CN106487255A - 变流器 - Google Patents

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刘少奇
孙保涛
周伟军
许峻峰
肖磊
马振宇
朱武
刘建平
罗凌波
胡惇
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels

Abstract

本发明提供一种变流器,所述变流器包括水冷柜、整流柜、斩波柜、控制柜及逆变柜,所述控制柜位于所述整流柜与所述逆变柜之间,所述斩波柜位于所述整流柜与所述逆变柜之间,所述水冷柜位于所述变流器的两侧中的一侧,所述水冷柜用于装置所述变流器的水冷单元,所述整流柜用于装置所述变流器的整流单元,所述斩波柜用于装置所述变流器的斩波单元,所述控制柜用于装置所述变流器的控制单元,所述逆变柜用于装置所述变流器的逆变单元,所述斩波柜还用于装置所述变流的充电单元,所述控制柜还用于装置所述变流器的直流支撑电容单元。本发明实施例提供的变流器的各单元的布局符合能量流向更为合理,变流器的结构更为紧凑,以节省空间。

Description

变流器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种变流器,尤其涉及一种基于IGCT的两电平变流器。
背景技术
[0002]集成门极换流晶闸管(Intergrated Gate Commutated Thyristors,IGCT)是一种高效率、可靠性高的电力半导体器件,它由门极关断晶闸管(Gate Turn-Off thyristor,GT0)发展而来。IGCT在开通时是一个GTO,而在关断时是一个晶体管,兼具晶体管开关速度快、开关损耗低和晶闸管导通损耗低、阻断电压高、输出电流大的特点,所以它集绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)的高速开关特性和GTO的高阻断电压及低导通损耗特性于一体。目前市场上出现的IGCT中高压柜主要是以三电平为主,而两电平的非常少,两电平的拓扑结构相对于三电平来说输出容量低,但是两电平的拓扑结构所采用的器件先对较少,且对于5MVA以下的IGCT变流器来说采用两电平的拓扑结构更加有优势。
[0003] 然而,目前市场上对变流器的功率密度要求越来越高,如何在保证变流器性能前提下使得IGCT变流器更为紧凑是目前急需解决的问题。
发明内容
[0004] 有鉴于此,本发明提供一种变流器,通过对各个柜体的合理布局,使得变流器的结构更为紧凑,节省空间。
[0005] 本发明提供一种变流器,所述变流器包括水冷柜、整流柜、斩波柜、控制柜及逆变柜,所述控制柜位于所述整流柜与所述逆变柜之间,所述斩波柜位于所述整流柜与所述逆变柜之间,所述水冷柜位于所述变流器的两侧中的一侧,所述水冷柜用于装置所述变流器的水冷单元,所述整流柜用于装置所述变流器的整流单元,所述斩波柜用于装置所述变流器的斩波单元,所述控制柜用于装置所述变流器的控制单元,所述逆变柜用于装置所述变流器的逆变单元,所述斩波柜还用于装置所述变流的充电单元,所述控制柜还用于装置所述变流器的直流支撑电容单元。
[0006] 具体地,所述水冷柜位于所述整流柜远离所述逆变柜的一侧,或者所述水冷位于所述逆变柜远离所述整流柜的一侧;所述斩波柜位于所述整流柜与所述控制柜之间。
[0007] 具体地,所述整流单元和所述逆变单元结构相同,所述整流单元与所述逆变单元的安装位置可进行互换。
[0008]具体地,所述变流器的水路均布置于各柜体的前端面。
[0009]具体地,所述变流器的进出线转接母排分别布置于所述整流柜和所述逆变柜的后端面。
[0010] 具体地,所述变流器还包括多个低感母排,所述多个低感母排分别位于所述整流单元、斩波单元、控制单元及逆变单元的后端面。
[0011]具体地,所述控制柜的中间设有隔离板,以将所述控制柜的腔体分为前腔体与后腔体,所述前腔体用于装置所述控制单元,所述后腔体用于装置所述直流支撑电容单元。
