用於大功率應用的變流器的製作方法

2023-12-11 00:53:02 2

專利名稱：用於大功率應用的變流器的製作方法
技術領域：
用於大功率應用的變流器技術領域[0001]本實用新型涉及變流器。特別地，本實用新型涉及用於大功率應用的變流器。
技術背景[0002]在中電壓和高電壓應用領域中，廣泛使用變流器。大功率變流器或整流器通常 採用半導體裝置來將AC轉換成DC。半導體裝置可連接成雙橋(DB)連接或雙星(DSS) 連接，連接的數量取決於所需額定電壓和電流。[0003]半導體裝置通常為二極體或晶閘管。對於大功率應用，需要充分冷卻半導體裝 置，且需要電保護和一定機械強度。通過並聯連接半導體裝置實現高的額定電流。因為 大功率變流器或整流器包括極大數量的這種半導體裝置，所以冷卻整個大功率整流器或 變流器和對其進行電保護不是容易的工作。發明內容[0004]可視為本實用新型的目標的是對變流器或整流器提供改進的靈活和高效的冷 卻、電保護和機械強度。[0005]根據本實用新型，提供了一種用於大功率應用的變流器，其特徵在於，所述變 流器包括結構；其中，所述結構是用於所述變流器的自支承機械結構；其中，所述結 構為所述變流器提供冷卻；其中，所述結構為所述變流器提供電保護。[0006]根據本實用新型的一實施例，所述結構還包括至少一個母線；其中，所述至 少一個母線提供多用途功能；其中，所述至少一個母線提供用以自支承所述變流器的機 械強度；其中，所述至少一個母線為所述變流器提供電保護；其中，所述至少一個母線 為所述變流器提供冷卻。[0007]根據本實用新型的另一實施例，所述結構還包括水平布置在所述結構的上側 的第一DC母線；水平布置在所述結構的下側的第二DC母線；豎直布置且連接所述第一 DC母線和所述第二 DC母線的至少一個第三DC母線；布置在沿著所述第三DC母線的 至少一部分的方向上的至少一個第四AC母線；在所述至少一個第三DC母線和所述至少 一個第四AC母線之間的至少一個第一絕緣體；其中，使用至少一個第二絕緣體將所述至 少一個第四AC母線安裝在所述至少一個第三DC母線上，而不需要額外的固定元件。[0008]根據本實用新型的另一實施例，所述至少一個第三DC母線中的各個、所述第一 DC母線以及所述第二 DC母線和所述至少一個第四AC母線中的各個包括用於引導諸如 水的冷卻劑的至少一個冷卻通道；其中，通過使用至少一個引導元件實現所述母線內部 的所述冷卻劑引導，所述至少一個引導元件用來對準所述母線，以便進行焊接，從而優 化製造過程。[0009]根據本實用新型的另一實施例，所述結構內使用兩次所述電結構，一次用於DC 正極，另一次用於DC負極，從而使DC極分開，由此降低短路的風險。[0010]根據本實用新型的另一實施例，提供了所述至少一個第四AC母線和所述至少一個第三DC母線的緊密鄰近。[0011]根據本實用新型的另一實施例，所述變流器設計成適合變壓器套管布置，以使 變壓器二級套管容易地一對一地連接到所述變流器的AC相上；其中，以一定的水平偏移 將所述變流器的至少一個正的DC框架和至少一個負的DC框架中的一個布置在另一個的 頂部上來分開所述至少一個正的DC框架和所述至少一個負的DC框架，使得當所述變流 器的兩個AC相正負交替時減小所述兩個AC相之間的距離。[0012]根據本實用新型的另一實施例，所述變流器還包括至少一個半導體。[0013]根據本實用新型的另一實施例，所述變流器還包括彼此並聯連接的至少一組 多個半導體。[0014]根據本實用新型的另一實施例，一對所述並聯連接的半導體夾到所述至少一個 第三DC母線上，其中，可選擇僅夾一個半導體。[0015]根據本實用新型的另一實施例，所述變流器還包括至少一組多個保險絲；至 少一組多個冷卻箱；其中，所述至少一組多個保險絲中的各個保險絲安裝在所述至少一 個第四AC母線上，且連接到所述至少一組多個冷卻箱的對應的冷卻箱上，所述對應的冷 卻箱連接到所述至少一組多個半導體的半導體上；其中，所述多個保險絲中的各個保險 絲適於保護所述多個半導體的對應的半導體；其中，所述各個半導體在一側由所述至少 一個第三DC母線冷卻，而在另一側由所述對應的冷卻箱冷卻；其中，夾到所述至少一 個第三DC母線上的各個半導體、連接到所述半導體上的各個冷卻箱、將各個冷卻箱連接 到各個保險絲上的柔性連接件，以及安裝到所述第四AC母線上的各個保險絲與所述柔性 的至少一個第三DC母線一起形成夾持組件的部分；其中，其上夾有所述多個半導體中 的各個的所述至少一個第三DC母線中的各個、所述對應的至少一個第四AC母線、所述 保險絲和冷卻箱形成相模塊；其中，所述至少一個第四AC母線由諸如水的冷卻劑冷卻； 其中，用於連接到各個保險絲上的連接板由諸如水的冷卻劑冷卻。