一种适用分布储能变流器子模块单元的分离式结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于功率半导体元件的应用领域，如柔性直流输电，STATCOM等分布储能变流器，特别涉及一种适用分布储能变流器子模块单元的分离式结构。
【背景技术】
[0002]随着柔性直流、柔性交流输电需求的发展，基于全控半导体元件电压源型换流器将得到广泛应用，为解决目前全控半导体元件耐压不高的问题，多电平技术是一个实现高压大容量电压源型变流器的优选方案。多电平换流器可以使用低压元件实现高电压等级输出，而并不需要开关元件的直接串联。近几年来，模块化多电平换流器的出现使多电平换流器在柔性直流输电领域、无功补偿领域也得到了成功的应用。
[0003]模块化多电平换流器的换流阀采用模块化设计，由若干个结构完全相同的基本单元子模块串联构成，每一个子模块称为换流阀子模块单元，通过增加换流阀中的串联子模块个数和电流水平，可以实现换流阀电压及功率等级的提升。
[0004]模块化多电平换流器利用子模块单元的级联解决了全控半导体元件的直接串联问题，但每个子模块均需要大容量的直流支撑电容来稳定电压，随着换流器功率等级的不断提升，直流储能电容的体积、重量等因素将成为换流阀维护、检修的瓶颈。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的，在于提供一种适用分布储能变流器子模块单元的分离式结构，其可解决目前模块化多电平换流器中子模块单元维护不便的问题，基于此种子模块单元的电压源换流器电路通用性好，维护简便，设备维修成本低。
[0006]为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是:一种适用分布储能变流器子模块单元的分离式结构，包括相互连接的变流单元和直流储能单元；其特征在于:还包括导轨或底板，所述直流储能单元安装在导轨或底板上，所述变流单元还包括直流母排，变流单元利用直流母排与直流储能单元连接在一起，直流储能单元与直流母排的连接是能够拆除的结构。
[0007]上述方案中:所述直流储能单元包括一个直流储能电容或至少2个相互并联的直流储能电容，所有直流储能电容通过直流母排进行并联，且所述直流母排固定在变流单元内部。
[0008]上述方案中:所述变流单元包括至少两个功率半导体元件和相应的控制电路。
[0009]上述方案中:所述变流单元包括第一功率半导体元件和第二功率半导体元件，所述第一功率半导体元件的负极与第二功率半导体元件的正极相连，第一功率半导体元件的正极与直流母排正极相连，第二功率半导体元件的负极与直流母排负极相连。
[0010]上述方案中:所述变流单元包括第三、四、五、六功率半导体元件，所述第三功率半导体元件的负极与第四功率半导体元件的正极相连，第三功率半导体元件的正极与直流母排正极相连，第四功率半导体元件的负极与直流母排负极相连；所述第五功率半导体元件的负极与第六功率半导体元件的正极相连，第五功率半导体元件的正极与直流母排正极相连，第六功率半导体元件的负极与直流母排负极相连。
[0011]采用上述方案后，本实用新型将直流储能单元和变流单元整合在一起，形成组成电压源换流器完整功能的最小子模块单元，通过此子模块单元的有序级联，形成适用于不同电压、不同功率的电压源换流器，具有以下有益效果:
[0012](I)变流单元是一个相对独立的整体，通过导轨或底板可与直流储能单元分离，电气连接易于现场拆卸；
[0013](2)所有全控半导体开关元件被置于封闭的空间，元件失效时不会有部件飞溅的风险；
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的结构框图；
[0015]图2是本实用新型变流单元的电气原理图1 ;
[0016]图3是本实用新型变流单元的电气原理图2;
[0017]图4是本实用新型实施方案I的组装图；
[0018]图5是本实用新型实施方案I的检修图；
[0019]图6是本实用新型实施方案2的组装图；
[0020]图7是本实用新型实施方案2的检修图；
【具体实施方式】
[0021]以下将结合说明书附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
[0022]如图1所示，本实用新型提出一种适用分布储能变流器子模块单元的分离式结构，包括相互连接的变流单元和直流储能单元，还包括导轨或底板，所述直流储能单元安装在导轨或底板上，变流单元还包括直流母排，变流单元利用直流母排与直流储能单元连接在一起，通过拆除直流储能单元与直流母排的连接实现变流单元的整体分离。
[0023]所述变流单元包括至少两个功率半导体元件和相应的控制电路，主要有两种电气连接形式。
[0024]类型一:
[0025]如图2所示，所述功率半导体元件Tl的发射极与功率半导体元件T2的集电极相连，Tl的集电极极与直流母排正极相连，T2的发射极与直流母排负极相连。二极管Dl的阳极与Tl的发射极相连，二极管Dl的阴极与Tl的集电极相连；二极管D2的阳极与T2的发射极相连，二极管D2的阴极与T2的集电极相连。
[0026]类型二:
