CN104901518A - 一种高压电力变换设备及其功率单元 - Google Patents

Abstract

一种高压电力变换设备及其功率单元，所述功率单元包括：绝缘式箱体；设置在所述绝缘式箱体内结构相同的第一、第二单体功率单元；所述第一、第二单体功率单元均包括：固定在所述绝缘式箱体底板上的电容组；散热器；功率器件组件；连接铜排和输出铜排；位于所述电容组顶部上方的控制板件支架；设置在所述控制板件支架上的控制板件；所述第一、第二单体功率单元的功率器件组件通过串联铜排相连。可见，本申请公开的上述布局方式能够在一定大小的箱体空间内设置更多的单体功率单元，因此使得高压电力变换设备内功率单元所占的体积减小，进而使得所述高压电力变换设备的体积减小，降低了所述高压电力变换设备的生产成本。

Description

一种高压电力变换设备及其功率单元

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种高压电力变换设备及其功率单元。

背景技术

静止型动态无功补偿装置(Static Var Generator，SVG)是由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。高压SVG一般都是由若干个功率单元(链节)串联而实现高压输出，参见图1，常规功率单元主要由功率器件、电容、金属壳体、连接铜排、控制PCB板等组成，其中所述电容、控制PCB板等器件在功率单元箱体内采用平铺式结构，因此导致所述功率单元的体积较大。

通常，一个高压SVG中需要设置多个功率单元，所述功率单元的体积及其数量直接影响所述高压SVG的体积大小，进而影响其制造成本、占用场地空间，因此，如何降低所述高压SVG内功率单元的体积以及高压SVG整机体积，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功率单元和静止型动态无功补偿装置，用于解决现有技术中静止型动态无功补偿装置体积大成本高的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种功率单元，包括：

绝缘式箱体；

设置在所述绝缘式箱体内，相互对称且结构相同的第一单体功率单元和第二单体功率单元；

所述第一单体功率单元和第二单体功率单元均包括：

设置在所述绝缘式箱体内中部位置、底部通过连接件固定在所述绝缘式箱体底板上的电容组；

与所述电容组相对的、位于所述绝缘式箱体的靠近所述电容组的侧板内侧的散热器；

固定在所述散热器基板上的功率器件组件；

固定在所述功率器件组件端子上的连接铜排和输出铜排；

位于所述电容组顶部上方的控制板件支架；

设置在所述控制板件支架上的控制板件；

所述第一单体功率单元和第二单体功率单元的功率器件组件通过串联铜排相连。

优选的，上述功率单元中，所述绝缘式箱体，包括：

前壳体和后封板；

所述前壳体为包括由前板、左侧板、右侧板、底板组成的开模一体成型式结构；

所述后封板为开模一体成型式结构，且与所述前壳体的左、右侧板采用可拆卸方式固定。

优选的，上述功率单元中，还包括：

固定在所述绝缘式箱体左、右侧板和前板上的用于固定所述控制板件支架的L型支架。

优选的，上述功率单元中，所述前板和后封板上均设置有分别与所述第一功率单元和第二功率单元中的电容组正对的两个通风孔。

优选的，上述功率单元中，所述前板和后封板上均设置有分别与所述第一功率单元和第二功率单元中的散热器正对的两个散热口。

优选的，上述功率单元中，所述连接铜排包括相互垂直的第一部分和第二部分；

所述第一部分固定连接在所述功率器件组件端子上；

所述第二部分与所述电容组的端子相连。

优选的，上述功率单元中，所述第一和第二单体功率单元的控制板件支架为同一控制板支架或两个结构相同的控制板支架。

优选的，上述功率单元中，所述散热器抵靠在所述绝缘式箱体的侧板上，所述散热器的基板所在的平面与所述绝缘式箱体的侧板所在的平面平行。

优选的，上述功率单元中，所述输出铜排的一端固定在所述功率器件组件的端子上，另一端穿过所述绝缘式箱体的前板的开口延伸至所述绝缘式箱体外部。

一种高压电力变换设备，包括上述任意一项所述的功率单元。

通过以上方案可知，本发明实施例提供的功率单元通过在一个绝缘式箱体内设置两个结构相同且对称分布的第一单体功率单元和第二单体功率单元，并使得每个所述单体功率单元中的控制板件和电容组在所述绝缘式箱体内垂直方向上分布，即，由所述绝缘式箱体的底板到控制板件的方向上依次为：底板-电容组-控制板支架-控制板件，此种布局方式相对于现有技术中功率单元的电容组和控制PCB板等器件采用平铺式结构而言，能够在一定大小的空间内设置更多的单体功率单元，因此使得高压电力变换设备内功率单元所占的体积减小，进而使得所述高压电力变换设备的体积减小，降低了所述高压电力变换设备的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的常规功率单元结构图；

