一种大功率压接式IGBT换流阀功率单元结构制造技术

本发明专利技术提供一种大功率压接式IGBT换流阀功率单元结构，包括箱体、控制盒、高位取能电源、晶闸管阀串、IGBT阀串、旁路开关、AC母排和电容，其特征在于，所述箱体内的前部从上至下依次设置有控制盒、高位取能电源、AC母排的一部分和晶闸管阀串，箱体内的中部从上至下依次设置有IGBT阀串、AC母排的另一部分和旁路开关，箱体内的后部设置有电容。本发明专利技术中换流阀功率单元结构中的电力电子元器件布局合理，功率密度大，单元结构整体性能稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及柔性高压直流输电
，具体涉及一种大功率压接式IGBT换流阀功率单元结构。
技术介绍
高压直流输电技术是一种利用稳定的直流电具有的无感抗、容抗不起作用、无同步问题等优点的大功率、远距离直流输电技术。其中，柔性高压直流输电技术是一种以电压源换流器、自关断器件(通常是IGBT)和脉宽调制(PWM)技术为基础的新型输电技术，该输电技术具有可向无源网络供电、不会出现换相失败、换流站间无需通信以及易于构成多端直流系统等优点。换流阀是柔性高压直流输电领域的核心设备，其作用是通过依次将三相交流电压连接到直流端得到期望的直流电压，和实现对功率的控制。随着相关技术的不断发展，具有良好的受控导通和关断特性的IGBT换流阀在柔性高压直流输电领域的应用前景广阔。其中，IGBT换流阀的功率单元包含了功率电力电子器件，其内部结构的设计直接关系到功率单元性能的好坏。目前，柔性高压直流输电领域中应用的IGBT换流阀功率单元主要采用传统的IGBT为核心器件，其核心器件的应用特点决定了现有IGBT换流阀功率单元的结构较为分散、功率密度较小，导致整个IGBT换流阀占地面积较大；此外，现有IGBT换流阀功率单元内部设置的PCB板数量较多，集成度不高，走线较多，导致布线和接线困难、设备可靠性下降。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种元器件布局合理，功率密度大，单元结构整体性能稳定，维修或维护方便的大功率压接式IGBT换流阀功率单元结构。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是：一种大功率压接式换流阀功率单元结构，包括箱体、控制盒、高位取能电源、晶闸管阀串、IGBT阀串、旁路开关、AC母排和电容，其特征在于，所述箱体内的前部从上至下依次设置有控制盒、高位取能电源、AC母排的一部分和晶闸管阀串，箱体内的中部从上至下依次设置有IGBT阀串、AC母排的另一部分和旁路开关，箱体内的后部设置有电容。有益效果：本专利技术提供的大功率压接式IGBT换流阀功率单元结构，具有以下优点：将电气元器件整合在一个箱体内，布局合理，功率密度大，单元结构整体性能稳定。附图说明图1为本专利技术实施例提供的大功率压接式IGBT换流阀功率单元结构的外部主视图；图2为本专利技术实施例提供的大功率压接式IGBT换流阀功率单元结构的右侧内部结构图；图3为本专利技术实施例提供的大功率压接式IGBT换流阀功率单元结构的右上侧内部结构图；图4为本专利技术实施例提供的大功率压接式IGBT换流阀功率单元结构的IGBT阀串整体结构图。图中：100－箱体；101－上框架；102－下框架；103－支撑架；104－顶盖板；1041－第一顶盖板；1042－舱门；1043－第二顶盖板；105－底板；106－前面板；1061－第一前面板；1062－第二前面板；1063－第三前面板；1064－第四前面板；1065－第五前面板；107－后面板；108－第一侧板；109－第二侧板；110－隔板；111－L型横梁；200－控制盒；201－PCB板；300－高位取能电源；400－晶闸管阀串；500－IGBT阀串；501－水冷散热器；502－冷却水管；5021－进水管；5022－出水管；5023－串联水管；503－IGBT；504－IGBT驱动器；505－AC母排；506－DC叠层母排；507－IGBT驱动器绝缘板；508－排水装置；5081－凹槽；5082－排水通道；5083－排水软管；509－机械压紧装置；5091－压紧板；5092－压紧框；5093－压紧杆；5094－碟形弹簧片；5095－压块；600－旁路开关；700－AC母排；800－电容；801－第一电容；802－第二电容。