[0012]具体地,所述变流器的各柜体顶部设置有风机,所述各柜体的柜门下部开设有风口,所述风口上装置有进风口装置。
[0013]具体地,所述各柜体的底部均装置于所述变流器的安装底架上,所述安装底架上装置有可沿轴向活动的多个套环,每个套环的端面开设有螺纹孔,所述每个套环的外壁上开设有凹槽。
[0014] 具体地,所述变流器还包括高压接地开关装置与高压闪烁显示装置,所述高压接地开关装置及所述高压闪烁装置均装置于斩波柜中。
[0015]由此可见,本发明实施例提供的变流器,通过将斩波柜、控制柜均布置在整流柜与逆变柜之间,且将水冷柜布置在变流器的两侧中的一侧,使得变流器的各单元的布局符合能量流向更为合理,变流器的结构更为紧凑,同时通过将直流支撑电容单元和控制单元布置于控制柜的前腔体与后腔体,充分利用控制柜的空间,使得变流器更为紧凑,以节省空间。
[0016] 为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附图式,作详细说明如下。
附图说明
[0017]图1为本发明实施例提供的变流器的结构框图。
[0018]图2为本发明实施例提供的变流器的电路结构示意图。
[0019]图3为本发明实施例提供的变流器的主视结构示意图。
[0020]图4为本发明实施例提供的变流器的左视结构示意图。
[0021]图5为本发明实施例提供的变流器的俯视结构示意图。
[0022]图6为图4中A-A处的剖面结构示意图。
[0023]图7为图4中B-B处的剖面结构示意图。
[0024]图8为图5中C-C处的剖面结构示意图。
[0025]图9为本发明实施例提供的变流器的水路的结构示意图。
[0026]图10为本发明实施例提供的变流器的套环的结构示意图。
具体实施方式
[0027] 为更进一步阐述本发明为实现预期目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。
[0028]图1为本发明实施例提供的变流器100的结构框图,图2为本发明实施例提供的变流器100的电路结构示意图,图3为本发明实施例提供的变流器100的主视结构示意图,图4为本发明实施例提供的变流器100的左视结构示意图,图5为本发明实施例提供的变流器100的俯视结构示意图。本发明实施例提供的变流器100采用了集成门极换流晶闸管(Intergrated Gate Commutated Thyristors,IGCT)的两电平拓扑结构,如图1至图5所不,变流器100包括水冷柜10、整流柜20、斩波柜30、控制柜40、逆变柜50及安装底架64。水冷柜
10、整流柜20、斩波柜30、控制柜40及逆变柜50中的底部分别安装在安装底架64上,并可通过固定件将各个柜体固定在安装底架64上。具体地,在本实施例中,控制柜40可以位于整流柜20与逆变柜50之间,斩波柜30可以位于整流柜20与逆变柜50之间,进一步地,在一实施方式中,斩波柜30位于整流柜20与控制柜40之间,但并不限于此,例如,在其他实施例中,斩波柜30与控制柜40均位于整流柜20远离逆变柜50的一侧,或者斩波柜30与控制柜40均位于逆变柜50远离整流柜20的一侧。水冷柜10位于变流器100的两侧中的一侧,具体地,在本实施例中,水冷柜10位于整流柜20远离逆变柜50的一侧,但并不限于此,例如,在其他实施例中,水冷柜10还可以位于逆变柜50远离控制柜40的一侧。具体地,在本实施例中,水冷柜10的一侧贴紧在整流柜20的一侧上,整流柜20的另一侧则贴紧在斩波柜30的一侧上,斩波柜30的另一侧则贴紧在控制柜40的一侧,控制柜40的另一侧则贴紧在逆变柜50的一侧,并通过固定件将各个柜体之间进行固定连接在一起,从而使得变流器100的结构更为紧凑,但并不限于此。具体地,在本实施例中,安装底架64上还装置有可轴向活动的多个套环65,从而方便将变流器100吊装,以将变流器100的安装位置进行调整。