[0016]根據本實用新型的另一實施例，所述變流器還包括至少一組多個夾持裝置，所 述各個夾持裝置包括至少一個夾持軛架，所述至少一個夾持軛架用於將所述至少一組 多個半導體的至少一個半導體夾到所述至少一個第三DC母線上，使得兩個半導體安裝在 所述第三DC母線的兩側，或者使得一個半導體安裝在所述第三DC母線的一側；朝所述 至少一個半導體側布置在各個夾持軛架附近的至少一個壓力塊/絕緣塊；布置在各個壓 力塊附近的至少一個冷卻箱；用於通過保險絲冷卻板將所述冷卻箱連接到對應的保險絲 上的所述至少一個冷卻箱的至少一個柔性連接件；布置在各個冷卻箱和所述至少一個第 三DC母線之間的所述至少一組多個半導體的至少一個半導體；周向包圍所述至少一個 半導體的至少一個保護環；其中，所述至少一個夾持軛架包含彈簧，所述彈簧預加載至 所需夾持力；其中，使用簡單的機構來指示所述夾持裝置中正確的夾持力；其中，所述 至少一個保護環是由柔性或剛性材料製成的。[0017]根據本實用新型的另一實施例，用於配備了晶閘管的所述變流器區的超電壓保 護和擋火板的部分直接安裝在各個相模塊上，而不需要額外的安裝結構。[0018]根據本實用新型的另一實施例，所述變流器還包括用於將至少一個變壓器的 二級套管連接到至少一個變流器的AC輸入上的至少一個AC連接母線；其中，所述至少 一個AC連接母線包括允許所述變壓器套管和所述變流器的輸入連接件之間的微小的偏移得到均衡的鋁和柔性部分。[0019]根據本實用新型的另一實施例，所述變流器由諸如去離子水的冷卻劑冷卻；其 中，由冷卻劑冷卻的元件為所述至少一個第一 DC母線、所述至少一個第二 DC母線、 所述至少一組多個第三DC母線中的各個、所述至少一組多個第四AC母線中的各個、所 述至少一組多個保險絲中的各個、各自使用對應的冷卻箱的所述半導體中的各個，以及 所述變流器的另外的部件，例如電阻器；其中，需要冷卻的所有部件均連接到中央歧管 上，使用柔性軟管和/或管子將所述中央歧管制造在所述結構中。[0020]下面提到的變流器可為整流器。[0021]根據本實用新型的一個實施例，提供了包括結構的用於大功率應用的變流器。 該結構是變流器的自支承機械結構，其為變流器提供冷卻，且用作輸電的電連接件。[0022]根據本實用新型的另一個實施例，結構包括作為變流器的支承結構的底架，底 架自支承變流器。該結構可為多用途金屬結構。[0023]根據本實用新型的另一個實施例，結構包括具有用於豎直母線的集成式水歧管 和豎直母線的水平連接的金屬輪廓。[0024]根據本實用新型的另一個實施例，電結構製造在底架中，電結構可形成為金屬 支承結構，其中金屬支承結構可打開或關閉。該結構非常結實，且經得起非常高的短路 力。[0025]根據本實用新型的另一個實施例，由水冷卻實現對變流器的冷卻，例如，以冷 卻可能的半導體損失的熱消散，以及冷卻由於在變流器的輪廓中流動的電流引起的熱。[0026]自支承機械結構有利地幾乎不需要額外的絕緣材料。[0027]根據本實用新型的另一個實施例，變流器還包括至少一個母線，其中該至少一 個母線提供多用途功能。該至少一個母線提供用以自支承變流器的機械強度，為變流器 提供電保護且為變流器提供冷卻。[0028]根據本實用新型的另一個實施例，變流器的結構還包括水平布置在結構的上側 的第一 DC母線、水平布置在結構的下側的第二 DC母線、豎直布置且連接第一 DC母線 和第二 DC母線的至少一個第三DC母線，以及沿著第三DC母線的至少一部分的方向布 置的至少一個第四AC母線。至少一個第一絕緣體布置在至少一個第三DC母線和至少一 個第四AC母線之間。使用至少一個第二絕緣體將至少一個第四AC母線安裝在至少一個 第三DC母線或第一和第二 DC母線上，而不需要額外的固定元件。至少一個第一絕緣體 可為AC和DC之間的絕緣板，從而提供電絕緣。使用至少一個第二絕緣體來將第四AC 母線安裝在DC結構上。[0029]根據本實用新型的另一個實施例，可提供4個第二絕緣體，2個在第四AC母線 的頂部，2個在第四AC母線的底部，其將第四AC母線機械地連接到DC結構上(安裝 在第一和第二(水平)DC母線上但也可安裝在第三(豎直)DC母線上的水平板)。這些 絕緣體也提供電絕緣。