[0027]如图3所示，所述功率半导体元件T3的发射极与功率半导体元件T4的集电极相连，T3的集电极极与直流母排正极相连，T4的发射极与直流母排负极相连。二极管D3的阳极与T3的发射极相连，二极管D3的阴极与T3的集电极相连；二极管D4的阳极与T4的发射极相连，二极管D4的阴极与T4的集电极相连；所述功率半导体元件T5的发射极与功率半导体元件T6的集电极相连，T5的集电极极与直流母排正极相连，T6的发射极与直流母排负极相连。二极管D5的阳极与T5的发射极相连，二极管D5的阴极与T5的集电极相连；二极管D6的阳极与T6的发射极相连，二极管D6的阴极与T6的集电极相连。
[0028]以下将结合说明书附图及具体实施例，对技术方案进行详细说明。
[0029]实施例一:
[0030]如图4所示，本实施例提供一种子模块单元的分离式结构，包括直流储能单元3和变流单元6，还包括底板1、隔板2、第一母排4和第二母排5，下面分别介绍。
[0031]如图4所示，隔板2装设在底板I上，并可在底板I上往复移动，实现现场灵活拆卸；所述直流储能单元3安装在底板I上，而变流单元6安装在隔板2上，并可随隔板2在底板I上来回移动；所述变流单元6和直流储能单元3采用可卸式电气连接，方便在现场维护时将其和重量庞大的直流储能单元3分离，方便子模块单元的检修和更换。
[0032]直流储能单元3中的所有直流储能电容均通过第一母排4实现并联，然后将该第一母排4通过框架固定在底板I上。
[0033]变流单元6通过第二母排5和直流储能单元3连接，可以在现场方便地进行分离检修作业。
[0034]如图5所示，变流单元6可以整体和直流储能单元3分离。
[0035]实施例二:
[0036]如图6所示，本实施例提供一种子模块单元的分离式结构，包括直流储能单元3和变流单元6，还包括导轨2、直流母排4，下面分别介绍。
[0037]如图6所示，所述变流单元6可利用导轨实现与直流储能单元3的位移运动，变流单元6和直流储能单元3采用可卸式电气连接。
[0038]直流储能单元3中的所有直流储能电容均通过母排4实现并联，变流单元6通过母排4和直流储能单元3连接，可以在现场方便地进行分离检修作业。
[0039]如图7所示，变流单元6可以整体和直流储能单元3分离。
[0040]综上所述，本实用新型提出种适用分布储能变流器子模块单元的分离式结构，将变流单元和直流储能单元设计为两个相对独立的整体，电气连接设计为分离式，可灵活进行变流单元和直流储能单元的拆分，可解决目前模块化多电平换流器中子模块单元体积大、重量重、维护不便的问题
[0041]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。所属技术领域的普通技术人员应当理解到:对本实用新型的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型提出的技术思想和范围的任何修改或者等同替换均应涵盖在本实用新型权利要求的范围当中。
【主权项】
1.一种适用分布储能变流器子模块单元的分离式结构，包括相互连接的变流单元和直流储能单元；其特征在于:还包括导轨或底板，所述直流储能单元安装在导轨或底板上，所述变流单元还包括直流母排，变流单元利用直流母排与直流储能单元连接在一起，直流储能单元与直流母排的连接是能够拆除的结构。
2.如权利要求1所述的一种适用分布储能变流器子模块单元的分离式结构，其特征在于:所述直流储能单元包括一个直流储能电容或至少2个相互并联的直流储能电容，所有直流储能电容通过直流母排进行并联，且所述直流母排固定在变流单元内部。
3.如权利要求1所述的一种适用分布储能变流器子模块单元的分离式结构，其特征在于:所述变流单元包括至少两个功率半导体元件和相应的控制电路。
4.如权利要求3所述的一种适用分布储能变流器子模块单元的分离式结构，其特征在于:所述变流单元包括第一功率半导体元件和第二功率半导体元件，所述第一功率半导体元件的负极与第二功率半导体元件的正极相连，第一功率半导体元件的正极与直流母排正极相连，第二功率半导体元件的负极与直流母排负极相连。
5.如权利要求3所述的一种适用分布储能变流器子模块单元的分离式结构，其特征在于:所述变流单元包括第三、四、五、六功率半导体元件，所述第三功率半导体元件的负极与第四功率半导体元件的正极相连，第三功率半导体元件的正极与直流母排正极相连，第四功率半导体元件的负极与直流母排负极相连；所述第五功率半导体元件的负极与第六功率半导体元件的正极相连，第五功率半导体元件的正极与直流母排正极相连，第六功率半导体元件的负极与直流母排负极相连。
【专利摘要】本实用新型公开一种适用分布储能变流器子模块单元的分离式结构，包括直流储能单元和变流单元，两者通过直流母排相连接；直流储能单元固定在导轨或底板上，变流单元利用导轨或底板与直流储能单元安装在一起，通过拆除直流储能单元与直流母排的连接实现变流单元的整体分离。此结构可适用于分布储能的变流器拓扑中，解决子模块单元因体积大、重量重带来的维护不便问题，基于此结构的变流器具有电路通用性好，维护简便，设备维修成本低的优点。
【IPC分类】H02M3-07, H02M1-00
【公开号】CN204376687
【申请号】CN201520077064
【发明人】谢晔源, 方太勋, 盛晓东, 吴扣林, 张中胜, 吴小丹
【申请人】南京南瑞继保电气有限公司, 南京南瑞继保工程技术有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月3日