一种基于IEGT的大容量变流器水冷却模块化H桥结构，其左右对称，包括：箱型框架；左相模块单元、左电容模块处在框架内左侧前、后部；旁路模块、电压撬杠电路处在框架内前、后部的中间；隔离电源固定在框架后面；左放电电阻，固定在框架后面的左侧；左水冷电阻散热器固定在左放电电阻上；左模块驱动单元连接在左相模块单元前端；出水管和进水管分别横向布置在框架后面的上下；左相模块进水分管和左相模块出水分管；左控制单元、左电源单元和左充电单元，在框架左侧从前往后依次固定。本H桥结构可应用于多种高压大容量变流器中，能装满足现代电力电子高压大容量装机需要，且结构轻简，可批量模块化生产，装配、调试和维护方便。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种电力电子行业中的变流器H桥结构，特别是一种基于IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor电子注入增强栅晶体管)大容量变流器水冷却模块化H桥结构(以下简称H桥结构)。
技术介绍
能源的开发利用是人类进步的标志。其中，以电力能源形式的终端消耗占很大比重。由于发电、输电、配电和用电等为电力行业的重大环节，在每个环节能量传递的过程中，对电能的质量均有要求。为改善电能质量常采用诸多有效措施，其中以无功补偿装置为用量最多。而当前由于新型大功率器件的出现，如IEGT，使得STATC0M大功率无功补偿装置得到了发展。在STATC0M大功率无功补偿设备中基于IEGT的大容量变流器的采用是目前电网应用较为广泛的配套设备，H桥是其中核心装备部件，根据电气设计要求，把其中的电气结构单元件拼装起来，安装在固定的结构体中，再通过结构之间的连接，确保STATC0M设备的电气原件能够正常可靠运转。H桥的结构在不断的改进，以保证电气设计的要求，同时能满足设备向大功率集成化，集约型发展。在现有技术中，H桥框架结构多局限于小容量装机设备，并不适合高压(35kV)大容量(200Mvar)、模块化生产要求。现有技术的H桥结构多为IGBT功率器件，且不是模块化单元结构。如《一种基于级联型变流器的多功能快速开关装置》(申请号为201110341235. 3)，仅给出H桥电路原理图。而《基于IGBT模块并联的大功率变流器》(申请号为201010624224.1 )，没有给出H桥结构。目前没有见到采用IEGT的大容量变流器水冷却模块化H桥结构。只有本课题组已申请的《一种基于IEGT的功率相模块》(专利号为ZL201010121677. 2)技术专利结构(见图5和图6)和《一种基于全控型变流器件IEGT的大容量H桥功率单元》(专利号为ZL201020128033.1)技术专利电路原理图(见图4)均已授权。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题，就是提供一种基于IEGT的大容量变流器水冷却模块化H桥结构，这种H桥结构可应用于多种高压大容量变流器中，能装满足现代电力电子高压大容量装机需要，且结构轻简，可批量模块化生产，装配、调试和维护方便。解决上述技术问题，本技术通过以下技术方案实现一种基于IEGT的大容量变流器水冷却模块化H桥结构，其特征是结构左右对称，组成包括箱型框架(I);左相模块单元(2)，处在框架内左侧前部并设有A插件板(3-1)；左电容模块(5),处在框架内左侧后部,设有B插件板(6-1)；旁路模块(4)，处在框架内前部的中间并设有接入铜排(4-1)和接出铜排(4-2)；电压撬杠电路(7)，处在框架内后部的中间位于旁路模块(4)后；隔离电源(14)，固定在框架后面的隔离电源固定板(15)上；左放电电阻(17)，固定在框架后面的左侧；左水冷电阻散热器(16)，固定在左放电电阻(17)上；左模块驱动单元(9)，连接在所述的左相模块单元前端；出水管和进水管(24和23)，分别横向布置在框架后面的上下；左相模块进水分管(12)，从进水管左端接出，经框架左侧外引至前面，通过水管快速接头进入左相模块；左相模块出水分管(13)，从左相模块前面通过水管快速接头接出，经框架左侧外引至出水管左端；左控制单元、左电源单元和左充电单元，在框架左侧从前往后依次固定。在上述基础上，本技术还可以做如下进一步的改进所述的箱型框架(I)底面的中间设有两纵向支承板、后面设有两横向支承板，顶面前部设有一横向加强板。所述的左电容模块(5)由两只高压大容量电容器(5-1)用夹板固定并联而成。所述的水冷系统的水管快速接头是一种仅用手即可接通或断开，断开后水不会溢出。所述的A插件板和B插件板相互电连接。所述的旁路模块⑷通过伸出铜排与相模块电连接固定。图1为STATC0M逻辑原理图，图2为STATC0M H桥水冷系统示意图，图3为H桥逻辑原理图，图4为H桥电路原理图，图5和图6分别是本技术的现有技术的相模块立体结构图和平面结构图。