一种超高压直流断路器电力电子支路单元制造技术

本发明专利技术提供了一种超高压直流断路器电力电子支路单元，包括框架组件及设置于框架组件内的两个PP‑IGBT模块、两个二极管模块、2/N个RC缓冲回路模块、多个控制板单元、框架、多个驱动板、驱动电源。本发明专利技术单元集成化所有器件，将供电、控制、电气、结构集合在一个单元上，结构紧凑、美观，电路分配合理。本发明专利技术还采用层叠式结构，所有模块、单元都可独立安装、拆卸和维护，有效的节省了安装和接线的时间。

【技术实现步骤摘要】
一种超高压直流断路器电力电子支路单元
本专利技术涉及超高压直流输电
，尤其涉及一种超高压直流断路器电力电子支路单元。
技术介绍
近年来，多端直流系统快速发展，并得到一定的实际应用，如我国南澳风电场三端直流输电示范工程和舟山五端柔性直流输电示范工程。目前由于直流系统中没有大电流开断能力的直流断路器，直流电网切除直流故障电流的保护措施主要是闭锁换流器或开断交流侧断路器。若采用现有方法，整个直流配电系统将短时停运，同时对并联运行的交流系统造成巨大冲击，严重降低系统供电的可靠性。如能在直流电网中应用数毫秒内开断大电流的直流断路器，快速切除故障设备或线路，就可以保证直流系统非故障部分的稳定运行，极大地提高系统可靠性。因此，直流断路器的研发是发展直流电网的关键技术之一。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种超高压直流断路器电力电子支路单元，包括框架组件及设置于框架组件内的两个PP-IGBT模块、两个二极管模块、2/N个RC缓冲回路模块、多个控制板单元、框架，多个驱动板、驱动电源；所述框架组件包括两个侧框及位于两个侧框之间的横梁，所述侧狂由顶框及位于顶框下的底框组成，所述横梁两端分别固定到一个底框上；顶框位于底框顶上中部位置，长度比底框短；各个模块设置于框架内；所述PP-IGBT模块包括N个PP-IGBT、2N个PP-IGBT散热器、N+1个绝缘件，其中N为整数；各个PP-IGBT散热器均匀排列成一行，位于两端的PP-IGBT散热器里侧设置有绝缘件；从PP-IGBT散热器列一端到另一端，PP-IGBT与绝缘件间隔设置；PP-IGBT散热器列的两端各设置有一个侧压板，且两个侧压板之间设置有至少一根拉杆，所述拉杆与两个侧压板固定为一体；所述PP-IGBT散热器列的一端与其邻近侧压板之间设置有顶栓,每个PP-IGBT散热器两侧的PP-IGBT安装方向相反，为一组PP-IGBT；所述二极管模块包括M个二极管、M+1个二极管散热器，其中M为整数；各个二极管散热器均匀排列成一行，位于两端的二极管散热器里侧设置有二极管，其余每个二极管散热器两边均设置有一个二极管，二极管散热器列的两端各设置有一个侧压板，且两个侧压板之间设置有至少一根拉杆，所述拉杆与两个侧压板固定为一体；所述二极管散热器列的一端与其邻近侧压板之间设置有顶栓；两个二极管模块分别沿着横梁长度方向安装在底框上端，且分别位于顶框两端与邻近避雷器之间；两个PP-IGBT模块沿着横梁长度方向并排设置于两个顶框之间。所述两个二极管模块上方分别设置有驱动电源安装架、驱动板安装架，分别用于安装驱动电源、顺次排列的驱动板；所述RC缓冲回路模块包含若干个电容、若干个电阻,各个电容两端通过铜母排串联在一起，各个电容通过铜母排串联在一起。进一步的，每组pp-IGBT对应二极管模块中的四个二极管，组成二极管桥式结构电路；二极管桥式结构电路中，每个pp-IGBT源极、漏极均连接有一个二极管，且源极是与二极管的正极连接、漏极是与二极管负极连接；整个二极管桥式结构电路中，与源极连接的两个二极管负极连接在一起，与漏极连接的两个二极管正极连接在一起；各个二极管桥式结构电路串联。进一步的，还包括避雷器模块，所述避雷器模块与二极管散热器通过铜母排连接，避雷器模块中避雷器个数为N/2，各个避雷器分别并联一个RC缓冲回路。