专利名称：用于大功率应用的变流器的制作方法
技术领域：
用于大功率应用的变流器技术领域[0001]本实用新型涉及变流器。特别地，本实用新型涉及用于大功率应用的变流器。
技术背景[0002]在中电压和高电压应用领域中，广泛使用变流器。大功率变流器或整流器通常 采用半导体装置来将AC转换成DC。半导体装置可连接成双桥(DB)连接或双星(DSS) 连接，连接的数量取决于所需额定电压和电流。[0003]半导体装置通常为二极管或晶闸管。对于大功率应用，需要充分冷却半导体装 置，且需要电保护和一定机械强度。通过并联连接半导体装置实现高的额定电流。因为 大功率变流器或整流器包括极大数量的这种半导体装置，所以冷却整个大功率整流器或 变流器和对其进行电保护不是容易的工作。发明内容[0004]可视为本实用新型的目标的是对变流器或整流器提供改进的灵活和高效的冷 却、电保护和机械强度。[0005]根据本实用新型，提供了一种用于大功率应用的变流器，其特征在于，所述变 流器包括结构；其中，所述结构是用于所述变流器的自支承机械结构；其中，所述结 构为所述变流器提供冷却；其中，所述结构为所述变流器提供电保护。[0006]根据本实用新型的一实施例，所述结构还包括至少一个母线；其中，所述至 少一个母线提供多用途功能；其中，所述至少一个母线提供用以自支承所述变流器的机 械强度；其中，所述至少一个母线为所述变流器提供电保护；其中，所述至少一个母线 为所述变流器提供冷却。[0007]根据本实用新型的另一实施例，所述结构还包括水平布置在所述结构的上侧 的第一DC母线；水平布置在所述结构的下侧的第二DC母线；竖直布置且连接所述第一 DC母线和所述第二 DC母线的至少一个第三DC母线；布置在沿着所述第三DC母线的 至少一部分的方向上的至少一个第四AC母线；在所述至少一个第三DC母线和所述至少 一个第四AC母线之间的至少一个第一绝缘体；其中，使用至少一个第二绝缘体将所述至 少一个第四AC母线安装在所述至少一个第三DC母线上，而不需要额外的固定元件。[0008]根据本实用新型的另一实施例，所述至少一个第三DC母线中的各个、所述第一 DC母线以及所述第二 DC母线和所述至少一个第四AC母线中的各个包括用于引导诸如 水的冷却剂的至少一个冷却通道；其中，通过使用至少一个引导元件实现所述母线内部 的所述冷却剂引导，所述至少一个引导元件用来对准所述母线，以便进行焊接，从而优 化制造过程。[0009]根据本实用新型的另一实施例，所述结构内使用两次所述电结构，一次用于DC 正极，另一次用于DC负极，从而使DC极分开，由此降低短路的风险。[0010]根据本实用新型的另一实施例，提供了所述至少一个第四AC母线和所述至少一个第三DC母线的紧密邻近。[0011]根据本实用新型的另一实施例，所述变流器设计成适合变压器套管布置，以使 变压器二级套管容易地一对一地连接到所述变流器的AC相上；其中，以一定的水平偏移 将所述变流器的至少一个正的DC框架和至少一个负的DC框架中的一个布置在另一个的 顶部上来分开所述至少一个正的DC框架和所述至少一个负的DC框架，使得当所述变流 器的两个AC相正负交替时减小所述两个AC相之间的距离。[0012]根据本实用新型的另一实施例，所述变流器还包括至少一个半导体。[0013]根据本实用新型的另一实施例，所述变流器还包括彼此并联连接的至少一组 多个半导体。[0014]根据本实用新型的另一实施例，一对所述并联连接的半导体夹到所述至少一个 第三DC母线上，其中，可选择仅夹一个半导体。