根据高压大容量变流器原理拓扑电路的设计要求(见图1)，变流器每相应选用若干个IEGT的大容量变流器水冷却模块化H桥单元，按照变流器原理拓扑电路的设计要求将H桥接入设计的系统中，其变流器H桥单元的整体水冷却系统原理见图2，I为总进水口，O为总出水口。H桥(见图3)主要由两个相模块、两个电容模块、电压撬杠电路、旁路模块、水冷却系统及框架等部件组成，参见图4，第一电容模块(C3)、第二电容模块(C4)分别并联在第一相模块、第二相模块与正负母排的连接端口上，电压撬杠电路连接在正负母排端口，其包括反向并联的两个晶闸管后并串联一电阻(R4)，旁路模块连接在第一相模块、第二相模块的输出端口上，其包括两个反并联的晶闸管(SCRl)后并连一接触器(SCR2 )。H桥中的相模块(见图4中的原理电路和图5中的IEGT相模块立体结构和IEGT相模块结构的平面图，即A10)，由IEGT高压大功率管、二极管、电感、电容、电阻、水冷却系统及框架组成(此相模块已授权技术专利，专利号为ZL201010121677. 2)；现有技术的相模块包括两个IEGT器件，每个IEGT器件均并联有续流二极管，两个IEGT器件串联在一起，中间连接端引出为输出端；相模块设有缓冲吸收电路，其包括电感、电阻、二极管及电容，二极管正极端与电感相连、负极端与电阻一端相连，电阻另一端与电感相连；二极管的负极端还连接电容一端，电容另一端与负母排相连接，与电感相连的二极管正极端还与正母排相连。与现有技术相比，本技术的有益效果是I)本H桥是基于高压大电流全控型器件IEGT的功率单元，具有超強的通用性、灵活性和可靠性，可用作多种功能的高压大电流变流器，如，35kV± 200MvarSTATC0M高压大功率无功补偿；又如，IOkV 25MW超大容量高压变频器；2)本H桥是一种高压大容量水冷却模块化结构的功率单元，组装快，方便大批量生产；3)本H桥釆用相控模块并联方式水冷却系统，使功率器件冷却均衡，保证了功率系统运行的可靠性；4)本H桥结构进行了多种优化，确保电气单元连接的准确性、合理性，结构十分紧凑，标准化和集成度高，体积小，功耗低，便于系统集装箱紧凑结构的实现；5)本H桥结构中，采用了水管快速接头，可以在压力水的情况下进行断开或接通，因为快速接头断开时，快速接头自行封闭，接通时，自行打开，无漏水现象。这项功能可安全、方便的更換任意一个H桥单元。附图说明图1. STATC0M逻辑原理图；图2. STATC0M H桥水冷系统示意图；图3. H桥逻辑原理图；图4. H桥电路原理图；图5. AlO是IEGT相控模块立体结构图；图6. AlO是IEGT相控模块平面结构图；图7. H桥结构图的前视图；图8. H桥结构图的后视图；图9为框架立体示意图。图6(A10)中All-水管快速接头A12-蝶簧A13-绝缘片A14-金属管A15-水冷圆盘接头A16-水冷缓冲电感A17-1EGT器件A18-水冷散热器A19-上分水器20-二极管器件A21-下分水器A22-水冷散热器A23-二极管器件A24-压装式电阻A25-绝缘片A26-蝶簧。其余图中1_框架本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于IEGT的大容量变流器水冷却模块化H桥结构，其特征是：结构左右对称，组成包括：箱型框架（1）；左相模块单元（2），处在框架内左侧前部并设有A插件板（3?1）；左电容模块（5），处在框架内左侧后部，设有B插件板（6?1）；旁路模块(4)，处在框架内前部的中间并设有接入铜排(4?1)和接出铜排(4?2)；电压撬杠电路(7)，处在框架内后部的中间位于旁路模块(4)后；隔离电源(14)，固定在框架后面的隔离电源固定板(15)上；左放电电阻（17），固定在框架后面的左侧；左水冷电阻散热器(16)，固定在左放电电阻（17）上；左模块驱动单元（9），连接在所述的左相模块单元前端；出水管和进水管（24和23），分别横向布置在框架后面的上下；左相模块进水分管（12），从进水管左端接出，经框架左侧外引至前面，通过水管快速接头进入左相模块；左相模块出水分管（13），从左相模块前面通过水管快速接头接出，经框架左侧外引至出水管左端；左控制单元、左电源单元和左充电单元，在框架左侧从前往后依次固定。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳旭东，陈剑光，廖毅强，张飞，郭小龙，雷烈波，李春华，谢化安，罗瑞彬，黄伟雄，刘锦宁，许树楷，胡玉岚，魏伟，王春岩，白羽，
申请(专利权)人：广东电网公司东莞供电局，广东电网公司电力科学研究院，荣信电力电子股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：
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