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制作方法
【專利摘要】本實(shí)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(cè)復(fù)合母排、功率塊側(cè)復(fù)合母排和安裝在直流電容側(cè)復(fù)合母排上的接插件，接插件與功率塊側(cè)復(fù)合母排實(shí)現(xiàn)插接連接；使直流電容與功率體之間的正負(fù)極復(fù)合母排的電氣連接實(shí)現(xiàn)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(nèi)的IGBT、IGBT驅(qū)動(dòng)板、晶閘管、功率模塊控制板等元器件發(fā)生故障時(shí)更換或檢修工作的進(jìn)行。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于柔性直流輸電【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種模塊化多電平換流器功率模塊 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，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(shù)】
[0002] 基于電壓源換流器（voltage source converter，VSC)的柔性直流輸電系統(tǒng)，由于 其經(jīng)濟(jì)、靈活、高質(zhì)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(jīng)濟(jì)、環(huán)保的 方式接入交流電網(wǎng)，是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。模塊化多電平換流器的功率模塊具有模塊化結(jié) 構(gòu)，可擴(kuò)展性強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)冗余控制等特點(diǎn)，因此十分適用于柔性直流輸電系統(tǒng)。隨著柔性 直流輸電系統(tǒng)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。由于直流電容的體積和重量較大，且不易發(fā)生損壞，而其他元器件幾乎都集中在功率 體內(nèi)。因此從機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(nèi)其他重要元器件（例如：絕緣柵雙極晶體管，insulated gate bipolar transistor，IGBT)的電氣連接是通過復(fù)合母排實(shí)現(xiàn)的。傳統(tǒng)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(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，功率模塊內(nèi)的 IGBT、IGBT驅(qū)動(dòng)板、晶閘管、功率模塊控制板等元器件容易發(fā)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(nèi)部直流電容與功率體的電連接技 術(shù)，實(shí)現(xiàn)將每個(gè)功率模塊的功率體單獨(dú)從閥塔上取下，而將笨重的直流電容留在閥塔上，從 而減小拆裝的復(fù)雜性，降低維護(hù)成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)柔性直流輸電換流閥的可靠運(yùn)行。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 本實(shí)用新型目的在于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(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)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(cè)復(fù)合母排、功率塊側(cè)復(fù)合母排和安裝在直流電容側(cè)復(fù) 合母排上的接插件，接插件與功率塊側(cè)復(fù)合母排實(shí)現(xiàn)插接連接。
[0006] 所述接插件包括金屬夾子和接觸頁片，所述金屬夾子采用具有彈性的金屬制成， 金屬夾子上開設(shè)兩個(gè)開槽，接觸頁片固定于兩開槽內(nèi)中間形成拱起，接觸頁片通過金屬夾 子夾在直流電容側(cè)復(fù)合母排上，接觸頁片與功率塊側(cè)復(fù)合母排插接時(shí)為線接觸。
[0007] 所述接觸頁片為一組采用銅合金制成的層疊設(shè)置的彈性觸片，彈性觸片外表面鍍 銀或金。
[0008] 所述功率體內(nèi)設(shè)有IGBT、IGBT吸收電容、IGBT驅(qū)動(dòng)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(shè)有輸出復(fù)合母排、 晶閘管組件和旁路快速機(jī)械開關(guān)。
[0009] 所述直流電容包括懸掛件和外接的端子。
[0010] 本實(shí)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(fù)極復(fù)合母排的電氣連接實(shí)現(xiàn)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(nèi)的IGBT、IGBT驅(qū)動(dòng)板、晶閘管、功率模塊控制板等元器件發(fā)生故障時(shí)更換 或檢修工作的進(jìn)行。所述快速插拔電連接組件安裝簡易、節(jié)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(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性要求，從而降低功率模塊 的維護(hù)成本。
[0011] 由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)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(tǒng)相比，減少漏電 感；
[0013] 機(jī)械特性：插拔時(shí)實(shí)現(xiàn)接觸自清潔、良好的防振特性；
[0014] 安裝：容易安裝，不需要鉆孔或者特別的切割；能偶快速安裝，不需要螺紋、節(jié)省 母排底部的空間、沒有線路倒置的風(fēng)險(xiǎn)，降低了安裝和維護(hù)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為本實(shí)用新型中功率模塊的電氣原理結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述：
[0020] 本實(shí)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(nèi)設(shè)有IGBT10UIGBT吸收電容103、IGBT驅(qū)動(dòng)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(shè)有輸出復(fù)合母排15,及其相關(guān)的晶閘管組件151和旁路快速機(jī)械開關(guān)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(cè)復(fù)合母排31、功率塊側(cè)復(fù)合母排32和安裝在直流電容側(cè)復(fù)合母排31上的接 插件33,接插件33與功率塊側(cè)復(fù)合母排32實(shí)現(xiàn)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。所述金屬夾子采 用具有彈性的金屬制成，其右視圖如圖3(b)所示；所述金屬夾子上開設(shè)兩個(gè)開槽，接觸頁 片332固定于兩開槽內(nèi)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 在不同厚度的復(fù)合母排上。
[0024] 如圖4所示，所述接觸頁片可采用銅合金經(jīng)特殊成型的一組彈性觸片，外表面鍍 銀或金，其與復(fù)合母排的接觸點(diǎn)如圖4中A處所示，接觸頁片332與功率塊側(cè)復(fù)合母排32 插接時(shí)為線接觸。當(dāng)通過電流時(shí)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(cè)復(fù)合母排和功率塊側(cè)復(fù)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(fù)極復(fù)合母排的電氣連接實(shí)現(xiàn)易插拔。
[0025] 本實(shí)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?？杀粡V泛應(yīng)用于各種復(fù)雜的環(huán)境中，如大電流（kA級別）、高溫 (350°C )、高機(jī)械強(qiáng)度、高插拔次數(shù)需求（百萬次以上）。
[0026] 最后應(yīng)該說明的是：結(jié)合上述實(shí)施例僅說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對其限 制。所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到：本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型的具體實(shí)施 方式進(jìn)行修改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之中。
【權(quán)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，其特征在于：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(cè)復(fù)合母排（31)、 功率塊側(cè)復(fù)合母排（32)和安裝在直流電容側(cè)復(fù)合母排（31)上的接插件（33)，接插件（33) 與功率塊側(cè)復(fù)合母排（32)實(shí)現(xiàn)插接連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化多電平換流器功率模塊，其特征在于：所述接插件 (33)包括金屬夾子（331)和接觸頁片（332)，所述金屬夾子采用具有彈性的金屬制成，金屬 夾子上開設(shè)兩個(gè)開槽，接觸頁片（332)固定于兩開槽內(nèi)中間形成拱起，接觸頁片（332)通過 金屬夾子夾在直流電容側(cè)復(fù)合母排（31)上，接觸頁片（332)與功率塊側(cè)復(fù)合母排（32)插 接時(shí)為線接觸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化多電平換流器功率模塊，其特征在于：所述接觸頁片 (332)為一組采用銅合金制成的層疊設(shè)置的彈性觸片，彈性觸片外表面鍍銀或金。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的模塊化多電平換流器功率模塊，其特征在于：所述 功率體內(nèi)設(shè)有IGBT(lOl)、IGBT吸收電容（103)、IGBT驅(qū)動(dòng)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(shè)有輸出復(fù)合母排（15)、晶閘管組件（151)和旁路快速機(jī)械開關(guān) (152)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的模塊化多電平換流器功率模塊，其特征在于：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(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】封磊, 茍銳鋒, 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