一種適用分布儲(chǔ)能變流器子模塊單元的分離式結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于功率半導(dǎo)體元件的應(yīng)用領(lǐng)域，如柔性直流輸電，STATCOM等分布儲(chǔ)能變流器，特別涉及一種適用分布儲(chǔ)能變流器子模塊單元的分離式結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著柔性直流、柔性交流輸電需求的發(fā)展，基于全控半導(dǎo)體元件電壓源型換流器將得到廣泛應(yīng)用，為解決目前全控半導(dǎo)體元件耐壓不高的問題，多電平技術(shù)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)高壓大容量電壓源型變流器的優(yōu)選方案。多電平換流器可以使用低壓元件實(shí)現(xiàn)高電壓等級(jí)輸出，而并不需要開關(guān)元件的直接串聯(lián)。近幾年來，模塊化多電平換流器的出現(xiàn)使多電平換流器在柔性直流輸電領(lǐng)域、無功補(bǔ)償領(lǐng)域也得到了成功的應(yīng)用。
[0003]模塊化多電平換流器的換流閥采用模塊化設(shè)計(jì)，由若干個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的基本單元子模塊串聯(lián)構(gòu)成，每一個(gè)子模塊稱為換流閥子模塊單元，通過增加換流閥中的串聯(lián)子模塊個(gè)數(shù)和電流水平，可以實(shí)現(xiàn)換流閥電壓及功率等級(jí)的提升。
[0004]模塊化多電平換流器利用子模塊單元的級(jí)聯(lián)解決了全控半導(dǎo)體元件的直接串聯(lián)問題，但每個(gè)子模塊均需要大容量的直流支撐電容來穩(wěn)定電壓，隨著換流器功率等級(jí)的不斷提升，直流儲(chǔ)能電容的體積、重量等因素將成為換流閥維護(hù)、檢修的瓶頸。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的，在于提供一種適用分布儲(chǔ)能變流器子模塊單元的分離式結(jié)構(gòu)，其可解決目前模塊化多電平換流器中子模塊單元維護(hù)不便的問題，基于此種子模塊單元的電壓源換流器電路通用性好，維護(hù)簡(jiǎn)便，設(shè)備維修成本低。
[0006]為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是:一種適用分布儲(chǔ)能變流器子模塊單元的分離式結(jié)構(gòu)，包括相互連接的變流單元和直流儲(chǔ)能單元；其特征在于:還包括導(dǎo)軌或底板，所述直流儲(chǔ)能單元安裝在導(dǎo)軌或底板上，所述變流單元還包括直流母排，變流單元利用直流母排與直流儲(chǔ)能單元連接在一起，直流儲(chǔ)能單元與直流母排的連接是能夠拆除的結(jié)構(gòu)。
[0007]上述方案中:所述直流儲(chǔ)能單元包括一個(gè)直流儲(chǔ)能電容或至少2個(gè)相互并聯(lián)的直流儲(chǔ)能電容，所有直流儲(chǔ)能電容通過直流母排進(jìn)行并聯(lián)，且所述直流母排固定在變流單元內(nèi)部。
[0008]上述方案中:所述變流單元包括至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體元件和相應(yīng)的控制電路。
[0009]上述方案中:所述變流單元包括第一功率半導(dǎo)體元件和第二功率半導(dǎo)體元件，所述第一功率半導(dǎo)體元件的負(fù)極與第二功率半導(dǎo)體元件的正極相連，第一功率半導(dǎo)體元件的正極與直流母排正極相連，第二功率半導(dǎo)體元件的負(fù)極與直流母排負(fù)極相連。
[0010]上述方案中:所述變流單元包括第三、四、五、六功率半導(dǎo)體元件，所述第三功率半導(dǎo)體元件的負(fù)極與第四功率半導(dǎo)體元件的正極相連，第三功率半導(dǎo)體元件的正極與直流母排正極相連，第四功率半導(dǎo)體元件的負(fù)極與直流母排負(fù)極相連；所述第五功率半導(dǎo)體元件的負(fù)極與第六功率半導(dǎo)體元件的正極相連，第五功率半導(dǎo)體元件的正極與直流母排正極相連，第六功率半導(dǎo)體元件的負(fù)極與直流母排負(fù)極相連。
[0011]采用上述方案后，本實(shí)用新型將直流儲(chǔ)能單元和變流單元整合在一起，形成組成電壓源換流器完整功能的最小子模塊單元，通過此子模塊單元的有序級(jí)聯(lián)，形成適用于不同電壓、不同功率的電壓源換流器，具有以下有益效果:
[0012](I)變流單元是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的整體，通過導(dǎo)軌或底板可與直流儲(chǔ)能單元分離，電氣連接易于現(xiàn)場(chǎng)拆卸；
[0013](2)所有全控半導(dǎo)體開關(guān)元件被置于封閉的空間，元件失效時(shí)不會(huì)有部件飛濺的風(fēng)險(xiǎn)；
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型變流單元的電氣原理圖1 ;
