模块化多电平子模块、阀塔及交流耐压测试方法技术

本公开涉及一种模块化多电平子模块、阀塔及交流耐压测试方法。模块化多电平子模块，包括：直流电容、功率半导体单元、取能电源、主控电路以及支撑金属结构件；直流电容包括直流电容正极、直流电容负极，与功率半导体单元并联；取能电源从直流电容取能；功率半导体单元包括功率半导体器件、散热器以及交流输出端口；取能电源包括电源金属外壳，主控电路包括电路金属外壳；直流电容负极作为等电位点；电源金属外壳、电路金属外壳、散热器和支撑金属结构件中的一个或多个形成等电位连接面，等电位连接面电连接等电位点。本公开通过模块化多电平子模块内金属部件的等电位连接，提高模块化多电平子模块的抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
模块化多电平子模块、阀塔及交流耐压测试方法
本公开属于大功率电力电子变流
，具体涉及一种模块化多电平子模块、阀塔及交流耐压测试方法。
技术介绍
等电位连接源于三相交流配电系统的接地方式。在建筑用电设计时，通过等电位连接的方式尽量减小金属部件之间的阻抗，消除各个金属部件之间的电位差，以确保人身安全和用电设备的安全。例如，在三相四线制的交流配电系统中，使用“TN-C”接地方式将所有外露可导电部分和外界可导电部分都与中性线相连，以达到等电位连接的目的，保障人身安全和设备安全。同时等电位连接通过将金属导体连接在一起，构成一个封闭或半封闭的电磁屏蔽防护空间，可以防止空间内部的电路受到外部电磁辐射干扰。在电力电子
，模块化多电平换流器由大量的子模块级联构成，承担几百千伏的电压。其中，子模块是工作在浮地的等电位模式，内部存在大量的金属部件，这些金属部件需要进行等电位连接，否则金属部件之间会存在电位差，在运行过程中存在绝缘问题无法正常工作。在实际的子模块中，各个金属部件的特点和作用是不相同的，比如有的部件的作用是作为支撑结构，用于支撑、连接，固定子模块中其他的部件；有的是用于功率半导体器件的散热；有的用作电磁屏蔽。由于部分金属部件之间不可避免的存在相互接触、相互作用，使得各个金属部件往往不能完全解耦，存在寄生通路。因此，需根据模块化多电平子模块中金属部件的相互作用关系设计合理的等电位连接方式。子模块相互串联构成阀塔，同样具有等电位连接的问题。
技术实现思路
本公开提出一种模块化多电平子模块、阀塔及交流耐压测试方法，以模块化多电平子模块的直流电容负极为等电位点，各个等电位连接面与等电位点连接，并以模块化多电平子模块为基础实现阀塔的等电位连接，提高模块化多电平子模块和阀塔的可靠性以及抗干扰能力。本公开的一个实施例提供一种模块化多电平子模块，包括：直流电容、功率半导体单元、取能电源、主控电路以及支撑金属结构件；所述直流电容包括直流电容正极、直流电容负极，与功率半导体单元并联；所述功率半导体单元包括功率半导体器件、散热器以及交流输出端口；所述取能电源包括电源金属外壳，取能电源从所述直流电容取能；所述主控电路包括电路金属外壳；所述直流电容负极作为等电位点；所述电源金属外壳、电路金属外壳、散热器和支撑金属结构件中的一个或多个形成至少一个等电位连接面，所述等电位连接面电连接所述等电位点。根据本公开的一些实施例，所述电源金属外壳、电路金属外壳、散热器和支撑金属结构件形成一等电位连接面。根据本公开的一些实施例，所述等电位连接面的数量为两个或三个。根据本公开的一些实施例，所述电源金属外壳、电路金属外壳、散热器和支撑金属结构件分别形成等电位连接面，各个所述等电位连接面分别电连接所述等电位点。根据本公开的一些实施例，所述等电位点连接一导电排，全部或部分所述等电位连接面电连接所述导电排。根据本公开的一些实施例，模块化多电平子模块还包括绝缘部件，所述绝缘部件设置于相邻所述等电位连接面之间；或，所述绝缘部件设置于所述等电位连接面上。根据本公开的一些实施例，所述电源金属外壳形成一等电位连接面，多个等电位连接面与所述等电位点的连接点中，所述电源金属外壳形成的等电位连接面的连接点最接近所述直流电容负极。根据本公开的一些实施例，所述电源金属外壳和电路金属外壳合并为一整体金属外壳。