CN107947137A - 一种超高压直流断路器电力电子支路阀段结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种超高压直流断路器电力电子支路阀段结构，包括框架组件及设置于框架组件内的两个PP‑IGBT模块、两个二极管模块、多个RC缓冲回路模块。本发明按功能划分更加明确，所有附属模块、单元都可独立安装、拆卸、维护。当设备出现故障时，方便问题排查；将与阀段相关的部分整合为一体，形成一个单元，这样不但可以在没有时间检查问题出处的时候将整个附属单元进行更换，同时也可将单个独立附属单元卸下后，对每一部分进行逐一检查，为维护和维修带来了极大的便利，同时也节省了很多时间。

Description

一种超高压直流断路器电力电子支路阀段结构
技术领域
本发明涉及超高压直流输电技术领域，尤其涉及一种超高压直流断路器电力电子支路阀段结构。
背景技术
近年来，多端直流系统快速发展，并得到一定的实际应用。而直流断路器是必不可少的一个环节。目前由于直流系统中没有大电流开断能力的直流断路器，因此，超高压直流断路器的研发是发展直流电网的关键技术之一。在超高压直流断路器中，二极管压装阀段模块结构直接关系着超高压直流断路器的好坏。所以二极管压装阀段模块结构的研发设计是直接关系着整个断路器的重要环节。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种超高压直流断路器电力电子支路阀段结构，包括框架组件及设置于框架组件内的两个PP-IGBT模块、两个二极管模块、多个RC缓冲回路模块；
所述框架组件包括两个侧框及位于两个侧框之间的横梁，所述侧框架由顶框及位于顶框下的底框组成，所述横梁两端分别固定到一个底框上；顶框位于底框顶上中部位置，长度比底框短；各个模块设置于框架内；
所述PP-IGBT模块包括N个PP-IGBT、2N个PP-IGBT散热器、N+1个绝缘件，其中N为整数；各个PP-IGBT散热器均匀排列成一行，位于两端的PP-IGBT散热器里侧设置有绝缘件；从PP-IGBT散热器列一端到另一端，PP-IGBT与绝缘件间隔设置；PP-IGBT散热器列的两端各设置有一个侧压板，且两个侧压板之间设置有至少一根拉杆，所述拉杆与两个侧压板固定为一体；所述PP-IGBT散热器列的一端与其邻近侧压板之间设置有顶栓；
所述二极管模块包括M个二极管、M+1个二极管散热器，其中M为整数；各个二极管散热器均匀排列成一行，位于两端的二极管散热器里侧设置有二极管，其余每个二极管散热器两边均设置有一个二极管，二极管散热器列的两端各设置有一个侧压板，且两个侧压板之间设置有至少一根拉杆，所述拉杆与两个侧压板固定为一体；所述二极管散热器列的一端与其邻近侧压板之间设置有顶栓；
两个二极管模块分别沿着横梁长度方向安装在底框上端，且分别位于顶框两端避雷器；两个PP-IGBT模块沿着横梁长度方向并排设置于两个顶框之间。
进一步的，整个机构中，各个模块之间通过软连接母排进行电连接。
进一步的，还包括避雷器。
进一步的，避雷器沿着横梁长度方向设置于底框旁。
进一步的，两个避雷器分别沿着横梁长度方向设置于两个底框两侧。
进一步的，各个RC缓冲回路模块设置于PP-IGBT模块下端，固定在横梁上面。
进一步的，PP-IGBT模块和/或二极管模块的顶栓外套设有蝶形弹簧。
进一步的，PP-IGBT模块和/或二极管模块的绝缘拉杆具有四个，围成一个立方体区域，PP-IGBT模块和/或二极管模块位于立方体区域内。
进一步的，N为11。
进一步的，M为22。。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
结构设计集成化，所有模块、单元、器件集成层叠式布置在一个单元内。结构更紧凑、合理、美观。
按功能划分更加明确，所有附属模块、单元都可独立安装、拆卸、维护。当设备出现故障时，方便问题排查；将与阀段相关的部分整合为一体，形成一个单元，这样不但可以在没有时间检查问题出处的时候将整个附属单元进行更换，同时也可将单个独立附属单元卸下后，对每一部分进行逐一检查，为维护和维修带来了极大的便利，同时也节省了很多时间。
