CN204761294U - 高压大功率换流装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种高压大功率换流装置，包括设置在壳体内的热管散热器、整流逆变单元、驱动单元、直流电容器组、交流铜排和直流复合母排；壳体由上盖板、前面板、后侧风道板、底座和两个侧板组成，中间隔板设置在所述上盖板和底座之间，且平行于所述板，从而将壳体分隔为两个腔体；上盖板、后侧风道板、底座和两个侧板和中间隔板组成一个上下开口的散热腔体，上盖板、前面板、底座、两个侧板和中间隔板组成一个元器件安装腔体。与现有技术相比，本实用新型提供的一种高压大功率换流装置，散热效率高，体积小、重量轻，便于拆卸维护，结构布局合理，满足大容量SVG装置要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统无功补偿技术领域，具体涉及一种高压大功率换流装置。
背景技术
随着电力电子技术的不断发展,高压动态无功补偿装置--静止无功发生器(StaticVarGenerator，SVG)得到了广泛应用。SVG装置由开关进线柜、启动柜、功率组件以及控制装置等一二次设备组成，其中功率组件为SVG装置的核心设备，功率组件根据系统要求一般由几十个IGBT换流单元组成，IGBT换流单元是实现SVG功能的主要元器件，也是决定SVG的特性、体积的重要因素。由于IGBT是一种大功率电力电子元件，发热量可达数千瓦，而元件特有的性质又要求IGBT在正常使用时温度不能超过某一界限，这就要求配以散热能力很强的冷却器及时将其热量散去。因此，在单元结构设计中，需重点考虑它的通风散热的要求。目前由于SVG装置的工程容量不断增加，普通风冷散热器已经不能满足散热需要；配置水冷散热系统则设备成本昂贵，并且系统复杂，供水系统容易出现问题，从而影响设备的可靠性。使用换热能力较强的热管散热器强迫风冷方式可以解决上述问题。但是常规热管散热器外形尺寸大，影响整体布局，管芯轴向传热热阻大，工作特性匹配不合适，无法解决某些功率器件的散热问题。因此，需要根据设备和元件特性提供过一种新型功率换流装置，对其整体结构形式进行优化，从而有效解决安装、散热和母排分布电感等问题。
发明内容
为了满足现有技术的需要，本实用新型提供了一种高压大功率换流装置。
本实用新型的技术方案为：
所述装置包括设置在壳体内的热管散热器、整流逆变单元、驱动单元、直流电容器组、交流铜排和直流复合母排；
所述壳体由上盖板、前面板、后侧风道板、底座和两个侧板组成，中间隔板设置在所述上盖板和底座之间，且平行于所述前面板，从而将壳体分隔为两个腔体；
所述上盖板、后侧风道板、底座和两个侧板和中间隔板组成一个上下开口的散热腔体，所述上盖板、前面板、底座、两个侧板和中间隔板组成一个元器件安装腔体。
优选的，所述直流电容器组的底端设置在所述底座上，顶端安装有所述直流复合母排；所述直流复合母排包括正极性母排和负极性母排；
优选的，所述整流逆变单元安装在所述中间隔板上，且固定在所述元器件安装腔体的中部；每两个整流逆变单元之间的中间隔板上安装一个温度传感器；
优选的，所述交流铜排包括交流进线铜排和交流出线铜排；所述交流铜排安装在所述中间隔板上，且固定在所述元器件安装腔体的顶部；
优选的，所述驱动单元包括第一驱动单元和第二驱动单元；所述第一驱动单元和第二驱动单元分别安装在所述侧板上，且均固定在所述元器件安装腔体的中部；
优选的，所述热管散热器包括散热器基板、热管和翅片；所述散热器基板固定在所述中间隔板上；所述热管安装在散热器基板上；
优选的，所述热管的外壁焊接所述翅片，内壁上等间距的设置有梯形凹槽；所述热管与所述散热器基板夹角为10°；
优选的，设置在所述散热腔体中的侧板的顶部和底部分别安装一个温度传感器；
优选的，所述底座下面设置有导轨；
优选的，所述前面板上设置有把手。
与最接近的现有技术相比，本实用新型的优异效果是：
1、本实用新型技术方案中，壳体包括两个互不影响的独立腔体，一个腔体作为散热风道，风量损失小，便于进出通风和外部风道布置安装；另一个腔体用于安装功率元器件，布局合理，结构紧凑；
2、本实用新型技术方案中，热管散热器针对IGBT元件和整体结构要求而设计，具有优良的工作特性，一般工况下无干烧、反向吸热等问题；
3、本实用新型技术方案中，热管采用毛细作用和重力作用相结合回流动力模式，减小热管的倾斜角度，从而减小了散热器体积；热管内侧开轴向梯形凹槽，足够大的毛细抽吸压力，提高了轴向传热能力，径向热阻较小，制造简单，工艺重复性良好，热管冷凝端焊接是纵向波浪形翅片，单位体积散热效率高；