根据本公开的一些实施例，所述取能电源包括正极和负极，所述取能电源的负极通过导电体与所述等电位点或所述等电位连接面连接；或，所述取能电源的负极通过导电体与所述电源金属外壳连接；或，所述取能电源的正极或负极通过电容与所述电源金属外壳连接。根据本公开的一些实施例，所述主控电路包括电源，主控电路电源包括正极和负极，所述主控电路电源的负极通过导电体与所述等电位点或所述等电位连接面连接；或，所述主控电路电源的负极通过导电体与所述电路金属外壳连接；或，所述主控电路电源的正极或负极通过电容与所述电路金属外壳连接。本公开的一个实施例提供一种阀塔，包括至少一个阀段和多根支撑绝缘子，所述阀段包括：多个如上所述的模块化多电平子模块，多个所述模块化多电平子模块的交流输出端口依次串联；多个阀段支撑结构件，用于所述阀段的支撑，所述阀段支撑结构件与最接近的模块化多电平子模块的等电位点或交流输出端口电连接；所述支撑绝缘子的顶部连接所述阀段支撑结构件，底部与地电位连接。根据本公开的一些实施例，阀塔还包括冷却水管和/或光缆槽盒，所述冷却水管包括至少一个水电极，所述光缆槽盒包括至少一个光缆槽电位固定点；所述水电极和/或光缆槽电位固定点与最接近的模块化多电平子模块的等电位点或交流输出端口电连接。根据本公开的一些实施例，所述阀塔包括M个不同电位的等电位点，取总数为N的所述不同电位的等电位点和/或交流输出端口连接平面金属结构，所述平面金属结构设置于所述阀段的外围，其中，M为大于等于2的整数，N为大于等于2且小于等于M的整数。根据本公开的一些实施例，多个所述支撑绝缘子的底部通过底部连接导电体连接，所述底部连接导电体连接地电位。根据本公开的一些实施例，所述支撑绝缘子包括多个绝缘子，多个所述绝缘子通过金属端头串联，多个所述支撑绝缘子的金属端头通过端头连接导电体连接。根据本公开的一些实施例，所述底部连接导电体和端头连接导电体均为栅格状。本公开的一个实施例提供一种如上所述阀塔的交流耐压测试方法，包括：短接所述阀塔的不同电位的等电位点；交流耐压试验电源的一端连接阀塔的等电位点，一端连接地电位；逐步升高所述交流耐压试验电源输出电压至预设电压，若能保持预设时间，则所述阀塔的交流耐压测试合格；降低所述交流耐压试验电源输出电压到零。根据本公开的一些实施例，若所述阀塔包括底部连接导电体，在地面上设置与所述底部连接导电体等同的等电位体，所述等电位体接地，将去除底部连接导电体的阀体设置在所述等电位体上。根据本公开的一些实施例，确定所述交流耐压试验电源的最小容量包括：分别计算阀塔顶部对阀厅顶部及阀塔侧部对墙壁的分布电容值；若所述阀塔包括底部连接导电体，而不包括端头连接导电体，计算阀段底部对地电位的分布电容值；若所述阀塔包括底部连接导电体和端头连接导电体，计算阀段底部对所述端头连接导电体的分布电容和所述端头连接导电体对地电位的分布电容的串联值；若所述阀塔而不包括端头连接导电体，则将各个分布电容值求和，若所述阀塔包括端头连接导电体，则将各个分布电容值及串联值求和，得到分布电容总和∑Cb；确定所述交流耐压试验电源的最小容量Smin＝Utest2·ω·∑Cb，其中，ω＝2πf，f为工作频率，Utest为交流耐压试验电源输出预设电压。本公开的模块化多电平子模块通过内部金属件的等电位连接方式，合理钳位子模块的内部电位，提高子模块的抗干扰能力；利用绝缘部件加装在等电位连接面之间，或直接将绝缘部件设置在等电位连接面上以替换部分结构件，通过隔离方式消除了寄生的连接点，消除了等电位连接面之间的相互耦合，使整个子模块的电位分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化多电平子模块，包括：直流电容、功率半导体单元、取能电源、主控电路以及支撑金属结构件；/n所述直流电容包括直流电容正极、直流电容负极，与功率半导体单元并联；所述功率半导体单元包括功率半导体器件、散热器以及交流输出端口；所述取能电源包括电源金属外壳，所述取能电源从所述直流电容取能；所述主控电路包括电路金属外壳；其特征在于，/n所述直流电容负极作为等电位点；/n所述电源金属外壳、所述电路金属外壳、所述散热器和所述支撑金属结构件中的一个或多个形成至少一个等电位连接面，所述等电位连接面电连接所述等电位点。/n

【技术特征摘要】
1.一种模块化多电平子模块，包括：直流电容、功率半导体单元、取能电源、主控电路以及支撑金属结构件；
所述直流电容包括直流电容正极、直流电容负极，与功率半导体单元并联；所述功率半导体单元包括功率半导体器件、散热器以及交流输出端口；所述取能电源包括电源金属外壳，所述取能电源从所述直流电容取能；所述主控电路包括电路金属外壳；其特征在于，
所述直流电容负极作为等电位点；
所述电源金属外壳、所述电路金属外壳、所述散热器和所述支撑金属结构件中的一个或多个形成至少一个等电位连接面，所述等电位连接面电连接所述等电位点。


2.根据权利要求1所述的模块化多电平子模块，其特征在于，所述电源金属外壳、电路金属外壳、散热器和支撑金属结构件形成一等电位连接面。


3.根据权利要求1所述的模块化多电平子模块，其特征在于，所述等电位连接面的数量为两个或三个。


4.根据权利要求1所述的模块化多电平子模块，其特征在于，所述电源金属外壳、电路金属外壳、散热器和支撑金属结构件分别形成等电位连接面，各个所述等电位连接面分别电连接所述等电位点。


5.根据权利要求1所述的模块化多电平子模块，其特征在于，所述等电位点连接一导电排，全部或部分所述等电位连接面电连接所述导电排。


6.根据权利要求1所述的模块化多电平子模块，其特征在于，还包括绝缘部件，
所述绝缘部件设置于相邻所述等电位连接面之间；或，
所述绝缘部件设置于所述等电位连接面上。


7.根据权利要求1所述的模块化多电平子模块，其特征在于，所述电源金属外壳形成一等电位连接面，多个等电位连接面与所述等电位点的连接点中，所述电源金属外壳形成的等电位连接面的连接点最接近所述直流电容负极。


8.根据权利要求1所述的模块化多电平子模块，其特征在于，所述电源金属外壳和电路金属外壳合并为一整体金属外壳。


9.根据权利要求1所述的模块化多电平子模块，其特征在于，所述取能电源包括正极和负极，
所述取能电源的负极通过导电体与所述等电位点或所述等电位连接面连接；或，
所述取能电源的负极通过导电体与所述电源金属外壳连接；或，
所述取能电源的正极或负极通过电容与所述电源金属外壳连接。


10.根据权利要求1所述的模块化多电平子模块，其特征在于，所述主控电路包括电源，主控电路电源包括正极和负极，
所述主控电路电源的负极通过导电体与所述等电位点或所述等电位连接面连接；或，
所述主控电路电源的负极通过导电体与所述电路金属外壳连接；或，
所述主控电路电源的正极或负极通过电容与所述电路金属外壳连接。


11.一种阀塔，包括至少一个阀段和多根支撑绝缘子，其特征在于，所述阀段包括：
多个权利要求1～10任意一项所述的模块化多电平子模块，多个所述模块化...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢晔源，王宇，曹冬明，姜田贵，高彪，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32