[0015]根据本实用新型的另一实施例，所述变流器还包括至少一组多个保险丝；至 少一组多个冷却箱；其中，所述至少一组多个保险丝中的各个保险丝安装在所述至少一 个第四AC母线上，且连接到所述至少一组多个冷却箱的对应的冷却箱上，所述对应的冷 却箱连接到所述至少一组多个半导体的半导体上；其中，所述多个保险丝中的各个保险 丝适于保护所述多个半导体的对应的半导体；其中，所述各个半导体在一侧由所述至少 一个第三DC母线冷却，而在另一侧由所述对应的冷却箱冷却；其中，夹到所述至少一 个第三DC母线上的各个半导体、连接到所述半导体上的各个冷却箱、将各个冷却箱连接 到各个保险丝上的柔性连接件，以及安装到所述第四AC母线上的各个保险丝与所述柔性 的至少一个第三DC母线一起形成夹持组件的部分；其中，其上夹有所述多个半导体中 的各个的所述至少一个第三DC母线中的各个、所述对应的至少一个第四AC母线、所述 保险丝和冷却箱形成相模块；其中，所述至少一个第四AC母线由诸如水的冷却剂冷却； 其中，用于连接到各个保险丝上的连接板由诸如水的冷却剂冷却。[0016]根据本实用新型的另一实施例，所述变流器还包括至少一组多个夹持装置，所 述各个夹持装置包括至少一个夹持轭架，所述至少一个夹持轭架用于将所述至少一组 多个半导体的至少一个半导体夹到所述至少一个第三DC母线上，使得两个半导体安装在 所述第三DC母线的两侧，或者使得一个半导体安装在所述第三DC母线的一侧；朝所述 至少一个半导体侧布置在各个夹持轭架附近的至少一个压力块/绝缘块；布置在各个压 力块附近的至少一个冷却箱；用于通过保险丝冷却板将所述冷却箱连接到对应的保险丝 上的所述至少一个冷却箱的至少一个柔性连接件；布置在各个冷却箱和所述至少一个第 三DC母线之间的所述至少一组多个半导体的至少一个半导体；周向包围所述至少一个 半导体的至少一个保护环；其中，所述至少一个夹持轭架包含弹簧，所述弹簧预加载至 所需夹持力；其中，使用简单的机构来指示所述夹持装置中正确的夹持力；其中，所述 至少一个保护环是由柔性或刚性材料制成的。[0017]根据本实用新型的另一实施例，用于配备了晶闸管的所述变流器区的超电压保 护和挡火板的部分直接安装在各个相模块上，而不需要额外的安装结构。[0018]根据本实用新型的另一实施例，所述变流器还包括用于将至少一个变压器的 二级套管连接到至少一个变流器的AC输入上的至少一个AC连接母线；其中，所述至少 一个AC连接母线包括允许所述变压器套管和所述变流器的输入连接件之间的微小的偏移得到均衡的铝和柔性部分。[0019]根据本实用新型的另一实施例，所述变流器由诸如去离子水的冷却剂冷却；其 中，由冷却剂冷却的元件为所述至少一个第一 DC母线、所述至少一个第二 DC母线、 所述至少一组多个第三DC母线中的各个、所述至少一组多个第四AC母线中的各个、所 述至少一组多个保险丝中的各个、各自使用对应的冷却箱的所述半导体中的各个，以及 所述变流器的另外的部件，例如电阻器；其中，需要冷却的所有部件均连接到中央歧管 上，使用柔性软管和/或管子将所述中央歧管制造在所述结构中。[0020]下面提到的变流器可为整流器。[0021]根据本实用新型的一个实施例，提供了包括结构的用于大功率应用的变流器。 该结构是变流器的自支承机械结构，其为变流器提供冷却，且用作输电的电连接件。[0022]根据本实用新型的另一个实施例，结构包括作为变流器的支承结构的底架，底 架自支承变流器。该结构可为多用途金属结构。[0023]根据本实用新型的另一个实施例，结构包括具有用于竖直母线的集成式水歧管 和竖直母线的水平连接的金属轮廓。[0024]根据本实用新型的另一个实施例，电结构制造在底架中，电结构可形成为金属 支承结构，其中金属支承结构可打开或关闭。该结构非常结实，且经得起非常高的短路 力。[0025]根据本实用新型的另一个实施例，由水冷却实现对变流器的冷却，例如，以冷 却可能的半导体损失的热消散，以及冷却由于在变流器的轮廓中流动的电流引起的热。[0026]自支承机械结构有利地几乎不需要额外的绝缘材料。[0027]根据本实用新型的另一个实施例，变流器还包括至少一个母线，其中该至少一 个母线提供多用途功能。该至少一个母线提供用以自支承变流器的机械强度，为变流器 提供电保护且为变流器提供冷却。