[0030]根據本實用新型的另一個實施例，至少一個第一絕緣體是絕緣板。[0031]根據本實用新型的另一個實施例，變流器包括多個第三DC母線和多個第四AC 母線，其中使用多個絕緣體中的每一個將多個第四AC母線中的各個安裝在多個第三DC 母線中的各個上，其中多個絕緣體中的各個布置在多個第四AC母線中的各個和多個第三DC母線中的各個之間。[0032]根據本實用新型的另一個實施例，至少一個第四AC母線安裝在DC主結構上， DC主結構包括第一 DC母線、第二 DC母線和至少一個第三DC母線。[0033]根據本實用新型的另一個實施例，多個第三DC母線布置在第一 DC母線和第二 DC母線之間。[0034]根據本實用新型的另一個實施例，至少一個第三DC母線中的各個、第一 DC母 線、第二 DC母線以及至少一個第四AC母線中的各個包括用於引導諸如水的冷卻劑的至 少一個冷卻通道。通過使用簡單的引導元件(例如狗骨形部件)來在母線內部實現冷卻 劑引導，例如，使用引導元件來對準母線，以進行焊接，從而優化製造過程。[0035]根據另一個示例性實施例，在結構內使用兩次電結構，一次用於DC正極，另一 次用於DC負極，從而使DC極分開，並從而降低短路的風險。[0036]根據本實用新型的另一個實施例，設計允許至少一個第四AC母線和至少一個第 三DC母線緊密鄰近。[0037]根據本實用新型的另一個實施例，變流器設計成適合變壓器套管布置，以使變 壓器二級套管容易一對一地連接到變流器的AC相上。以一定的水平偏移將變流器的至 少一個正的DC框架和至少一個負的DC框架中的一個布置在另一個的頂部上來使它們分 開，從而使得在變流器的兩個AC相正負交替時減小它們之間的距離。[0038]根據本實用新型的另一個實施例，變流器設計成適合用於反並聯整流器設計的 變壓器套管布置。[0039]根據本實用新型的另一個實施例，變流器還包括至少一個半導體。[0040]至少一個半導體可布置在至少一個母線處。[0041]根據本實用新型的另一個實施例，至少一個半導體布置在至少一個第三DC母線 處。[0042]根據本實用新型的另一個實施例，變流器還包括彼此並聯連接的至少一組多個 半導體。[0043]根據本實用新型的另一個實施例，一對並聯連接的半導體夾到至少一個第三DC 母線上。還可能的是僅將一個半導體夾到第三DC母線上。[0044]根據本實用新型的另一個實施例，並聯連接的半導體的數量是可變的，取決於 所需要的輸出電流。[0045]根據本實用新型的另一個實施例，八個半導體並聯連接，且成對地夾到與上部 第一 DC母線和下部第二 DC母線結合的至少一個豎直的第三DC母線上。[0046]根據本實用新型的另一個實施例，變流器還包括至少一組多個保險絲，以及至 少一組多個冷卻箱。[0047]至少一組多個保險絲中的各個保險絲安裝在至少一個第四AC母線上，且連接到 至少一組多個冷卻箱的對應的冷卻箱上，該對應的冷卻箱連接到至少一組多個半導體的 半導體上。多個保險絲中的各個保險絲適於保護多個半導體的對應的半導體。各個半導 體在一側由至少一個第三DC母線冷卻，而在另一側由對應的冷卻箱冷卻。夾到至少一 個第三DC母線上的各個半導體、連接到半導體上的各個冷卻箱、將各個冷卻箱連接到各 個保險絲上的柔性連接件，以及安裝到第四AC母線上的各個保險絲與至少一個第三DC母線一起形成夾持組件的一部分。其上夾有多個半導體中的各個的至少一個第三DC母 線中的各個、對應的至少一個第四AC母線、保險絲和冷卻箱形成相模塊。至少一個第 四AC母線由諸如水的冷卻劑冷卻。用於將冷卻箱連接到各個保險絲上的連接板由諸如 水的冷卻劑冷卻。[0048]這種變流器允許由保險絲以及流過母線的電流損失產生的熱的消散。[0049]根據本實用新型的另一個實施例，變流器還包括多個第三母線，其中通過在包 括第一和第二 DC母線和多個第三母線的DC框架中使用不同長度的豎直的第三DC母線 以及通過針對各個第三DC母線結合變化的多個半導體來提供變流器的可擴展性。[0050]根據本實用新型的另一個實施例，變流器還包括至少一組多個夾持裝置，其中 各個夾持裝置包括至少一個夾持軛架，該至少一個夾持軛架用於將至少一組多個半導體 中的至少一個半導體夾到至少一個第三DC母線上，從而使得兩個半導體安裝在第三DC 母線的兩側上，或者使得一個半導體安裝在第三DC母線的一側上。還可行的是例如通 過在另一側上使用虛設物，僅將一個半導體夾到DC母線上。