一種具有快速插拔電連接組件的模塊化多電平換流器功率模塊的製作方法
2023-05-01 15:03:11 1
一種具有快速插拔電連接組件的模塊化多電平換流器功率模塊的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種具有快速插拔電連接組件的模塊化多電平換流器功率模塊，包括有功率體、直流電容和快速插拔電連接組件，功率體和直流電容通過快速插拔電連接組件連接，所述快速插拔電連接組件包括直流電容側複合母排、功率塊側複合母排和安裝在直流電容側複合母排上的接插件，接插件與功率塊側複合母排實現插接連接；使直流電容與功率體之間的正負極複合母排的電氣連接實現易插拔，能使直流電容和功率體則直接分離，方便功率模塊內的IGBT、IGBT驅動板、晶閘管、功率模塊控制板等元器件發生故障時更換或檢修工作的進行。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬於柔性直流輸電【技術領域】，涉及一種模塊化多電平換流器功率模塊 的內部結構，具體涉及一種具有快速插拔電連接組件的模塊化多電平換流器功率模塊。 一種具有快速插拔電連接組件的模塊化多電平換流器功率 模塊
【背景技術】
[0002] 基於電壓源換流器（voltage source converter，VSC)的柔性直流輸電系統，由於 其經濟、靈活、高質量、高可控性的輸電方式，可以將這些小型的分散電源通過經濟、環保的 方式接入交流電網，是國內外研究的熱點。模塊化多電平換流器的功率模塊具有模塊化結 構，可擴展性強，容易實現冗餘控制等特點，因此十分適用於柔性直流輸電系統。隨著柔性 直流輸電系統的容量越來越大，功率模塊中的直流電容的體積和重量（幾百公斤）也越來 也大。由於直流電容的體積和重量較大，且不易發生損壞，而其他元器件幾乎都集中在功率 體內。因此從機械結構設計角度來看，可將功率模塊分為兩部分，即直流電容與功率體。直 流電容與功率模塊內其他重要元器件（例如：絕緣柵雙極電晶體，insulated gate bipolar transistor，IGBT)的電氣連接是通過複合母排實現的。傳統功率模塊的母排是一整塊或 通過螺栓螺母連接，直流電容和功率體則無法直接分開。根據實際運行經驗，功率模塊內的 IGBT、IGBT驅動板、晶閘管、功率模塊控制板等元器件容易發生故障而需要更換或檢修。因 此有必要提供一種適用模塊化多電平換流器功率模塊內部直流電容與功率體的電連接技 術，實現將每個功率模塊的功率體單獨從閥塔上取下，而將笨重的直流電容留在閥塔上，從 而減小拆裝的複雜性，降低維護成本，同時實現柔性直流輸電換流閥的可靠運行。 實用新型內容
[0003] 本實用新型目的在於提供一種具有快速插拔電連接組件的模塊化多電平換流器 功率模塊，解決直流電容和功率體則無法直接分離的問題。
[0004] 為實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案：
[0005] -種具有快速插拔電連接組件的模塊化多電平換流器功率模塊，包括有功率體、 直流電容和快速插拔電連接組件，功率體和直流電容通過快速插拔電連接組件連接，所述 快速插拔電連接組件包括直流電容側複合母排、功率塊側複合母排和安裝在直流電容側復 合母排上的接插件，接插件與功率塊側複合母排實現插接連接。
[0006] 所述接插件包括金屬夾子和接觸頁片，所述金屬夾子採用具有彈性的金屬製成， 金屬夾子上開設兩個開槽，接觸頁片固定於兩開槽內中間形成拱起，接觸頁片通過金屬夾 子夾在直流電容側複合母排上，接觸頁片與功率塊側複合母排插接時為線接觸。
[0007] 所述接觸頁片為一組採用銅合金製成的層疊設置的彈性觸片，彈性觸片外表面鍍 銀或金。
[0008] 所述功率體內設有IGBT、IGBT吸收電容、IGBT驅動板、為IGBT降溫的水冷板、電壓 傳感器、高位取能電源、功率模塊控制板和電源模塊；在所述IGBT上還設有輸出複合母排、 晶閘管組件和旁路快速機械開關。
[0009] 所述直流電容包括懸掛件和外接的端子。
[0010] 本實用新型將功率體和直流電容通過快速插拔電連接組件連接，使直流電容與功 率體之間的正負極複合母排的電氣連接實現易插拔，能使直流電容和功率體則直接分離， 方便功率模塊內的IGBT、IGBT驅動板、晶閘管、功率模塊控制板等元器件發生故障時更換 或檢修工作的進行。所述快速插拔電連接組件安裝簡易、節省空間，且接觸電阻低、防腐蝕 性能、安裝檢修方便，能夠滿足功率模塊長期運行穩定性和可靠性要求，從而降低功率模塊 的維護成本。
[0011] 由於採用了上述技術方案，與現有技術相比，本實用新型還具有以下有益效果：
[0012] 電氣特性：低接觸電阻、直的電流線束、與用螺絲固定的連接系統相比，減少漏電 感；
[0013] 機械特性：插拔時實現接觸自清潔、良好的防振特性；
