本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種固態(tài)變壓器。

背景技術(shù)：

隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的興起和發(fā)展，現(xiàn)代電力系統(tǒng)正發(fā)生著深刻的變化，而傳統(tǒng)電力系統(tǒng)已無(wú)法滿足需求。固態(tài)變壓器作為一種新型電力設(shè)備，能夠?qū)㈦娏﹄娮幼儞Q技術(shù)和基于電磁感應(yīng)原理的高頻電能變換技術(shù)相結(jié)合，并將一種電力特征的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N電力特征的電能，其應(yīng)用于電力系統(tǒng)后，將會(huì)改善電能質(zhì)量，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)靈活的輸電方式以及電力市場(chǎng)下對(duì)功率潮流的實(shí)時(shí)控制。因此固態(tài)變壓器作為能源互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行與控制的具體實(shí)施裝置，將成為能源互聯(lián)網(wǎng)的核心。

然而，目前國(guó)內(nèi)、外對(duì)固態(tài)變壓器的研究都還處于實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)階段，無(wú)法滿足工業(yè)化需求。而且，實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)存在以下不足之處：

1.實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)通常都以實(shí)現(xiàn)控制功能為主，沒(méi)有采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)不緊湊，體積大；

2.實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)對(duì)裝置的可靠性要求較少，且接線方式不符合行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，不適合工業(yè)化應(yīng)用；

3.實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)的可維護(hù)性較差，對(duì)快速安裝、拆卸以及快速維護(hù)都沒(méi)有嚴(yán)格的要求，不能得到市場(chǎng)的認(rèn)可。

可見(jiàn)，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)緊湊、可維護(hù)性好，且適于工業(yè)化應(yīng)用的固態(tài)變壓器成為目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述 缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、可維護(hù)性好，且適于工業(yè)化應(yīng)用的固態(tài)變壓器。

解決本發(fā)明技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種固態(tài)變壓器，其包括多個(gè)功率單元，每個(gè)功率單元均包括低壓模塊、高頻隔離變壓器、高壓模塊和對(duì)插組件，所述對(duì)插組件固定在機(jī)柜背板上，所述低壓模塊的輸入端連接功率單元外部的直流輸入，所述低壓模塊的輸出端連接高頻隔離變壓器的輸入端，所述高頻隔離變壓器的輸出端插入對(duì)插組件的一側(cè)，所述高壓模塊的輸入端插入對(duì)插組件的另一側(cè)，所述高壓模塊的輸出端連接功率單元外部的交流輸出，所述對(duì)插組件能使高頻隔離變壓器的輸出端與高壓模塊的輸入端導(dǎo)通。

優(yōu)選地，所述低壓模塊內(nèi)部和所述高壓模塊內(nèi)部均采用層疊式結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述低壓模塊包括第一框架，以及設(shè)置于第一框架內(nèi)部的如下部件：

第一金屬基板、設(shè)置在第一金屬基板一側(cè)的第一控制單板、設(shè)置在第一金屬基板另一側(cè)的第一取能電源、第二金屬基板、設(shè)置在第二金屬基板一側(cè)的第一功率單板、以及與第一功率單板的輸入端連接的第一進(jìn)線銅排，且所述第一進(jìn)線銅排連接功率單元外部的直流輸入，第一功率單板的輸出端連接高頻隔離變壓器的輸入端；

所述高頻隔離變壓器固定于第一框架內(nèi)部。

優(yōu)選地，所述第一功率單板通過(guò)多個(gè)六角隔離柱固定在第二金屬基板的一側(cè)；

所述低壓模塊還包括設(shè)置于第一框架內(nèi)部的第一絕緣板、第二絕緣板和第一風(fēng)道安裝板，所述第一絕緣板固定在第一框架內(nèi)的側(cè)面上，所述第二絕緣板和第一風(fēng)道安裝板均設(shè)置在第一功率單板與第二金屬基板之間，所述第二絕緣板固定在第二金屬基板上、與第一絕緣板垂直且豎直設(shè)置，所述第一風(fēng)道安裝板采用u形結(jié)構(gòu)，其開(kāi)口朝向第二絕緣板，并固定在第一絕緣板和第二絕 緣板之間，所述第一風(fēng)道安裝板內(nèi)設(shè)有第一散熱器；

所述第一風(fēng)道安裝板上與第一散熱器對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)有通孔，所述第一功率單板的發(fā)熱器件穿過(guò)該通孔固定在第一散熱器上。

