用于模块化换流器的单元模块制造技术

用于模块化换流器的单元模块(10)，单元模块(10)包括：封壳(12)，具有导电性材料的壁区段(20)和在壁区段(20)中的开口(36)；至少一个内部冷却导管(28)，用于将介电冷却流体分配到布置在封壳(12)内的电子组件(18)和/或由此处分配介电冷却流体；至少一个介电材料的外部冷却导管(26)，用于将介电冷却流体递送到封壳(12)之外的区域或由此处递送介电冷却流体；以及至少一个导电性材料的连接构件(34)，将至少一个内部冷却导管(28)连接到相应的外部冷却导管(26)，以通过开口(36)在电子组件(18)与封壳(12)之外的区域之间建立流体连接；其中至少一个连接构件(34)和壁区段(20)处于相同的电位；并且其中至少一个连接构件(34)被设置在封壳(12)的壁区段(20)之内并且靠近封壳(12)的壁区段(20)。

Unit Module for Modular Converter

Unit modules (10) for modular converters include: enclosures (12), wall sections (20) with conductive materials and openings (36) in wall sections (20); at least one internal cooling conduit (28) for distributing dielectric cooling fluids to electronic components (18) and/or dielectric cooling fluids arranged in enclosures (12); and at least one external dielectric material. A cooling conduit (26) is used to deliver dielectric cooling fluid to or from an area outside the enclosure (12); and at least one connecting member (34) of conductive material to connect at least one internal cooling conduit (28) to the corresponding external cooling conduit (26) to establish a fluid connection between the area outside the electronic component (18) and the enclosure (12) through an opening (36); At least one of the connecting members (34) and the wall section (20) are at the same potential, and at least one of the connecting members (34) is set within the wall section (20) of the enclosure (12) and near the wall section (20) of the enclosure (12).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于模块化换流器的单元模块
本公开一般地涉及用于模块化换流器的单元模块。特别地，提供了一种用于模块化换流器的单元模块以及模块化换流器，单元模块包括在单元模块的封壳之内的至少一个导电性材料的连接构件。
技术介绍
模块化类型的换流器(如模块化多电平换流器(MMC))允许构建具有比这些模块内可见的内部电位电平高得多的电压电平的换流器。模块化换流器拓扑结构(如模块化多电平换流器)使用在特定电压电平下操作的开关单元。开关单元被串联连接以增加换流器端子之间的操作电压。关于绝缘，这导致由单元DC电压所确定的对机械模块之内绝缘的要求。另一方面，到地的绝缘是由最大系统电压所确定，该最大系统电压应在换流器端子处实现。这些要求可能比单元模块内的要求强得多。为了保证工业设备的足够使用寿命，关于绝缘距离和材料的设计必须以避免针对常规设备操作的局部放电的方式而进行。一旦超过一定的电场强度，就会发生局部放电，这取决于绝缘材料。高功率模块通常被去离子水冷却，以实现紧凑的设计。在这种情况下，除了信号电缆之外，冷却回路的导管还将模块连接到接地电位上的其他设备。为了避免局部放电，已知针对导管和/或导管与模块之间的连接而使用隔离材料。一些现有技术的单元模块被设计成使得水传导隔离管与单元模块的金属部件之间的距离被延长以降低电场强度，以避免局部放电。WO2014048680A1公开了一种电绝缘复合导管，以用于引导介电冷却流体，以冷却功率电子器件。该复合导管包括两个导电管区段，以及用于连接管区段的介电材料的电绝缘导管区段。两个管区段的端部区段被嵌入绝缘导管区段的绝缘材料中，使得当管区段处于不同的电位时，管区段之间的最高场强的区域位于电气绝缘的导管区段的介电材料内。