各個夾持裝置還包括朝至 少一個半導體側布置在至少一個夾持軛架附近的至少一個壓力塊/絕緣塊。夾持裝置包 括布置在至少一個壓力塊附近的至少一個冷卻箱，以及用於將至少一個冷卻箱連接到對 應的保險絲上的至少一個冷卻箱的至少一個柔性連接件。夾持裝置還包括布置在至少一 個冷卻箱和至少一個第三DC母線之間的至少一組多個半導體中的至少一個半導體。如 果至少一個第三DC母線的僅一側配備有以上和以下提到的元件，則可在另一個側上使用 虛設物部件和其它部件，從而使得例如冷卻箱不被安裝在另一側。夾持裝置還可選地包 括周向包圍至少一個半導體的至少一個保護環，其中至少一個夾持軛架包含彈簧，彈簧 預加載至所需夾持力。使用簡單的機構來指示夾持裝置中正確的夾持力。各個保護環是 由柔性或剛性材料製成的。[0051]根據本實用新型的另一個實施例，可行的剛性保護環可由一個單個部件製成， 或者由若干部件組成。在可製造性方面最先進的一種是由兩個相同的部件組成的環。[0052]根據本實用新型另一個實施例，用於配備有晶閘管的變流器區的超電壓保護和 擋火板直接安裝在各個相模塊上，不需要額外的安裝結構。[0053]根據本實用新型的另一個實施例，隔板可安裝在相同的DC框架相的相鄰相模塊 之間，以在發生半導體短路時保護相鄰相模塊。[0054]根據本實用新型的另一個實施例，變流器包括用於將至少一個變壓器的二級套 管連接到至少一個變流器AC輸入上的至少一個AC連接母線，其中至少一個AC連接母 線包括允許變壓器套管和變流器的輸入連接件之間的微小的偏移得到均衡的鋁和柔性部 分。[0055]根據本實用新型的另一個實施例，連接母線設計成使用多功能的AC連接母線通 過使連接母線轉動180°就可將連接母線用於正連接和負連接。[0056]根據本實用新型的另一個實施例，當由冷卻劑冷卻的元件是至少一個第一 DC母 線、至少一個第二 DC母線、至少一組多個第三DC母線中的各個、至少一組多個第四 AC母線中的各個、至少一組多個保險絲中的各個、各自使用對應的冷卻箱的各個半導體 以及變流器的另外的部件(例如電阻器)時，變流器由諸如去離子水的冷卻劑冷卻。需 要冷卻的所有部件均連接到中央歧管上，使用柔性軟管和/或管子將中央歧管制造在變流器的結構中。[0057]根據本實用新型的另一個實施例，AC和DC母線的冷卻通道與一個單個歧管連 接。AC和DC母線的冷卻通道可由焊接到母線上的一個單個部件連接，其將進入流的所 有內孔和流出流的所有的孔結合，以允許容易地連接到軟管上，例如水軟管，如果冷卻 劑是水的話。[0058]參看下文描述的實施例，本實用新型的這些和其它方面將變得清楚。

[0059]將在下文中參照附圖中示出的示例性實施例對本實用新型的主題進行更加詳細 的闡述。[0060]圖Ia顯示了根據本實用新型的實施例的六脈衝系統變流器的變流器的示意性正 視圖。[0061]圖Ib顯示了根據本實用新型實施例的圖Ia的變流器的示意性側視圖。[0062]圖2顯示了根據本實用新型的另一個實施例的變流器的相模塊的示意性透視 圖。[0063]圖3a顯示了根據本實用新型的另一個實施例的、變流器的DC母線框架組件結 構的示意性透視圖。[0064]圖3b顯示了根據本實用新型的另一個實施例的、圖3a的DC母線框架組件的豎 直DC母線的一部分的示意性透視圖。[0065]圖北顯示了根據本實用新型的另一個實施例的、圖3a的DC母線框架組件的豎 直母線的一部分的示意性透視圖。[0066]圖3d顯示了根據本實用新型的另一個實施例的、圖3a的DC母線框架組件的上 部或下部DC母線的一部分的示意性透視圖。[0067]圖4顯示了根據本實用新型的另一個實施例的變流器的一部分的示意性透視 圖。[0068]圖5a顯示了根據本實用新型的另一個實施例的、由變流器的絕緣板隔開的DC 母線和AC母線的示意性側視圖。[0069]圖恥顯示了根據本實用新型的另一個實施例的變流器的一部分的示意性透視 圖。[0070]圖虹顯示了根據本實用新型的另一個實施例的、由連接母線連接到變壓器上的 變流器的示意性側視圖。[0071]圖冊顯示了根據本實用新型的另一個實施例的、連接到圖虹的變壓器上的變流 器的示意性俯視圖。[0072]圖6c顯示了根據本實用新型的另一個實施例的、可用於圖虹和圖6b中的AC連 接母線的示意性透視圖。[0073]圖7顯示了根據本實用新型的另一個實施例的變流器的夾持組件的部件的示意 性透視圖。[0074]圖8顯示了根據本實用新型的另一個實施例的、圖7的夾持組件的保護環和保護 環的部件的示意圖。