CN203313041U - 一种柔性直流输电功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种柔性直流输电功率模块，包括储能电容、晶闸管压紧机构、水冷散热器、电源模块、真空接触器和底座；还包括底板，储能电容安装在底板的一端，而底座和真空接触器均安装在底板的另一端，底座上方由下而上依次安装晶闸管压紧机构和水冷散热器，而电源模块安装在底座的外侧。此结构具有通用性好、维护方便，结构紧凑等特点，同时满足电力设备的耐受高压、耐受大电流、良好的散热性能，电气接线的可操作性等特点。

Description

一种柔性直流输电功率模块

技术领域

本实用新型涉及一种柔性直流输电功率模块，将包含IGBT功率单元、真空接触器、晶闸管、储能电容、水冷系统等通过优化布局整合在一起，主要应用在新型能源接入大电网、孤岛输电、城市环网、不同步的电力系统互联等领域。

背景技术

柔性直流输电技术也称VSC-HVDC技术，是一种以电压源型换流器（VSC）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）为基础的新型直流输电技术，其具有可独立调节有功和无功功率的优点，可以向无源网络送电，克服了传统HVDC的本质缺陷，把HVDC的优势扩展到配电网，极大地拓宽了HVDC的应用范围，具有广阔的应用前景。

随着VSC-HVDC技术在电力系统中的应用，其核心部件大功率绝缘栅双极型晶体管（IGBT）阀的可靠性成为电力系统安全的关键因素之一。基于模块化多电平换流器（MMC）的VSC-HVDC是利用IGBT阀进行直流输电的一种新技术。子模块（SM）是构成MMC的最小功率单元，它由IGBT组成的半桥（或者H桥）与电容器并联组成。

与两电平或三电平VSC-HVDC相比，MMC-HVDC具有以下优点：

（1）模块化设计，便于扩容。

（2）开关频率较低，开关损耗较小，等效开关频率较高。

（3）换流器交流侧出口电压谐波含量少，无需交流滤波器。

目前，工程上应用的柔性直流输电技术为了实现集中型、分组型、直流母线型等多种并联模式，多采用VSC技术的模块化。因此子模块占用的体积空间及可维护性就显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于提供一种柔性直流输电功率模块，其具有通用性好、维护方便，结构紧凑等特点，同时满足电力设备的耐受高压、耐受大电流、良好的散热性能，电气接线的可操作性等特点。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种柔性直流输电功率模块，包括储能电容、晶闸管压紧机构、水冷散热器、电源模块、真空接触器和底座；还包括底板，储能电容安装在底板的一端，而底座和真空接触器均安装在底板的另一端，底座上方由下而上依次安装晶闸管压紧机构和水冷散热器，而电源模块安装在底座的外侧。

上述晶闸管压紧机构包括两个压装板、环氧板、晶闸管和蝶形弹簧，蝶形弹簧设置在一个压装板和晶闸管之间，所述晶闸管的上方设置环氧板，而环氧板的上方设置有另一个压装板，二者通过螺栓紧固。

上述水冷散热器设有两个，两个水冷散热器呈直列面对面方式安装，且每个水冷散热器上均装设有一个IGBT。

上述水冷散热器的顶端进出水口处设有散热器盖板。

上述水冷散热器的两侧安装有绝缘材料防爆板。

采用上述方案后，本实用新型采用模块化设计，综合考虑了机械强度、过电压与绝缘配合、关键器件的合理布局和散热性能、元器件之间电气接线的可操作性和可靠性等，将各组成部分及元器件整合在一起，具有安装快捷、维护方便、占地面积小结构紧凑等特点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中晶闸管压紧机构的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本实用新型提供一种柔性直流输电功率模块，包括储能电容101、晶闸管压紧机构105、两个水冷散热器104、电源模块106、真空接触器107、底座109和底板108，储能电容101安装在底板108的左端，而底座109和真空接触器107均安装在底板108的右端，底座109上方由下而上依次安装晶闸管压紧机构105和水冷散热器104，且电源模块106安装在底座109的外侧。