[0028]根据本实用新型的另一个实施例，变流器的结构还包括水平布置在结构的上侧 的第一 DC母线、水平布置在结构的下侧的第二 DC母线、竖直布置且连接第一 DC母线 和第二 DC母线的至少一个第三DC母线，以及沿着第三DC母线的至少一部分的方向布 置的至少一个第四AC母线。至少一个第一绝缘体布置在至少一个第三DC母线和至少一 个第四AC母线之间。使用至少一个第二绝缘体将至少一个第四AC母线安装在至少一个 第三DC母线或第一和第二 DC母线上，而不需要额外的固定元件。至少一个第一绝缘体 可为AC和DC之间的绝缘板，从而提供电绝缘。使用至少一个第二绝缘体来将第四AC 母线安装在DC结构上。[0029]根据本实用新型的另一个实施例，可提供4个第二绝缘体，2个在第四AC母线 的顶部，2个在第四AC母线的底部，其将第四AC母线机械地连接到DC结构上(安装 在第一和第二(水平)DC母线上但也可安装在第三(竖直)DC母线上的水平板)。这些 绝缘体也提供电绝缘。[0030]根据本实用新型的另一个实施例，至少一个第一绝缘体是绝缘板。[0031]根据本实用新型的另一个实施例，变流器包括多个第三DC母线和多个第四AC 母线，其中使用多个绝缘体中的每一个将多个第四AC母线中的各个安装在多个第三DC 母线中的各个上，其中多个绝缘体中的各个布置在多个第四AC母线中的各个和多个第三DC母线中的各个之间。[0032]根据本实用新型的另一个实施例，至少一个第四AC母线安装在DC主结构上， DC主结构包括第一 DC母线、第二 DC母线和至少一个第三DC母线。[0033]根据本实用新型的另一个实施例，多个第三DC母线布置在第一 DC母线和第二 DC母线之间。[0034]根据本实用新型的另一个实施例，至少一个第三DC母线中的各个、第一 DC母 线、第二 DC母线以及至少一个第四AC母线中的各个包括用于引导诸如水的冷却剂的至 少一个冷却通道。通过使用简单的引导元件(例如狗骨形部件)来在母线内部实现冷却 剂引导，例如，使用引导元件来对准母线，以进行焊接，从而优化制造过程。[0035]根据另一个示例性实施例，在结构内使用两次电结构，一次用于DC正极，另一 次用于DC负极，从而使DC极分开，并从而降低短路的风险。[0036]根据本实用新型的另一个实施例，设计允许至少一个第四AC母线和至少一个第 三DC母线紧密邻近。[0037]根据本实用新型的另一个实施例，变流器设计成适合变压器套管布置，以使变 压器二级套管容易一对一地连接到变流器的AC相上。以一定的水平偏移将变流器的至 少一个正的DC框架和至少一个负的DC框架中的一个布置在另一个的顶部上来使它们分 开，从而使得在变流器的两个AC相正负交替时减小它们之间的距离。[0038]根据本实用新型的另一个实施例，变流器设计成适合用于反并联整流器设计的 变压器套管布置。[0039]根据本实用新型的另一个实施例，变流器还包括至少一个半导体。[0040]至少一个半导体可布置在至少一个母线处。[0041]根据本实用新型的另一个实施例，至少一个半导体布置在至少一个第三DC母线 处。[0042]根据本实用新型的另一个实施例，变流器还包括彼此并联连接的至少一组多个 半导体。[0043]根据本实用新型的另一个实施例，一对并联连接的半导体夹到至少一个第三DC 母线上。还可能的是仅将一个半导体夹到第三DC母线上。[0044]根据本实用新型的另一个实施例，并联连接的半导体的数量是可变的，取决于 所需要的输出电流。[0045]根据本实用新型的另一个实施例，八个半导体并联连接，且成对地夹到与上部 第一 DC母线和下部第二 DC母线结合的至少一个竖直的第三DC母线上。[0046]根据本实用新型的另一个实施例，变流器还包括至少一组多个保险丝，以及至 少一组多个冷却箱。[0047]至少一组多个保险丝中的各个保险丝安装在至少一个第四AC母线上，且连接到 至少一组多个冷却箱的对应的冷却箱上，该对应的冷却箱连接到至少一组多个半导体的 半导体上。