[0075]圖9顯示了根據本實用新型的另一個實施例的、用於將軟管連接到變流器的母 線上的水連接部件的示意性透視圖。[0076]在附圖中使用的參考標號及其意思在匯總表中列為參考標號列表。原則上，相 同部件在附圖中設有相同參考標號。[0077]參考標號表[0078]100用於大功率應用的變流器[0079]101結構、變流器的結構[0080]102底架、金屬支承結構[0081]103電結構[0082]104至少一個母線、第一 DC母線、多個第一 DC母線[0083]105至少一個母線、第二 DC母線、至少多個第二 DC母線[0084]106至少一個母線、至少一個第三DC母線、至少多個第三DC母線、第三DC母線[0085]107至少一個母線、至少一個第四AC母線、至少多個第四AC母線、第四AC母線[0086]108相模塊[0087]110歧管、管子、軟管、多個歧管、多個管子、多個軟管[0088]201至少一個第一絕緣體、第一絕緣體、絕緣板、第一絕緣體[0089]202半導體、多個半導體、至少一個半導體、至少多個半導體[0090]203保險絲、多個保險絲、至少多個保險絲[0091]204冷卻箱、多個冷卻箱、至少多個冷卻箱[0092]206連接板、多個連接板、至少多個連接板[0093]207夾持裝置、夾持組件、多個夾持裝置[0094]208夾持軛架、多個夾持軛架、至少多個夾持軛架[0095]209壓力塊/絕緣決、多個壓力塊/絕緣塊[0096]210柔性連接件、多個柔性連接件[0097]211保護環、多個保護環[0098]212保護環的第一部件[0099]213保護環的第二部件[0100]214至少一個第二絕緣體、多個絕緣體[0101]301冷卻通道、多個冷卻通道[0102]302引導元件、多個引導元件、至少一個引導元件[0103]601變壓器、至少一個變壓器的二級套管[0104]602至少一個AC連接母線[0105]901冷卻劑連接部件、多個冷卻劑連接部件[0106]P 令P近具體實施方式
[0107]圖Ia顯示了用於大功率應用的變流器100的正視圖，變流器包括結構101，其是11變流器的自支承機械結構101，為變流器100提供冷卻，且提供電保護，例如保護變流器 100不短路。[0108]結構100包括底架102或金屬支承結構102。電結構103製造在金屬支承結構 102 中。[0109]結構101包括集成式水歧管110。電結構103包括水平布置在結構103的上側 的第一 DC母線104和水平布置在結構103的下側的第二 DC母線105，以及豎直布置且 連接到第一 DC母線104和第二 DC母線105的第三DC母線106。相模塊108沿著第三 DC母線106豎直布置。[0110]電結構103包括DC主結構，DC主結構包括第一 DC母線104、第二 DC母線 105和第三DC母線106。[0111]在結構101內使用電結構103兩次，一次用於DC正極，另一次用於DC負極。[0112]圖Ib顯示了具有圖Ia的結構101的變流器100的側視圖，底架102包圍彼此隔 開的兩個相模塊108，其中各個相模塊108具有第四AC母線107，使用各個第三DC母 線106和各個第四AC母線107之間的至少一個第二絕緣體將第四AC母線107安裝到相 應的一個第三DC母線106上，而不需要額外的固定元件。[0113]圖2顯示了變流器100的結構101的電結構103的一部分的透視圖，第一 DC母 線104水平布置在結構101 (相應地為電結構103)的上側，第二 DC母線105水平布置在 結構101 (相應地為電結構103)的下側，第一 DC母線104和第二 DC母線105由豎直布 置且連接第一 DC母線104和第二 DC母線105的第三DC母線106隔開。[0114]四對半導體202由具有相應的兩個夾持軛架208的夾持裝置207夾到豎直DC母 線106上，從而使得半導體202安裝在第三DC母線106的兩側上。兩個壓力塊/絕緣 塊209朝半導體202側布置在各個夾持軛架208附近。兩個冷卻箱204布置在各個壓力 塊209附近，以及布置在半導體202附近，以從一側冷卻半導體202。半導體202由第 三DC母線106從另一個側冷卻。柔性連接件210將冷卻箱204連接到對應的保險絲203 上，其中保險絲203安裝在第四AC母線107上，第四AC母線107通過第二絕緣體214 安裝到第三DC母線106上。