进一步的，每个二极管桥式结构电路与一个RC缓冲回路并联。进一步的，PP-IGBT模块和/或二极管模块的顶栓外套设有蝶形弹簧。进一步的，PP-IGBT模块和/或二极管模块的拉杆具有四个，围成一个立方体区域，PP-IGBT模块和/或二极管模块位于立方体区域内。进一步的，M为N的两倍。进一步的，避雷器模块沿着横梁长度方向设置于底框侧边。本专利技术的有益效果是：本专利技术单元集成化所有器件，将供电、控制、电气、结构集合在一个单元上，结构紧凑、美观，电路分配合理。本专利技术还采用层叠式结构，所有模块、单元都可独立安装、拆卸和维护，有效的节省了安装和接线的时间。单元内的电子电力器件具有关断电流大，失效后呈短路特性、驱动功率小的特点。本专利技术在设计时减少并串联数量，提高并串联可靠性，通态损耗近零，支持电流差异化配置。本专利技术成本低，支持重合闸、占地面积小、可靠性高、可控性强、技术价格具有优化前景。附图说明图1是电力电子支路单元正面三维图。图2是电力电子支路单元背面三维图。图3是框架组件三维图。图4是PP-IGBT模块三维图。图5是二极管模块三维图。图6是RC缓冲回路模块三维图。图7是左避雷器单元三维图。图8是二极管桥式结构缓冲支路拓扑电路图。图中：1.左避雷器单元，2.左二极管模块，3.PP-IGBT模块，4.右二极管模块，5.右避雷器模块，6.RC缓冲回路模块，7.控制板单元，8.驱动板，9.驱动电源，10.PP-IGBT，11.PP-IGBT散热器，12.绝缘件，13.二极管，14.二极管散热器，15.电容，16.电阻，17.铜母排，18.避雷器模块，19.二极管桥式结构电路，20.缓冲吸收电路，21.二极管桥式结构缓冲支路。具体实施方式如图1、图2所示，本专利技术所述超高压直流断路器电力电子支路单元包括框架组件及设置于框架组件内的两个PP-IGBT模块3、两个二极管模块、多个RC缓冲回路模块6、多个控制板单元7、框架组件，多个驱动板8、驱动电源9。下面对各个部分进行说明。1.框架组件如图3所示，框架组件包括两个侧框及位于两个侧框之间的横梁，所述侧狂由顶框及位于顶框下的底框组成，所述横梁两端分别固定到一个底框上；顶框位于底框顶上中部位置，长度比底框短。框架的作用是用于安装各个模块，从图中可以看出，各个模块设置于侧框与横梁围成的空间内。2.PP-IGBT模块3如图4所示，所述PP-IGBT模块3包括N个PP-IGBT10、2N个PP-IGBT散热器11、N+1个绝缘件12，其中N为整数。本实施例中N为22。各个PP-IGBT散热器11均匀排列成一行，位于两端的PP-IGBT散热器11里侧设置有绝缘件12，从PP-IGBT散热器11列一端到另一端，PP-IGBT10与绝缘件12间隔设置。PP-IGBT散热器11不仅起到对PP-IGBT10器件散热作用，而且起到电流导通的作用。每个PP-IGBT散热器11两侧的PP-IGBT10安装方向相反，为一组PP-IGBT10。PP-IGBT散热器11列的两端各设置有一个侧压板，且两个侧压板之间设置有至少一根拉杆，所述拉杆用于与两个侧压板固定为一体，以将PP-IGBT散热器11列固定在两个侧压板之间。所述PP-IGBT散热器11列的一端与其邻近侧压板之间设置有顶栓，且顶栓外套设有至少一个蝶形弹簧（如图4所示）。顶栓通过螺纹连接在本专利技术上。当阀串模块器件需要更换时，调节顶栓的位置即可卸掉模块整体的压力，进行更换维护。再次安装时，只要紧固螺纹即可将模块压装完成。本实施例中，蝶形弹簧具有三个。蝶形弹簧起到压紧后保证压力的作用，确保PP-IGBT10的导电要求。进一步的，优选设置四个拉杆，围成一个立方体区域，PP-IGBT散热器11列位于立方体区域内。拉杆通过螺母螺栓与蝶形弹簧邻近的侧压板固定在一起。3.