专利名称：一种用于大容量三电平变流器的电容模块的制作方法
技术领域：
本发明属于大功率变流器的技术领域，特别是提供了一种用于大容量三电平变流器的电容模块，它适用于3 100兆伏安(MVA)大功率变流器中,可广泛应用于大功率传动领域。
背景技术：
变流器直流环节需要用电容进行储能和抑制纹波电压，以满足变流器的正常工作要求。在中小功率变流器中，直流侧电压低，输出电流小，低耐压小容量电容体积小，应用技术成熟，对直流环节杂散参数要求不高。然而，大容量变流器由于集高电压和大电流于一体，对直流环节的容量、绝缘、杂散参数要求高。高电压大容量电容往往体积也较大,造成直流环节杂散参数过大，同时高绝缘等级大容量电容制造困难，成为其大规模应用的障碍。
发明内容
本发明针对目前高电压大容量变流器中直流环节电容容量、绝缘等级、杂散参数等问题，提供了一种用于大容量三电平变流器的电容模块，将三电平单相桥臂的直流母线电容集成到单独模块中，为在大容量变流器的应用中，提供负荷能力更高、结构更加紧凑、杂散参数更小的一种解决方案。本发明提供的一种用于大容量三电平变流器的电容模块包括:支撑绝缘子、层叠母排、方形电容器、金属框架、P相搭接母排、M相搭接母排和N相搭接母排。金属框架为电容模块的支撑架，四个支撑绝缘子固定在金属框架上，作为机械接口，用于电容模块的安装固定及电气绝缘。两个以上的方形电容器平行放置，固定在金属框架中。层叠母排用于将方形电容器以并联的方式连接起来。方形电容器具有两个独立的薄膜电容，每个薄膜电容带有两个接线端子，第一个薄膜电容的两个接线端子为方形电容器的第一端子和第二端子，第二个薄膜电容的两个接线端子为方形电容器的第三端子和第四端子，第一端子作为P相，第二端子和第三端子短接作为M相，第四端子作为N相。层叠母排由P相母排外绝缘层、P相母排、PM相间绝缘层、M相母排、MN相间绝缘层、N相母排和N相母排外绝缘层顺序层叠而成。P相母排、M相母排和N相母排上分别设有电容接线柱和连接对应搭接母排的导电孔。P相母排将各方形电容器的第一端子短接，M相母排将各方形电容器的所有第二端子和第三端子短接，N相母排将各方形电容器的第四端子短接。P相搭接母排、M相搭接母排和N相搭接母排安装在层叠母排上，P相搭接母排连接到P相母排上，M相搭接母排连接到M相母排上，N相搭接母排连接到N相母排上。本发明的电容模块的优点在于:采用了层叠母排并联薄膜电容的设计，增加了电容容量，降低了线路的杂散电感与阻抗，从而减少电压尖峰对功率器件的损害，降低了线路损耗；同时还有利于电容模块的安装与维护。电容模块的结构紧凑，空间尺寸小，组装简单、方便，适用于3 IOOMVA大功率交直交变流器。
图1为本发明的电容模块的结构示意图；图2为层叠母排的结构示意图；图3为方形电容器的结构示意图。图中:1-支撑绝缘子；2_层叠母排；3_方形电容器；4_金属框架；5-P相搭接母排；6_M相搭接母排；7-N相搭接母排；8-P相母排外绝缘层；9-P相母排；10-PM相间绝缘层；11_M相母排；12-MN相间绝缘层；13-N相母排；14_N相母排外绝缘层；15_第一薄膜电容；16_第二薄膜电容；17_第一端子；18_第二端子；19_第三端子；20_第四端子。
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。本发明提供的一种用于大容量三电平变流器的电容模块，属于大功率变流器的技术领域，使用的主要元件为薄膜电容，通过合理布置各个薄膜电容的位置以及层叠母排连接电容的方式，构成了整个电容模块。图1为本发明的电容模块的一种实施方式。该电容模块包括:支撑绝缘子1、层叠母排2、方形电容器3、金属框架4、P相搭接母排5、M相搭接母排6和N相搭接母排7。图1中，金属框架4为以矩形框架，采用金属框架4为电容模块的支撑架，五个方形电容器3平行放置，固定在金属框架4中，通过层叠母排2并联连接方形电容器3，实现多个方形电容器3的电气连接。P相搭接母排5、M相搭接母排6和N相搭接母排7连接到层叠母排2上，用于电容模块和外部电路的连接。四个固定在金属框架4上的支撑绝缘子I作为机械接口，用于电容模块的安装固定及电气绝缘。层叠母排2共包括七层，外表面由绝缘封装，如图2所示，从顶层到底层分别是:P相母排外绝缘层8，P相母排9，PM相间绝缘层10，M相母排11，MN相间绝缘层12，N相母排13，N相母排外绝缘层14。