技术实现思路
对于用穿过金属表面的导管中的去离子水来冷却的单元模块，归因于冷却水的导电性而可能会出现问题。尽管去离子水的导电率可能很低，但它远高于其中运送去离子水的导管的隔离材料的导电率。连接单元模块中的金属部件和接地部件(或单元模块中的金属部件与接地部件之间的点)的导管的水含量类似于电阻器。导管内的去离子水的电位在单元模块中的金属部件与接地部分之间减小。因此，如果隔离材料的导管被连接到单元模块内的金属连接点，则去离子水内的电位在穿过单元模块的表面时可能比单元模块的电位更接近接地电位。结果，在去离子水与单元模块结构之间可能发生高电位差，存在引起局部放电的风险。此外，对于现有技术的单元模块，其被设计成使得水传导隔离管和单元模块的金属部件之间的距离被延长以降低电场强度，以避免局部放电，隔离管与单元模块的金属部件之间所需的距离可能很长。这不仅对单元模块的紧凑性造成问题，而且单元模块的金属封壳对于单元模块内的所有器件相对于由其他设备源产生的不希望的电场的屏蔽效果可能会被降低。这些类型的现有技术单元模块的另一个缺点是必须由隔离固定件将导管精确地引导通过单元模块。本公开的一个目的是提供具有延长寿命的单元模块。本公开的另一个目的是提供一种具有降低局部放电风险的单元模块。本公开的另一个目的是提供一种具有紧凑、简单和/或便宜设计的单元模块。根据一个方面，提供了一种用于模块化换流器的单元模块，该单元模块包括：封壳，该封壳具有导电性材料的壁区段和在该壁区段中的开口；至少一个内部冷却导管，以用于将介电冷却流体分配到被布置在封壳内的电子元件和/或从被布置在封壳内的电子元件分配介电冷却流体；至少一个介电材料的外部冷却导管，以用于将介电冷却流体递送到封壳之外的区域或从封壳之外的区域递送介电冷却流体；以及至少一个导电性材料的连接构件，将至少一个内部冷却导管连接到相应的外部冷却导管，以通过开口在电子元件与封壳之外的区域之间建立流体连接；其中至少一个连接构件和壁区段处于相同的电位；并且其中至少一个连接构件被设置在封壳的壁区段之内并且靠近该封壳的壁区段。归因于连接构件设置在封壳的壁区段之内并且靠近封壳的壁区段，封壳的壁区段与邻近壁区段的至少一个外部冷却回路之内的介电冷却流体之间仅存在小的电位差。因此，可以显著减小至少一个外部冷却导管与封壳的壁区段之间的距离，并且可以避免或减轻对昂贵的隔离固定材料的需求。而且，单元模块的设计可以被制成更紧凑。封壳可包括若干壁以形成大致箱形外观。不仅是壁区段，而且封壳的所有壁都可以由导电性材料(例如，金属)制成。封壳可包括多个接收室或接收区段，每个接收室或接收区段被设计成用于接收一个或多个电子组件。在整个本公开中，封壳可备选地被称为机柜(cabinet)或壳体。壁区段可以由封壳的壁或壁的一部分构成。壁区段可具有基本上平坦的外观。根据一个变型，单元模块包括两个外部冷却导管，例如，入口外部冷却导管和出口外部冷却导管。两个外部冷却导管可以由壁区段中的开口所包围。入口外部冷却导管可以被流体地连接到冷却系统的入口流动管线，而出口外部冷却导管可以被流体地连接到冷却系统的出口流动管线。两个外部冷却导管可以通过两个连接构件或通过装置或接头连接构件被连接到相应的两个内部冷却导管。入口外部冷却导管可以通过入口连接构件被连接到入口内部冷却导管，而出口外部冷却导管可以通过出口连接构件被连接到出口内部冷却导管。入口内部冷却导管和出口内部冷却导管可以由相同导管的两个区段构成，即分别由待被冷却的电子组件的上游区段和电子组件的下游区段构成。在整个本公开中，术语“之内”和“之外”指的是分别更靠近和更远离单元模块内的电子组件的位置的位置。本文中所涉及的封壳之外的区域可以例如由至少一个外部冷却导管与相应的入口流动管线或出口流动管线之间的接合部构成。至少一个连接构件可以例如由金属制成和/或可以具有基本上圆柱形的外观。至少一个连接构件可以沿着连接构件的轴向方向被部分地定位在至少一个内部冷却导管与相应的外部冷却导管之间。