CN207720015U - 一种基于压接式igbt的多电平模组装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种基于压接式IGBT的多电平模组装置，该装置包括：第一组件、第二组件和底板；第二组件固定在底板的一端；第一组件与第二组件对接后固定在底板的另一端，第一组件包括：压紧机构组件、顶板、真空接触器、底座、控制盒组件和前面板；压紧机构组件包括至少一个IGBT；压紧机构组件和真空接触器固定在底座上，真空接触器位于压紧机构组件的下方；顶板固定在压紧机构组件的上方；控制盒组件固定在压紧机构组件的第一侧面上；前面板位于在压紧机构组件远离第二组件的一侧；底座固定在底板上；第二组件包括：储能电容。该装置中对一次元器件和二次板卡进行了分区布置，使各部分器件分布排列紧凑，减小了装置的空间占用。

Description

一种基于压接式IGBT的多电平模组装置

技术领域

本实用新型涉及继电保护领域，尤其涉及一种基于压接式绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)的多电平模组装置。

背景技术

目前的柔性直流输电以及无功补偿系统多采用模块化设计，多电平模组装置是柔性直流输电以及无功补偿系统中的核心单元，其性能的优劣关系着整个系统性能的优劣。

现有的多电平模组装置多采用耐压能力和通流能力较弱的器件，造成单个子模块的耐压和通流能力不足，单个模块的容量有限，工程中所需子模块的数量较多，可靠性降低，导致基于压接式IGBT的系统很难实现。同时，多电平模组装置的布局较为混乱，一次元器件和二次板卡混合布局，一次元器件的动作经常对二次板卡造成干扰和影响，严重降低了子模块运行的可靠性；各类板卡的维护也较为复杂，如需更换甚至需要拔出子模块的水接头，抽出子模块，现场的工作量会大大增加，支路水管漏水的风险也会增加。而且基于压接式IGBT的多电平模组装置的储能电容容量较大带来重量较重，装置出现故障时如需整体更换在高空中非常不便。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型实施例期望提供一种基于压接式IGBT的多电平模组装置，该装置中对一次元器件和二次板卡进行了分区布置，使各部分器件分布排列紧凑，减小了装置的空间占用，降低二次板卡维护的难度。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型实施例提供了一种基于压接式IGBT的多电平模组装置，该装置包括：第一组件、第二组件和底板；所述第二组件固定在底板的一端；所述第一组件与所述第二组件对接后固定在所述底板的另一端，

所述第一组件包括：压紧机构组件、顶板、真空接触器、底座、控制盒组件和前面板；所述压紧机构组件包括至少一个IGBT；

所述压紧机构组件和所述真空接触器固定在底座上，所述真空接触器位于所述压紧机构组件的下方；所述顶板固定在所述压紧机构组件的上方；所述控制盒组件固定在所述压紧机构组件的第一侧面上；所述前面板位于在所述压紧机构组件远离所述第二组件的一侧；所述底座固定在所述底板上；

所述第二组件包括：储能电容。

上述方案中，所述压紧机构组件包括：IGBT压紧机构；所述IGBT压紧机构包括依次叠放的第一下压装板、第一垫块、散热器、第一交流母排、至少一个IGBT、直流母排、电阻、第一碟簧和第一上压装板；所述控制盒组件固定在所述第一上压装板上。

上述方案中，所述压紧机构组件还包括：晶闸管压紧机构；其中，所述晶闸管压紧机构位于所述IGBT压紧机构的下方；所述晶闸管压紧机构包括依次叠放的第二下压装板、第二垫块、第二交流母排、晶闸管、第二碟簧和第二上压装板；所述散热器固定在所述第二交流母排和所述晶闸管之间。

上述方案中，所述压紧机构组件横向布置于所述装置中，所述IGBT的C极的压接接触面、E极的压接接触面和所述散热器的散热面均垂直于水平面，且平行于所述压紧机构组件的第一侧面。