優(yōu)選地，所述低壓模塊還包括設(shè)置于第一框架內(nèi)部的彎角件，所述第一進(jìn)線銅排和彎角件均采用l形結(jié)構(gòu)且平行設(shè)置，所述第一進(jìn)線銅排的一條側(cè)壁連接功率單元外部的直流輸入，所述第一進(jìn)線銅排的另一條側(cè)壁依次穿過(guò)第一框架內(nèi)的所述側(cè)面和第一絕緣板并與彎角件的一條側(cè)壁固定連接，而所述彎角件的另一條側(cè)壁固定在第一絕緣板上，所述第一進(jìn)線銅排的另一條側(cè)壁還與第一功率單板的輸入端連接。

優(yōu)選地，所述高壓模塊包括第二框架，以及設(shè)置于第二框架內(nèi)部的如下部件：

第三金屬基板、設(shè)置在第三金屬基板一側(cè)的第二功率單板、第三功率單板、第二控制單板和第二取能電源、與第三功率單板的輸入端連接的第二進(jìn)線銅排、設(shè)置在第三金屬基板另一側(cè)的交流濾波電感和電容板、以及與交流濾波電感的輸出端連接的出線銅排，

且所述第二進(jìn)線銅排分別連接高頻隔離變壓器的輸出端和第三功率單板的輸入端，所述第三功率單板的輸出端和第二功率單板的輸入端均與電容板連接，第二功率單板的輸出端連接交流濾波電感的輸入端，所述交流濾波電感的輸出端連接出線銅排，所述出線銅排還連接功率單元外部的交流輸出。

優(yōu)選地，所述高壓模塊還包括分別固定于第二框架內(nèi)側(cè)面上的第三絕緣板和第四絕緣板，

所述第二進(jìn)線銅排依次穿過(guò)第二框架內(nèi)的側(cè)面和第四絕緣板并固定在第二框架上，且所述第二進(jìn)線銅排位于第二框架外的一端連接高頻隔離變壓器的輸出端，所述第二進(jìn)線銅排位于第二框架內(nèi)的一端連接第三功率單板的輸入端；

所述出線銅排依次穿過(guò)第二框架內(nèi)的側(cè)面和第三絕緣板并固定在第二框架上，且所述出線銅排位于第二框架內(nèi)的一端連接交 流濾波電感的輸出端，所述出線銅排位于第二框架外的一端連接功率單元外部的交流輸出。

優(yōu)選地，第二功率單板、第三功率單板和第二控制單板分別通過(guò)多個(gè)六角隔離柱固定在第三金屬基板的一側(cè)；

所述高壓模塊還包括設(shè)置于第二框架內(nèi)部，并位于第二功率單板和第三金屬基板之間的第二風(fēng)道安裝板，以及位于第三功率單板和第三金屬基板之間的第三風(fēng)道安裝板，所述第二風(fēng)道安裝板和第三風(fēng)道安裝板均采用u形結(jié)構(gòu)，二者的開(kāi)口均朝向第三金屬基板并固定于其上，第二風(fēng)道安裝板內(nèi)設(shè)有第二散熱器，第三風(fēng)道安裝板內(nèi)設(shè)有第三散熱器；

所述第二風(fēng)道安裝板上與第二散熱器對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)有通孔，所述第二功率單板的發(fā)熱器件穿過(guò)該通孔固定在第二散熱器上；所述第三風(fēng)道安裝板上與第三散熱器對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)有通孔，所述第三功率單板的發(fā)熱器件穿過(guò)該通孔固定在第三散熱器上。

優(yōu)選地，所述高壓模塊還包括設(shè)置于第二框架內(nèi)部的第一疊層母排和第二疊層母排，所述第三金屬基板上與第二功率單板對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有第一孔、與第三功率單板對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有第二孔，所述第一疊層母排穿過(guò)第一孔且兩端分別與第二功率單板和電容板連接，所述第二疊層母排穿過(guò)第二孔且兩端分別與第三功率單板和電容板連接。

優(yōu)選地，所述高頻隔離變壓器采用臥式結(jié)構(gòu)，其輸出端采用銅排出線、輸入端采用高壓線出線，且銅排周圍設(shè)有傘裙，所述傘裙采用絕緣材料制成。