至少一个连接构件可以周向地包围外部冷却导管。此外，至少一个连接构件可以与封壳的壁区段电接触，例如经由导电性材料的内部支撑结构。电介质冷却流体可以由各种类型的低导电率的冷却流体构成。例如，介电冷却流体可以由去离子水构成。至少一个外部冷却导管可以由各种类型的介电材料构成，并且可以是刚性的或柔性的。备选地，外部冷却导管可以被称为管、软管或隔离水导向器。至少一个连接构件的外表面可以与壁区段的内部表面基本齐平。例如，至少一个连接构件的外表面与壁区段的内部表面之间的距离可小于50mm，诸如小于20mm，诸如小于5mm，包括0mm。至少一个连接构件的外表面可以具有平坦的外观，并且可以与壁区段的内部表面基本平行。在连接构件具有圆柱形外观的情况下，外表面可以由圆柱体的一个端侧构成。在整个本公开中，基本上垂直/平行的关系包括完全垂直/平行的关系，以及与完全垂直/平行关系的偏差达5％，诸如达2％。至少一个外部冷却导管可包括被连接到连接构件的基本上直的区段。例如，在单元模块包括两个外部冷却导管的情况下，入口外部冷却导管的基本上直的区段可以被连接在入口连接构件与入口流动管线的接合部之间，并且出口外部冷却导管的基本直的区段可以被连接在出口连接构件与出口流动管线的接合部之间。至少一个外部冷却导管的基本上直的区段可以基本上垂直于壁区段。至少一个连接构件的外表面与壁区段的内部表面之间的距离可小于至少一个外部冷却导管的基本上直的区段的长度的10％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于模块化换流器的单元模块(10)，所述单元模块(10)包括：‑封壳(12)，具有导电性材料的壁区段(20)以及在所述壁区段(20)中的开口(36)；‑至少一个内部冷却导管(28)，用于将介电冷却流体分配到被布置在所述封壳(12)内的电子组件(18)、和/或从被布置在所述封壳(12)内的所述电子组件(18)分配所述介电冷却流体；‑至少一个介电材料的外部冷却导管(26)，用于将所述介电冷却流体递送到所述封壳(12)之外的区域、或者从所述封壳(12)之外的所述区域递送所述介电冷却流体；以及‑至少一个导电性材料的连接构件(34)，将所述至少一个内部冷却导管(28)连接到相应的外部冷却导管(26)，以通过所述开口(36)在所述电子组件(18)与所述封壳(12)之外的所述区域之间创建流体连接；其中所述至少一个连接构件(34)和所述壁区段(20)处于相同的电位；并且其中所述至少一个连接构件(34)被设置在所述封壳(12)的所述壁区段(20)之内、并且靠近所述封壳(12)的所述壁区段(20)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于模块化换流器的单元模块(10)，所述单元模块(10)包括：-封壳(12)，具有导电性材料的壁区段(20)以及在所述壁区段(20)中的开口(36)；-至少一个内部冷却导管(28)，用于将介电冷却流体分配到被布置在所述封壳(12)内的电子组件(18)、和/或从被布置在所述封壳(12)内的所述电子组件(18)分配所述介电冷却流体；-至少一个介电材料的外部冷却导管(26)，用于将所述介电冷却流体递送到所述封壳(12)之外的区域、或者从所述封壳(12)之外的所述区域递送所述介电冷却流体；以及-至少一个导电性材料的连接构件(34)，将所述至少一个内部冷却导管(28)连接到相应的外部冷却导管(26)，以通过所述开口(36)在所述电子组件(18)与所述封壳(12)之外的所述区域之间创建流体连接；其中所述至少一个连接构件(34)和所述壁区段(20)处于相同的电位；并且其中所述至少一个连接构件(34)被设置在所述封壳(12)的所述壁区段(20)之内、并且靠近所述封壳(12)的所述壁区段(20)。2.根据权利要求1所述的单元模块(10)，其中所述至少一个连接构件(34)的外表面(44)与所述壁区段(20)的内部表面(46)基本上齐平。3.根据权利要求1或2所述的单元模块(10)，其中所述至少一个外部冷却导管(26)包括被连接到所述连接构件(34)的基本上直的区段。4.根据权利要求3所述的单元模块(10)，其中所述至少一个连接构件(34)的外表面(44)与所述壁区段(20)的内部表面(46)之间的距离(40)小于所述至少一个外部冷却导管(26)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·德坎迪多，I·加多尼，B·奥德加德，J·斯泰因克，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH