柔性直流输电用IGBT模块单元 |
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| 申请号 | CN201510449055.5 | 申请日 | 2015-07-28 | 公开(公告)号 | CN105024527B | 公开(公告)日 | 2017-12-26 |
| 申请人 | 许继电气股份有限公司; 国家电网公司; | 发明人 | 吴红艳; 李华君; 张承; 杜玉格; 谢云龙; 任成才; 吴伟伟; 程君凤; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种柔性直流输电用IGBT模 块 单元，包括安装 框架 ，安装框架的前部固设有子模块压接单元，子模块压接单元包括沿左右方向延伸的中间框架和固设在中间框架左右两端的两安装端板，两安装端板固设在安装框架上，中间框架上安装有沿左右方向依次相间布置的至少两个子模块和模块间绝缘挡块，两安装端板上设有用于配合使用以在左右方向上夹持 定位 所述子模块和模块间绝缘挡块的两夹持装置，各子模块分别包括IGBT和晶闸管，所述安装框架的后部固设有与各子模块一一对应电气连接的电容。使各子模块形成 串联 压接结构，通过设置在两安装端板上的两夹持装置夹持定位各子模块，减少了安装零部件，有效简化了子模块安装压接结构。 | ||||||
| 权利要求 | 1.柔性直流输电用IGBT模块单元，其特征在于：包括安装框架，安装框架的前部固设有子模块压接单元，子模块压接单元包括沿左右方向延伸的中间框架和固设在中间框架左右两端的两安装端板，两安装端板固设在安装框架上，中间框架上安装有沿左右方向依次相间布置的至少两个子模块和模块间绝缘挡块，两安装端板上设有用于配合使用以在左右方向上夹持定位所述子模块和模块间绝缘挡块的两夹持装置，各子模块分别包括IGBT和晶闸管，所述安装框架的后部固设有与各子模块一一对应电气连接的电容，所述的子模块压接单元中的两夹持装置中的其中一个为供外界加载机构施加作用力的碟簧顶压装置。 |
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| 说明书全文 | 柔性直流输电用IGBT模块单元技术领域[0001] 本发明涉及一种柔性直流输电用IGBT模块单元。 背景技术[0002] 柔性直流输电技术是一种以电压源变流器、可关断器件和脉宽调制技术为基础的新型直流输电技术。与传统基于晶闸管的电流源型直流输电技术相比，柔性直流输电技术采用了全控型的电力电子器件IGBT，系统反应速度快、可控性较好、运行方式灵活，能够减少系统短路容量，提高电能质量。在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电等方面具有明显的优势。 [0003] 现有的国内外的柔性直流输电换流阀子模块多采用单模块独立插装式结构，IGBT多选用传统型的IGBT。如申请公布号为CN1013354232A的中国发明专利申请中就公开了一种用于柔性直流输电的并联子模块，该子模块这种并联子模块包括电容、两个IGBT功率单元和两个主母排，每个IGBT功率单元包括散热器、并联的两个以上的IGBT子模块及其控制回路，每个功率单元还包括复合母排，电容通过复合母排上端电容连接端与对应的IGBT功率单元连接，两个主母排分别通过两复合母排上设有的出线端与对应的IGBT功率单元连接，并且，在两主母排之间导电连接有晶闸管。这种并联子模块在使用时，单模块作为一个单独的整体插装固定在安装基体上，每个单模块都需要采用压接固定结构装夹固定，子模块数量多，安装结构较为复杂。 发明内容[0004] 本发明提供一种柔性直流输电用IGBT模块单元，以解决现有技术中存在的单模块插装式安装结构较为复杂的技术问题。 [0005] 本发明所提供的柔性直流输电用IGBT模块单元的技术方案是：柔性直流输电用IGBT模块单元，包括安装框架，安装框架的前部固设有子模块压接单元，子模块压接单元包括沿左右方向延伸的中间框架和固设在中间框架左右两端的两安装端板，两安装端板固设在安装框架上，中间框架上安装有沿左右方向依次相间布置的至少两个子模块和模块间绝缘挡块，两安装端板上设有用于配合使用以在左右方向上夹持定位所述子模块和模块间绝缘挡块的两夹持装置，各子模块分别包括IGBT和晶闸管，所述安装框架的后部固设有与各子模块一一对应电气连接的电容。 [0006] 所述的各子模块分别包括2个所述的IGBT、3个散热器和1个所述的晶闸管，2个IGBT和3个散热器沿左右方向依次相互间隔布置，1个晶闸管设置在最右侧散热器的外侧。 [0007] 所述的子模块压接单元中的两夹持装置中的其中一个为供外界加载机构施加作用力的碟簧顶压装置。 [0008] 所述的中间框架包括沿左右方向延伸的绝缘拉杆，绝缘拉杆的两端分别与两安装端板固连，在两安装端板的相应侧面上分别设有沿左右方向延伸的卡槽，绝缘拉杆的两端对应卡装在所述两安装端板的卡槽中，在两安装端板上还可拆的固设有用于将绝缘拉杆压装固定在所述卡槽中的压板。 [0009] 所述的绝缘拉杆的两端分别设有环槽结构，各环槽结构分别具有沿左右方向间隔布置的挡止槽壁，两环槽结构与两安装端板上的卡槽对应卡配，各环槽结构的两挡止槽壁在左右方向上与两安装端板的左右侧面分别挡止限位配合。 [0010] 所述的安装框架的前部于所述子模块上方设有沿左右方向延伸的支撑滑轨，支撑滑轨上可移动的装配有与各子模块及各电容一一对应电气连接的回路控制盒。 [0011] 所述的安装框架包括沿左右方向间隔布置、沿前后方向并行布置的两支撑梁和沿左右方向桥接在两支撑梁之间的桥接梁，所述两安装端板分别对应的安装在两支撑梁上，所述电容对应的固设在所述桥接梁上。 [0012] 所述的中间框架包括桥接在所述两安装端板之间的用于撑托所述各子模块的绝缘支撑带。 [0013] 本发明所提供的柔性直流输电用IGBT模块单元的有益效果是：本发明所提供的柔性直流输电用IGBT模块单元中，子模块压接单元中的各子模块串联压接的固定安装在中间框架上，然后通过中间框架的两安装端板固定安装在安装框架上，通过设置在两安装端板上的两夹持装置夹持定位各子模块，减少了安装零部件，有效简化了子模块安装压接结构。 [0014] 进一步地，各子模块中的2个IGBT和3个散热器沿左右方向依次相互间隔布置，1个晶闸管设置在最右侧散热器的外侧，这样，每个IGBT均可实现两面散热，有效改善散热环境，提高IGBT可靠性，延长其使用寿命。 [0015] 进一步地，子模块压接单元的两夹持装置中的其中一个为供外界加载机构施加作用力的碟簧顶压装置，通过该碟簧顶压装置一方面可以提供加载作用力，另一方面，碟簧顶压装置本身为弹性顶压，可以有效缓冲平衡各子模块受到的夹持压力。 [0018] 图1是本发明所提供的一种实施例的柔性直流输电用IGBT模块单元的结构示意图； [0019] 图2是图1所示IGBT模块单元的后侧结构示意图； [0020] 图3是图1中安装框架的结构示意图； [0021] 图4是图1中子模块压接单元的结构示意图； [0022] 图5是图4中子模块压接单元的整体框架的结构示意图。 具体实施方式[0023] 如图1至图5所示，一种柔性直流输电用IGBT模块单元的实施例，该实施例中的IGBT模块单元包括安装框架1，安装框架1的前部固设有子模块压接单元4，子模块压接单元4上压接有多个子模块40，在安装框架1的后部固设有与各子模块一一对应电气连接的电容 3，且在安装框架1的前部于所述各子模块40上方设有沿左右方向延伸的支撑滑轨7，支撑滑轨7上可移动的装配有与各子模块及各电容一一对应电气连接的回路控制盒2。 [0024] 如图3所示，安装框架1包括沿左右方向间隔布置、沿前后方向并行布置的两支撑梁11和沿左右方向桥接在两支撑梁11之间的桥接梁12，所述的子模块压接单元4设置在支撑梁11的前部，而电容3则对应设置在位于安装框架1的后部的桥接梁12上。 [0025] 如图4所示，子模块压接单元4包括左右方向延伸的中间框架和固设在中间框架左右两端的两安装端板，两安装端板为固设在安装框架1上的左安装端板41和右安装端板42，中间框架上安装有沿左右方向依次相间布置的至少两个子模块40和模块间绝缘挡块404，两安装端板上设有用于配合使用以在左右方向上夹持定位所述子模块和模块间绝缘挡块的两夹持装置，各子模块分别包括2个IGBT402、3个散热器401和1个晶闸管403，2个IGBT和3个散热器沿左右方向依次相互间隔布置，1个晶闸管设置在最右侧散热器的外侧。 [0026] 本实施例中，子模块压接单元中的两夹持装置中的其中一个为供外界加载机构施加作用力的碟簧顶压装置60、另一个为刚性顶压装置。 [0028] 而碟簧顶压装置60则包括导入套48，在导入套48上套装有碟簧49，在导入套48的朝向各子模块的内端加装有由碟簧49驱动的端盖50，碟簧49通过所述端盖50向各子模块施加夹持作用力。 [0029] 如图5所示，中间框架具体包括沿左右方向延伸的绝缘拉杆43，绝缘拉杆43的两端分别与两安装端板固连，在两安装端板的相应侧面上分别设有沿左右方向延伸的卡槽，绝缘拉杆43的两端对应卡装在所述两安装端板的卡槽中，在两安装端板上还可拆的固设有用于将绝缘拉杆43压装固定在所述卡槽中的压板71。具体来说，在绝缘拉杆43的两端分别设有环槽结构，各环槽结构分别具有沿左右方向间隔布置的挡止槽壁，两环槽结构与两安装端板上的卡槽对应卡配，各环槽结构的两挡止槽壁在左右方向上与两安装端板的左右侧面分别挡止限位配合。 [0030] 本实施例中的中间框架还包括桥接在所述两安装端板之间的用于撑托所述各子模块的绝缘支撑带44。 [0032] 装配时，可安装下下述步骤进行装配； [0033] 步骤1，组装安装框架1。 [0034] 步骤2， 在操作平台组装子模块压接单元的整体框架。 [0035] 步骤3， 将散热器401按顺序依次安装到子模块压接单元的中间框架，通过底部的绝缘支撑带44支撑对正，并将IGBT402、晶闸管403与散热器固连以形成各子模块,40，通过散热器底部的支撑销钉限位，并在各子模块之间加装模块间绝缘挡块。 [0036] 步骤4 ，通过液压工具作用在碟簧顶压装置上以对子模块压接单元进行加压，通过螺纹套锁定导入套。 [0037] 步骤5， 将子模块压接单元整体吊装安装在安装框架前部。 [0038] 步骤6，将电容3依次吊装入安装框架后部，并相应固定。 [0039] 步骤7 ，对电容及子模块压接单元通过母排6进行母排电气连接。 [0040] 步骤8 ，通过支撑滑轨7将回路控制盒2划入散热器上方，将回路控制盒固定在散热器上方，通过小螺柱连接将光缆通道固定在回路控制盒外侧。 [0041] 步骤9 ，完成子模块压接单元的冷却水路5的连接。 [0042] 本实施例中，安装框架及中间框架均采用绝缘结构，以保证各子模块的电气绝缘。 [0043] 本实施例中，各子模块中设置有2个IGBT，3个散热器及1个晶闸管，在其他实施例中，也可以根据实际电路拓扑结构设置IGBT和晶闸管的个数。 [0044] 本实施例中，子模块压接单元中设置有3个子模块，在其他实施例中，子模块压接单元中也可以设置2个子模块或者4个以上的子模块，只要采用串联压接结构即可，这样就可以有效减少模块压装所需零部件数目，简化压装定位结构。 |
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