阅读说明：本技术 一种防爆式大容量多电平全桥模组装置 (Explosion-proof type high-capacity multi-level full-bridge module device ) 是由 唐金昆 任成林 胡雨龙 周竞宇 甘运良 张中胜 高彪 于 2020-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种防爆式大容量多电平全桥模组装置,包括第一组件、第二组件和模组底板；第二组件固定在模组底板的一端；第一组件与第二组件对接后固定在模组底板的另一端,第一组件包括：模组外壳和部署在模组外壳内部的IGBT压接组件、晶闸管压接组件和旁路开关,所述IGBT压接组件包括压接式的IGBT元器件,IGBT的交流出线端分别引出IGBT出线铜排上和IGBT出线铜排下；在所述IGBT出线铜排上和IGBT出线铜排下的薄弱处分别固定加强铜排A和加强铜排B。本发明通过设计防护加强结构减小爆炸引起的形变量。(The invention relates to an explosion-proof high-capacity multi-level full-bridge module device which comprises a first assembly, a second assembly and a module bottom plate, wherein the first assembly is connected with the second assembly through a first connecting rod; the second assembly is fixed at one end of the module bottom plate; first subassembly and second subassembly butt joint after fix the other end at the module bottom plate, first subassembly includes: the module comprises a module shell, and an IGBT crimping component, a thyristor crimping component and a bypass switch which are arranged in the module shell, wherein the IGBT crimping component comprises a crimping type IGBT element, and an alternating current outlet end of the IGBT is respectively led out of an IGBT outlet copper bar and below the IGBT outlet copper bar; and a reinforcing copper bar A and a reinforcing copper bar B are respectively fixed at the weak positions on the IGBT wire outlet copper bar and below the IGBT wire outlet copper bar. The invention reduces the deformation quantity caused by explosion by designing the protection reinforcing structure.)

一种防爆式大容量多电平全桥模组装置

技术领域

本发明属于直流输电技术领域，具体涉及一种防爆式大容量多电平全桥模组装置。

背景技术

柔直换流阀运行中，在单个模组单元出现故障的情况下，通过闭合旁路开关，将故障的模组单元旁路，从而保证整个柔直换流阀的正常运行。

但是，旁路开关如果出现拒动故障，导致故障的模组单元无法通过旁路开关旁路，在此情况下，模组单元的电容将被柔直换流阀的电流不断充电，直至模组单元过压***，故障模组单元呈现开路状态，导致柔直换流阀停运。

解决旁路开关拒动故障造成柔直换流阀停运的一个措施，是在模组单元交流输出端口并联晶闸管，当旁路开关出线拒动故障后，模组单元的电容电压升高至晶闸管击穿电压时，晶闸管会过压击穿，使故障模组单元呈短路失效模式，保证柔直换流阀继续正常运行。在晶闸管过压击穿时，电容通过晶闸管和连接铜排短路放电，在模块内部产生极大的冲击电动力，如果模块结构设计不够稳固，将导致晶闸管击穿时模块结构件发生变形，变形的金属件将会影响两侧相邻的模组单元安全，造成故障扩大。

因此，为了应对上述情况，在单个模组单元的晶闸管过压击穿的情况下，应保证周边模组不受影响，因此模组单元防爆设计成为产品设计的一个重点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种防爆式大容量多电平全桥模组装置，设计防护加强结构减小***引起的形变量。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种防爆式大容量多电平全桥模组装置，其特征是，包括：第一组件、第二组件和模组底板；第二组件固定在模组底板的一端；第一组件与第二组件对接后固定在模组底板的另一端，

第一组件包括：模组外壳和部署在模组外壳内部的IGBT压接组件、晶闸管压接组件和旁路开关，

所述IGBT压接组件包括一个压接式的IGBT元器件，IGBT的交流出线端分别引出IGBT出线铜排上和IGBT出线铜排下；在所述IGBT出线铜排上和IGBT出线铜排下的薄弱处分别固定加强铜排A和加强铜排B，