图2为本申请实施例公开的一种功率单元的结构示意图；

图3为本申请实施例公开的功率单元的内部结构示意图；

图4为本申请实施例公开的功率单元的绝缘式箱体的结构示意图；

图5为本申请实施例公开的功率单元的内部结构示意图；

图6为本申请实施例公开的功率单元的内部结构示意图；

图7为本申请实施例公开的功率单元的内部结构示意图；

图8为本申请实施例公开的功率单元的内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种功率单元，参见图2-8，包括：

绝缘式箱体1；

设置在所述绝缘式箱体1内、相互对称且结构相同的第一单体功率单元2和第二单体功率单元3；

所述第一单体功率单元2和第二单体功率单元3的主体结构均包括：

设置在所述绝缘式箱体1内中部位置、底部通过连接件固定在所述绝缘式箱体1底板上的电容组21；

与所述电容组21相对的、位于所述绝缘式箱体1的靠近所述电容组21的侧板内侧的散热器22；

固定在所述散热器22的基板上的功率器件组件23；

固定在所述功率器件组件23端子上的连接铜排24和输出铜排25；

位于所述电容组21顶部上方的控制板件支架26；

设置在所述控制板件支架26上的控制板件27；

所述第一和第二单体功率单元中的功率器件组件23之间通过串联铜排相连28。

参见本申请上述实施例中公开的所述功率单元可见，在所述绝缘式箱体1内设置有相互对称的第一单体功率单元2和第二单体功率单元3，且在每个所述单体功率单元中的控制板件27和电容组21在所述绝缘式箱体1内垂直方向上分布，即，所述由所述绝缘式箱体1的底板到控制板件的方向上依次为：底板-电容组-控制板支架-控制板件，相比于现有常规的采用平铺式方式设置的功率单元箱体而言，本发明在不增加或不大幅增加箱体体积的情况下，可以实现一个箱体内容纳两个单体功率单元，即本发明中的一个功率单元相当于常规的两个功率单元，这可以大幅降低功率单元及其整个高压电力变换设备的体积(使得高压电力变换设备柜体内的功率单元的数量减少一半)，并且大幅降低了高压电力变换设备的制造成本。

由于本申请上述实施例中的功率单元的箱体为整体绝缘式箱体，因此箱体内的各个器件可以直接靠近或接触箱体内表面安装，相比于现有技术中功率单元金属箱体来说，各个器件不需要考虑与箱体的绝缘间隙，因此可以使得本发明实施例中的功率单元箱体内部结构更加紧凑，进一步缩小功率单元体积。在高压电力变换设备技术领域，各个功率单元之间需要有绝缘间隙。本发明实施例中的绝缘式箱体内部虽然安装了两个单体功率单元，但是由于箱体为整体绝缘式，因此第一单体功率单元2及其器件和第二单体功率单元3及其器件之间可保持良好的绝缘间隙。

需要说明的是，本申请上述实施例所述的绝缘式箱体可以不包含盖板，即不需使用盖板，因此可进一步节省制造成本。在高压电气设备柜体中安装所述功率单元时，只需要将所述功率单元翻转180°(即使得设置有控制板件的一面朝下)，放置在柜体中的支撑结构上即可。

可以理解的是，为了进一步降低所述功率单元的体积、增强所述电容组21的散热效果，本申请上述实施例中，所述电容组21中的多个电容呈一字型排列，且所述电容组中的各个电容到所述绝缘式箱体侧板的距离相等。

可以理解的是为了方便组装，参见图4，本申请上述实施例中的所述绝缘式箱体1可以包括：采用开模一体成型式结构的前壳体和后封板12；所述前壳体包括前板11、左侧板13、右侧板14、底板15，所述后封板12通过可拆卸方式与所述左、右侧板相固定，例如所述后封板可采用螺钉与所述左、右侧板相固定。其中所述前板11、左侧板13、右侧板14、底板15和后封板12的材质类型可以根据用户需要进行选择，例如本申请上述实施例中的所述前板11、左侧板13、右侧板14、底板15和后封板12均可以采用SMC材料压铸成型。

可以理解的是，为了方便对所述第一和第二单体功率单元内部的功率器件进行降温，参见图4，所述前板11和后封板12上均设置有分别与所述第一功率单元和第二功率单元中的电容组21相对的两个通风孔01。当然，为了增加所述散热器22的散热效率，所述前板11和后封板12上还均设置有分别与所述第一功率单元和第二功率单元中的散热器22相对的两个散热口02。

