功率转换器子模块制造技术

本发明专利技术公开一种用于功率转换器模块的子模块(200)，所述子模块(100)包括：具有母排线端子(114)的母排线(102)；具有部件端子(110、118)的转换器部件(104、106)；以及柔性连接器(202、302、402)，其连接到所述母排线端子(114)和所述部件端子(110、118)以在其间形成电连接，所述连接器(202、302、402)在所述母排线端子(114)和所述部件端子(110、118)之间沿着第一轴X延伸。所述连接器(202、302、402)是柔性的，以使得在所述母排线端子(114)和所述部件端子(110、118)之间存在至少一个自由度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率转换器子模块
本专利技术涉及一种用于功率转换器的子模块，具体来说，用于电压源转换器的子模块，其在母排线的端子和所述子模块的部件的端子之间具有柔性连接器，所述子模块例如电容器或绝缘栅双极晶体管(Insulated-GateBipolarTransistor，IGBT)。
技术介绍
高压直流电(high-voltagedirectcurrent，HVDC)电力传输使用直流电以供电力传输。这是更普遍的交流电电力传输的替代方案。使用HVDC电力传输存在许多益处。HVDC对远距离电力传输和/或在不同频率下操作的互连交流电(alternatingcurrent，AC)网络特别有用。越来越多地提出将电压源换流器(voltagesourceconverter，VSC)用于HVDC传输。VSC使用开关元件，例如IGBT，它们可独立于任何连接的AC系统而进行可控制的打开和关闭。在被称为模块化多电平转换器(modulemultilevelconverter，MMC)的一种VSC形式中，将AC端连接到DC端的每一阀包括串联连接的一系列子模块(或单元)，每一子模块包括储能元件如电容器，以及开关布置，所述开关布置可进行控制以便在子模块的端子之间串联连接储能元件或旁路储能元件。阀的子模块经控制以在不同时间连接或旁路它们相应的储能元件，以便随着时间推移使阀的电压差变化。通过使用相对较大数目的子模块和适当定时所述开关，所述阀可以合成近似正弦波且包括低水平谐波失真的步进波形。如所属领域的技术人员将理解，存在各种MMC设计。例如，MMC可为半桥式MMC或全桥式MMC。在半桥式MMC中，子模块的储能元件与半桥式开关布置连接，从而允许旁路或连接储能元件以在子模块的端子处提供具有给定极性的电压。在全桥式MMC中，子模块的储能元件与全桥式开关布置连接，从而允许旁路或连接储能元件以在子模块的端子处提供具有任一极性的电压。先前考虑的子模块包括层压母排线，其至少具有正极板、负极板和交流电(alternatingcurrent，AC)板。在半桥式布置中，呈电容器形式的储能元件连接到母排线上的端子，并且两个开关元件如IGBT连接到母排线上的端子。因穿过子模块的可高达2000A(安培)的高电流负载而使用母排线，并且对母排线进行层压以使电感最小化。母排线的端子和电容器与IGBT的对应端子之间的连接器同时提电气和刚性支撑连接。然而，由于新HVDCVSC的额定功率增加，设备处于不断增加的电负载下。高电负载可在母排线、电容器、IGBT以及它们之间的连接器中产生高热负载。例如，在操作期间，母排线可达到高达100℃。另外，由于取决于子模块的配置和操作，端子之间的电流负载不同，不同端子的热负载不同。此热负载可因热膨胀而将应力施加到子模块中的部件和连接中，这可损坏电容器和/或IGBT内的敏感部件，所述敏感部件一般作为商用现货(commercialoff-the-shelf，COTS)商品(即，其可能不是专门针对HVDCVSC设计)。另外，此类热负载可由于与各个端子的位置和大小相关的容差错不匹配和/或累积而添加到施加在子模块中的部件和连接中的现有应力，这可产生转换器部件内的端子和/或内部部件(即IGBT或电容器内的部件)的损坏。例如，部件之间的个别连接之间的在指定容差内的轻微不精确可在经组装子模块中的所有多个连接上相加(或“叠加”)，以使得在待连接的两个端子之间存在更大的累积的不精确。具体来说，此类不精确或偏移可在电容器和母排线之间、母排线和IGBT之间以及IGBT和冷却板之间的所有连接上叠加或相加。因此，需要提供一种改善的子模块。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供一种用于功率转换器模块(apowerconvertermodule)的子模块(asub-module)，所述子模块包括：具有母排线端子(abusbarterminal)的母排线(busbar)；具有部件端子(acomponentterminal)的转换器部件(aconvertercomponent)；以及连接到所述母排线端子和所述部件端子以在其间形成电连接的柔性连接器(aflexibleconnector)，所述连接器(connector)在所述母排线端子和所述部件端子之间沿着第一轴延伸；其中所述连接器是柔性的以使得在所述母排线端子和所述部件端子之间存在至少一个自由度。所述连接器可提供母排线端子和部件端子之间的支撑连接，以使得转换器部件通过柔性连接器而安装在母排线上。转换器部件可仅由所述柔性连接器或每一柔性连接器支撑(即，只由连接器支撑)。换句话说，转换器部件可能不由子模块中除了所述柔性连接器或每一柔性连接器之外的任何其它元件支撑。转换器部件可为开关元件或储能元件。例如，转换器部件可以是绝缘栅双极晶体管(Insulated-GateBipolarTransistor，IGBT)或电容器。连接器(connector)可以沿着第一轴延伸和挤压，以使得在母排线端子和部件之间沿着第一轴至少存在轴向自由度。连接器沿着第一轴可具有105N/m或更小的刚度(stiffness)。连接器可被配置成比穿过相应部件的机械负载路径更具柔性。例如，沿着第一轴的刚度可以是穿过相关部件的机械负载路径的相应轴向刚度的50％或更小、20％或更小，或10％或更小，所述机械负载路径例如是穿过连接到部件端子的部件的内部电路的机械负载路径。连接器可被配置成至少围绕第二轴弯曲，以使得在母排线端子和部件端子之间存在至少三个自由度。连接器可被配置成围绕第二轴弯曲，以使得在母排线端子和部件端子之间，沿着第一轴存在轴向自由度，沿着与第一与第二轴正交的第三轴存在轴向自由度，并围绕第二轴存在角度自由度。第二轴可与第一轴正交。连接器被配置成围绕两个轴弯曲，以使得在母排线端子和部件端子之间存在至少五个自由度。所述两个轴可以是相对于彼此正交和/或相对于第一轴正交的第二和第三轴。连接器可被配置成围绕第二轴和第三轴弯曲，以使得在母排线端子和部件端子之间，沿着第一、第二和第三轴分别存在轴向自由度，并围绕第二和第三轴存在角度自由度。围绕与第一轴正交的第二和第三正交轴的连接器的弯曲刚度可小于穿过相关部件的机械负载路径的相应弯曲刚度。例如，所述弯曲刚度可以是相关部件的相应弯曲刚度的50％或更小、20％或更小，或10％或更小。连接器可被配置成围绕第一轴扭转，以使得在母排线端子和部件端子之间围绕第一轴存在角度自由度。围绕第一轴的连接器的扭转刚度可小于穿过相关部件的机械负载路径的相应扭转刚度。例如，所述扭转刚度可以是相关部件的相应扭转刚度的50％或更小、20％或更小，或10％或更小。柔性连接器可呈波纹管形式(abellows)。波纹管可为大体上轴对称。波纹管可为中空的。波纹管可具有由单件材料形成的柔性部分。柔性部分可具有波纹状轮廓。柔性连接器可呈弹簧形式。弹簧可以是螺旋弹簧。弹簧可为中空的。连接器可为中空的。换句话说，连接器可具有沿着第一轴延伸的开口，所述第一轴沿着连接器的柔性部分的长度，例如，沿着连接器的柔性部分的全长。柔性连接器可具有相对的端附接部分，用于分别与部件端子和母排线端子连接。部件端子可以与对应的连接器的端附接部分以螺纹方式组装。部件端子可包括内螺纹孔，并且对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于功率转换器模块的子模块，所述子模块包括：具有母排线端子的母排线；具有部件端子的转换器部件；以及柔性连接器，其连接到所述母排线端子和所述部件端子以在其间形成电连接，所述连接器在所述母排线端子和所述部件端子之间沿着第一轴延伸；其中所述连接器是柔性的，以使得在所述母排线端子和所述部件端子之间存在至少一个自由度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.25 GB 1511223.81.一种用于功率转换器模块的子模块，所述子模块包括：具有母排线端子的母排线；具有部件端子的转换器部件；以及柔性连接器，其连接到所述母排线端子和所述部件端子以在其间形成电连接，所述连接器在所述母排线端子和所述部件端子之间沿着第一轴延伸；其中所述连接器是柔性的，以使得在所述母排线端子和所述部件端子之间存在至少一个自由度。2.根据权利要求1所述的子模块，其特征在于：所述转换器部件是开关元件或储能元件。3.根据权利要求1或2所述的子模块，其特征在于：所述连接器能沿着所述第一轴延伸和挤压，以使得在所述母排线端子和所述部件之间沿着所述第一轴至少存在轴向自由度。4.根据权利要求3所述的子模块，其特征在于：所述连接器沿着所述第一轴具有105N/m或更小的刚度。5.根据任一前述权利要求所述的子模块，其特征在于：所述连接器被配置成至少围绕第二轴弯曲，以使得在所述母排线端子和所述部件端子之间存在至少三个自由度。6.根据任一前述权利要求所述的子模块，其特征在于：所述连接器被配置成围绕两个轴弯曲，以使得在所述母排线端子和所述部件端子之间存在至少五个自由度。7.根据任一前述权利要求所述的子模块，其特征在于：所述连接器被配置成围绕所述第一轴扭转，以使得在所述母排线端子和所述部件端子之间围绕所述第一轴存在角度自由度。8.根据任一前述权利要求所述的子模块，其特征在于：所述柔性连接器呈波纹管形式。9.根据权利要求1到7中任一项所述的子模块，其特征在于：所述柔性连接器呈弹簧形式。10.根据任一前述权利要求所述的子模块，其特征在于：所述连接器是中空的。11.根据任一前述权利要求所述的子模块，其特征在于：所述柔性连接器具有相对的端附接部分，用于分别与所述部件端子和母排线端子连接。12.根据权利要求11所述的子模块，其特征在于：所述部件端子与所述连接器的对应的端附接部分以螺纹方式组装。13.根据权利要求11或12所述的子模块，其特征在于：通过插入穿过所述母排线以接合所述相应的端附接部分的螺钉或螺丝，所述母排线端子连接到所述连接器的对应的端附接部分。14.根据任一前述权利要求所述的子模块，其特征在于：所述母排线端子具有用于与所述连接器连接的母排线开口，并且其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：R哈贝，
申请(专利权)人：通用电器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH