一种基于压接式IGBT的多电平半桥模组单元的制作方法

本实用新型涉及柔性直流输电、无功补偿系统等领域，特别涉及新型能源接入大电网、孤岛输电、城市环网、不同步的电力系统互联、无功补偿等领域。

背景技术：

目前的柔性直流输电以及无功补偿系统多采用模块化设计，多电平模组单元是柔性直流输电以及无功补偿系统中的核心单元，其性能的优劣关系着整个系统性能的优劣，

目前的多电平模组单元多采用耐压和通流能力一般的器件，造成单个子模块的耐压和通流能力不足，单个模块的容量有限，工程中所需子模块的数量较多，可靠性降低，大容量的系统很难实现。同时，很多多电平模组单元的布局较为混乱，一次元器件和二次板卡混合布局，一次元器件的动作经常对二次板卡造成干扰和影响，严重降低了子模块运行的可靠性；板卡的维护也较为复杂,如需更换甚至需要拔出子模块的水接头，抽出子模块，现场的工作量会大大增加，支路水管漏水的风险也会增加。

技术实现要素：

本实用新型的目的是在于提供一种基于压接式IGBT的多电平半桥模组单元，该模块可耐更高电压、通更大电流，从而便于大容量系统的实现，同时模块结构紧凑，一次元器件和二次板卡分区布置，板卡可方便维护，提高了系统的稳定性、可靠性、可维护性，降低了运行风险、维护风险。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种基于压接式IGBT的多电平半桥模组单元，包括储能电容、控制盒组件、压紧机构组件、真空接触器、下框架、盖板、侧板、前上面板、前下面板、底座、定位块。储能电容安装在下框架的一端，定位块与真空接触器安装在下框架的另一端；压紧机构组件安装在底座上，并通过定位块与下框架固定，控制盒组件安装于压紧机构侧面；盖板、侧板、前上面板、前下面板安装在下框架的四周。

该方案采用了能耐更高电压和通更大电流的压接式IGBT，IGBT与散热器、直流母排、电阻、垫块、碟簧、晶闸管压紧机构，并通过四根螺杆及上、下压装板压接在一起，形成压紧机构组件。其中，晶闸管压紧机构包含晶闸管、交流母排、散热器、晶闸管垫块、晶闸管碟簧，并通过四根螺杆及晶闸管上、下压装板压接在一起，晶闸管压紧机构通过一片与压紧机构组件共用的散热器与压紧机构组件压接为一体，位于压紧机构组件的前方。压紧机构组件横向布置于模组单元中，即IGBT的C极、E极的压接接触面以及散热器的散热面均垂直于水平面，且平行于模组单元的深度方向，这样交流母排及直流母排均垂直于水平面，方便与储能电容以及相邻模块的连接。

该方案实现了一次元器件和二次组件的分区布置：上述控制盒组件位于压紧机构的右侧，与一次元器件隔离开。一次元器件和二次组件的分区布置有效屏蔽了一次侧功率器件动作时对二次侧产生的干扰，也便于二次组件的整体安装、拆卸以及各板卡的单独拆卸、维护。

该方案实现了二次组件的整体安装、拆卸以及各板卡的单独拆卸、维护：二次组件，即控制盒组件，安装于压紧机构组件的右侧，包含控制板卡、电源板卡；控制盒组件可作为一个整体组件在模组上进行安装或拆卸。二次组件的可一体化操作，优化了模组生产安装的流程，降低了组装过程中板卡因人为接触损坏的风险，也便于维护更换。同时，控制盒组件内的控制板卡和电源板卡可分别单独拆卸、维护。

该方案压紧机构组件中的IGBT，其形状可为方形，也可为圆形，其数量可为2也可方便的扩展为4个，成为全桥模组，能适应多种使用场合。

该方案的压紧机构组件、控制盒组件、真空接触器、储能电容等均安装在下框架上，并与盖板、侧板、前上面板、前下面板组成一个整体，可在盖板上安装吊耳进行整体吊装，同时压紧机构上也可安装吊耳，电容也设置吊耳，可分别单独吊装，便于模组的生产与安装维护。

该方案前上面板和前下面板，通过碰珠与框架紧固，两块面板两侧均留有扣手槽，可分别单独拆卸、安装。

本实用新型采用压接式功率器件，模块化设计，将一次元器件和二次组件分区布置，模块兼顾机械强度、过电压与绝缘配合、关键器件的合理布局和散热性能、元器件之间电气接线的可操作性和可靠性等，将各组成部分及元器件整合在一起，具有安装快捷、维护方便、占地面积小、结构紧凑等特点。采用上述方案后，可实现大容量的柔性直流输电系统或无功补偿系统，解决了多电平模组单元器件布局不合理造成的一次元器件动作对二次板卡产生干扰和影响以及板卡现场调试、维护不方便的问题。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中晶闸管压紧机构内部的结构示意图。

图3是本实用新型中压紧机构组件内部的结构示意图。

图4是本实用新型中控制盒组件内部的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本实用新型提供一种基于压接式IGBT的多电平半桥模组单元，包括储能电容101、控制盒组件110、压紧机构组件102、真空接触器107、下框架111、盖板104、侧板103、前上面板105、前下面板106、底座109、定位块108。储能电容101安装在下框架111的一端，定位块108与真空接触器107安装在下框架111的另一端；压紧机构组件102安装在底座109上，并通过定位块108与下框架111固定，控制盒组件110安装于压紧机构102侧面；盖板104、侧板103、前上面板105、前下面板106安装于下框架111的四周。

具体的装设过程是：

首先，将真空接触器107、定位块108、储能电容101安装于下框架111上。

接着，安装晶闸管压紧机构，将晶闸管下压装板201平置于事先设计的工装中，将晶闸管垫块202、交流母排203、散热器204、晶闸管205、晶闸管碟簧206、晶闸管上压装板207按设计的顺序依次摆放好。

接着，将四根螺杆组件穿过晶闸管上压装板207、交流母排203及散热器204并拧紧，施加器件所需的压紧力。

接着，安装压紧机构组件102，将下压装板301平置于事先设计的工装中，将垫块302、散热器303、晶闸管压紧机构304、直流母排305、电阻306、碟簧307、上压装板308按设计的顺序依次摆放好，穿过四根螺杆，并施加所需的压紧力。

接着，将底座109固定于压紧机构组件102上，并将压紧机构组件102吊装安装于下框架111上，将底座109与定位块108用螺钉锁紧，将压紧机构组件的直流母排305与晶闸管压紧机构的交流母排203分别与储能电容101和真空接触器107连接好。

接着，是模块的控制盒组件110部分。控制盒组件110主要由外壳401、控制板卡组件402、插件端子403、电源板卡组件404构成。组装好控制板卡组件402、电源板卡组件404，将控制板卡组件402、插件端子403和电源板卡组件404安装于外壳401上。

接着，将组装好的控制盒组件110安装于压紧机构组件102的上压装板308上，完成所有接线。

最后，组装整个外框架，将盖板104、侧板103、前上面板105、前下面板106安装于下框架111的四周，完成模组单元的装配。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。