二极管模块如图5所示，本专利技术所述超高压直流断路器二极管1压装阀串模块结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高压直流断路器电力电子支路单元，其特征在于，包括框架组件及设置于框架组件内的两个PP‑IGBT模块、两个二极管模块、2/N个RC缓冲回路模块、多个控制板单元、框架、多个驱动板、驱动电源；所述框架组件包括两个侧框及位于两个侧框之间的横梁，所述侧狂由顶框及位于顶框下的底框组成，所述横梁两端分别固定到一个底框上；顶框位于底框顶上中部位置，长度比底框短；各个模块设置于框架内；所述PP‑IGBT模块包括N个PP‑IGBT、2N个PP‑IGBT散热器、N+1个绝缘件，其中N为整数；各个PP‑IGBT散热器均匀排列成一行，位于两端的PP‑IGBT散热器里侧设置有绝缘件；从PP‑IGBT散热器列一端到另一端，PP‑IGBT与绝缘件间隔设置；PP‑IGBT散热器列的两端各设置有一个侧压板，且两个侧压板之间设置有至少一根拉杆，所述拉杆与两个侧压板固定为一体；所述PP‑IGBT散热器列的一端与其邻近侧压板之间设置有顶栓, 每个PP‑IGBT散热器两侧的PP‑IGBT安装方向相反，为一组PP‑IGBT；所述二极管模块包括M个二极管、M+1个二极管散热器，其中M为整数；各个二极管散热器均匀排列成一行，位于两端的二极管散热器里侧设置有二极管，其余每个二极管散热器两边均设置有一个二极管，二极管散热器列的两端各设置有一个侧压板，且两个侧压板之间设置有至少一根拉杆，所述拉杆与两个侧压板固定为一体；所述二极管散热器列的一端与其邻近侧压板之间设置有顶栓；两个二极管模块分别沿着横梁长度方向安装在底框上端，且分别位于顶框两端；两个PP‑IGBT模块沿着横梁长度方向并排设置于两个顶框之间；所述两个二极管模块上方分别设置有驱动电源安装架、驱动板安装架，分别用于安装驱动电源、顺次排列的驱动板；所述RC缓冲回路模块包含若干个电容、若干个电阻,各个电容两端通过铜母排串联在一起，各个电容通过铜母排串联在一起。...

【技术特征摘要】
1.一种超高压直流断路器电力电子支路单元，其特征在于，包括框架组件及设置于框架组件内的两个PP-IGBT模块、两个二极管模块、2/N个RC缓冲回路模块、多个控制板单元、框架、多个驱动板、驱动电源；所述框架组件包括两个侧框及位于两个侧框之间的横梁，所述侧狂由顶框及位于顶框下的底框组成，所述横梁两端分别固定到一个底框上；顶框位于底框顶上中部位置，长度比底框短；各个模块设置于框架内；所述PP-IGBT模块包括N个PP-IGBT、2N个PP-IGBT散热器、N+1个绝缘件，其中N为整数；各个PP-IGBT散热器均匀排列成一行，位于两端的PP-IGBT散热器里侧设置有绝缘件；从PP-IGBT散热器列一端到另一端，PP-IGBT与绝缘件间隔设置；PP-IGBT散热器列的两端各设置有一个侧压板，且两个侧压板之间设置有至少一根拉杆，所述拉杆与两个侧压板固定为一体；所述PP-IGBT散热器列的一端与其邻近侧压板之间设置有顶栓,每个PP-IGBT散热器两侧的PP-IGBT安装方向相反，为一组PP-IGBT；所述二极管模块包括M个二极管、M+1个二极管散热器，其中M为整数；各个二极管散热器均匀排列成一行，位于两端的二极管散热器里侧设置有二极管，其余每个二极管散热器两边均设置有一个二极管，二极管散热器列的两端各设置有一个侧压板，且两个侧压板之间设置有至少一根拉杆，所述拉杆与两个侧压板固定为一体；所述二极管散热器列的一端与其邻近侧压板之间设置有顶栓；两个二极管模块分别沿着横梁长度方向安装在底框上端，且分别位于顶框两端；两个PP-IGBT模块沿着横梁长度方向并排设置于两个顶框之间；所述两个二极管模块上方分别设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张英成，蔡放，白羽，杨超，刘斌，姚大伟，
申请(专利权)人：清华四川能源互联网研究院，
类型：发明
国别省市：四川,51