CN102290405A - 一种用于模块化多电平电压源换流器的晶闸管压装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于模块化多电平电压源换流器的晶闸管压装结构，属于由多个单个半导体或其他固体器件组成的组装件领域。本发明所述晶闸管压装结构是保障电压源换流器安全稳定运行的一个关键部件，具有良好的结构设计，能辅助模块化多电平电压源换流器更好的发挥其拓扑结构的优势。所述压装结构包括正母排、负母排、晶闸管和压装框架，正母排和负母排分别压装于晶闸管的阳极侧和阴极侧，与电压源换流器主电路连接方便，且正母排和负母排与晶闸管阳极和阴极的接触面均经过表面处理(如镀镍或镀银)，以减小它们之间的接触电阻，晶闸管和压装框架之间可有多种绝缘方式，以满足不同场合需要。所述压装结构结构紧凑，设计合理，具有良好的通用性。
Description
技术领域
本发明属于由多个单个半导体或其他固体器件组成的组装件领域，具体讲涉及一种用于模块化多电平电压源换流器的晶闸管压装结构。
背景技术
为了缓解能源短缺、环境污染等问题，风能、太阳能等可再生能源的大规模开发利用已是大势所趋。但是风能、太阳能等可再生能源具有分散性、间歇性的缺点，风力发电和光伏发电在采用传统的交流输电技术或常规直流输电技术并网时会给电力系统带来一系列的问题，而且这一问题将随着可再生能源利用规模的扩大而日益突出。
柔性直流输电技术是一种基于全控型器件和脉宽调制的新技术，电压源换流器(voltagesource converter简称VSC)是柔性直流输电系统的核心装备。柔性直流输电的控制方式和运行方式灵活，传输的有功功率和无功功率可以独立控制，而且适合中小功率的系统运行，目前已有12个柔性直流输电工程在运行。以VSC为换流单元的柔性直流输电所具有的技术经济特点十分适合不同规模的风力、太阳能等可再生能源的并网发电。电压源换流器既能满足不同规模的可再生能源并网发电需求，也能满足整个电网的安全、稳定、经济运行的要求，避免因采用其他输电方式对电网产生的不利影响。
模块化多电平电压源换流器是VSC的一种新型拓扑，是目前既能有效增加换流器电平输出数、降低输出波形畸变率，又能适用于高压大功率的功率变换、传输场合的拓扑结构。模块化多电平电压源换流器，由数百个甚至数千个电气和结构上相同的基本功能单元(简称子模块)的正负极级联而成，是集成了一次设备、二次控制保护系统、结构、冷却系统和屏蔽系统的有机整体。每个子模块电气上自称系统，都是一个完整的VSC，是VSC的最小功能单元。能够实现变流、通讯等所有功能；同时子模块结构上独立，数个、数十个甚至数百个子模块相互级联并通过系统的协调控制，实现较高电压等级、较大功率的换流功能。
模块化多电平电压源换流器与传统二极管箝位型和电容箝位型多电平结构不同的是，它是由一系列电气和结构上均相同的子单元级联而成，易于规模化生产、整体布局设计容易、安装检修以及未来增容扩展方便；而与级联H桥型多电平结构不同的是，它有共同的直流母线，可用于输电领域。
以半控型器件晶闸管为核心的换流器在大规模电力传输中已经取得较为广泛的应用。晶闸管压装结构是保障模块化多电平电压源换流器的子模块安全稳定运行的一个关键部件。在这个复杂系统中，空间显得尤为重要，因而为了更好地发挥这种拓扑的优势，具有良好结构设计的晶闸管压装结构是个关键。
现有关于晶闸管压装结构的专利技术有：
授权公告号为CN201780970U、授权公告日为2011.03.30、发明名称为《一种直流输电换流阀用晶闸管压装机构》的实用新型专利，公开的技术方案为：一种用于直流输电换流阀的晶闸管压装机构，该机构使晶闸管压力分布均匀、压力控制精确、易于操作、便于维护，能有效保证晶闸管压装力要求，满足晶闸管长期运行稳定性和可靠性要求，且操作简单高效。
授权公告号为CN201549484U、授权公告日为2010.08.11、发明名称为《一种晶闸管压装装置》的实用新型专利，公开的技术方案为：一种用于直流换流阀的晶闸管液压式压装装置，该装置利用的液压系统压力控制精确、易于操作。
又如授权公告号为CN201348995Y、授权公告日为2009.11.18、发明名称为《一种晶闸管阀的压装机构》的实用新型专利，公开的技术方案为：一种应用于电力系统可控串联补偿装置及静态补偿装置中，或者大面积平板型晶闸管及高压等级的晶闸管阀中的晶闸管压装机构，该压装机构结构简单、操作省力、维修方便。
发明内容
本发明提供了一种用于模块化多电平电压源换流器的晶闸管压装结构，所述压装结构机械强度和电气绝缘强度高，压紧结构安全可靠，性能稳定，晶闸管受力均匀，安装检修方便；且压装结构结构紧凑，设计合理，具有良好的通用性。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：
一种用于模块化多电平电压源换流器的晶闸管压装结构，所述压装结构包括晶闸管、碟簧、压装框架和绝缘体；其改进之处在于在所述晶闸管的阳极和阴极分别压装有正母排和负母排，所述碟簧设置于所述晶闸管的阳极侧或阴极侧，所述晶闸管和所述压装框架之间绝缘处理方式包括：
所述晶闸管的阳极与所述阳极侧碟簧之间设置所述绝缘体；