所述旁路开关的两端分别固定到IGBT出线铜排上和IGBT出线铜排下的端面；

所述晶闸管压接组件包括压接式的晶闸管，晶闸管的两端分别引出晶闸管左出线铜排和晶闸管右出线铜排；晶闸管左出线铜排和晶闸管右出线铜排分别固定到IGBT出线铜排上和IGBT出线铜排下的端面；

第二组件包括：电容。

进一步的，在IGBT出线铜排上的中间部位压接加强铜排A，在IGBT出线铜排下的中间部位压接加强铜排B。

进一步的，晶闸管左出线铜排和晶闸管右出线铜排都采用软连接铜排。

进一步的，晶闸管左出线铜排和晶闸管右出线铜排都采用带有拐角的软连接铜排。

进一步的，所述模组外壳包括模组上面板、模组右侧板、模组前面板、模组左侧板和模组后面板，模组上面板与模组右侧板、模组前面板、模组左侧板和模组后面板依次拼接构成第一组件的外壳，模组外壳与模组底板拼接在一起形成箱式结构。

进一步的，所述模组上面板、模组右侧板和模组左侧板上都开设有长圆孔，以便实现晶闸管过压击穿时的气流压力释放。

进一步的，所述模组前面板包括：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；IGBT出线铜排上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；IGBT出线铜排下通过至少一个第二通孔与外界连接。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明装置通过各个面板开孔释放压力气流，晶闸管***机械力通过晶闸管两个出线铜排形变得到衰减，IGBT出线铜排通过薄弱处增加加强铜排可以实现形变可控，最终保证模组在晶闸管过压击穿情况下的完整性，保证整个柔直换流阀产品的可靠运行。

附图说明

图1是本发明的模组组成结构示意图；

图2是本发明的模组结构侧视图；

图3是本发明的IGBT压接组件与晶闸管组件的结构示意图；

图4是本发明的IGBT压接组件的结构示意图；

图5是本发明的晶闸管压接组件的结构示意图。

附图标记：101、模组上面板，102、模组右侧板，103、模组底板，104、模组前面板，105、模组左侧板，106、电容；

201、IGBT压接组件，202、IGBT出线铜排上，203、IGBT出线铜排下；

301、晶闸管压接组件，302、晶闸管左出线铜排，303、晶闸管右出线铜排；304、水冷散热器；

401、旁路开关；

501、加强铜排A，502、加强铜排B。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明专利的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明专利中的具体含义。

图1为本发明实施例中一种防爆式大容量多电平全桥模组装置的组成结构示意图，该装置包括：第一组件、第二组件和模组底板103；第二组件固定在模组底板103的一端；第一组件与第二组件对接后固定在模组底板103的另一端，

第一组件包括：模组外壳和部署在模组外壳内部的IGBT压接组件201、晶闸管压接组件301和旁路开关401，

第二组件包括：电容106。

本发明装置各部分器件分布排列紧凑，减小了装置的空间占用。

在本发明实施例中，参见图3所示，所述IGBT压接组件201包括一个压接式的IGBT元器件，此IGBT元器件为大容量的，IGBT的交流出线端分别引出IGBT出线铜排上202和IGBT出线铜排下203，也就是说这两个出线铜排分别引自IGBT的C端和E端，模组之间就是通过这两个出线铜排电气串联。

IGBT压接组件201里面的IGBT与电容106电气连接（通过组件中叠层母排实现），也就是说电容并在IGBT两端，电容主要是是滤波作用。

旁路开关401的两端分别固定到IGBT出线铜排上202和IGBT出线铜排下203的端面（电气连接就是通过端面直接接触连接），实现旁路开关401并联在IGBT两端，开关作用是在模组损坏情况下起到旁路作用，实现单个模组的损坏不影响整体产品的正常运行。

经研究得到，晶闸管***时，IGBT的IGBT出线铜排上202和IGBT出线铜排下203容易发生变形，为了减小变形量，本发明在所述IGBT出线铜排上202和IGBT出线铜排下203的薄弱处分别固定加强铜排A501和加强铜排B502，增以加局部强度，减小晶闸管***时IGBT出线铜排上202和IGBT出线铜排下203的变形量。