有益效果：

本發(fā)明所述固態(tài)變壓器采用模塊化技術(shù)，將整個(gè)固態(tài)變壓器分為多個(gè)獨(dú)立的功率單元，而模塊化技術(shù)是固態(tài)變壓器實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化的關(guān)鍵技術(shù)，既使得固態(tài)變壓器結(jié)構(gòu)緊湊，又使得固態(tài)變壓器適于工業(yè)化應(yīng)用，還能提高固態(tài)變壓器的可靠性和可維護(hù)性；而且，與低壓模塊連接的高頻隔離變壓器與高壓模塊之間通過(guò)對(duì)插 組件連接，即二者之間采用對(duì)插式結(jié)構(gòu)連接，故安裝和拆卸都極為方便、快捷，相應(yīng)減少了裝配工作量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的功率單元的主視圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的低壓模塊和高頻隔離變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖之一；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的低壓模塊和高頻隔離變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖之二；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的低壓模塊和高頻隔離變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖之三；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的低壓模塊的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的高頻隔離變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的對(duì)插組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的高壓模塊的結(jié)構(gòu)示意圖之一；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的高壓模塊的結(jié)構(gòu)示意圖之二；以及

圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的高壓模塊的結(jié)構(gòu)示意圖之三。

圖中：1－低壓模塊；2－對(duì)插組件；3－機(jī)柜背板；4－高壓模塊；5－第一框架；6－第一功率單板；7－高頻隔離變壓器；8－第一控制單板；9－第一散熱器；10－第一取能電源；11－第一底板；12、22、31－六角隔離柱；13－第一金屬基板；14－第一左側(cè)板；15－第一進(jìn)線銅排；16－彎角件；17－第一絕緣板；18－第一風(fēng)道安裝板；19－第一頂板；20－第二絕緣板；21－第二金屬基板；23－立柱；24－承載板；25－安裝件；26－功率端子；27－第二框架；271－第二頂板；272－第二左側(cè)板；273－第二底板；28－右側(cè)板；29－第二控制單板；30－第二取能電源；32－第三金屬基板；33－第二功率單板；34－第三功率單板；35－交流濾波電感；36－第三絕緣板；37－出線銅排；38－電容板；39－第一疊層母排；40－第二散熱器；41－第二風(fēng)道安裝板；42－ 第三風(fēng)道安裝板；43－第三散熱器；44－第二進(jìn)線銅排；45－第二疊層母排；46－第四絕緣板。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

應(yīng)當(dāng)理解的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“左”和“右”分別指附圖中所指向的“上”方、“下”方、“左”方和“右”方。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種面向能源互聯(lián)網(wǎng)的固態(tài)變壓器，其包括機(jī)柜和設(shè)置于機(jī)柜內(nèi)部的多個(gè)功率單元，各功率單元在機(jī)柜內(nèi)部的設(shè)置位置應(yīng)按照預(yù)設(shè)的順序排列。

如圖1所示，每個(gè)功率單元均包括低壓模塊1、高頻隔離變壓器7、高壓模塊4和對(duì)插組件2，且低壓模塊1的輸入端連接功率單元外部的直流輸入，低壓模塊1的輸出端連接高頻隔離變壓器7的輸入端(低壓側(cè))，高頻隔離變壓器7的輸出端(高壓側(cè))插入對(duì)插組件2的一側(cè)，高壓模塊4的輸入端插入對(duì)插組件2的另一側(cè)，高壓模塊4的輸出端連接功率單元外部的交流輸出，對(duì)插組件2能使高頻隔離變壓器7的輸出端與高壓模塊4的輸入端導(dǎo)通，則當(dāng)高頻隔離變壓器7的輸出端和高壓模塊4的輸入端完全插入對(duì)插組件2中時(shí)，低壓模塊1通過(guò)高頻隔離變壓器7與高壓模塊4完全導(dǎo)通；當(dāng)需要檢修或維護(hù)時(shí)，只需將高頻隔離變壓器7和/或高壓模塊4從對(duì)插組件2拔出即可。