附图说明
图1为本发明的正视图。
图2为本发明的侧视图
图3为框架组件结构图。
图4为PP-IGBT模块结构三维图。
图5为PP-IGBT模块正视图。
图6为二极管模块结构三维图。
图7为二极管模块正视图。
图8为RC缓冲回路模块示意图。
图中：1-框架组件，2-PP-IGBT模块，3-二极管模块，4-避雷器，5-RC缓冲回路模块，6-软连接母排，7-顶框，8-底框，9-横梁，10-PP-IGBT，11-PP-IGBT散热器，12-绝缘件，13-二极管，14-二极管散热器，15.绝缘拉杆，16-侧压板，17-顶栓，18-蝶形弹簧,19-电容，20-电阻。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明所述超高压直流断路器电力电子支路阀段结构包括框架组件1及设置于框架组件1内的两个PP-IGBT模块2、两个二极管模块3、多个RC缓冲回路模块5。从图1中可以看到，本发明整体呈对称分布。
下面对各个部分进行说明。
1.框架组件1
如图3所示，框架组件1包括两个侧框及位于两个侧框之间的横梁9，所述侧框由顶框7及位于顶框7下的底框8组成，所述横梁9两端分别固定到一个底框8上；顶框7位于底框8顶上中部位置，长度比底框8短。框架的作用是用于安装各个模块，从图中可以看出，各个模块设置于侧框与横梁9围成的空间内。
2. PP-IGBT模块2
如图4、5所示，所述PP-IGBT模块2包括N个PP-IGBT 10、2N个PP-IGBT散热器11、N+1个绝缘件12，其中N为整数。本实施例中N为11。
各个PP-IGBT散热器11均匀排列成一行，位于两端的PP-IGBT散热器11里侧设置有绝缘件12，从PP-IGBT散热器11列一端到另一端，PP-IGBT与绝缘件12间隔设置。PP-IGBT散热器11不仅起到对PP-IGBT器件10散热作用，而且起到电流导通的作用。
PP-IGBT散热器11列的两端各设置有一个侧压板16，且两个侧压板16之间设置有至少一根绝缘拉杆15，所述绝缘拉杆15用于与两个侧压板16固定为一体，以将PP-IGBT散热器11列固定在两个侧压板16之间。所述PP-IGBT散热器11列的一端与其邻近侧压板16之间设置有顶栓17，且顶栓17外套设有至少一个蝶形弹簧18（如图4所示）。顶栓17通过螺纹连接在本发明上。当阀段模块器件需要更换时，调节顶栓17的位置即可卸掉模块整体的压力，进行更换维护。再次安装时，只要紧固螺纹即可将模块压装完成。
本实施例中，蝶形弹簧18具有三个。蝶形弹簧18起到压紧后保证压力的作用，确保PP-IGBT的导电要求。
进一步的，优选设置四个绝缘拉杆15，围成一个立方体区域，PP-IGBT散热器11列位于立方体区域内。绝缘拉杆15通过螺母螺栓与蝶形弹簧185邻近的侧压板16固定在一起。
3.二极管模块3
如图6、7所示，本发明所述超高压直流断路器二极管131压装阀段模块结构包括N个二极管13、N+1个二极管散热器14，其中N为整数。本实施例中二极管13具有22个。
各个二极管散热器14均匀排列成一行，位于两端的二极管散热器14里侧设置有一个二极管13，其余每个二极管散热器14两边均设置有一个二极管13。二极管散热器14不仅起到对二极管13器件散热作用，而且起到电流导通的作用。
二极管散热器14列的两端各设置有一个侧压板16，且两个侧压板16之间设置有至少一根绝缘拉杆15，所述绝缘拉杆15用于与两个侧压板16固定为一体，以将二极管散热器14列固定在两个侧压板16之间。所述二极管散热器14列的一端与其邻近侧压板163之间设置有顶栓17，且顶栓17外套设有蝶形弹簧18（如图6所示）。顶栓17通过螺纹连接在本发明上。当阀段模块器件需要更换时，调节顶栓17的位置即可卸掉模块整体的压力，进行更换维护。再次安装时，只要紧固螺纹即可将模块压装完成。
本实施例中，蝶形弹簧18具有三个。蝶形弹簧18起到压紧后保证压力的作用，确保二极管13的导电要求。