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细描述。应当理解的是，在本专利技术实施例中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”和“后”分别指图1至图4中所指向的“上”方、“下”方、“左”方、“右”方、“前”方和“后”方。由于电力行业的行业属性，IGBT换流阀功率单元结构内的各电力电子器件均体积较大且重量较重，导致IGBT换流阀功率单元的整体尺寸较大，其尺寸一般为：长约2米，宽约0.5米，高约0.9米，整体重量可达700公斤左右，如何能让所述功率单元结构内的各个电力电子元器件能够整合在一个箱体内，既方便多个箱体叠放使用，又便于日常的维修和维护，同时在箱体内的各电力电子元器件还要保持良好的电气性能，就需要根据不同电力电子元器件在电路结构中的作用结合其本身的特性进行合理布局，因而将各电力电子元器件在所述箱体内部的位置进行合理的设置是功率结构单元设计中很重要的部分。基于上述情况，本专利技术实施例提供一种大功率压接式换流阀功率单元结构，如图1所示，所述箱体100内的前部从上至下依次设置有控制盒200、高位取能电源300、AC母排700的一部分和晶闸管阀串400，其中，所述控制盒200内设置了所述功率单元结构所有的电缆及光纤的对外连接，将这些电缆及光纤统一布线至控制盒后放置在所述箱体的顶部然后对外连接，不但能够方便的打开所述箱体100的盖板检查出现问题的线路，而且能够为这些对外连接的电缆及光纤提供屏蔽保护的功能；所述高位取能电源300为整个功率单元结构中的控制电路部分供电；所述AC母排700为整个功率单元结构中的电路提供交流电；所述晶闸管阀串400为IGBT阀串500提供过流保护；这些电力电子元器件均属于所述功率单元结构的关键性部件，且需要时常维护和维修，把所述控制盒200、高位取能电源300、AC母排700的一部分和晶闸管阀串400集中在所述箱体100的前部，在考虑了电路结构和外部连线的同时，打开所述箱体100的同一部位即可对上述部件进行集中维护；所述箱体内的中部从上至下依次设置有IGBT阀串500、AC母排700的另一部分和旁路开关600，其中IGBT阀串500是整个功率单元结构的核心部件，提供整流功能，重达100公斤左右，将其设置在箱体中部靠上的位置，即方便单独维护管理，又能与其它电气部件在位置上分开，防止所述IGBT阀串500的水冷系统(水冷系统在本实施例后面有详细描述)在可能漏水时破坏到其它部件的电气性能；所述旁路开关600为整个功率单元模块的电路提供旁路断开功能，由于体积较大，设置在所述箱体100中部的最下方的位置；箱体内的后部设置有电容800，所述电容800为整个功率单元的电路结构提供储能和直流电支撑作用，由于所述电容800的体积最大，可重达200公斤左右一个，将其设置在所述箱体100的后部，使整个箱体内的电气部件布局更加清晰合理。根据所述控制盒200、高位取能电源300、晶闸管阀串400、IGBT阀串500、旁路开关600、AC母排700和电容800在整个IGBT换流阀电路中的作用及其自身的元器件特性，结合日常维护维修的经验，将所述各部分电力电子元器件在所述箱体100内进行的合理的设置，能够使整个功率单元结构紧凑、电气性能良好、维护维修方便。如图1-3所示，所述箱体100的结构为：包括上框架101、下框架102、支撑架103、顶盖板104、底板105、前面板106、后面板107、第一侧板108本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率压接式换流阀功率单元结构，包括箱体(100)、控制盒(200)、高位取能电源(300)、晶闸管阀串(400)、IGBT阀串(500)、旁路开关(600)、AC母排(700)和电容(800)，其特征在于，所述箱体(100)内的前部从上至下依次设置有控制盒(200)、高位取能电源(300)、AC母排(700)的一部分和晶闸管阀串(400)，箱体内的中部从上至下依次设置有IGBT阀串(500)、AC母排(700)的另一部分和旁路开关(600)，箱体内的后部设置有电容(800)。

【技术特征摘要】