所述晶闸管的阴极与所述阴极侧碟簧之间设置所述绝缘体；
所述压装框架与所述晶闸管的阳极侧和阴极侧之间分别设置绝缘体。
本发明的另一优选技术方案为：所述正母排和负母排与所述晶闸管的阳极和阴极的接触面经过镀镍或镀银表面处理，以降低它们之间的接触电阻，从而满足自然风冷的需求。
本发明的又一优选技术方案为：所述压装框架采用钢或高强度绝缘材料。
本发明的又一优选技术方案为：所述高强度绝缘材料可以是玻璃钢、石英和陶瓷等刚性好的材料。
本发明的又一优选技术方案为：所述压装框架采用双螺栓顶压形式固定所述碟簧、绝缘体、正母排、晶闸管和负母排。
本发明的又一优选技术方案为：所述碟簧用于调整所述晶闸管压装力的大小和方向。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1、所述压装结构的正母排和负母排分别压装于晶闸管的阳极侧和阴极侧，与电压源换流器主电路连接方便；
2、正母排和负母排与晶闸管阳极和阴极的接触面均经过表面处理，如镀镍或镀银，以减小之间的摩擦；
3、晶闸管阳极侧或阴极侧均通过多个叠簧来调整晶闸管压装力的大小和方向，操作简单、易于维修；
4、晶闸管和压装框架之间可有多种绝缘方式，如晶闸管阳极与阳极侧叠簧之间绝缘、晶闸管阴极与阴极侧叠簧之间绝缘和阳极侧与阴极侧的压装机构之间绝缘，以满足不同场合需要。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是晶闸管压装结构结构主视图；
图2是晶闸管压装结构结构左视图；
图3是晶闸管压装结构结构俯视图；
图4是电压源换流器功能结构图；
附图标记：
1-正母排，2-负母排，3-晶闸管，4-叠簧，5-压装框架，6-绝缘体。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进行详细的说明。
本发明所述一种用于模块化多电平电压源换流器的晶闸管压装结构，其主视图如图1所示，左视图如图2所示，俯视图如图3所示，压装框架5主要采用钢或高强度绝缘材料，其作用是固定碟簧4、绝缘体6、负母排2、晶闸管3和正母排1，所述碟簧4、绝缘体6、负母排2、晶闸管3和正母排1同轴心摆放，压装框架5通过两个对称螺栓和两块上下设置的平板对晶闸管施加顶压，以满足晶闸管3压装力的要求，其中高强度绝缘材料包括玻璃钢、石英和陶瓷等刚性好的材料；
压装结构的正母排1和负母排2分别位于晶闸管3的阳极侧和阴极侧，此结构设计的目的在于使得压装结构与电压源换流器的主电路连接方便；
压装结构的正母排1和负母排2与晶闸管3的阳极和阴极的接触面均经过表面处理(如镀镍或镀银等)，以减小接触面之间的接触电阻，从而满足晶闸管自然风冷的需要；
晶闸管3的阳极侧或阴极侧通过多个叠簧4来调整晶闸管3压装力的大小和方向，其中附图2以阴极侧为例进行图示；
晶闸管3、压装框架5之间可有具有多种绝缘方式已满足不同场合需要，如晶闸管3的阳极与阳极侧叠簧4之间做绝缘处理、晶闸管3阴极与阴极侧叠簧4之间做绝缘处理和阳极侧与阴极侧的压装机构之间做绝缘处理，附图2以晶闸管3阴极与阴极侧叠簧4之间设置绝缘体6做绝缘处理为例进行图示。
如图4为电压源换流器功能结构图，子模块是一个集一次设备、冷却系统和二次控制保护系统的统一体。晶闸管是用于保护子模块一次设备不会发生过电流损害的一层重要保护。
此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。
Claims (6)
1.一种用于模块化多电平电压源换流器的晶闸管压装结构，所述压装结构包括晶闸管(3)、碟簧(4)、压装框架(5)和绝缘体(6)；其特征在于在所述晶闸管(3)的阳极和阴极分别压装有正母排(1)和负母排(2)，所述碟簧(4)设置于所述晶闸管(3)的阳极侧或阴极侧，所述晶闸管(3)和所述压装框架(5)之间绝缘处理方式包括：
所述晶闸管(3)的阳极与所述阳极侧碟簧(4)之间设置所述绝缘体(6)；
所述晶闸管(3)的阴极与所述阴极侧碟簧(4)之间设置所述绝缘体(6)；
所述压装框架(5)与所述晶闸管(3)的阳极侧和阴极侧之间分别设置绝缘体(6)。
2.如权利要求1所述的一种用于模块化多电平电压源换流器的晶闸管压装结构，其特征在于所述正母排(1)和负母排(2)与所述晶闸管(3)的阳极和阴极的接触面经过镀镍或镀银表面处理。
3.如权利要求1所述的一种用于模块化多电平电压源换流器的晶闸管压装结构，其特征在于所述压装框架(5)采用钢或高强度绝缘材料。
4.如权利要求3所述的一种用于模块化多电平电压源换流器的晶闸管压装结构，其特征在于所述高强度绝缘材料是玻璃钢、石英或陶瓷材料。
5.如权利要求1所述的一种用于模块化多电平电压源换流器的晶闸管压装结构，其特征在于所述压装框架(5)采用双螺栓顶压形式固定所述碟簧(4)、绝缘体(6)、正母排(1)、晶闸管(3)和负母排(2)。
6.如权利要求1所述的一种用于模块化多电平电压源换流器的晶闸管压装结构，其特征在于所述碟簧(4)用于调整所述晶闸管(3)压装力的大小和方向。
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