其中，低壓模塊1與高頻隔離變壓器7固定在一起，且高頻隔離變壓器7具有隔離高等級(jí)電壓的作用；每個(gè)功率單元的對(duì)插組件2在機(jī)柜內(nèi)均有預(yù)設(shè)位置，并在其預(yù)設(shè)位置處固定于機(jī)柜背板3上，從而使得每個(gè)功率單元的高頻隔離變壓器7的輸出端和高壓模塊4的輸入端分別插入對(duì)插組件的兩側(cè)后，各功率單元在機(jī)柜內(nèi)部會(huì)按照預(yù)設(shè)的順序排列，進(jìn)而形成一種多功率單元集成化、對(duì)插式結(jié)構(gòu)的固態(tài)變壓器，其結(jié)構(gòu)緊湊、電氣件布局合理、整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適于工業(yè)化應(yīng)用；而且，機(jī)柜內(nèi)各功率單元之間 相互獨(dú)立、走線簡(jiǎn)單，相應(yīng)提高了固態(tài)變壓器的可靠性和可維護(hù)性；此外，每個(gè)功率單元均通過(guò)對(duì)插式結(jié)構(gòu)固定于機(jī)柜背板上，易于安裝和拆卸，極大地減少了裝配工作量，也使得整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于尋找故障點(diǎn)、易于檢修。

較優(yōu)地，每個(gè)對(duì)插組件2均包括固定在機(jī)柜內(nèi)且與其預(yù)設(shè)位置對(duì)應(yīng)的導(dǎo)軌(圖中未示出)，以使得每個(gè)功率單元的高頻隔離變壓器7和高壓模塊4都能沿著導(dǎo)軌分別插入對(duì)插組件2的兩側(cè)，以便于裝配。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中，各個(gè)部件之間，或者同一部件內(nèi)的各個(gè)零件之間，可采用焊接、螺釘連接或者鉚接的連接方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的連接方式。

下面分別描述低壓模塊1、高頻隔離變壓器7、對(duì)插組件2和高壓模塊4的具體結(jié)構(gòu)。

如圖2-5所示，低壓模塊1的內(nèi)部采用層疊式結(jié)構(gòu)。

所述低壓模塊1包括第一框架5，以及設(shè)置于第一框架5內(nèi)部的如下部件：第一金屬基板13、設(shè)置在第一金屬基板一側(cè)的第一控制單板8、設(shè)置在第一金屬基板另一側(cè)的第一取能電源10、第二金屬基板21、設(shè)置在第二金屬基板一側(cè)的第一功率單板6、以及與第一功率單板6的輸入端連接的第一進(jìn)線銅排15(其一部分位于第一框架5內(nèi)部，另一部分位于第一框架5外部，以便于接線)，其中第一進(jìn)線銅排15還連接功率單元外部的直流輸入，第一功率單板6的輸出端連接高頻隔離變壓器7的輸入端(低壓側(cè))；高頻隔離變壓器7固定于第一框架5內(nèi)部，從而與低壓模塊1固定在一起。其中，第一功率單板6的作用是將直流輸入的電能轉(zhuǎn)換成高頻的交流電；第一控制單板8的作用是對(duì)第一功率單板6進(jìn)行智能控制，使其正常進(jìn)行電能變換；第一取能電源10的作用是從直流輸入的電能取電，作為電源為第一控制單板8供電。

本實(shí)施例中，豎直設(shè)置的第二金屬基板21和第一功率單板6均位于第一框架5內(nèi)的上部，豎直設(shè)置的第一金屬基板13、第一 控制單板8和第一取能電源10均位于第一框架5內(nèi)的左下部，而高頻隔離變壓器7位于第一框架5內(nèi)的右下部。

具體地，如圖5所示，第一框架5包括第一頂板19、第一左側(cè)板14、第一底板11、承載板24和兩根立柱23。其中，第一頂板19和第一底板11相對(duì)設(shè)置，第一左側(cè)板14和兩根立柱23相對(duì)地設(shè)置在第一頂板19和第一底板11之間且分別與二者的左、右端部相接，以起支撐作用。當(dāng)然，為了便于裝配低壓模塊1的其他部件，兩根立柱23需豎直設(shè)置，且二者的間距應(yīng)盡可能地遠(yuǎn)，換言之，每根立柱23與第一頂板19、第一底板11的連接處應(yīng)位于第一頂板19、第一底板11的頂點(diǎn)邊緣。第一頂板19的所有邊緣均向下折彎，第一底板11的所有邊緣均向上折彎，以便于與第一左側(cè)板14、兩根立柱23固定；承載板24用于固定高頻隔離變壓器7，其至少兩個(gè)相對(duì)的邊緣向下折彎，其寬度等于第一底板11的寬度、長(zhǎng)度小于第一底板11的長(zhǎng)度，并固定在第一底板11的右側(cè)(相當(dāng)于“倒扣”在第一底板11的右側(cè))之上，由于第一底板11的所有邊緣均向上折彎，形成類似于火柴盒的結(jié)構(gòu)，不便于固定高頻隔離變壓器7，而設(shè)置倒扣在第一底板11上的承載板24，能夠提供便于安裝高頻隔離變壓器7的平面(即承載板24的上表面)。第一框架5優(yōu)選采用鈑金材料制成，易于批量加工，且加工簡(jiǎn)單、成本低。本實(shí)施例中，第一框架5的布局合理，從而減小了功率單元的整體尺寸，提高了功率單元整體的功率密度。

本實(shí)施例中，第一金屬基板13的左端連接第一左側(cè)板14、底端連接第一底板11；第一控制單板8通過(guò)多個(gè)六角隔離柱12(本實(shí)施例中采用四個(gè)六角隔離柱)固定在第一金屬基板13的一側(cè)，從而固定在第一金屬基板13上；第二金屬基板21的左端連接第一左側(cè)板14、頂端連接第一頂板19；第一功率單板6通過(guò)多個(gè)六角隔離柱22(本實(shí)施例中采用四個(gè)六角隔離柱)固定在第二金屬基板21的一側(cè)，從而固定在第二金屬基板21上。

如圖5所示，低壓模塊1還包括設(shè)置于第一框架5內(nèi)部的第一絕緣板17、第二絕緣板20和第一風(fēng)道安裝板18。第一絕緣板 17固定在第一框架5的第一左側(cè)板14上，且二者平行設(shè)置，第二絕緣板20和第一風(fēng)道安裝板18均設(shè)置在第一功率單板6與第二金屬基板21之間，且第二絕緣板20固定在第二金屬基板21上(二者平行設(shè)置)、與第一絕緣板17垂直且豎直設(shè)置，第一風(fēng)道安裝板18采用u形結(jié)構(gòu)，其開(kāi)口朝向第二絕緣板20，分別與第一絕緣板17和第二絕緣板20連接，并固定在第一絕緣板17和第二絕緣板20之間；第一左側(cè)板14和第一絕緣板17上與第一風(fēng)道安裝板18相對(duì)應(yīng)的位置處開(kāi)有進(jìn)風(fēng)口，以便通風(fēng)散熱；第一風(fēng)道安裝板18內(nèi)設(shè)有第一散熱器9(如圖3所示)，第一風(fēng)道安裝板18上與第一散熱器9對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)有通孔(本實(shí)施例中為方形通孔)，第一功率單板6的發(fā)熱器件穿過(guò)該通孔固定在第一散熱器9上。本實(shí)施例中，第一絕緣板17和第二絕緣板20的作用是避免第一功率單板6的發(fā)熱器件擊穿而使第一散熱器9與第一風(fēng)道安裝板18帶電，進(jìn)而避免第一框架5帶電，提高安全等級(jí)。

如圖5所示，低壓模塊1還包括設(shè)置于第一框架5內(nèi)部的彎角件16，第一進(jìn)線銅排15和彎角件16均采用l形結(jié)構(gòu)且平行設(shè)置，此處，第一進(jìn)線銅排15和彎角件16平行設(shè)置的意思是，第一進(jìn)線銅排15的一條側(cè)壁與彎角件16的一條側(cè)壁平行設(shè)置且二者的延伸方向相同，第一進(jìn)線銅排15的另一條側(cè)壁與彎角件16的另一條側(cè)壁平行設(shè)置且二者的延伸方向相同。第一進(jìn)線銅排15的一條側(cè)壁連接功率單元外部的直流輸入，第一進(jìn)線銅排15的另一條側(cè)壁依次穿過(guò)第一框架5的第一左側(cè)板14和第一絕緣板17并與彎角件16的一條側(cè)壁固定連接，而彎角件16的另一條側(cè)壁固定在第一絕緣板17上，本實(shí)施例中，彎角件16起到將第一進(jìn)線銅排15固定在第一左側(cè)板14上的作用；第一進(jìn)線銅排15的另一條側(cè)壁在其延伸方向上比與其連接的彎角件16的一條側(cè)壁的長(zhǎng)度略長(zhǎng)，該略長(zhǎng)的部分上設(shè)有通孔，第一進(jìn)線銅排15通過(guò)該通孔內(nèi)連線與第一功率單板6的輸入端連接。本實(shí)施例中，第一進(jìn)線銅排15采用兩個(gè)，相應(yīng)地，彎角件16也采用兩個(gè)；第一取能電源10分別從這兩個(gè)第一進(jìn)線銅排15上取電。