多个保险丝中的各个保险丝适于保护多个半导体的对应的半导体。各个半导 体在一侧由至少一个第三DC母线冷却，而在另一侧由对应的冷却箱冷却。夹到至少一 个第三DC母线上的各个半导体、连接到半导体上的各个冷却箱、将各个冷却箱连接到各 个保险丝上的柔性连接件，以及安装到第四AC母线上的各个保险丝与至少一个第三DC母线一起形成夹持组件的一部分。其上夹有多个半导体中的各个的至少一个第三DC母 线中的各个、对应的至少一个第四AC母线、保险丝和冷却箱形成相模块。至少一个第 四AC母线由诸如水的冷却剂冷却。用于将冷却箱连接到各个保险丝上的连接板由诸如 水的冷却剂冷却。[0048]这种变流器允许由保险丝以及流过母线的电流损失产生的热的消散。[0049]根据本实用新型的另一个实施例，变流器还包括多个第三母线，其中通过在包 括第一和第二 DC母线和多个第三母线的DC框架中使用不同长度的竖直的第三DC母线 以及通过针对各个第三DC母线结合变化的多个半导体来提供变流器的可扩展性。[0050]根据本实用新型的另一个实施例，变流器还包括至少一组多个夹持装置，其中 各个夹持装置包括至少一个夹持轭架，该至少一个夹持轭架用于将至少一组多个半导体 中的至少一个半导体夹到至少一个第三DC母线上，从而使得两个半导体安装在第三DC 母线的两侧上，或者使得一个半导体安装在第三DC母线的一侧上。还可行的是例如通 过在另一侧上使用虚设物，仅将一个半导体夹到DC母线上。各个夹持装置还包括朝至 少一个半导体侧布置在至少一个夹持轭架附近的至少一个压力块/绝缘块。夹持装置包 括布置在至少一个压力块附近的至少一个冷却箱，以及用于将至少一个冷却箱连接到对 应的保险丝上的至少一个冷却箱的至少一个柔性连接件。夹持装置还包括布置在至少一 个冷却箱和至少一个第三DC母线之间的至少一组多个半导体中的至少一个半导体。如 果至少一个第三DC母线的仅一侧配备有以上和以下提到的元件，则可在另一个侧上使用 虚设物部件和其它部件，从而使得例如冷却箱不被安装在另一侧。夹持装置还可选地包 括周向包围至少一个半导体的至少一个保护环，其中至少一个夹持轭架包含弹簧，弹簧 预加载至所需夹持力。使用简单的机构来指示夹持装置中正确的夹持力。各个保护环是 由柔性或刚性材料制成的。[0051]根据本实用新型的另一个实施例，可行的刚性保护环可由一个单个部件制成， 或者由若干部件组成。在可制造性方面最先进的一种是由两个相同的部件组成的环。[0052]根据本实用新型另一个实施例，用于配备有晶闸管的变流器区的超电压保护和 挡火板直接安装在各个相模块上，不需要额外的安装结构。[0053]根据本实用新型的另一个实施例，隔板可安装在相同的DC框架相的相邻相模块 之间，以在发生半导体短路时保护相邻相模块。[0054]根据本实用新型的另一个实施例，变流器包括用于将至少一个变压器的二级套 管连接到至少一个变流器AC输入上的至少一个AC连接母线，其中至少一个AC连接母 线包括允许变压器套管和变流器的输入连接件之间的微小的偏移得到均衡的铝和柔性部 分。[0055]根据本实用新型的另一个实施例，连接母线设计成使用多功能的AC连接母线通 过使连接母线转动180°就可将连接母线用于正连接和负连接。[0056]根据本实用新型的另一个实施例，当由冷却剂冷却的元件是至少一个第一 DC母 线、至少一个第二 DC母线、至少一组多个第三DC母线中的各个、至少一组多个第四 AC母线中的各个、至少一组多个保险丝中的各个、各自使用对应的冷却箱的各个半导体 以及变流器的另外的部件(例如电阻器)时，变流器由诸如去离子水的冷却剂冷却。需 要冷却的所有部件均连接到中央歧管上，使用柔性软管和/或管子将中央歧管制造在变流器的结构中。[0057]根据本实用新型的另一个实施例，AC和DC母线的冷却通道与一个单个歧管连 接。AC和DC母线的冷却通道可由焊接到母线上的一个单个部件连接，其将进入流的所 有内孔和流出流的所有的孔结合，以允许容易地连接到软管上，例如水软管，如果冷却 剂是水的话。[0058]参看下文描述的实施例，本实用新型的这些和其它方面将变得清楚。