具体的装设过程是：

首先，所述水冷散热器104由铝散热器本体和散热器盖板102组成，铝散热器本体上设有环形水冷散热水道，而散热器盖板102设置在水冷散热器104顶端进出水口处，收集漏水从一侧流出；所述水冷散热器104的两侧还安装有绝缘材料防爆板103，以提高整个模块的安全性；根据设计要求水冷散热器104的铝散热器本体和散热器盖板通过钎焊方式焊接成一体，保证水冷散热器104本身具有足够气密性，提供优良的散热性能的同时不出现漏水问题。

接着，给IGBT安装面涂导热硅脂，使表面导热硅脂均匀，将IGBT安装于水冷散热器104上，使IGBT紧贴水冷散热器104，保证达到优良的散热性，且水冷散热器104上的环形水冷散热水道可保证IGBT温升在可控范围。

接着，安装IGBT的CE端铜排，为了消除回路中的杂散电感，设计时优化铜排外形，尽量缩小电流回路面积，提高单元的稳定性。同时，两铜排接触处套热缩套管，起到绝缘、防护性能。

接着，采用直列面对面的方式将已装好IGBT的两铝制水冷散热器104安装于功率单元钣金件上，同时两侧固定防爆板，水冷散热器104的顶端固定散热器盖板102。

接着，安装由压装板201、蝶形弹簧204、晶闸管203及环氧板202通过螺栓紧固组成晶闸管压紧机构105，通过四个螺栓紧固。结合图2所示，蝶形弹簧204设置在一个压装板201和晶闸管203之间，所述晶闸管203的上方设置环氧板202，而环氧板202的上方设置有另一个压装板201，二者通过螺栓紧固，实现晶闸管203与铜排间压紧力的要求；蝶形弹簧204具有刚度大，缓冲吸振能力强，能以小变形承受大载荷等特点，承受负载变形后，储蓄一定的势能，能提高持续预紧力的稳定性。

接着，将装好的电源模块106通过侧边紧固件固定于底座109上。电源模块106是一个独立的供电模块，仅通过几个紧固螺钉就可以方便地从功率模块上装卸下来，安装维护简单。

接着，将真空接触器107）安装于底板108上。

储能电容101比较大而且重，所以吊装于底板108的左端，充分利用空间，使结构紧凑、布局合理。其中，底座109设有跑道形槽，方便整模块铜排与储能电容101离合装卸。

最后，完成板卡安装，连接屏蔽线、一次铜排，完成光纤插接以及二次接线工作。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (5)

1.一种柔性直流输电功率模块，包括储能电容、晶闸管压紧机构、水冷散热器、电源模块、真空接触器和底座；其特征在于：还包括底板，储能电容安装在底板的一端，而底座和真空接触器均安装在底板的另一端，底座上方由下而上依次安装晶闸管压紧机构和水冷散热器，而电源模块安装在底座的外侧。

2.如权利要求1所述的一种柔性直流输电功率模块，其特征在于：所述水冷散热器设有两个，两个水冷散热器呈直列面对面方式安装，且每个水冷散热器上均装设有一个IGBT。

3.如权利要求1或2所述的一种柔性直流输电功率模块，其特征在于：所述水冷散热器的顶端进出水口处设有散热器盖板。

4.如权利要求1或2所述的一种柔性直流输电功率模块，其特征在于：所述水冷散热器的两侧安装有绝缘材料防爆板。

5.如权利要求1所述的一种柔性直流输电功率模块，其特征在于：所述晶闸管压紧机构包括两个压装板、环氧板、晶闸管和蝶形弹簧，蝶形弹簧设置在一个压装板和晶闸管之间，所述晶闸管的上方设置环氧板，而环氧板的上方设置有另一个压装板，二者通过螺栓紧固。

Images