[0115]第三DC母線106、多個半導體202、第四AC母線107、保險絲203、冷卻箱 204、柔性連接件210、周向包圍各個半導體202的保護環211、壓力塊/絕緣塊209以及 夾持軛架208形成相模塊108。[0116]連接板206將各個保險絲203連接到柔性連接件210上，且由諸如水的冷卻劑冷卻。[0117]絕緣板201形式的絕緣體201使豎直的第三DC母線106與豎直的第四AC母線 107隔開，其中實現第三DC母線106和第四AC母線107之間的緊密鄰近ρ。[0118]圖3a顯示了 DC母線結構的透視分解圖，該DC母線結構包括水平布置在結構的 上側的第一 DC母線104、水平布置在結構的下側的第二 DC母線105，以及豎直布置且通 過引導元件302連接第一 DC母線104和第二 DC母線的六個第三DC母線106。[0119]圖3b顯示了豎直的第三DC母線106的一部分，其具有用於冷卻第三DC母線 106的多個冷卻通道301和用於將豎直DC母線106連接到上部DC母線104上的引導元 件 302。[0120]圖北顯示了具有不同形狀的引導元件302的圖北的相似實施例的透視圖的一部 分。[0121]圖3d顯示了具有多個冷卻通道301的第一 DC母線104或第二 DC母線105的一 部分的透視圖，多個冷卻通道301由槽隔開，以便插入引導元件302。[0122]圖4顯示了具有根據圖2的示例性實施例的六相模塊108的變流器的透視圖。[0123]圖5a顯示了由絕緣板201形式的絕緣體201與豎直的第四AC母線107隔開的 豎直DC母線106的側視圖，其中實現了第三DC母線106和第四AC母線107之間的緊 密鄰近P。[0124]圖恥顯示了具有根據圖2和圖4的元件的變流器的相模塊108的一部分的透視圖。[0125]圖虹顯示了具有結構101和相模塊108的變流器100的側視圖，相模塊108由 至少一個AC連接母線602連接到至少一個變壓器601的二級套管上。至少一個AC連接 母線602將至少一個變壓器601的二級套管連接到至少一個變流器100的AC輸入上。[0126]至少一個AC連接母線602可包括柔性部分。[0127]連接母線602設計成使得僅通過使用多功能的AC連接母線602來使連接母線轉 動180°就可將連接母線602用於正連接和負連接。[0128]圖6b顯示了由圖虹的至少一個AC連接母線602連接到至少一個變壓器601的 二級套管上的變流器100的俯視圖。[0129]圖6c顯示了可用於根據圖虹和圖6b的實施例的AC連接母線602的示例性形式 的透視圖。[0130]圖7顯示了包括將兩個壓力塊209夾到兩個冷卻箱204(各自具有保險絲柔性連 接件210以連接到保險絲203上，保險絲203連接到第四AC母線)上的兩個夾持軛架208 以及夾到第三DC母線106上的兩個半導體202的夾持裝置207的透視圖。[0131]保護環211周向包圍各個半導體202，且由柔性或剛性材料製成。[0132]圖8顯示了由若干部件212和213構成的保護環211的透視圖，若干部件212和 213是相同的且彼此附連，從而使得上部部件213附連到下部部件212上，從而形成保護 環 211。[0133]圖9顯示了結合了若干冷卻通道301的母線104、105、106、107，若干冷卻通 道301連接到連接部件901上，連接部件901焊接到母線104、105、106、107上，將進 入流的所有內孔301和流出流方向的所有的孔301結合，從而允許容易地連接到軟管上， 例如水軟管，如果冷卻劑是水的話。[0134]對於所有上述實施例，根據所有上述實施例的變流器可由諸如去離子水的冷卻 劑冷卻，其中由冷卻劑冷卻的元件是至少一個第一 DC母線104、至少一個第二 DC母線 105、至少一組多個第三DC母線106中的各個、至少一組多個第四AC母線107中的各 個、至少一組多個保險絲203中的各個、各自使用對應的冷卻箱204的各個半導體202， 以及變流器100的另外的可行部件，例如電阻器。需要冷卻的所有部件均連接到中央歧 管110上，使用柔性軟管和/或管子將中央歧管110製造在變流器100的結構101中。[0135]所有的上述實施例均可結合本實用新型的發明內容和權利要求書中描述的所有 特徵。[0136]雖然已經在附圖和前述描述中對本實用新型進行了詳細的說明和描述，但是這 種說明和描述應認為是說明性和示例性而非限制性的；本實用新型不限於公開的實施 例。[0137]通過研究附圖、公開內容和權利要求書，本領域技術人員可理解和實現公開的 實施例的其它變化，且可實踐要求保護的本實用新型。[0138]在權利要求書中，詞語「包括」不排除其它元件或步驟，且「一」或「一個」 不排除複數。單個變流器就可實現權利要求書中敘述的若干項的功能。在互不相同的從 屬權利要求中敘述的某些量度不表明這些量度的組合的名義事實不可用來使優點突出。 權利要求書中的任何參考標記不應理解為限制範圍。