[0016]圖3是本實(shí)用新型變流單元的電氣原理圖2;
[0017]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施方案I的組裝圖；
[0018]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施方案I的檢修圖；
[0019]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施方案2的組裝圖；
[0020]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施方案2的檢修圖；
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下將結(jié)合說明書附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型提出一種適用分布儲(chǔ)能變流器子模塊單元的分離式結(jié)構(gòu)，包括相互連接的變流單元和直流儲(chǔ)能單元，還包括導(dǎo)軌或底板，所述直流儲(chǔ)能單元安裝在導(dǎo)軌或底板上，變流單元還包括直流母排，變流單元利用直流母排與直流儲(chǔ)能單元連接在一起，通過拆除直流儲(chǔ)能單元與直流母排的連接實(shí)現(xiàn)變流單元的整體分離。
[0023]所述變流單元包括至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體元件和相應(yīng)的控制電路，主要有兩種電氣連接形式。
[0024]類型一:
[0025]如圖2所示，所述功率半導(dǎo)體元件Tl的發(fā)射極與功率半導(dǎo)體元件T2的集電極相連，Tl的集電極極與直流母排正極相連，T2的發(fā)射極與直流母排負(fù)極相連。二極管Dl的陽(yáng)極與Tl的發(fā)射極相連，二極管Dl的陰極與Tl的集電極相連；二極管D2的陽(yáng)極與T2的發(fā)射極相連，二極管D2的陰極與T2的集電極相連。
[0026]類型二:
[0027]如圖3所示，所述功率半導(dǎo)體元件T3的發(fā)射極與功率半導(dǎo)體元件T4的集電極相連，T3的集電極極與直流母排正極相連，T4的發(fā)射極與直流母排負(fù)極相連。二極管D3的陽(yáng)極與T3的發(fā)射極相連，二極管D3的陰極與T3的集電極相連；二極管D4的陽(yáng)極與T4的發(fā)射極相連，二極管D4的陰極與T4的集電極相連；所述功率半導(dǎo)體元件T5的發(fā)射極與功率半導(dǎo)體元件T6的集電極相連，T5的集電極極與直流母排正極相連，T6的發(fā)射極與直流母排負(fù)極相連。二極管D5的陽(yáng)極與T5的發(fā)射極相連，二極管D5的陰極與T5的集電極相連；二極管D6的陽(yáng)極與T6的發(fā)射極相連，二極管D6的陰極與T6的集電極相連。
[0028]以下將結(jié)合說明書附圖及具體實(shí)施例，對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0029]實(shí)施例一:
[0030]如圖4所示，本實(shí)施例提供一種子模塊單元的分離式結(jié)構(gòu)，包括直流儲(chǔ)能單元3和變流單元6，還包括底板1、隔板2、第一母排4和第二母排5，下面分別介紹。
[0031]如圖4所示，隔板2裝設(shè)在底板I上，并可在底板I上往復(fù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)靈活拆卸；所述直流儲(chǔ)能單元3安裝在底板I上，而變流單元6安裝在隔板2上，并可隨隔板2在底板I上來回移動(dòng)；所述變流單元6和直流儲(chǔ)能單元3采用可卸式電氣連接，方便在現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)時(shí)將其和重量龐大的直流儲(chǔ)能單元3分離，方便子模塊單元的檢修和更換。
[0032]直流儲(chǔ)能單元3中的所有直流儲(chǔ)能電容均通過第一母排4實(shí)現(xiàn)并聯(lián)，然后將該第一母排4通過框架固定在底板I上。
[0033]變流單元6通過第二母排5和直流儲(chǔ)能單元3連接，可以在現(xiàn)場(chǎng)方便地進(jìn)行分離檢修作業(yè)。
[0034]如圖5所示，變流單元6可以整體和直流儲(chǔ)能單元3分離。
[0035]實(shí)施例二:
[0036]如圖6所示，本實(shí)施例提供一種子模塊單元的分離式結(jié)構(gòu)，包括直流儲(chǔ)能單元3和變流單元6，還包括導(dǎo)軌2、直流母排4，下面分別介紹。
[0037]如圖6所示，所述變流單元6可利用導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)與直流儲(chǔ)能單元3的位移運(yùn)動(dòng)，變流單元6和直流儲(chǔ)能單元3采用可卸式電氣連接。
[0038]直流儲(chǔ)能單元3中的所有直流儲(chǔ)能電容均通過母排4實(shí)現(xiàn)并聯(lián)，變流單元6通過母排4和直流儲(chǔ)能單元3連接，可以在現(xiàn)場(chǎng)方便地進(jìn)行分離檢修作業(yè)。