上述方案中，所述装置还包括：定位块，所述第一组件通过所述定位块固定在所述底板上。

上述方案中，所述定位块上镶嵌有滚珠，所述第一组件通过所述定位块上的滚珠进行移动，来调整与所述第二组件之间的距离。

上述方案中，所述控制盒组件包括：外壳，以及固定在所述外壳上的控制板卡、电源板卡和插件端子。

上述方案中，所述第一组件还包括至少一个第一安装吊耳，所述第一安装吊耳用于实现所述第一组件的吊装；所述第二组件还包括至少一个第二安装吊耳，所述第一安装吊耳用于实现所述第二组件的吊装。

上述方案中，所述前面板包括：前上面板和前下面板；其中，所述前上面板包括：至少一个第一通孔；所述压紧机构组件通过所述至少一个第一通孔与外界连接；所述前下面板包括：至少一个第二通孔；所述真空接触器通过所述至少一个第二通孔与外界连接。

上述方案中，所述IGBT形状为圆形或者矩形；所述压紧机构组件包括：2个或者4个IGBT。

本实用新型实施例提供的一种基于压接式IGBT的多电平模组装置，该装置包括：第一组件、第二组件和底板；第二组件固定在底板的一端；第一组件与第二组件对接后固定在底板的另一端，第一组件包括：压紧机构组件、顶板、真空接触器、底座、控制盒组件和前面板；压紧机构组件包括至少一个IGBT；压紧机构组件和真空接触器固定在底座上，真空接触器位于压紧机构组件的下方；顶板固定在压紧机构组件的上方；控制盒组件固定在压紧机构组件的第一侧面上；前面板位于在压紧机构组件远离第二组件的一侧；底座固定在底板上；第二组件包括：储能电容。

采用上述技术方案，通过将控制盒组件固定在压紧机构组件的第一侧面上，将二次板卡与一次元器件隔离开，即将控制盒组件、压紧机构组件以及储能电容分区布置，一次元器件和二次板卡的分区布置有效屏蔽了一次元器件动作时对二次板卡产生的干扰，也便于二次板卡的整体安装、拆卸以及各板卡的单独拆卸、维护。并合理设计了压紧机构组件内部结构，使压紧机构组件排列紧凑，减小了装置的空间占用。

附图说明

图1为本实用新型实施例中基于压接式IGBT的多电平模组装置的组成结构示意图；

图2为本实用新型实施例中压紧机构组件的组成结构示意图；

图3为本实用新型实施例中晶闸管压紧机构的组成结构示意图；

图4为本实用新型实施例中控制盒组件的组成结构示意图；

附图中包括：储能电容101、压紧机构组件102、顶板103、前上面板104、前下面板105、底板106、真空接触器107、定位块108、底座109和控制盒组件110；

第一下压装板201、第一垫块202、散热器203、第一交流母排204、直流母排205、电阻206、第一碟簧207、第一上压装板208、晶闸管压紧机构209和IGBT210；

第二下压装板301、第二垫块302、第二交流母排303、晶闸管305、第二碟簧306、第二上压装板307；

外壳401、控制板卡组件402、插件端子403、电源板卡组件404。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1为本实用新型实施例中基于压接式IGBT的多电平模组装置的组成结构示意图，该装置包括：第一组件、第二组件和底板106；第二组件固定在底板的一端；第一组件与第二组件对接后固定在底板的另一端，

第一组件包括：压紧机构组件102、顶板103、前面板、真空接触器107、底座109和控制盒组件110；压紧机构组件包括至少一个IGBT；

压紧机构组件102和真空接触器107固定在底座109上，真空接触器107位于压紧机构组件的下方；顶板103固定在压紧机构组件102的上方；控制盒组件110固定在压紧机构组件102的第一侧面上；前面板位于在压紧机构组件102远离第二组件的一侧；底座109固定在底板106上；