權利要求1.一種用於大功率應用的變流器(100)，其特徵在於，所述變流器(100)包括 結構(101)；其中，所述結構(101)是用於所述變流器(100)的自支承機械結構(101)； 其中，所述結構(101)為所述變流器(100)提供冷卻； 其中，所述結構(101)為所述變流器(100)提供電保護。
2.根據權利要求1所述的變流器(100)，其特徵在於，所述結構(101)還包括 至少一個母線(104，105，106，107)；其中，所述至少一個母線(104，105，106，107)提供多用途功能； 其中，所述至少一個母線(104，105，106，107)提供用以自支承所述變流器(100) 的機械強度；其中，所述至少一個母線(104，105，106，107)為所述變流器(100)提供電保護； 其中，所述至少一個母線(104，105，106，107)為所述變流器(100)提供冷卻。
3.根據權利要求1所述的變流器(100)，其特徵在於，所述結構(101)還包括 水平布置在所述結構(101)的上側的第一 DC母線(104)；水平布置在所述結構(101)的下側的第二 DC母線(105)；豎直布置且連接所述第一 DC母線(104)和所述第二 DC母線(105)的至少一個第三 DC 母線(106)；布置在沿著所述第三DC母線(106)的至少一部分的方向上的至少一個第四AC母線 (107)；在所述至少一個第三DC母線(106)和所述至少一個第四AC母線(107)之間的至少 一個第一絕緣體O01)；其中，使用至少一個第二絕緣體(214)將所述至少一個第四AC母線(107)安裝在所 述至少一個第三DC母線(106)上，而不需要額外的固定元件。
4.根據權利要求3所述的變流器(100)，其特徵在於，所述至少一個第三DC母線(106)中的各個、所述第一 DC母線(104)以及所述第二 DC母線(105)和所述至少一個第四AC母線(107)中的各個包括用於引導諸如水的冷卻 劑的至少一個冷卻通道(301)；其中，通過使用至少一個引導元件(302)實現所述母線內部的所述冷卻劑引導，所 述至少一個引導元件(30 用來對準所述母線，以便進行焊接，從而優化製造過程。
5.根據權利要求3所述的變流器(100)，其特徵在於，所述結構(101)內使用兩次所述電結構(103)，一次用於DC正極，另一次用於DC 負極，從而使DC極分開，由此降低短路的風險。
6.根據權利要求3所述的變流器(100)，其特徵在於，提供了所述至少一個第四AC母線(107)和所述至少一個第三DC母線(106)的緊密 鄰近(ρ)。
7.根據權利要求1所述的變流器(100)，其特徵在於，所述變流器(100)設計成適合變壓器套管布置(601)，以使變壓器二級套管(601)容 易地一對一地連接到所述變流器(100)的AC相上；其中，以一定的水平偏移將所述變流器(100)的至少一個正的DC框架和至少一個負的DC框架中的一個布置在另一個的頂部上來分開所述至少一個正的DC框架和所述至少 一個負的DC框架，使得當所述變流器(100)的兩個AC相正負交替時減小所述兩個AC 相之間的距離。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的變流器(100)，其特徵在於，所述變流器(100) 還包括至少一個半導體(202)。
9.根據權利要求1至7中任一項所述的變流器(100)，其特徵在於，所述變流器(100) 還包括彼此並聯連接的至少一組多個半導體002)。
10.根據權利要求9所述的變流器(100)，其特徵在於，一對所述並聯連接的半導體(202)夾到所述至少一個第三DC母線(106)上，其中， 可選擇僅夾一個半導體(202)。