[0039]如圖7所示，變流單元6可以整體和直流儲(chǔ)能單元3分離。
[0040]綜上所述，本實(shí)用新型提出種適用分布儲(chǔ)能變流器子模塊單元的分離式結(jié)構(gòu)，將變流單元和直流儲(chǔ)能單元設(shè)計(jì)為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的整體，電氣連接設(shè)計(jì)為分離式，可靈活進(jìn)行變流單元和直流儲(chǔ)能單元的拆分，可解決目前模塊化多電平換流器中子模塊單元體積大、重量重、維護(hù)不便的問題
[0041]以上實(shí)施例僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到:對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想和范圍的任何修改或者等同替換均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型權(quán)利要求的范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用分布儲(chǔ)能變流器子模塊單元的分離式結(jié)構(gòu)，包括相互連接的變流單元和直流儲(chǔ)能單元；其特征在于:還包括導(dǎo)軌或底板，所述直流儲(chǔ)能單元安裝在導(dǎo)軌或底板上，所述變流單元還包括直流母排，變流單元利用直流母排與直流儲(chǔ)能單元連接在一起，直流儲(chǔ)能單元與直流母排的連接是能夠拆除的結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種適用分布儲(chǔ)能變流器子模塊單元的分離式結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述直流儲(chǔ)能單元包括一個(gè)直流儲(chǔ)能電容或至少2個(gè)相互并聯(lián)的直流儲(chǔ)能電容，所有直流儲(chǔ)能電容通過直流母排進(jìn)行并聯(lián)，且所述直流母排固定在變流單元內(nèi)部。
3.如權(quán)利要求1所述的一種適用分布儲(chǔ)能變流器子模塊單元的分離式結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述變流單元包括至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體元件和相應(yīng)的控制電路。
4.如權(quán)利要求3所述的一種適用分布儲(chǔ)能變流器子模塊單元的分離式結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述變流單元包括第一功率半導(dǎo)體元件和第二功率半導(dǎo)體元件，所述第一功率半導(dǎo)體元件的負(fù)極與第二功率半導(dǎo)體元件的正極相連，第一功率半導(dǎo)體元件的正極與直流母排正極相連，第二功率半導(dǎo)體元件的負(fù)極與直流母排負(fù)極相連。
5.如權(quán)利要求3所述的一種適用分布儲(chǔ)能變流器子模塊單元的分離式結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述變流單元包括第三、四、五、六功率半導(dǎo)體元件，所述第三功率半導(dǎo)體元件的負(fù)極與第四功率半導(dǎo)體元件的正極相連，第三功率半導(dǎo)體元件的正極與直流母排正極相連，第四功率半導(dǎo)體元件的負(fù)極與直流母排負(fù)極相連；所述第五功率半導(dǎo)體元件的負(fù)極與第六功率半導(dǎo)體元件的正極相連，第五功率半導(dǎo)體元件的正極與直流母排正極相連，第六功率半導(dǎo)體元件的負(fù)極與直流母排負(fù)極相連。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種適用分布儲(chǔ)能變流器子模塊單元的分離式結(jié)構(gòu)，包括直流儲(chǔ)能單元和變流單元，兩者通過直流母排相連接；直流儲(chǔ)能單元固定在導(dǎo)軌或底板上，變流單元利用導(dǎo)軌或底板與直流儲(chǔ)能單元安裝在一起，通過拆除直流儲(chǔ)能單元與直流母排的連接實(shí)現(xiàn)變流單元的整體分離。此結(jié)構(gòu)可適用于分布儲(chǔ)能的變流器拓?fù)渲?，解決子模塊單元因體積大、重量重帶來的維護(hù)不便問題，基于此結(jié)構(gòu)的變流器具有電路通用性好，維護(hù)簡(jiǎn)便，設(shè)備維修成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H02M3-07, H02M1-00
【公開號(hào)】CN204376687
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520077064
【發(fā)明人】謝曄源, 方太勛, 盛曉東, 吳扣林, 張中勝, 吳小丹
【申請(qǐng)人】南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年2月3日