[0014] 安裝：容易安裝，不需要鑽孔或者特別的切割；能偶快速安裝，不需要螺紋、節省 母排底部的空間、沒有線路倒置的風險，降低了安裝和維護成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實用新型中功率模塊的電氣原理結構圖；
[0016] 圖2為具有快速插拔電連接組件的功率模塊俯視圖；
[0017] 圖3為快速插拔電連接組件的接插件結構示意圖；圖3 (a)為主視圖；圖3(b)為右 視圖；
[0018] 圖4為接插件的安裝示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述：
[0020] 本實用新型提供了一種快速插拔電連接組件的模塊化多電平換流器功率模塊，如 圖1和圖2所示，包括有功率體1、直流電容2和快速插拔電連接組件3。
[0021] 如圖1所示，所述功率體內設有IGBT10UIGBT吸收電容103、IGBT驅動板102、水 冷板104、電壓傳感器105、高位取能電源106、功率模塊控制板107、電源模塊108等；在所 述IGBT上設有輸出複合母排15,及其相關的晶閘管組件151和旁路快速機械開關152。
[0022] 如圖2所示，所述直流電容包括懸掛件21和端子22。所述快速插拔電連接組件包 括直流電容側複合母排31、功率塊側複合母排32和安裝在直流電容側複合母排31上的接 插件33,接插件33與功率塊側複合母排32實現插接連接。
[0023] 如圖3所示，所述接插件33包括金屬夾子331和接觸頁片332。所述金屬夾子採 用具有彈性的金屬製成，其右視圖如圖3(b)所示；所述金屬夾子上開設兩個開槽，接觸頁 片332固定於兩開槽內中間形成拱起見3 (a)，再通過所述金屬夾子，可把所述接觸頁片夾 在不同厚度的複合母排上。
[0024] 如圖4所示，所述接觸頁片可採用銅合金經特殊成型的一組彈性觸片，外表面鍍 銀或金，其與複合母排的接觸點如圖4中A處所示，接觸頁片332與功率塊側複合母排32 插接時為線接觸。當通過電流時便可形成大量的自由電流線束。因此，所述接觸頁片可使 直流電容側複合母排和功率塊側複合母排電接觸件間的電阻保持在很低的水平，也可以使 直流電容與功率體之間的正負極複合母排的電氣連接實現易插拔。
[0025] 本實用新型與螺釘固定的母排連接相比，可以使直流電容與功率體電氣連接中 電感和電阻顯著減少。可被廣泛應用於各種複雜的環境中，如大電流（kA級別）、高溫 (350°C )、高機械強度、高插拔次數需求（百萬次以上）。
[0026] 最後應該說明的是：結合上述實施例僅說明本實用新型的技術方案而非對其限 制。所屬領域的普通技術人員應當理解到：本領域技術人員可以對本實用新型的具體實施 方式進行修改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請待批的權利要求保護範圍之中。
【權利要求】
1. 一種具有快速插拔電連接組件的模塊化多電平換流器功率模塊，其特徵在於：包括 有功率體（1)、直流電容（2)和快速插拔電連接組件（3)，功率體（1)和直流電容（2)通過 快速插拔電連接組件（3)連接，所述快速插拔電連接組件包括直流電容側複合母排（31)、 功率塊側複合母排（32)和安裝在直流電容側複合母排（31)上的接插件（33)，接插件（33) 與功率塊側複合母排（32)實現插接連接。
2. 根據權利要求1所述的模塊化多電平換流器功率模塊，其特徵在於：所述接插件 (33)包括金屬夾子（331)和接觸頁片（332)，所述金屬夾子採用具有彈性的金屬製成，金屬 夾子上開設兩個開槽，接觸頁片（332)固定於兩開槽內中間形成拱起，接觸頁片（332)通過 金屬夾子夾在直流電容側複合母排（31)上，接觸頁片（332)與功率塊側複合母排（32)插 接時為線接觸。
3. 根據權利要求2所述的模塊化多電平換流器功率模塊，其特徵在於：所述接觸頁片 (332)為一組採用銅合金製成的層疊設置的彈性觸片，彈性觸片外表面鍍銀或金。
4. 根據權利要求1-3任一項所述的模塊化多電平換流器功率模塊，其特徵在於：所述 功率體內設有IGBT(lOl)、IGBT吸收電容（103)、IGBT驅動板（102)、為IGBT降溫的水冷板 (104)、電壓傳感器（105)、高位取能電源（106)、功率模塊控制板（107)和電源模塊（108); 在所述IGBT(lOl)上還設有輸出複合母排（15)、晶閘管組件（151)和旁路快速機械開關 (152)。
5. 根據權利要求1-3任一項所述的模塊化多電平換流器功率模塊，其特徵在於：所述 直流電容包括懸掛件（21)和外接的端子（22)。
【文檔編號】H02M7/00GK203911780SQ201420334731
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月20日 優先權日:2014年6月20日
【發明者】封磊, 苟銳鋒, 劉大鵬, 楊曉平, 馬志榮, 趙朝偉, 雒雯霞 申請人:中國西電電氣股份有限公司