1.一种大功率压接式换流阀功率单元结构，包括箱体(100)、控制盒(200)、高位取能电源(300)、晶闸管阀串(400)、IGBT阀串(500)、旁路开关(600)、AC母排(700)和电容(800)，其特征在于，所述箱体(100)内的前部从上至下依次设置有控制盒(200)、高位取能电源(300)、AC母排(700)的一部分和晶闸管阀串(400)，箱体内的中部从上至下依次设置有IGBT阀串(500)、AC母排(700)的另一部分和旁路开关(600)，箱体内的后部设置有电容(800)。2.根据权利要求1所述的大功率压接式换流阀功率单元结构，其特征在于，所述箱体(100)包括上框架(101)、下框架(102)和支撑架(103)，所述上框架(101)和下框架(102)均为长方形框架，且所述上框架(101)与所述下框架(102)相对设置，所述支撑架(103)包括八根杆状件，其中四根杆状件分别连接所述上框架(101)和下框架(102)的四对相对的顶点，并与所述上框架(101)和下框架(102)共同组成一个长方体框架的主体，其余四根杆状件中的两根杆状件连接在所述上框架(101)和下框架(102)的一对相对的长边之间，所述其余四根杆状件中的另外两根杆状件连接在所述上框架(101)和下框架(102)的另一对相对的长边之间，且两两相对设置，每根杆状件还与其连接的长边垂直设置，所述其余四根杆状件将所述长方体框架分隔成两小一大共三个长方体状子框架，其中两个小的子框架相邻地设置在所述长方体框架的前部和中部，一个大的子框架设置在所述长方体框架的后部。3.根据权利要求2所述的大功率压接式换流阀功率单元结构，其特征在于，所述箱体(100)还包括顶盖板(104)、底
\t板(105)、前面板(106)、后面板(107)、第一侧板(108)和第二侧板(109)，所述顶盖板(104)设置在所述上框架(101)的顶端并与所述上框架(101)可拆卸地连接，所述底板(105)设置在所述下框架(102)的底端并与所述下框架(102)可拆卸地连接，所述前面板(106)设置在所述长方体框架的前端并与所述长方体框架的前端可拆卸地连接，所述后面板(107)设置在所述长方体框架的后端并与所述长方体框架的后端可拆卸地连接，所述第一侧板(108)与所述第二侧板(109)分别设置在所述长方体框架的左、右两端，并分别与所述长方体框架的左、右两端可拆卸地连接。4.根据权利要求1和2所述的大功率压接式换流阀功率单元结构，其特征在于，所述箱体(100)还包括L型横梁(111)，所述上框架(101)的两个长边之间，和/或所述下框架(102)的两个长边之间，和/或相邻所述杆状件之间，分别设置有至少一个所述L型横梁(111)；所述箱体(100)还包括隔板(110)，所述隔板(110)固定于所述长方体框架的前部的子框架的相邻所述杆状件之间的所述L型横梁(111)上；所述高位取能电源(300)设置在所述隔板(110)上。5.根据权利要求3所述的大功率压接式换流阀功率单元结构，其特征在于，所述顶盖板(104)包括第一顶盖板(1041)和第二顶盖板(1043)；所述第一顶盖板(1041)上设置有开口，所述第二顶盖板(1043)设置在所述开口中，并与第一顶盖板(1041)可拆卸地连接，且所述第一顶盖板(1041)与所述第二顶盖板(1043)的上表面平齐；所述第一顶盖板(1041)在所述第二顶盖板(1043)与其
\t前部边缘之间设置有可开合的舱门(1042)，且所述舱门(1042)上设有开孔。6.根据权利要求3所述的大功率压接式换流阀功率单元结构，其特征在于，所述前面板(106)分为两块，呈上下对称设置，或呈左右对称设置，每块前面板(106)均能单独开合或单独拆卸；或者，所述前面板(106)分为四块，呈矩阵排列，或呈直线排列，每块前面板(106)均能单独开合或单独拆卸。7.根据权利要求1所述的大功率压接式换流阀功率单元结构，其特征在于，所述控制盒(200)包括PCB板(201)，所述PCB板(201)用于所述功率单元内所有电缆或光缆与外部的连接。8.根据权利要求1所述的大功率压接式换流阀功率单元结构，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕良富，田兴，盛俊毅，陈名，黎小林，
申请(专利权)人：特变电工新疆新能源股份有限公司，特变电工西安柔性输配电有限公司，南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65