CN209860817U - 一种低感防爆柔直配网母线总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低感防爆柔直配网母线总成，包括层叠设置的母线层Ⅰ、母线层Ⅱ和母线层Ⅲ，且每层母线层均包括极板和设置在极板上、下表层的绝缘膜，母线层Ⅱ和母线层Ⅲ的剖面为Z型，母线层Ⅲ的下横板分别向其左、右两端延伸，母线层Ⅰ设置在母线层Ⅱ的下横板上，且与母线层Ⅲ的下横板上、下对应，母线层Ⅰ的左侧向上弯折和母线层Ⅲ的下横板的左侧之间形成安装空隙，母线层Ⅰ、母线层Ⅱ和母线层Ⅲ上分别设置有铜柱和带有压铆螺母的连接板，母线层Ⅱ和母线层Ⅲ上分别设置有安装孔。本实用新型结构紧凑、占用空间小，集成度高，便于缩小设计空间，安装维护方便。

Description

一种低感防爆柔直配网母线总成

技术领域

本实用新型属于柔直配网母线技术领域，具体涉及一种低感防爆柔直配网母线总成。

背景技术

柔直是一种以MMC技术发展起来的新型输电技术，柔直输电是构建智能电网的重要装备，与传统方式相比，柔性直流输电在孤岛供电、城市配电网的增容改造等方面具有较强的技术优势，是改变大电网发展格局的战略选择。而配网柔直是柔直的一种，被称为小柔直，具有占地面积小、安装调试方面、现场可以即插即用等优点开始被广泛的用于配电网中。

功率模块是配网换流器的核心部分，对整个配电网正常运行起着关键的作用。功率模块中分布着多种重要的元器件，像电容、IGBT、真空开关、晶闸管、吸收电容等，器件之间通过导体连接构成回路。传统的做法是用铜排将这些器件独立连接，构成回路，满足模组的正常运行，该种连接方式会产生较大的电感、较大的局放、高发热、并且整体连接走线混乱，遇到空间有限的设计将无法设计导体间的连接，安装维护繁琐，容易给功率器件IGBT较大的冲击，导致功率器件损坏，当IGBT爆炸时，产生较大的冲击也会导致其它器件被拉坏，并且爆炸的产物也会散布模组里面以及外面对周围的模组产生影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种低感防爆柔直配网母线总成，以解决配网换流器中功率模块器的器件之间走线混乱、安装维护繁琐的问题。

本实用新型的一种低感防爆柔直配网母线总成是这样实现的：

一种低感防爆柔直配网母线总成，包括层叠设置的母线层Ⅰ、母线层Ⅱ和母线层Ⅲ，且每层母线层均包括极板和设置在所述极板上、下表层的绝缘膜，所述母线层Ⅱ和母线层Ⅲ的剖面为Z型，所述母线层Ⅲ的下横板分别向其左、右两端延伸，所述母线层Ⅰ设置在所述母线层Ⅱ的下横板上，且与所述母线层Ⅲ的下横板上、下对应，所述母线层Ⅰ的左侧向上弯折和母线层Ⅲ的下横板的左侧之间形成安装空隙，所述母线层Ⅰ、母线层Ⅱ和母线层Ⅲ上分别设置有铜柱和带有压铆螺母的连接板，所述母线层Ⅱ和母线层Ⅲ上分别设置有安装孔。

进一步的，形成所述安装空隙的母线层Ⅰ和母线层Ⅲ的部分极板表层均未设置绝缘膜。

进一步的，所述铜柱包括安装在母线层Ⅰ上的一对IGBT连接铜柱Ⅰ和安装在所述母线层Ⅱ的下横板上的IGBT连接铜柱Ⅱ，以及安装在所述母线层Ⅲ的下横板上的IGBT连接铜柱Ⅲ，且所述IGBT连接铜柱Ⅰ、IGBT连接铜柱Ⅱ和IGBT连接铜柱Ⅲ并列设置。

