스터 (T1) 가 트리거될 수 있다.
예를 들어, 진단 유닛 (58) 및/또는 시스템 보호 유닛 (60) 이 접속될 수 있는 제어 입력 (CTR) 을 통해 사이리스터 (T1) 를 트리거하기 위하여, 커패시터 (C1) 상의 전하 및 그에 의한 전압 (U1) 은 제어 유닛 (58, 60) 에 통합된 전력 공급 유닛에 의해 전압 (U2) 의 값으로 유지된다. 제어 유닛 (58, 60) 이 커맨드를 생성하거나 폐쇄 신호가 컨버터 셀 (18) 을 브리지하자마자, 사이리스터 (T1) 의 제어 접속부가 입력 (CTR) 을 통해 직접 구동되고, 그에 의해 사이리스터 (T1) 는 스위칭 온 된다. 그 결과, 커패시터 (C1) 는 접속된 쌍안정 릴레이 (34) 또는 게이트 제어부들 (40) 을 통해 방전된다.
과도한 고전압 (U3) 을 통해 사이리스터 (T1) 를 트리거하기 위하여, 커패시터 (C1) 에 걸친 전압 (U1) 은 탭 오프 (tapped off) 되고, 제너 다이오드들 (66) 또는 트랜실 다이오드들 (66) 및 다이악 (68) 의 직렬 회로를 통해 사이리스터 (T1) 의 제어 접속부에 접속된다. 직렬 회로 (66, 68) 는, 특정 임계 전압 (U1) 보다 높은 사이리스터 (T1) 의 제어 접속부로 흐르고 그 사이리스터 (T1) 를 트리거하는 전류를 발생한다. 동시에, 다이악 (68) 은 그것을 통한 전압 강하가 주 범위로 감소하도록 그의 통과 특성을 변화시킨다. 이는 사이리스터 (T1) 에 대한 구동 전류를 증가시키고 트립 회로 (26) 에 히스테리시스를 부가한다. 이는 일단 임계 전압 (U1) 이 초과할 때 신뢰성 있는 트리핑을 초래한다.
드라이브 (42) 는 엘리먼트들 (66, 68 및 T1) 을 포함한다.
하나 이상의 직렬 접속된 트랜실 다이오드들을 포함하는 트랜실 체인 (70) 은 커패시터 (C1) 를 충전하기 위한 임계 전압을 설정하는 것을 가능하게 한다. 블록 66, 68 에서의 임계 전압은 전압 (U2) 보다 높아야 하고, 그렇지 않으면, 접속된 컨버터 셀 (18) 에 대한 전력 공급 유닛이 전압 (U2) 을 공급하고 있을 때, 임계 회로 (26) 의 트리거 메커니즘이 정상 동작 동안일지라도 활성화될 것이다.
도 10 은 도 9 에 도시된 브리징 회로 (26) 에 대한 측정을 위해 획득되었던 전압 프로파일들의 다이어그램을 도시한다. 다이어그램 상에서는 시간 (t) 이 초 단위로 우측에 플롯되어 있고, 전압이 볼트 단위로 상측에 플롯되어 있다. 이 경우, 커패시터 전압 (72) 은 10 으로 제산되어야 한다.
그래프 (72) 는, 사이리스터 (T1) 의 트리거에 대한 임계 전압이 도달되자마자, 트랜실 체인 (70) 이 도통하기 시작하여 커패시터 (C1) 가 충전되는 임계 전압까지, 전압 (U3) (74) 이 지속적으로 증가되어, 전압 (U3) 을 단락시켜서 컨버터 셀 (18) 을 브리지하는 커패시터 (C1) 에 걸친 전압 프로파일을 도시한다.
도 9 에 예시된 브리징 회로 (26) 는 컨버터 셀 (18) 뿐만 아니라, 일반적인 전력 전자식 컴포넌트들을 브리지하는데 또한 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 이 목적을 위해, 브리징 회로 (26) 는 입력들 (U3 및 GND) 을 통해 전력 전자식 컴포넌트의 입력들에 접속될 수 있고/있거나, 입력 (U2) 을 통해 전력 공급 유닛에 접속될 수 있다.
또한, "포함하는" 은 임의의 다른 엘리먼트들 또는 단계들을 제외하지 않고 "하나", "일 (a) " 또는 "일 (an)" 은 임의의 다수를 제외하지 않음을 유의해야 한다. 또한, 상기 예시적인 실시형태들 중 하나의 실시형태를 참조하여 설명되었던 특징들 또는 단계들은 상술한 다른 예시적인 실시형태들의 다른 특징들 또는 단계들과 함께 또한 이용될 수 있음을 유의해야 한다. 청구범위의 참조 부호들은 어떤 제한 효과를 갖는 것으로 고려되지 않아야 한다.