11.根據權利要求10所述的變流器(100)，其特徵在於，所述變流器(100)還包括 至少一組多個保險絲O03)；至少一組多個冷卻箱O04)；其中，所述至少一組多個保險絲O03)中的各個保險絲(203)安裝在所述至少一個 第四AC母線(107)上，且連接到所述至少一組多個冷卻箱O04)的對應的冷卻箱(204) 上，所述對應的冷卻箱(204)連接到所述至少一組多個半導體O02)的半導體(20 上； 其中，所述多個保險絲O03)中的各個保險絲(203)適於保護所述多個半導體(202) 的對應的半導體O02)；其中，所述各個半導體(20 在一側由所述至少一個第三DC母線(106)冷卻，而在 另一側由所述對應的冷卻箱(204)冷卻；其中，夾到所述至少一個第三DC母線(106)上的各個半導體002)、連接到所述半 導體(20 上的各個冷卻箱004)、將各個冷卻箱(204)連接到各個保險絲(20 上的柔 性連接件010)，以及安裝到所述第四AC母線(107)上的各個保險絲Q03)與所述柔性 的至少一個第三DC母線(106) —起形成夾持組件的部分；其中，其上夾有所述多個半導體O02)中的各個的所述至少一個第三DC母線(106) 中的各個、所述對應的至少一個第四AC母線(107)、所述保險絲(203)和冷卻箱(204) 形成相模塊O05)；其中，所述至少一個第四AC母線(107)由諸如水的冷卻劑冷卻；其中，用於連接到各個保險絲(203)上的連接板Q06)由諸如水的冷卻劑冷卻。
12.根據權利要求11所述的變流器(100)，其特徵在於，所述變流器(100)還包括至 少一組多個夾持裝置(207)，所述各個夾持裝置(207)包括至少一個夾持軛架008)，所述至少一個夾持軛架(208)用於將所述至少一組多個半 導體O02)的至少一個半導體(202)夾到所述至少一個第三DC母線(106)上，使得兩個 半導體(202)安裝在所述第三DC母線(106)的兩側，或者使得一個半導體(202)安裝在 所述第三DC母線(106)的一側；朝所述至少一個半導體(20 側布置在各個夾持軛架O08)附近的至少一個壓力塊/ 絕緣塊(209)；布置在各個壓力塊O09)附近的至少一個冷卻箱O04)；用於通過保險絲冷卻板(206)將所述冷卻箱(204)連接到對應的保險絲(203)上的所 述至少一個冷卻箱O04)的至少一個柔性連接件O10)；布置在各個冷卻箱(204)和所述至少一個第三DC母線(106)之間的所述至少一組多 個半導體Q02)的至少一個半導體(202)；周向包圍所述至少一個半導體O02)的至少一個保護環011)；其中，所述至少一個夾持軛架(208)包含彈簧，所述彈簧預加載至所需夾持力；其中，使用簡單的機構來指示所述夾持裝置中正確的夾持力；其中，所述至少一個保護環011)是由柔性或剛性材料製成的。
13.根據權利要求11所述的變流器(100)，其特徵在於，用於配備了晶閘管的所述變流器(100)區的超電壓保護和擋火板的部分直接安裝在 各個相模塊(205)上，而不需要額外的安裝結構。
14.根據權利要求1至7中任一項所述的變流器(100)，其特徵在於，所述變流器 (100)還包括用於將至少一個變壓器(601)的二級套管連接到至少一個變流器(100)的AC輸入上 的至少一個AC連接母線(602)；其中，所述至少一個AC連接母線包括允許所述變壓器套管(601)和所述變流器 (100)的輸入連接件之間的微小的偏移得到均衡的鋁和柔性部分。
15.根據權利要求8所述的變流器(100)，其特徵在於， 所述變流器(100)由諸如去離子水的冷卻劑冷卻； 其中，由冷卻劑冷卻的元件為所述至少一個第一 DC母線(104)、所述至少一個第二 DC母線(105)、所述至少一 組多個第三DC母線(106)中的各個、所述至少一組多個第四AC母線(107)中的各個、 所述至少一組多個保險絲O03)中的各個、各自使用對應的冷卻箱O04)的所述半導體 (202)中的各個，以及所述變流器(100)的另外的部件，例如電阻器；其中，需要冷卻的所有部件均連接到中央歧管(110)上，使用柔性軟管和/或管子將 所述中央歧管制造在所述結構(101)中。
專利摘要本實用新型涉及變流器(100)。特別地，本實用新型涉及用於大功率應用的變流器(100)。提供了一種具有結構(101)的用於大功率應用的變流器(100)，其中結構(101)是用於變流器(100)的自支承機械結構(101)，且為變流器(100)提供冷卻和電保護。
文檔編號H05K7/20GK201813308SQ20102014050
公開日2011年4月27日 申請日期2010年2月26日 優先權日2010年2月26日
發明者M·吉洛門 申請人:Abb瑞士有限公司