可以理解的是，为了方便固定所述控制板支架26，本申请上述实施例中，所述绝缘式箱体1的内部、左、右侧板和前板上还设置有用于固定所述控制板件支架26的L型支架。

参见图6，针对于本申请上述实施例中的单体功率单元结构，本申请上述实施例中的所述连接铜排24可以包括相互垂直的第一部分241和第二部分242；

所述第一部分241固定在所述功率器件组件23的端子上；

所述第二部分242与所述电容组21的端子相连。

为了方便组装和拆卸，本申请上述实施例中的所述第一和第二单体功率单元的控制板件支架26可以为同一个对称式结构的控制板支架或两个结构相同的控制板支架，该控制板支架为对称式结构。

可以理解的是为了进一步降低所述功率单元的体积，增强散热器的散热效果，参见图6，本申请上述实施例中的散热器22的底板可通过螺钉等连接件固定在所述绝缘式箱体1的侧板上，所述散热器22的基板所在的平面与所述绝缘式箱体1的侧板所在的平面平行且面向所述电容组21。

可以理解的是，为了方便用户布线本申请还对所述输出铜排25的设置方式进行了改进，参见图2，所述输出铜排25的一端固定在所述功率器件组件23的端子上，另一端穿过所述绝缘式箱体1的前板的开口延伸至所述绝缘式箱体1外部。

可以理解的是，本申请还对上述各个部件的具体连接形式进行了限定，例如：所述电容组21可通过螺钉固定在所述绝缘式箱体1的底板上，所述功率器件组件23通过螺钉固定在所述散热器22的散热表面上，所述连接铜排24和输出铜排25通过螺钉固定在所述功率器件组件23的端子上，所述散热器22通过螺钉固定在所述绝缘式箱体1的侧板上。

可以理解的是，针对于上述实施例中的功率单元，本申请还公开了一种高压电力变换设备，该高压电力变换设备的功率单元可以为上述任意一项实施例中所公开的功率单元。其中该高压电力变换设备可以指的是应用有本申请上述实施例公开的功率单元的高压变频器设备或高压SVG设备。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种功率单元，其特征在于，包括：

绝缘式箱体；

设置在所述绝缘式箱体内，相互对称且结构相同的第一单体功率单元和第二单体功率单元；

所述第一单体功率单元和第二单体功率单元均包括：

设置在所述绝缘式箱体内中部位置、底部通过连接件固定在所述绝缘式箱体底板上的电容组；

与所述电容组相对的、位于所述绝缘式箱体的靠近所述电容组的侧板内侧的散热器；

固定在所述散热器基板上的功率器件组件；

固定在所述功率器件组件端子上的连接铜排和输出铜排；

位于所述电容组顶部上方的控制板件支架；

设置在所述控制板件支架上的控制板件；

所述第一单体功率单元和第二单体功率单元的功率器件组件通过串联铜排相连。

2.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于，绝缘式箱体，包括：

前壳体和后封板；

所述前壳体为包括由前板、左侧板、右侧板、底板组成的开模一体成型式结构；

所述后封板为开模一体成型式结构，且与所述前壳体的左、右侧板采用可拆卸方式固定。

3.根据权利2所述的功率单元，其特征在于，还包括：

固定在所述绝缘式箱体左、右侧板和前板上的用于固定所述控制板件支架的L型支架。

4.根据权利要求2所述的功率单元，其特征在于，所述前板和后封板上均设置有分别与所述第一功率单元和第二功率单元中的电容组正对的两个通风孔。

5.根据权利要求2所述的功率单元，其特征在于，所述前板和后封板上均设置有分别与所述第一功率单元和第二功率单元中的散热器正对的两个散热口。

6.根据权利要求2所述的功率单元，其特征在于，所述连接铜排包括相互垂直的第一部分和第二部分；

所述第一部分固定连接在所述功率器件组件端子上；

所述第二部分与所述电容组的端子相连。

7.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于，所述第一和第二单体功率单元的控制板件支架为同一控制板支架或两个结构相同的控制板支架。

8.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于，所述散热器抵靠在所述绝缘式箱体的侧板上，所述散热器的基板所在的平面与所述绝缘式箱体的侧板所在的平面平行。

9.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于，所述输出铜排的一端固定在所述功率器件组件的端子上，另一端穿过所述绝缘式箱体的前板的开口延伸至所述绝缘式箱体外部。

10.一种高压电力变换设备，其特征在于，包括多个权利要求1-9任意一项所述的功率单元。