[0029] 进一步地,在本实施例中,变流器100还包括水冷单元12、整流单元22、斩波单元32、充电单元34、控制单元42、直流支撑电容单元44及逆变单元52。具体地,水冷柜10用于装置水冷单元12,整流柜20用于装置整流单元22,斩波柜30用于装置斩波单元32与充电单元34,控制柜40用于装置控制单元42与直流支撑单元,逆变柜50用于装置逆变单元52。具体地,在本实施例中,充电单元34用于对直流支撑电容单元44进行充电处理。整流单元22将接收到的外部三相交流电流ABC进行整流处理后,向直流支撑电容单元44输送直流电流,从而起到稳流的作用。在直流电压高于预设电压时,斩波单元32的控制开关打开并对直流电压进行降压,以起到保护变流器100的作用。逆变单元52用于将直流电流进行变流处理,以输出交流电流UVW。
[0030]具体地,在本实施例中,变流器100中的各个柜体的柜门的下部分别开设有风口,并在风口上安装进风口装置63,具体地,进风口装置63可以但不限于滤网,从而达到过滤灰尘的作用。水冷柜10的顶部安装有出风口装置68。整流柜20、斩波柜30、控制柜40及逆变柜50的顶部均安装有风机66,从而将各个柜体的腔体内的空气从下往上抽取,经过各发热元件,再从腔体的顶部排出热空气,以更换各个柜体的腔体内的空气,进而起到散热的作用。变流器100还包括高压接地开关装置61与高压闪烁显示装置,具体地,高压接地开关装置61与高压闪烁显示装置62均装置于斩波柜30中,高压接地开关装置61主要用于检修时将变流器100的强电部分与地相连进而保护人身安全,高压闪烁显示装置62主要是当变流器100上强电的时候会发出闪烁的灯光来提醒操作者变流器100内部有强电,但并不限于此。
[0031] 请一并参考图6至图8,图6为图4中A-A处的剖面结构示意图,图7为图4中B-B处的剖面结构示意图,图8为图5中C-C处的剖面结构示意图。如图3至图8所示,整流单元22包括集成门极换流晶闸管(Intergrated Gate Commutated Thyristors,IGCT)相模块221、吸收电阻222、电抗器223及低感母排224。具体地,低感母排224布置在整流柜20的后端面上,低感母排224主要将不同电极的母排通过绝缘装置集成在一起,厚度非常薄。具体地,在本实施例中,低感母排224将IGCT相模块221的母排与电抗器223的一母排进行连接,低感母排224还将IGCT相模块221的母排与吸收电阻222的一母排进行连接,低感母排224还将电抗器223的另一母排与吸收电阻222的另一母排进行连接,从而将IGCT相模块221分别电连接至电抗器223与吸收电阻222,同时电抗器223电连接至吸收电阻222。通过采用低感母排224可以使得整流柜20的空间大大减小,同时杂散电感也非常小。进一步地,在靠近整流柜20的后端面处还安装有多个电流传感器225及多个进出线转接母排226,具体地,在本实施例中,靠近整流柜20的后端面处分别安装有3个电流传感器225与3个进出线转接母排226,3个电流传感器225与3个进出线转接母排226分别——对应设置,且每个电流传感器225与对应的进出线转接母排226进行电连接,进出线转接母排226还与整流单元22进行电连接,从而使得整流单元22通过3个进出线转接母排226接收外部三相交流电流ABC,使得变流器100的结构更为紧凑,节省空间。