第二组件包括：储能电容101。

在实际实施时，压紧机构组件102包括：IGBT压紧机构；IGBT压紧机构包括依次叠放的第一下压装板201、第一垫块202、散热器203、第一交流母排204、至少一个IGBT210、直流母排205、电阻206、第一碟簧207、第一上压装板208，控制盒组件110固定在第一上压装板208上。

这里，在IGBT压紧机构包含多个IGBT时，每一个IGBT与其他组件之间可以适应性的增加散热器来保证IGBT的正常工作。

在实际实施时，压紧机构组件还包括：晶闸管压紧机构；其中，晶闸管压紧机构位于IGBT压紧机构的下方；晶闸管压紧机构包括依次叠放的第二下压装板、第二垫块、第二交流母排、晶闸管、第二碟簧和第二上压装板；散热器固定在第二交流母排和晶闸管之间。

本实用新型实施例中示例性的给出了一种压紧机构组件的组成结构，图2为本实用新型实施例中压紧机构组件的组成结构示意图，如图2所示，压紧机构包括：IGBT压紧机构和晶闸管压紧机构209；其中，IGBT压紧机构包括依次叠放的第一下压装板201、第一垫块202、散热器203、第一交流母排204、IGBT210、直流母排205、电阻206、第一上压装板208、第一碟簧207，其中，IGBT压紧机构通过与晶闸管压紧机构209共用一个散热器，使压紧机构两部分连接在一起，晶闸管压紧机构209位于IGBT压紧机构的下方；第一碟簧207位于第一上压装板208上用于在压紧机构组件与底座固定时，向压紧机构组件施加压紧力。

图3为本实用新型实施例中晶闸管压紧机构的组成结构示意图，如图3所示，晶体管压紧机构209横向放置后从上至下包括依次叠放的第二下压装板301、第二垫块302、第二交流母排303、散热器203、晶闸管305、第二碟簧306、第二上压装板307。

在实际实施时，散热器的一部分位于IGBT压紧机构中的第一垫块202和第一交流母排204，散热器的另一部分位于晶体管压紧机构中的第二交流母排303和晶闸管305之间，使IGBT压紧机构与晶体管压紧机构可以形成独立并连接的两部分，压缩了压紧机构组件在横向的空间占用，将压紧机构组件的空间占用合理的转移至纵向，使压紧机构组件中各部分器件的空间占用更加合理，排列更加紧凑。通过将控制盒组件固定在压紧机构组件的第一侧面上，将二次板卡与一次元器件隔离开，一次元器件和二次板卡的分区布置有效屏蔽了一次元器件动作时对二次板卡产生的干扰，也便于二次板卡的整体安装、拆卸以及各板卡的单独拆卸、维护。本实用新型实施例中，二次板卡可以指控制盒组件中包含的电源板卡和控制板卡等，一次元器件可以指压紧机构组件中包含的器件和储能电容等。

示例性的，底座可以为U型底座，包括，左侧板、右侧板和底板，底板将左侧板和右侧板相连，压紧机构组件102的第一上压装板与右侧板固定，第一下压装板与左侧固定，真空接触器可以固定在左侧板、右侧板或底板上。

在实际实施时，压紧机构组件102横向布置于装置中，IGBT的C极的压接接触面、E极的压接接触面和散热器的散热面均垂直于水平面，且平行于压紧机构组件102的第一侧面。这里，IGBT的C极和E极的接触面分别为IGBT两上表面和下表面，压紧机构组件102的第一侧面可以为第一上压装板的上表面。

在实际实施时，装置还包括：定位块，第一组件通过定位块固定在底板上。如图1所示，定位块108用于确定压紧机构组件102和真空接触器107与储能电容101之间的相对位置，压紧机构组件102和真空接触器107固定在底座109上后，将底座109放置在定位块108上，并通过螺钉将底座109与定位块108固定。