P相母排9、M相母排11和N相母排13相互层叠，分别设有电容接线柱和连接对应搭接母排的导电孔。每个方形电容器3通过两个薄膜电容实现，如图3所示，方形电容器3内具有第一薄膜电容15和第二薄膜电容16，两个薄膜电容15、16相互独立。每个薄膜电容带有两个接线端子，构成方形电容器3的四个端子。图3中，第一薄膜电容15的两个接线端子分别构成方形电容器3的第一端子17和第二端子18，第二薄膜电容16的两个接线端子分别构成方形电容器3的第三端子19和第四端子20。第一端子17作为P相，第二端子18和第三端子19短接作为M相，第四端子20作为N相。本发明中，P相为正电平，M相为O电平，N相为负电平。各层母排分别设有电容接线柱和连接对应搭接母排的导电孔:P相母排9将各方形电容器3的第一端子17短接，M相母排11将各方形电容器3的所有第二端子18和第三端子19短接，N相母排13将各方形电容器3的第四端子20短接；P相搭接母排5连接到P相母排9上，M相搭接母排6连接到M相母排11上，N相搭接母排7连接到N相母排13上，通过搭接母排实现电容模块与外部的连接。应该注意的是上述实施例中采用五个方形电容器3是示例而非限制本发明，根据不同功率等级的要求可增加或减少方形电容器3的数量。
权利要求
1.一种用于大容量三电平变流器的电容模块，其特征在于:包括:支撑绝缘子(I)、层叠母排(2)、方形电容器(3)、金属框架(4)、P相搭接母排(5)、M相搭接母排(6)和N相搭接母排(7); 金属框架(4)为电容模块的支撑架，支撑绝缘子(I)固定在金属框架(4)上，用于电容模块的安装固定及电气绝缘；两个以上的方形电容器(3)平行放置，固定在金属框架(4)中；层叠母排(2)用于将方形电容器(3)以并联的方式连接起来；P相搭接母排(5)、M相搭接母排(6)和N相搭接母排(7)安装在层叠母排(2)上。
2.根据权利要求1所述的一种用于大容量三电平变流器的电容模块，其特征在于:所述的方形电容器(3 )具有两个独立的薄膜电容，每个薄膜电容带有两个接线端子，第一个薄膜电容的两个接线端子为方形电容器(3 )的第一端子(17 )和第二端子(18 )，第二个薄膜电容的两个接线端子为方形电容器(3)的第三端子(19)和第四端子(20)，第一端子(17)作为P相，第二端子(18)和第三端子(19)短接作为M相，第四端子(20)作为N相。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于大容量三电平变流器电容模块，其特征在于:所述的层叠母排(2)由P相母排外绝缘层(8)、P相母排(9)、PM相间绝缘层(10)、M相母排(11)、MN相间绝缘层(12)、N相母排(13)和N相母排外绝缘层(14)顺序层叠而成；P相母排(9)、M相母排(11)和N相母排(13)上分别设有电容接线柱和连接对应搭接母排的导电孔；P相母排(9)将各方形电容器(3)的第一端子(17)短接，M相母排(11)将各方形电容器(3)的所有第二端子(18)和第三端子(19)短接，N相母排(13)将各方形电容器(3)的第四端子(20 )短接；，P相搭接母排(5 )连接到P相母排(9 )上，M相搭接母排(6 )连接到M相母排(11)上，N相搭接母排(7 )连接到N相母排(13 )上。
全文摘要
本发明提供了一种用于大容量三电平变流器的电容模块，属于大功率变流器技术领域。该电容模块包括多个方形电容器、层叠母排、P相搭接母排、M相搭接母排、N相搭接母排、金属框架、绝缘子等。各方形电容器平行放置，固定在金属框架中；采用层叠母排并联连接多个方形电容器，方形电容器具有两个独立的薄膜电容。本发明提供的电容模块，增加了电容容量，减少了线路的杂散电感与阻抗，从而减少电压尖峰对功率器件的损害，降低了线路损耗。
文档编号H02M7/00GK103178724SQ20131011818
公开日2013年6月26日 申请日期2013年4月7日 优先权日2013年4月7日
发明者王成胜, 段巍, 杨琼涛, 唐磊, 兰志明, 李凡, 李崇坚, 李向欣, 朱春毅, 周亚宁 申请人:冶金自动化研究设计院, 北京金自天正智能控制股份有限公司