[0032] 斩波柜30的上部用于装置斩波单元32,斩波柜30的中部用于装置斩波单元32、高压接地开关装置61及高压闪烁显示装置62,斩波柜30的下部用于装置充电单元34。具体地,在本实施例中,斩波单元32包括斩波电阻322及斩波模块324,斩波电阻322安装在斩波柜30的上部,以使斩波电阻322的上方正对着风机66。高压接地开关装置61与高压闪烁显示装置62安装在斩波柜30的中部的同一水平位置上,且高压接地开关装置61及高压闪烁显示装置62的上方靠近斩波电阻322的下方设置。高压接地开关装置61及高压闪烁显示装置62的下方靠近斩波模块324的上方设置,斩波模块324的下方靠近充电单元34设置。具体地,在本实施例中,斩波电阻322、斩波模块324、充电单元34、高压接地开关装置61及高压闪烁显示装置62之间通过低感母排304进行电连接。具体地,高压接地开关装置61主要用于检修时将变流器100的强电部分与地相连进而保护人身安全,高压闪烁显示装置62主要是当变流器100上强电的时候会发出闪烁的灯光,以提醒操作者变流器100内部有强电。充电单元34主要用于变流器100中的直流支撑电容单元44的充电。
[0033] 控制柜40的中间设置有一隔板41,从而将控制柜40的腔体分为前后两个腔体,其中,隔板41可以但不限于钢板。具体地,控制柜40的前腔体主要用于布置控制单元42中控制零部件,控制柜40的后腔体主要用于布置直流支撑电容单元44,从而将控制柜40中的强弱电分开,干扰更小。其中,直流支撑电容单元44包括多个直流支撑电容442,具体地,在本实施例中,直流支撑电容442可以但不限于4个,例如,在其他实施例中,直流支撑电容442还可以是6个,或者通过配置不同尺寸的直流支撑电容442时,后腔体还可装置更多的直流支撑电容442 ο各直流支撑电容442之间通过低感母排444进行电连接。
[0034] 逆变柜50用于装置逆变单元52,逆变单元52包括IGCT相模块521、吸收电阻522、电抗器523及低感母排524ο具体地,在本实施例中,整流单元22与逆变单元52的电路结构相同,整流单元22与逆变单元52的位置可以互换。具体地,逆变单元52的具体描述请参照上述整流单元22,在此不再赘述。进一步地,靠近逆变柜50的后端面处还安装有多个电流传感器525及多个进出线转接母排526,具体地,在本实施例中,靠近逆变柜50的后端面处分别安装有3个电流传感器525与3个进出线转接母排526,3个电流传感器525与3个进出线转接母排526分别——对应设置,且每个电流传感器525与对应的进出线转接母排526进行电连接,进出线转接母排526还与逆变单元52进行电连接,从而使得逆变单元52通过3个进出线转接母排526输出交流电流UVW,使得变流器100的结构更为紧凑,节省空间。
[0035] 具体地,在本实施例中,整流柜20、斩波柜30、控制柜40及逆变柜50中的低感母排224,304,444,524可以通过低感母排短接母排67进行短接在一起,以使得各柜体更为紧凑,但并不限于此,整流柜20中的低感母排224与控制柜40中的低感母排444还可通过电缆进行短接在一起。
[0036] 请一并参照图9,图9为本发明实施例提供的变流器100的水路的结构示意图。如图5至图9所示,变流器100的水路包括主进水管72与主出水管74,主进水管72的第一端721通过水管接头76与水冷单元12中的出水管122相连接,主进水管72的第二端722布置在逆流柜50中,从而将水冷单元12中冷水分别流向整流单元22与逆变单元52的IGCT相模块221,521中。主出水管74的第一端741通过水管接头76与水冷单元12中的进水管124相连接,主出水管74的第二端742布置在逆变柜50中,从而将整流单元22与逆变单元52中的IGCT相模块221,521的热水经过主出水管74流回到水冷单元12中进行冷却,进而实现对各IGCT相模块221,521进行水冷处理。具体地,主进水管72的第一端721与第二端722上分别设有支管,主出水管74的第一端741与第二端742上分别设有支管,主进水管72与主出水管74的支管分别通过固定件固定在一起。主进水管72与主出水管74分别布置在各个柜体的同一侧上,具体地,在本实施例中,主进水管72与主出水管74均布置在各个柜体的柜门的一侧,主进水管72布置在各个柜体的底部,主出水管74布置在各个柜体的靠近顶部设置,同时,变流器100中的主进水管72与主出水管74分别有多段水管通过水管76连接头连接而成,通过将水路布置于一侧可以压缩各个柜体的空间,以使得各个柜体更为紧凑,且采用水管连接接头进行连接可以使得主进水管72与主出水管74中的各段水管的长度较小,降级加工难度。