在实际实施时，定位块上镶嵌有滚珠，第一组件通过定位块上的滚珠进行移动，来调整与第二组件之间的距离，以实现与第二组件的对接与分离。

本实用新型实施例中，控制盒组件包括：外壳，以及固定在外壳上的控制板卡、电源板卡和插件端子。图4为本实用新型实施例中控制盒组件的组成结构示意图，如图4所示，控制盒组件包括：外壳401、控制板卡组件402、插件端子403和电源板卡组件404。控制板卡组件402、插件端子403和电源板卡组件404安装在外壳401上。

在实际实施时，第一组件还包括至少一个第一安装吊耳，第一安装吊耳用于实现第一组件的吊装；第二组件还包括至少一个第二安装吊耳，第一安装吊耳用于实现第二组件的吊装。这里，当第一组件和第二组件的重量较大，为了安装方便可以在第一组件和第二组件的两侧各安装至少一个吊耳，以方便通过吊装的方式安装。

控制盒组件(即二次板卡)安装于压紧装置的侧面，且控制盒组件可作为一个整体组件在装置上进行安装或拆卸。控制盒组件可一体化操作，优化了装置生产安装的流程，降低了组装过程中板卡因人为接触损坏的风险，也便于维护更换。同时，控制盒组件内的控制板卡和电源板卡可分别单独拆卸、维护。

在实际实施时，前面板包括：前上面板和前下面板；其中，前上面板包括：至少一个第一通孔；压紧机构组件通过至少一个第一通孔与外界连接；前下面板包括：至少一个第二通孔；真空接触器通过至少一个第二通孔与外界连接。

如图1所示，前上面板104包括三个通孔，较大的两个通孔可以用于穿过第一交流母排和第二交流母排，较小的一个通孔可以作为其他端子与外界连接的开口。前下面板105上包括一个通孔，该通孔可以作为空接触器通与外界连接的开口。需要说明的是，将前面板分割为前上面板和前下面板是为了在对压紧机构组件和真空接触器进行拆装检修等操作时，只需将对应位置前的面板拆掉，无需对整个前面板都进行操作，减少工作量，并保证其他器件不受影响。

在实际实施时，IGBT形状为圆形或者矩形；压紧机构组件包括：2个或者4个IGBT。本实用新型实施例中示出的基于压接式IGBT的多电平模组装置既可以为半桥模组装置也可以为全桥模组装置。

本实用新型实施例中，IGBT的多电平模组装置包括：第一组件、第二组件和底板；第二组件固定在底板的一端；第一组件与第二组件对接后固定在底板的另一端，第一组件包括：压紧机构组件、顶板、真空接触器、底座、控制盒组件和前面板；压紧机构组件包括至少一个IGBT；压紧机构组件和真空接触器固定在底座上，真空接触器位于压紧机构组件的下方；顶板固定在压紧机构组件的上方；控制盒组件固定在压紧机构组件的第一侧面上；前面板位于在压紧机构组件远离第二组件的一侧；底座固定在底板上；第二组件包括：储能电容。

采用上述技术方案，通过将控制盒组件固定在压紧机构组件的第一侧面上，将二次板卡与一次元器件隔离开，即将控制盒组件、压紧机构组件以及储能电容分区布置，一次元器件和二次板卡的分区布置有效屏蔽了一次元器件动作时对二次板卡产生的干扰，也便于二次板卡的整体安装、拆卸以及各板卡的单独拆卸、维护。并合理设计了压紧机构组件内部结构，使压紧机构组件排列紧凑，减小了装置的空间占用。

为了能更加体现本实用新型的目的，在上述实施例的基础上，对基于压接式IGBT的多电平模组装置的组装过程进行示例性的说明，该装置的组装过程如下：

首先，将定位块108和储能电容101分别安装在底板106上。

接着，安装晶闸管压紧机构209，将第二下压装板301平置于事先设计的工装中，将第二垫块302、第二交流母排303、散热器203一部分、晶闸管305、第二碟簧306和第二上压装板307按设计的顺序依次摆放好。