在二极管散热器14列方向上，二极管13两两一组，每组二极管13的安装方向相反。当然，二极管13压装方向可以根据超高压直流断路器的电路更改，每组二极管13的安装方向可以相同。
进一步的，优选设置四个绝缘拉杆15，围成一个立方体区域，二极管散热器14列位于立方体区域内。绝缘拉杆15通过螺母螺栓与蝶形弹簧18邻近的侧压板16固定在一起。
下面再对其余部分进行说明。
各个RC缓冲回路模块5设置于PP-IGBT模块2下端，固定在横梁9上面。结构上有效的利用了空间，结构更加紧凑。二极管模块3与RC缓冲回路模块5平行放置。这样结构上不仅可以便于安装拆卸，也可减少铜排的连接距离，降低物料成本。图8所示RC缓冲回路单元三维图，RC缓冲回路是由电容19、电阻20和软连接母排6组成。其中电容19、电阻20串联在一起，形成缓冲吸收电路。电容19、电阻20固定在上软连接母排6上，此连接方式可减少杂散电感。
优选的，本发明还设置有避雷器4，以保证本发明的安全。避雷器4沿着横梁9长度方向设置于底框8旁，在二极管模块3外侧。结构上有利于更换和维护。
优选的，整个机构中，各个模块之间通过软连接母排6进行电连接，可以有效去除结构上安装的应力，防止应力导致的变形等问题发生。

Claims (10)

1.一种超高压直流断路器电力电子支路阀段结构，其特征在于，包括框架组件及设置于框架组件内的两个PP-IGBT模块、两个二极管模块、多个RC缓冲回路模块；
所述框架组件包括两个侧框及位于两个侧框之间的横梁，所述侧框架由顶框及位于顶框下的底框组成，所述横梁两端分别固定到一个底框上；顶框位于底框顶上中部位置，长度比底框短；各个模块设置于框架内；
所述PP-IGBT模块包括N个PP-IGBT、2N个PP-IGBT散热器、N+1个绝缘件，其中N为整数；各个PP-IGBT散热器均匀排列成一行，位于两端的PP-IGBT散热器里侧设置有绝缘件；从PP-IGBT散热器列一端到另一端，PP-IGBT与绝缘件间隔设置；PP-IGBT散热器列的两端各设置有一个侧压板，且两个侧压板之间设置有至少一根拉杆，所述拉杆与两个侧压板固定为一体；所述PP-IGBT散热器列的一端与其邻近侧压板之间设置有顶栓；
所述二极管模块包括M个二极管、M+1个二极管散热器，其中M为整数；各个二极管散热器均匀排列成一行，位于两端的二极管散热器里侧设置有二极管，其余每个二极管散热器两边均设置有一个二极管，二极管散热器列的两端各设置有一个侧压板，且两个侧压板之间设置有至少一根拉杆，所述拉杆与两个侧压板固定为一体；所述二极管散热器列的一端与其邻近侧压板之间设置有顶栓；
两个二极管模块分别沿着横梁长度方向安装在底框上端，且分别位于顶框两端避雷器；两个PP-IGBT模块沿着横梁长度方向并排设置于两个顶框之间。
2.如权利要求1所述的超高压直流断路器电力电子支路阀段结构，其特征在于,整个机构中，各个模块之间通过软连接母排进行电连接。
3.如权利要求1所述的超高压直流断路器电力电子支路阀段结构，其特征在于,还包括避雷器。
4.如权利要求3所述的超高压直流断路器电力电子支路阀段结构，其特征在于，避雷器沿着横梁长度方向设置于底框旁。
5.如权利要求4所述的超高压直流断路器电力电子支路阀段结构，其特征在于，两个避雷器分别沿着横梁长度方向设置于两个底框两侧。
6.如权利要求1所述的超高压直流断路器电力电子支路阀段结构，其特征在于，各个RC缓冲回路模块设置于PP-IGBT模块下端，固定在横梁上面。
7.如权利要求1所述的超高压直流断路器电力电子支路阀段结构，其特征在于，PP-IGBT模块和/或二极管模块的顶栓外套设有蝶形弹簧。
8.如权利要求1所述的超高压直流断路器电力电子支路阀段结构，其特征在于，PP-IGBT模块和/或二极管模块的绝缘拉杆具有四个，围成一个立方体区域，PP-IGBT模块和/或二极管模块位于立方体区域内。
9.如权利要求1所述的超高压直流断路器电力电子支路阀段结构，其特征在于，N为11。
10.如权利要求1所述的超高压直流断路器电力电子支路阀段结构，其特征在于，M为22。
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