进一步的，所述连接板包括设置在所述母线层Ⅰ和母线层Ⅲ的下横板右端端部的进出线连接板。

进一步的，所述连接板包括设置在所述母线层Ⅱ和母线层Ⅲ的上横板上且朝向下横板侧边的器件连接板。

进一步的，所述连接板包括设置在所述母线层Ⅰ右侧且朝向母线层Ⅰ的上横板方向的真空开关连接板，所述安装孔包括设置在所述母线层Ⅲ的上横板上的一对真空开关安装孔。

进一步的，所述安装孔包括设置在所述母线层Ⅱ的上横板上的电容安装孔Ⅰ和设置在所述母线层Ⅲ的上横板上的电容安装孔Ⅱ，且所述电容安装孔Ⅰ和电容安装孔Ⅱ为成对设置；

所述电容安装孔Ⅰ为朝向所述母线层Ⅲ方向的冲压凸包。

进一步的，所述母线层Ⅰ右侧与母线层Ⅲ的下横板的右侧之间设置有绝缘板。

进一步的，每个铜柱和安装孔在另外两个母线层的所对应的位置上均设置有通孔，且所述通孔上均包覆有绝缘垫片。

进一步的，所述极板为0.5-4mm的铜板。

采用了上述技术方案后，本实用新型具有的有益效果为：

（1）本实用新型结构紧凑、占用空间小，集成度高，便于缩小设计空间；

（2）本实用新型可以替代铜排连接各个器件，减少器件之间走线的混乱性，安装维护方便，提供高效的配电系统；

（3）本实用新型可以在安装过程中将IGBT和晶闸管完全覆盖，防止爆炸产生的影响，具有防爆吸振的作用，避免对模组内外其他器件产生影响。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型优选实施例的低感防爆柔直配网母线总成的结构图；

图2是本实用新型优选实施例的低感防爆柔直配网母线总成的爆炸图；

图3是本实用新型优选实施例的低感防爆柔直配网母线总成未安装绝缘膜的爆炸图；

图4是本实用新型优选实施例的低感防爆柔直配网母线总成的俯视图；

图5是图4中A-A方向剖面图；

图6是图5中B部分的放大图；

图7是本实用新型优选实施例的低感防爆柔直配网母线总成的器件安装图；

图中：母线层Ⅰ1，母线层Ⅱ2，母线层Ⅲ3，极板4，绝缘膜5，下横板6，安装空隙7，压铆螺母8，双面胶或胶粘剂9，晶闸管10，开孔11，IGBT12，IGBT连接铜柱Ⅰ13，IGBT连接铜柱Ⅱ14，IGBT连接铜柱Ⅲ15，进出线连接板16，上横板17，器件连接板18，真空开关19，真空开关连接板20，真空开关安装孔21，电容22，电容安装孔Ⅰ23，电容安装孔Ⅱ24，绝缘板25，绝缘垫片26。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-7所示，一种低感防爆柔直配网母线总成，包括层叠设置的母线层Ⅰ1、母线层Ⅱ2和母线层Ⅲ3，且每层母线层均包括极板4和设置在极板4上、下表层的绝缘膜5，母线层Ⅱ2和母线层Ⅲ3的剖面为Z型，母线层Ⅲ3的下横板分别向其左、右两端延伸，母线层Ⅰ1设置在母线层Ⅱ2的下横板6上，且与母线层Ⅲ3的下横板6上、下对应，母线层Ⅰ1的左侧向上弯折和母线层Ⅲ3的下横板6的左侧之间形成安装空隙7，母线层Ⅰ1、母线层Ⅱ2和母线层Ⅲ3上分别设置有铜柱和带有压铆螺母8的连接板，母线层Ⅱ2和母线层Ⅲ3上分别设置有安装孔。