較優(yōu)地，第一功率單板6采用to-247封裝的分離式器件，這種結(jié)構(gòu)的第一功率單板6中的整流器被設(shè)計(jì)為單板模式，從而減小了功率單元的尺寸。

需要說(shuō)明的是，圖2、圖3和圖5都是立體圖，圖4為后視圖，圖3相比于圖2隱藏了第一功率單板6和第一控制單板8，圖5相比于圖2隱藏了第一功率單板6、第一控制單板8和高頻隔離變壓器7。

高頻隔離變壓器7用于隔離低壓模塊1和高壓模塊4，并固定在第一框架5的承載板24上。如圖6所示，本實(shí)施例中高頻隔離變壓器7采用臥式結(jié)構(gòu)，即側(cè)面出線，其高壓側(cè)輸出端ab采用銅排出線，且銅排周圍設(shè)有傘裙，以使得高頻隔離變壓器的高壓側(cè)出線采用傘裙結(jié)構(gòu)，從而增加了爬電距離，減小了低壓模塊1到高壓模塊4的距離，進(jìn)而減小了功率單元的整體尺寸，并提高了功率單元的功率密度，其中，傘裙采用絕緣材料制成，且銅排到高頻隔離變壓器7本體的爬電距離大于300mm；高頻隔離變壓器7的低壓側(cè)輸入端ab采用高壓線出線，這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)論低壓側(cè)輸入端ab的出線有多長(zhǎng)，高壓側(cè)輸出端ab的銅排都滿足到低壓側(cè)輸入端ab的出線端子的爬電距離大于300mm。此外，采用臥式結(jié)構(gòu)的高頻隔離變壓器7可以有效地降低整個(gè)功率單元的高度，而且采用側(cè)面出線與采用頂部出線相比，能夠避免頂部出線時(shí)需要與低壓模塊1保持足夠的電氣間隙的問(wèn)題，使得功率單元布局更為緊湊。安裝時(shí)，高頻隔離變壓器7的高壓側(cè)銅排沿導(dǎo)軌直接插入對(duì)插組件2的一側(cè)即可。

對(duì)插組件2可采用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，只需滿足高頻隔離變壓器7的輸出端和高壓模塊4的輸入端分別沿導(dǎo)軌插入后能使二者導(dǎo)通即可。本實(shí)施例中，如圖7所示，對(duì)插組件2包括兩條導(dǎo)軌(圖中未示出)、安裝件25和兩個(gè)功率端子26，兩個(gè)功率端子26均設(shè)置在安裝件25之內(nèi)，且每個(gè)功率端子26的兩個(gè)端頭均從安裝件25的左、右兩側(cè)伸出，兩條導(dǎo)軌分設(shè)在安裝件25的兩側(cè)，安裝件25固定在機(jī)柜背板3上，則功率端子26通過(guò)安裝件25固定在機(jī) 柜背板3上，安裝時(shí)，高頻隔離變壓器7的輸出端和高壓模塊4的輸入端分別沿兩條導(dǎo)軌插入，從而分別與兩個(gè)功率端子26的左、右兩個(gè)端頭接觸而導(dǎo)通，拆卸時(shí)，只需將與低壓模塊1固定連接的高頻隔離變壓器7和高壓模塊4分別沿導(dǎo)軌拔出即可。

如圖8-10所示，高壓模塊4的內(nèi)部也采用層疊式結(jié)構(gòu)。

所述高壓模塊4包括第二框架27，以及設(shè)置于第二框架27內(nèi)部的如下部件：第三金屬基板32、設(shè)置在第三金屬基板一側(cè)的第二功率單板33、第三功率單板34、第二控制單板29和第二取能電源30、與第三功率單板34的輸入端連接的第二進(jìn)線銅排44(其一部分位于第二框架27內(nèi)部，另一部分位于第二框架27外部，以便于接線)、設(shè)置在第三金屬基板另一側(cè)的交流濾波電感35和電容板38、以及與交流濾波電感35的輸出端連接的出線銅排37(其一部分位于第二框架27內(nèi)部，另一部分位于第二框架27外部，以便于接線)，且第二進(jìn)線銅排44的兩端分別連接高頻隔離變壓器7的輸出端(高壓側(cè))和第三功率單板34的輸入端，第三功率單板34的輸出端和第二功率單板33的輸入端均與電容板38連接，第二功率單板33的輸出端連接交流濾波電感35的輸入端，交流濾波電感35的輸出端連接出線銅排37，出線銅排37還連接功率單元外部的交流輸出。本實(shí)施例中，第二進(jìn)線銅排44采用兩個(gè)，出線銅排37也采用兩個(gè)。整機(jī)安裝時(shí)，當(dāng)高頻隔離變壓器7的高壓側(cè)輸出銅排插入對(duì)插組件2的一側(cè)，且高壓模塊4的第二進(jìn)線銅排44插入對(duì)插組件2的另一側(cè)時(shí)，低壓模塊1通過(guò)高頻隔離變壓器7與高壓模塊4導(dǎo)通。