[0037] 请一并参考图10,图10为本发明实施例提供的变流器100的套环65的结构示意图。如图10所示,安装底架64具有一端面641,安装底架64的端面641上开设有用于安装套环65的安装孔642,套环65装置于安装孔642内,并可在安装孔642内沿轴向活动,从而在不需要使用套环65时可将套环65推入安装孔642内,以节省空间。具体地,在本实施例中,套环65为圆柱体结构,套环65的外壁上设有凹槽651,套环65具有一端面652,套环65的端面652的中部开设有螺纹孔653。当套环65的端面652与安装底架64的端面641贴齐时,套环65不好拉出,这时可以将螺栓拧入到套环65的螺纹孔653内,再拉螺栓就可以将套环65往外拉出。
[0038] 本发明实施例提供的变流器100,通过将斩波柜30、控制柜40均布置在整流柜20与逆变柜50之间,且将水冷柜10布置在变流器100的两侧中的一侧,使得变流器100的各单元的布局符合能量流向更为合理,变流器100的结构更为紧凑,同时通过将直流支撑电容单元44和控制单元42布置于控制柜40的前腔体与后腔体,充分利用控制柜40的空间,使得变流器100更为紧凑,以节省空间。
[0039]以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离发明技术方案内容,依据发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种变流器,其特征在于,所述变流器包括水冷柜、整流柜、斩波柜、控制柜及逆变柜,所述控制柜位于所述整流柜与所述逆变柜之间,所述斩波柜位于所述整流柜与所述逆变柜之间,所述水冷柜位于所述变流器的两侧中的一侧,所述水冷柜用于装置所述变流器的水冷单元,所述整流柜用于装置所述变流器的整流单元,所述斩波柜用于装置所述变流器的斩波单元,所述控制柜用于装置所述变流器的控制单元,所述逆变柜用于装置所述变流器的逆变单元,所述斩波柜还用于装置所述变流的充电单元,所述控制柜还用于装置所述变流器的直流支撑电容单元。
2.如权利要求1所述的变流器,其特征在于,所述水冷柜位于所述整流柜远离所述逆变柜的一侧,或者所述水冷位于所述逆变柜远离所述整流柜的一侧; 所述斩波柜位于所述整流柜与所述控制柜之间。
3.如权利要求1所述的变流器,其特征在于,所述整流单元和所述逆变单元结构相同,所述整流单元与所述逆变单元的安装位置可进行互换。
4.如权利要求1所述的变流器,其特征在于,所述变流器的水路均布置于各柜体的前端面。
5.如权利要求1所述的变流器,其特征在于,所述变流器的进出线转接母排分别布置于所述整流柜和所述逆变柜的后端面。
6.如权利要求1所述的变流器,其特征在于,所述变流器还包括多个低感母排,所述多个低感母排分别位于所述整流单元、斩波单元、控制单元及逆变单元的后端面。
7.如权利要求1所述的变流器,其特征在于,所述控制柜的中间设有隔离板,以将所述控制柜的腔体分为前腔体与后腔体,所述前腔体用于装置所述控制单元,所述后腔体用于装置所述直流支撑电容单元。
8.如权利要求1所述的变流器,其特征在于,所述变流器的各柜体顶部设置有风机,所述各柜体的柜门下部开设有风口,所述风口上装置有进风口装置。
9.如权利要求1所述的变流器,其特征在于,所述各柜体的底部均装置于所述变流器的安装底架上,所述安装底架上装置有可沿轴向活动的多个套环,每个套环的端面开设有螺纹孔,所述每个套环的外壁上开设有凹槽。
10.如权利要求1所述的变流器,其特征在于,所述变流器还包括高压接地开关装置与高压闪烁显示装置,所述高压接地开关装置及所述高压闪烁装置均装置于斩波柜中。
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