10 간접 컨버터
12 컨버터 브랜치
14 인덕터
16 직접 컨버터
18 컨버터 셀
18a 유니폴라 컨버터 셀
18b 바이폴라 컨버터 셀
20 프리휠링 다이오드
22 전력 전자식 스위치
24 에너지 저장부
26 브리징 유닛
28 서지 전류 엘리먼트
30 리던던트 엘리먼트
32 브리징 엘리먼트
34 릴레이
36 전자식 스위치
38 사이리스터
40 게이트 제어부
42 드라이브
44 신호 라인
46 신호 라인
48 에너지 저장부
50 전압 측정 디바이스
52 전류 측정 디바이스
54 신호 라인
56 신호 라인
58 제어/진단 유닛
60 시스템 보호 유닛
62 신호 라인
64 신호 라인
66 트랜실 다이오드
68 다이악
70 트랜실 체인
72 커패시터 전압
74 X1 과 X2 사이의 전압

Claims (11)

  1. 모듈러 컨버터 (10) 의 컨버터 셀 (18) 의 제 1 입력 (X1) 및 제 2 입력 (X2) 을 단락시키는 브리징 유닛 (26) 으로서,
    쌍안정 기계식 릴레이 (34);
    전력 전자식 스위치 (36); 및
    상기 쌍안정 기계식 릴레이 (34) 및 상기 전력 전자식 스위치 (36) 를 스위칭하는 드라이브 (42)
    를 포함하고,
    상기 쌍안정 기계식 릴레이 (34) 는 상기 제 1 입력 (X1) 을 상기 제 2 입력 (X2) 에 전기적으로 접속하도록 설계되고;
    상기 전력 전자식 스위치 (36) 는 상기 제 1 입력 (X1) 을 상기 제 2 입력 (X2) 에 전기적으로 접속하도록 설계되고;
    상기 쌍안정 기계식 릴레이 (34), 상기 전력 전자식 스위치 (36) 및 상기 드라이브 (42) 에 전력을 공급하기 위하여 에너지 저장부 (48) 가 제공되고;
    상기 드라이브 (42) 는 패시브 과전압 검출부 (70) 를 포함하고, 과전압이 초과되면, 상기 에너지 저장부 (48) 가 상기 과전압으로 충전되고;
    상기 드라이브 (42) 는 상기 에너지 저장부 (48) 상의 전압이 미리 정의된 값을 초과할 때 폐쇄되는 다른 전자식 스위치 (T1) 를 갖고, 상기 드라이브 (42) 는 상기 에너지 저장부로부터의 전류를 상기 쌍안정 기계식 릴레이 (34) 및 상기 전력 전자식 스위치 (36) 중 적어도 하나에 공급하며;
    상기 드라이브 (42) 는 상기 에너지 저장부 (48) 상의 전압이 언더슈트 (undershoot) 되는 경우, 릴레이 (34) 및 상기 전력 전자식 스위치 (36) 중 적어도 하나가 여전히 상기 에너지 저장부로부터 전류가 공급되도록 하는 히스테리시스를 갖는, 브리징 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 전자식 스위치 (36) 는 수 마이크로초 내지 수십 마이크로초 내에 폐쇄하도록 설계되고,
    상기 쌍안정 기계식 릴레이 (34) 는 수 밀리초 내지 수십 밀리초 내에 폐쇄하도록 설계되는, 브리징 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 전자식 스위치 (36) 는 2 개의 백투백 (back-to-back) 병렬 사이리스터들 (38) 을 포함하거나,
    상기 전력 전자식 스위치 (36) 는 트라이악 (triac) 을 포함하는, 브리징 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 드라이브 (42) 는 폐쇄 신호를 수신하도록 설계되고;
    상기 드라이브 (42) 는 상기 폐쇄 신호에 반응하여, 상기 릴레이 (34) 및 상기 전력 전자식 스위치 (36) 중 적어도 하나를 폐쇄하도록 설계되는, 브리징 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 드라이브 (42) 는 리셋 신호를 수신하도록 설계되고;
    상기 드라이브 (42) 는 상기 리셋 신호에 반응하여, 상기 릴레이 (34) 및 상기 전력 전자식 스위치 (36) 중 적어도 하나를 개방하도록 설계되는, 브리징 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 드라이브 (42) 는 상기 제 1 입력 (X1) 과 상기 제 2 입력 (X2) 사이의 과전압 및 과전류 중 적어도 하나를 결정하도록 설계되고;
    상기 드라이브 (42) 는 상기 과전압 및 상기 과전류 중 적어도 하나가 결정될 때 상기 릴레이 (34) 및 상기 전력 전자식 스위치 (36) 중 적어도 하나를 폐쇄하도록 설계되는, 브리징 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 드라이브 (42) 는 외부 폐쇄 신호 및 외부 리셋 신호 중 적어도 하나를 검출하도록 설계되고;
    상기 드라이브 (42) 는 상기 외부 폐쇄 신호가 검출되었을 때 상기 릴레이 (34) 및 상기 전력 전자식 스위치 (36) 중 적어도 하나를 폐쇄하도록 설계되며,
    상기 드라이브 (42) 는 상기 외부 리셋 신호가 검출되었을 때 상기 릴레이 (34) 및 상기 전력 전자식 스위치 (36) 중 적어도 하나를 개방하도록 설계되는, 브리징 유닛.
  8. 컨버터 셀 (18) 로서,
    제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 브리징 유닛 (26) 을 포함하는, 컨버터 셀.
  9. 제 8 항에 있어서,
    과전류 차단부 (overcurrent disconnection) (58) 및
    상기 컨버터 셀 (18) 에서의 IGBT 의 역포화 (desaturation) 모니터링부 중 적어도 하나를 더 포함하고,
    상기 과전류 차단부 (58) 는 과전류일 경우에 상기 컨버터 셀 (18) 내의 반도체 엘리먼트들을 차단하도록 설계된, 컨버터 셀.
  10. 컨버터 (10) 로서,
    제 8 항에 기재된 복수의 컨버터 셀들 (18) 을 포함하는, 컨버터.
  11. 제 10 항에 있어서,
    시스템 보호 유닛을 더 포함하고,
    상기 시스템 보호 유닛은 컨버터 오류 및 시스템 오류 중 적어도 하나일 경우에 상기 컨버터 셀들 (18) 의 상기 브리징 유닛들 (26) 내의 전력 전자식 스위치들을 폐쇄하고, 상기 오류가 보정된 후에 상기 전력 전자식 스위치들을 다시 선택적으로 리셋하도록 설계된, 컨버터.
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