其中，第二功率單板33的作用是將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楣ゎl交流電，繼而可以滿足電網(wǎng)要求；第三功率單板34的作用是將高頻交流電變成直流電；第二控制單板29的作用是分別對(duì)第二功率單板33和第三功率單板34進(jìn)行智能控制，使二者正常工作；電容板38的作用是將直流電能儲(chǔ)能，使其平穩(wěn)且波動(dòng)小；第二取能電源30的作用是從電容板38的直流電能取電，作為電源為第二控制單板29供電；交流濾波電感35的作用是將工頻輸出交流電的紋波濾除。

本實(shí)施例中，第三金屬基板32、第二功率單板33、第三功率單板34、第二控制單板29、第二取能電源30、交流濾波電感35和電容板38均豎直設(shè)置。而且，對(duì)于第三金屬基板32的一側(cè)，第二功率單板33位于第二框架27內(nèi)的左上部，第二功率單板34位于第二框架27內(nèi)的左下部，第二控制單板29和第二取能電源30均位于第二框架27內(nèi)的右部；對(duì)于第三金屬基板32的另一側(cè)，交流濾波電感35位于第二框架27內(nèi)的右上部，電容板38位于第二框架27內(nèi)的左部；第二進(jìn)線銅排44靠近第三風(fēng)道安裝板42設(shè)置，而出線銅排37靠近交流濾波電感35設(shè)置。

具體地，如圖8所示，第二框架27包括第二頂板271、第二左側(cè)板272、第二底板273和右側(cè)板28。其中，第二頂板271和第二底板273相對(duì)設(shè)置，第二左側(cè)板272和右側(cè)板28相對(duì)地設(shè)置在第二頂板271和第二底板273之間且分別與二者的左、右端部相接，以起支撐作用。本實(shí)施例中，第二頂板271、第二左側(cè)板272、第二底板273和右側(cè)板28的邊緣均向內(nèi)側(cè)彎折，以便于裝配；第二左側(cè)板272、第二底板273和右側(cè)板28可采用一塊鈑金材料彎折而成，即采用一體式結(jié)構(gòu)，其好處是便于加工且成本較低。第二框架27優(yōu)選采用鈑金材料制成，易于批量加工，且加工簡(jiǎn)單、成本低。本實(shí)施例中，第二框架27的布局合理，從而減小了功率單元的整體尺寸，提高了功率單元整體的功率密度。

本實(shí)施例中，第三金屬基板32的頂端與第二頂板271連接，左端與第二左側(cè)板272連接，底端與第二底板273連接，右端與右側(cè)板28連接。第二功率單板33、第三功率單板34、第二控制單板29和電容板38分別通過(guò)多個(gè)六角隔離柱31(本實(shí)施例中，上述四者均采用四個(gè)六角隔離柱)固定在第三金屬基板32的一側(cè)，從而固定在第三金屬基板32上；第二取能電源30固定在第三金屬基板32的一側(cè)并位于第二控制單板29與第三金屬基板32之間，即第二控制單板29位于第二取能電源30之上。

如圖9和圖10所示，高壓模塊4還包括設(shè)置于第二框架27內(nèi)部的第三絕緣板36和第四絕緣板46。第三絕緣板36固定在第 二框架27的右側(cè)板28上(二者平行設(shè)置)，第四絕緣板46固定在第二框架27的第二左側(cè)板272上(二者平行設(shè)置)，第二進(jìn)線銅排44依次穿過(guò)第二框架27的第二左側(cè)板272和第四絕緣板46并固定在第二左側(cè)板272上，且第二進(jìn)線銅排44位于第二框架外的一端連接高頻隔離變壓器7的輸出端，第二進(jìn)線銅排44位于第二框架內(nèi)的一端連接第三功率單板34的輸入端；出線銅排37依次穿過(guò)第二框架27的右側(cè)板28和第三絕緣板36并固定在右側(cè)板28上，且出線銅排37位于第二框架內(nèi)的一端連接交流濾波電感35的輸出端，出線銅排37位于第二框架外的一端連接功率單元外部的交流輸出。本實(shí)施例中，第三絕緣板36的作用是隔離出線銅排37和第二框架27的右側(cè)板28，避免第二框架27帶電；第四絕緣板46的作用是隔離第二進(jìn)線銅排44和第二框架27的第二左側(cè)板272，避免第二框架27帶電。