每层母线层的极板4和绝缘膜5通过热压而成，并且相邻母线层之间通过双面胶或胶粘剂9粘接而成。

绝缘膜5采用PET绝缘膜，绝缘膜5将极板4封板，厚度为1-15mm的极板4封边宽度大于6mm，厚度为2-3mm的极板4封边宽度大于9mm，其他的极板4封板宽度则大于10mm，封边宽度即极板4边缘到绝缘膜5边缘的距离。

安装空隙7的设置是用于安装晶闸管10，为了方便晶闸管10与母线总成的接通，形成安装空隙7的母线层Ⅰ1和母线层Ⅲ3的部分极板4表层均未设置绝缘膜5。

具体的，安装空隙7上、下侧的极板4上均有开孔11，晶闸管10通过加压压装的方式设置在安装空隙7中，对晶闸管10进行固定。晶闸管10的这种安装方式可以将其完全覆盖，从而增加整个功率模块的安全性能。

在整个功率模块中，IGBT12设置两个，并且两者反向串联，放置在母线层Ⅲ3的下横板6的下方，而为了能够将其与母线总成连接，铜柱包括安装在母线层Ⅰ1上的一对IGBT连接铜柱Ⅰ13和安装在母线层Ⅱ2的下横板6上的IGBT连接铜柱Ⅱ14，以及安装在母线层Ⅲ3的下横板6上的IGBT连接铜柱Ⅲ15，且IGBT连接铜柱Ⅰ13、IGBT连接铜柱Ⅱ14和IGBT连接铜柱Ⅲ15并列设置。

具体的，两个IGBT连接铜柱Ⅰ13是用于连接第一个IGBT12的发射极和另一个IGBT12的集电极， IGBT连接铜柱Ⅱ14则是用于连接第一个IGBT12的集电极，IGBT连接铜柱Ⅲ15则是用于连接另一个IGBT12的发射极。

优选的，铜柱可以采用涨铆、压铆或焊接的方式安装在各自母线层的极板4上。

若铜柱采用涨铆的方式连接时，其材质可以选用紫铜TMY2，若铜柱采用压铆或焊接的方式连接时，其材质可以选用黄铜H59。

优选的，铜柱的表面设置有镀锡层，厚度为5-10μm，可以防止铜柱的氧化，对铜柱起到保护作用。

为了方便母线总成的进出线，连接板包括设置在母线层Ⅰ1和母线层Ⅲ3的下横板6右端端部的进出线连接板16。

具体的，位于母线层Ⅰ1端部的进出线连接板16朝向竖向设置，而位于母线层Ⅲ3端部的进出线连接板16朝下竖向设置，两者一个连接出线铜排，一个连接进线铜排。

为了方便与配网换流器中的其他器件相连，连接板包括设置在母线层Ⅱ2和母线层Ⅲ3的上横板17上且朝向下横板6侧边的器件连接板18。

具体的，母线层Ⅱ2和母线层Ⅲ3的左右两侧均设置有器件连接板18，母线层Ⅱ2位于左侧的器件连接板18用于连接方块电阻、SMC板卡和电源板卡，母线层Ⅲ3左侧的器件连接板18用于连接电源板卡和方块电阻，而左侧的器件连接板18则用于连接电源卡板的接地线。

为了方便连接功率模块中的真空开关19，连接板包括设置在母线层Ⅰ1右侧且朝向母线层Ⅰ1的上横板17方向的真空开关连接板20，安装孔包括设置在母线层Ⅲ3的上横板17上的一对真空开关安装孔21。

具体的，真空开关19安装在母线层Ⅲ3的上横板17的下方，其顶部连接端与真空开关连接孔21相连，而侧面的连接端则与真空开关连接板20上的压铆螺母8相连。

优选的，连接板均是裸露设置，其表层均未设置绝缘膜，方便各个器件连接端的连接。

为了方便电容22的连接，安装孔包括设置在母线层Ⅱ2的上横板17上的电容安装孔Ⅰ23和设置在母线层Ⅲ3的上横板17上的电容安装孔Ⅱ24，且电容安装孔Ⅰ23和电容安装孔Ⅱ24为成对设置；