4、本实用新型技术方案中，壳体中散热风道进出口和整流逆变单元两侧安装温度传感器，便于对温度的监控和元器件的保护；
5、本实用新型技术方案中，直流复合母排设计简洁紧凑，利用较小空间实现大电流、高电压元器件之间的连接，对外绝缘性好并且电感低，降低元件电压击穿损坏概率；
6、本实用新型技术方案中，直流电容器组设置在壳体内底部，结构紧凑，并保证了整体稳定性；
7、本实用新型提供的一种高压大功率换流装置，散热效率高，体积小、重量轻，便于拆卸维护，结构布局合理，满足大容量SVG装置要求。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
图1：本实用新型实施例中高压大功率换流装置前视图；
图2：本实用新型实施例中高压大功率换流装置侧视图；
图3：本实用新型实施例中高压大功率换流装置俯视图；
图4：本实用新型实施例中热管截面图；
图5：本实用新型实施例中热管侧视图；
图6：本实用新型实施例中高压大功率换流装置等轴侧视图；
其中，1：壳体；2：热管散热器；3：交流铜排；4：整流逆变单元；5：驱动单元；6：直流复合母排；7：直流电容器组；8：后侧风道板；9：中间隔板；10：上盖板；11：侧板；12：前面板；13：交流进线铜排；14：交流出线铜排；15：IGBT；16：温度传感器；17：驱动单元盒体；18：正极性母排；19：负极性母排；20：底座；21：导轨；22：把手；23：散热器基板；24：热管；25：翅片；26：梯形凹槽。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型提供的一种高压大功率换流装置，根据电气设备和元件的特性，对大功率换流装置的整体结构进行了优化，优化后的换流装置布局合理，结构紧凑，有效解决了换流装置安装、散热和母排分布电感等问题。
本实用新型中一种高压大功率换流装置的具体实施例如图1-6所示，具体为：
该换流装置包括壳体1、热管散热器2、交流铜排3、整流逆变单元4、驱动单元5、直流复合母排6和直流电容器组7。其中，
热管散热器2、交流铜排3、整流逆变单元4、驱动单元5、直流复合母排6和直流电容器组7均设置在壳体1内。
壳体1为由上盖板10、前面板12、后侧风道板8、底座20和两个侧板11组成的长方体架构，中间隔板9设置在上盖板10和底座20之间，且平行于前面板12，从而将壳体1分隔为两个腔体。热管散热器2设置在一个腔体内，整流逆变单元4、驱动单元5、直流电容器组7、交流铜排3和直流复合母排6均设置在另一个腔体内。
本实施例中，上盖板10、前面板12、后侧风道板8、底座20和两个侧板11均选用优质敷铝锌板材折弯和冲压制成，上盖板10、后侧风道板8、底座20、两个侧板11和中间隔板9组成了一个上下开口的散热腔体，中间隔板9、上盖板10、前面板12、底座20和两个侧板11组成了元器件安装腔体，上述散热腔体和元器件安装腔体相互独立。
本实施例中，直流负荷母排将直流电容器组7并联后连接至整流逆变单元4，其正极性母排18和负极性母排19上下并列设置，中间填充有NMN绝缘材料进行隔离，直流负荷母排6的外部设有绝缘层，以减小母排分布电感。
如图1和2所示：
①：直流电容器组7的底端设置在底座20上，顶端安装有直流复合母排6，直流复合母排6包括正极性母排18和负极性母排19。
②：整流逆变单元4安装在中间隔板9上，且固定在整流逆变单元4元器件安装腔体的中部；每两个整流逆变单元4之间的中间隔板上安装一个温度传感器。本实施例中整流逆变单元4的数目为四，因此共设有三个温度传感器，采集散热器基板23的温度，防止温度过高损坏整流逆变单元4。
本实施例中整流逆变单元4由电力电子器件IGBT组成。
③：交流铜排3包括交流进线铜排13和交流出线铜排14；交流铜排3安装在中间隔板9上，且固定在交流铜排3元器件安装腔体的顶部。本实施例中交流铜排还包括支撑件，用于固定交流进线铜排13和交流出线铜排14。
④：驱动单元5包括第一驱动单元和第二驱动单元；第一驱动单元和第二驱动单元分别安装在侧板11上，且均固定在驱动单元5元器件安装腔体的中部。
本实施例中，第一驱动单元和第二驱动单元均包括驱动板卡和驱动单元盒体17，驱动单元5固定在侧板11上靠近整流逆变单元4的位置，以减少壳体1内部走线。
如图2和3所示：