在本发明优选实施例中，如图4所示，IGBT出线铜排上202和IGBT出线铜排下203属于长矩形形状，出线铜排的中间为薄弱处，所以在IGBT出线铜排上202的中间部位压接加强铜排A501，加强铜排A501尺寸为125mm*110mm*4mm，在IGBT出线铜排下203的中间部位压接加强铜排B502，加强铜排B502尺寸为125mm*110mm*4mm。

在本发明实施例中，参见图5所示，所述晶闸管压接组件301包括压接式的晶闸管，晶闸管的两端分别引出晶闸管左出线铜排302、和晶闸管右出线铜排303；晶闸管左出线铜排302和晶闸管右出线铜排303分别固定到IGBT出线铜排上202和IGBT出线铜排下203的端面，实现晶闸管并联在IGBT两端，起到旁路作用。

在晶闸管的后端面安装有水冷散热器304，为晶闸管组件散热。

在本发明优选实施例中，所述晶闸管组件的晶闸管左出线铜排302和晶闸管右出线铜排303都采用软连接铜排，如图5所示，采用带有拐角（例如拐弯半径为13mm）的软连接铜排。软连接有两个好处，一个是***时软连接可以减少对外接的破坏力，第二个是降低加工精度要求，方便安装，在晶闸管过压击穿短路失效时，通过晶闸管左出线铜排302和晶闸管右出线铜排303的形变减小电容击穿时冲击力对IGBT出线铜排上202和IGBT出线铜排下203的作用力。

在本发明实施例中，参见图1和图2所示，所述模组外壳包括模组上面板101、模组右侧板102、模组前面板104、模组左侧板105和模组后面板（图中未示出），模组上面板101与模组右侧板102、模组前面板104、模组左侧板105和模组后面板依次拼接构成第一组件的外壳，模组外壳与模组底板103拼接在一起形成箱式结构，以保护内部的第一组件。

在本发明优选实施例中，所述模组上面板101、模组右侧板102和模组左侧板105上都开设有大量的长圆孔，以便实现晶闸管过压击穿时的气流压力释放。

在本发明优选实施例中，模组前面板104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；IGBT出线铜排上202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；IGBT出线铜排下203通过至少一个第二通孔与外界连接。

如图2所示，前上面板包括一个通孔，该通孔可以用于穿过IGBT出线铜排上202，作为此IGBT压接组件与外界连接的开口。前下面板上包括一个通孔，该通孔可以用于穿过IGBT出线铜排下203，作为此IGBT压接组件与外界连接的开口。需要说明的是，将模组前面板104分割为前上面板和前下面板是为了在对IGBT压接组件进行拆装检修等操作时，只需将对应位置前的面板拆掉，无需对整个模组前面板都进行操作，减少工作量，并保证其他器件不受影响。

本发明装置的有益效果为：在晶闸管过压击穿情况下，压力气流可以通过各个面板开孔释放，晶闸管***机械力通过晶闸管两个出线铜排形变得到衰减，IGBT出线铜排通过薄弱处增加加强铜排可以实现形变可控，最终保证模组在晶闸管过压击穿情况下的完整性，保证整个柔直换流阀产品的可靠运行。

本发明的一种防爆式大容量多电平全桥模组装置的安装过程为：

首先，将电容106固定到模组底板103上。

接着，将IGBT出线铜排上202、IGBT出线铜排下203、IGBT等器件压接，完成IGBT压接组件201。

接着，将晶闸管组件301、IGBT压接组件201、旁路开关401固定到模组底板103上。

接着，将加强铜排A501、加强铜排B502安装固定到IGBT出线铜排上202、IGBT出线铜排下203。

最后完成所有的接线工作，完成模组单元的单体电气测试工作，单个模组单元的所有工作至此全部完成。

此模组单元可单独运到现场，也可固定到阀段（在现场模组最终会固定到阀段上去，一般6个模组组成一个阀段，一个阀塔由N多个阀段组成）后整体运输到工程现场。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。