具体的，电容22并列分布在母线层Ⅲ3的上横板17的下方，其中一个连接端与电容安装孔Ⅰ23相连，另一个连接端与电容安装孔Ⅱ24相连。

由于连接电容22两极的上下母线层之间存在高度差，因此电容安装孔Ⅰ23为朝向母线层Ⅲ方向的冲压凸包。

通过冲压凸包的设置可以解决两层母线层之间高度差的问题。

另外也可以采用铜柱替代冲压凸包，同样也能解决高度差的问题。

由于母线层Ⅱ5的下横板9未延伸至母线层Ⅰ4的右侧与母线层Ⅲ3的下横板6的右侧之间，为了补偿两者之间的落差，母线层Ⅰ1右侧与母线层Ⅲ3的下横板6的右侧之间设置有绝缘板25。

具体的，绝缘板25与其上下的绝缘膜5之间采用双面胶或胶粘剂9粘接而成。

优选的，绝缘板25采用EPGC202、GP03材质，以增加绝缘的可靠性。

铜柱和安装孔均与其相连的母线层的极板4连接，为了方便各个器件连接端与母线总成之间的连接，在每个铜柱以及安装孔处均是将该处的每层母线层打通，而为了防止器件的连接端或铜柱或安装孔与其他母线层的极板导通，因此需要对不连接器件的位置进行绝缘处理。具体的，在本实施例中，每个铜柱和安装孔在另外两个母线层的所对应的位置上均设置有通孔，且通孔上均包覆有绝缘垫片26。

具体的，IGBT连接铜柱Ⅰ13处对应的母线层Ⅲ3的下横板6上设置有通孔，通孔内设置有绝缘垫片26，绝缘垫片26的上下表层均通过绝缘膜5覆盖，绝缘膜5通过热压将绝缘垫片26热压的极板4的通孔内。

同样的，IGBT连接铜柱Ⅱ14处对应的母线层Ⅰ1和母线层Ⅲ3的下横板6上同样设置通孔，该通孔的绝缘垫片26同样按照上述方式设置。

另外，电容安装孔Ⅰ23处对应的母线层Ⅲ3的上横板17上设置有通孔，同样设置有绝缘垫片26，电容安装孔Ⅱ24以及真空开关安装孔21均是相同的设置。

优选的，绝缘垫片26采用EPGC202、GP03材质制成，可以增加其绝缘可靠性，并且绝缘垫片26的厚度D=极板的厚度d-0.01mm，绝缘垫片26的外径与通孔的孔径紧密配合，间隙为0.1mm，从而防止绝缘垫片松动。

为了增加散热效果，并且降低电感，极板4为0.5-4mm的铜板。

具体的，极板4采用紫铜TMY2材质经过机加工而成，其宽度大，并且厚度薄，有利于散热。

优选的，极板4的表面设置有镀锡层，厚度为5-10μm，可以防止极板氧化，对极板起到保护作用。

在进行母线总成加工时，首先将对各层母线层进行加工，确定各个母线层上的安装孔、铜柱以及通孔的位置，将绝缘垫片26通过对绝缘膜5的热压固定在通孔中，具体的，热压温度为135-160℃，压力为7-14bar，热压时间为15-45min，然后进行铜柱压铆、涨铆或焊接，并在连接板设置压铆螺母8，最后将各层母线层进行胶粘层叠即可。