①：热管散热器2包括散热器基板23、热管24和翅片25。其中，
散热器基板23固定在中间隔板9上，热管24安装在散热器基板23上；
热管24的外壁焊接翅片25，内壁上等间距的设置有梯形凹槽26；如图2所示热管24与散热器基板23夹角为10°。本实施例中热管24与散热器基板23夹角为水平向上10°。
本实施例中，散热器基板23为合金铝6061，正表面精加工，具有较小的表面粗糙度，设有凹槽和固定孔，分别用于安装交流铜排3和整流逆变单元4。散热器基板23背面打孔，用于真空钎焊热管24，钎焊真空度为5×10-3，钎焊间隙为0.08mm，水平倾斜为10°。
本实施例中，热管24为重力辅助热管，采用密闭紫铜管，一端为蒸发端，另一端为冷凝端，热管24内部为负压环境，其梯形凹槽用于提供毛细压头及液体过流通道。蒸发端真空钎焊在散热器基板23内部，冷凝端焊接纵向翅片25，从而增加换热面积。
本实施例中，翅片25为0.5mm波浪形铝板，并加工一定尺寸的翻边。
②：散热腔体中侧板11的顶部和底部分别安装一个温度传感器。
如图1、2和6所示，底座20下面设置有导轨21，用于移动装置；前面板12上设置有把手22。
最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
Claims (10)
1.一种高压大功率换流装置，其特征在于，所述装置包括设置在壳体内的热管散热器、整流逆变单元、驱动单元、直流电容器组、交流铜排和直流复合母排；
所述壳体由上盖板、前面板、后侧风道板、底座和两个侧板组成，中间隔板设置在所述上盖板和底座之间，且平行于所述前面板，从而将壳体分隔为两个腔体；
所述上盖板、后侧风道板、底座和两个侧板和中间隔板组成一个上下开口的散热腔体，所述上盖板、前面板、底座、两个侧板和中间隔板组成一个元器件安装腔体。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述直流电容器组的底端设置在所述底座上，顶端安装有所述直流复合母排；所述直流复合母排包括正极性母排和负极性母排。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述整流逆变单元安装在所述中间隔板上，且固定在所述元器件安装腔体的中部；每两个整流逆变单元之间的中间隔板上安装一个温度传感器。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述交流铜排包括交流进线铜排和交流出线铜排；所述交流铜排安装在所述中间隔板上，且固定在所述元器件安装腔体的顶部。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动单元包括第一驱动单元和第二驱动单元；所述第一驱动单元和第二驱动单元分别安装在所述侧板上，且均固定在所述元器件安装腔体的中部。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热管散热器包括散热器基板、热管和翅片；所述散热器基板固定在所述中间隔板上；所述热管安装在散热器基板上。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述热管的外壁焊接所述翅片，内壁上等间距的设置有梯形凹槽；所述热管与所述散热器基板夹角为10°。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，设置在所述散热腔体中的侧板的顶部和底部分别安装一个温度传感器。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底座下面设置有导轨。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述前面板上设置有把手。
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Cited By (2)
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| CN104852591B (zh) * | 2015-06-04 | 2018-04-27 | 国家电网公司 | 一种高压大功率换流装置 |
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