如圖8和圖10所示，高壓模塊4還包括設(shè)置于第二框架27內(nèi)部，并位于第二功率單板33和第三金屬基板32之間的第二風(fēng)道安裝板41，以及位于第三功率單板34和第三金屬基板32之間的第三風(fēng)道安裝板42，第二風(fēng)道安裝板41和第三風(fēng)道安裝板42均采用u形結(jié)構(gòu)，二者的開(kāi)口均朝向第三金屬基板32并固定于其上，且第二風(fēng)道安裝板41內(nèi)設(shè)有第二散熱器40，第三風(fēng)道安裝板42內(nèi)設(shè)有第三散熱器43；第二風(fēng)道安裝板41上與第二散熱器40對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)有通孔(本實(shí)施例中為方形通孔)，第二功率單板33的發(fā)熱器件穿過(guò)該通孔固定在第二散熱器40上；第三風(fēng)道安裝板42上與第三散熱器43對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)有通孔(本實(shí)施例中為方形通孔)，第三功率單板34的發(fā)熱器件穿過(guò)該通孔固定在第三散熱器43上。

如圖8和圖10所示，高壓模塊4還包括設(shè)置于第二框架27內(nèi)部的第一疊層母排39和第二疊層母排45，第三金屬基板32上與第二功率單板33對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有第一孔(本實(shí)施例中為方孔)、與第三功率單板34對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有第二孔(本實(shí)施例中為方孔)，第一疊層母排39穿過(guò)第一孔且兩端分別與第二功率 單板33和電容板38連接，從而將第二功率單板33和電容板38連接起來(lái)，以減少干擾，第二疊層母排45穿過(guò)第二孔且兩端分別與第三功率單板34和電容板38連接，從而將第三功率單板34和電容板38連接起來(lái)，以減少干擾。

較優(yōu)地，第一孔的邊緣與第一疊層母排39對(duì)應(yīng)的金屬邊的間距、第二孔的邊緣與第二疊層母排45對(duì)應(yīng)的金屬邊的間距均大于10mm，優(yōu)選為20mm，以保證1000v電壓等級(jí)所要求的最小電氣間隙；第一疊層母排39和第二疊層母排45的作用是，減小直流回路的寄生電感，使電路更加安全。

較優(yōu)地，第二功率單板33和第三功率單板34均采用to-247封裝的分離式器件，這種結(jié)構(gòu)的第二功率單板33和第三功率單板34中的整流器被設(shè)計(jì)為單板模式，從而減小了功率單元的尺寸。

較優(yōu)地，如圖9所示，電容板38采用板載電容，且多顆電容并聯(lián)集成為一塊電容板，相比于一般的柱狀電容，板載電容提高了濾波性能，并且極大地節(jié)省了功率單元內(nèi)部空間。

需要說(shuō)明的是，圖8是立體圖，圖9是主視圖，圖10為后視圖，圖10相對(duì)于圖8隱藏了第二功率單板33和第三功率單板34。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的固態(tài)變壓器中，低壓模塊與高頻隔離變壓器固定在一起，且高頻隔離變壓器和高壓模塊之間采用對(duì)插式結(jié)構(gòu)連接，使得每個(gè)功率單元均采用對(duì)插式結(jié)構(gòu)且固定于機(jī)柜內(nèi)部，從而使得由多個(gè)功率單元組成的固態(tài)變壓器安裝方便、快捷，極大地減少了裝配工作量；

低壓模塊和高壓模塊的框架結(jié)構(gòu)都采用鈑金材料制成，易于批量加工，且加工簡(jiǎn)單、成本低；

高壓模塊通過(guò)第一疊層母排將第二功率單板和電容板連接起來(lái)，通過(guò)第二疊層母排將第三功率單板和電容板連接起來(lái)，最大限度地減小了干擾；

高頻隔離變壓器輸出端采用銅排出線，且銅排周圍設(shè)有傘裙，因此增加了爬電距離，減小了低壓模塊到高壓模塊的距離，從而減小了固態(tài)變壓器的整體尺寸，提高了固態(tài)變壓器的功率密度。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。