本实用新型所提供的母线总成，可以将晶闸管10、IGBT12、真空开关19和电容22等器件集成在一起，减少了相邻器件之间通过铜排连接的混乱程度，集成化程度高，便于后期的维护和检修，并且在安装时将晶闸管10和IGBT12进行全覆盖，防爆吸振好，安全性和环境适应能力强。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种低感防爆柔直配网母线总成，其特征在于，包括层叠设置的母线层Ⅰ（1）、母线层Ⅱ（2）和母线层Ⅲ（3），且每层母线层均包括极板（4）和设置在所述极板（4）上、下表层的绝缘膜（5），所述母线层Ⅱ（2）和母线层Ⅲ（3）的剖面为Z型，所述母线层Ⅲ（3）的下横板（6）分别向其左、右两端延伸，所述母线层Ⅰ（1）设置在所述母线层Ⅱ（2）的下横板（6）上，且与所述母线层Ⅲ（3）的下横板（6）上、下对应，所述母线层Ⅰ（1）的左侧向上弯折和母线层Ⅲ（3）的下横板（6）的左侧之间形成安装空隙（7），所述母线层Ⅰ（1）、母线层Ⅱ（2）和母线层Ⅲ（3）上分别设置有铜柱和带有压铆螺母（8）的连接板，所述母线层Ⅱ（2）和母线层Ⅲ（3）上分别设置有安装孔。

2.根据权利要求1所述的低感防爆柔直配网母线总成，其特征在于，形成所述安装空隙（7）的母线层Ⅰ（1）和母线层Ⅲ（3）的部分极板（4）表层均未设置绝缘膜（5）。

3.根据权利要求1所述的低感防爆柔直配网母线总成，其特征在于，所述铜柱包括安装在母线层Ⅰ（1）上的一对IGBT连接铜柱Ⅰ（13）和安装在所述母线层Ⅱ（2）的下横板（6）上的IGBT连接铜柱Ⅱ（14），以及安装在所述母线层Ⅲ（3）的下横板（6）上的IGBT连接铜柱Ⅲ（15），且所述IGBT连接铜柱Ⅰ（13）、IGBT连接铜柱Ⅱ（14）和IGBT连接铜柱Ⅲ（15）并列设置。

4.根据权利要求1所述的低感防爆柔直配网母线总成，其特征在于，所述连接板包括设置在所述母线层Ⅰ（1）和母线层Ⅲ（3）的下横板（6）右端端部的进出线连接板（16）。

5.根据权利要求1所述的低感防爆柔直配网母线总成，其特征在于，所述连接板包括设置在所述母线层Ⅱ（2）和母线层Ⅲ（3）的上横板（17）上且朝向下横板（6）侧边的器件连接板（18）。

6.根据权利要求1所述的低感防爆柔直配网母线总成，其特征在于，所述连接板包括设置在所述母线层Ⅰ（1）右侧且朝向母线层Ⅰ（1）的上横板（17）方向的真空开关连接板（20），所述安装孔包括设置在所述母线层Ⅲ（3）的上横板（17）上的一对真空开关安装孔（21）。

7.根据权利要求1所述的低感防爆柔直配网母线总成，其特征在于，所述安装孔包括设置在所述母线层Ⅱ（2）的上横板（17）上的电容安装孔Ⅰ（23）和设置在所述母线层Ⅲ（3）的上横板（17）上的电容安装孔Ⅱ（24），且所述电容安装孔Ⅰ（23）和电容安装孔Ⅱ（24）为成对设置；

所述电容安装孔Ⅰ（23）为朝向所述母线层Ⅲ（3）方向的冲压凸包。

8.根据权利要求1所述的低感防爆柔直配网母线总成，其特征在于，所述母线层Ⅰ（1）右侧与母线层Ⅲ（3）的下横板（6）的右侧之间设置有绝缘板（25）。

9.根据权利要求1所述的低感防爆柔直配网母线总成，其特征在于，每个铜柱和安装孔在另外两个母线层的所对应的位置上均设置有通孔，且所述通孔上均包覆有绝缘垫片（26）。

10.根据权利要求1所述的低感防爆柔直配网母线总成，其特征在于，所述极板（4）为0.5-4mm的铜板。