接着，将四根螺杆分别穿过第二上压装板307、第二交流母排303、散热器203和第二下压装板301并拧紧，四根螺杆与螺帽拧紧后向晶闸管压紧机构施加所需的压紧力。

接着，安装IGBT压紧机构，将第一下压装板201平置于事先设计的工装中，将第一垫块202、散热器203另一部分、第一交流母排204、IGBT210、直流母排205、电阻206、第一碟簧207、第一上压装板208按设计的顺序依次摆放好，在第一下压装板201和第一上压装板208的四个角位置处穿过四根螺杆，四根螺杆与螺帽拧紧后向IGBT压紧机构施加所需的压紧力。

接着，将真空接触器107固定于底座109上，将压紧机构组件102也固定在底座109上，将三者形成的整体吊装于底板106上，将底座109与定位块108用螺钉锁紧。将IGBT压紧机构的直流母排205与储能电容101连接，晶闸管压紧机构的第二交流母排303与真空接触器107连接。

接着，组装控制盒组件110，组装好控制板卡组件402和电源板卡组件404，将控制板卡组件402、插件端子403和电源板卡组件404安装于外壳401上。

接着，将组装好的控制盒组件110固定在压紧机构组件102的第一上压装板208上，并完成所有接线。

最后，安装顶板103于压紧机构组件102的顶部，安装前上面板104、前下面板105于压紧机构组件102的前侧，即远离储能电容101的一侧，完成压接式IGBT的多电平模组装置的装配。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于压接式绝缘栅双极型晶体管IGBT的多电平模组装置，其特征在于，所述装置包括：第一组件、第二组件和底板；所述第二组件固定在底板的一端；所述第一组件与所述第二组件对接后固定在所述底板的另一端，

所述第一组件包括：压紧机构组件、顶板、真空接触器、底座、控制盒组件和前面板；所述压紧机构组件包括至少一个IGBT；

所述压紧机构组件和所述真空接触器固定在底座上，所述真空接触器位于所述压紧机构组件的下方；所述顶板固定在所述压紧机构组件的上方；所述控制盒组件固定在所述压紧机构组件的第一侧面上；所述前面板位于在所述压紧机构组件远离所述第二组件的一侧；所述底座固定在所述底板上；

所述压紧机构组件包括：IGBT压紧机构和晶闸管压紧机构，所述晶闸管压紧机构位于所述IGBT压紧机构的下方；

所述第二组件包括：储能电容。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述IGBT压紧机构包括依次叠放的第一下压装板、第一垫块、散热器、第一交流母排、至少一个IGBT、直流母排、电阻、第一碟簧和第一上压装板；

所述控制盒组件固定在所述第一上压装板上。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述晶闸管压紧机构包括依次叠放的第二下压装板、第二垫块、第二交流母排、晶闸管、第二碟簧和第二上压装板；所述散热器固定在所述第二交流母排和所述晶闸管之间。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述压紧机构组件横向布置于所述装置中，所述IGBT的C极的压接接触面、E极的压接接触面和所述散热器的散热面均垂直于水平面，且平行于所述压紧机构组件的第一侧面。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：定位块，所述第一组件通过所述定位块固定在所述底板上。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述定位块上镶嵌有滚珠，所述第一组件通过所述定位块上的滚珠进行移动，来调整与所述第二组件之间的距离。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制盒组件包括：外壳，以及固定在所述外壳上的控制板卡、电源板卡和插件端子。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一组件还包括至少一个第一安装吊耳，所述第一安装吊耳用于实现所述第一组件的吊装；

所述第二组件还包括至少一个第二安装吊耳，所述第二安装吊耳用于实现所述第二组件的吊装。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述前面板包括：前上面板和前下面板；其中，

所述前上面板包括：至少一个第一通孔；所述压紧机构组件通过所述至少一个第一通孔与外界连接；

所述前下面板包括：至少一个第二通孔；所述真空接触器通过所述至少一个第二通孔与外界连接。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述IGBT形状为圆形或者矩形；

所述压紧机构组件包括：2个或者4个IGBT。