[0059]将在下文中参照附图中示出的示例性实施例对本实用新型的主题进行更加详细 的阐述。[0060]图Ia显示了根据本实用新型的实施例的六脉冲系统变流器的变流器的示意性正 视图。[0061]图Ib显示了根据本实用新型实施例的图Ia的变流器的示意性侧视图。[0062]图2显示了根据本实用新型的另一个实施例的变流器的相模块的示意性透视 图。[0063]图3a显示了根据本实用新型的另一个实施例的、变流器的DC母线框架组件结 构的示意性透视图。[0064]图3b显示了根据本实用新型的另一个实施例的、图3a的DC母线框架组件的竖 直DC母线的一部分的示意性透视图。[0065]图北显示了根据本实用新型的另一个实施例的、图3a的DC母线框架组件的竖 直母线的一部分的示意性透视图。[0066]图3d显示了根据本实用新型的另一个实施例的、图3a的DC母线框架组件的上 部或下部DC母线的一部分的示意性透视图。[0067]图4显示了根据本实用新型的另一个实施例的变流器的一部分的示意性透视 图。[0068]图5a显示了根据本实用新型的另一个实施例的、由变流器的绝缘板隔开的DC 母线和AC母线的示意性侧视图。[0069]图恥显示了根据本实用新型的另一个实施例的变流器的一部分的示意性透视 图。[0070]图虹显示了根据本实用新型的另一个实施例的、由连接母线连接到变压器上的 变流器的示意性侧视图。[0071]图冊显示了根据本实用新型的另一个实施例的、连接到图虹的变压器上的变流 器的示意性俯视图。[0072]图6c显示了根据本实用新型的另一个实施例的、可用于图虹和图6b中的AC连 接母线的示意性透视图。[0073]图7显示了根据本实用新型的另一个实施例的变流器的夹持组件的部件的示意 性透视图。[0074]图8显示了根据本实用新型的另一个实施例的、图7的夹持组件的保护环和保护 环的部件的示意图。[0075]图9显示了根据本实用新型的另一个实施例的、用于将软管连接到变流器的母 线上的水连接部件的示意性透视图。[0076]在附图中使用的参考标号及其意思在汇总表中列为参考标号列表。原则上，相 同部件在附图中设有相同参考标号。[0077]参考标号表[0078]100用于大功率应用的变流器[0079]101结构、变流器的结构[0080]102底架、金属支承结构[0081]103电结构[0082]104至少一个母线、第一 DC母线、多个第一 DC母线[0083]105至少一个母线、第二 DC母线、至少多个第二 DC母线[0084]106至少一个母线、至少一个第三DC母线、至少多个第三DC母线、第三DC母线[0085]107至少一个母线、至少一个第四AC母线、至少多个第四AC母线、第四AC母线[0086]108相模块[0087]110歧管、管子、软管、多个歧管、多个管子、多个软管[0088]201至少一个第一绝缘体、第一绝缘体、绝缘板、第一绝缘体[0089]202半导体、多个半导体、至少一个半导体、至少多个半导体[0090]203保险丝、多个保险丝、至少多个保险丝[0091]204冷却箱、多个冷却箱、至少多个冷却箱[0092]206连接板、多个连接板、至少多个连接板[0093]207夹持装置、夹持组件、多个夹持装置[0094]208夹持轭架、多个夹持轭架、至少多个夹持轭架[0095]209压力块/绝缘决、多个压力块/绝缘块[0096]210柔性连接件、多个柔性连接件[0097]211保护环、多个保护环[0098]212保护环的第一部件[0099]213保护环的第二部件[0100]214至少一个第二绝缘体、多个绝缘体[0101]301冷却通道、多个冷却通道[0102]302引导元件、多个引导元件、至少一个引导元件[0103]601变压器、至少一个变压器的二级套管[0104]602至少一个AC连接母线[0105]901冷却剂连接部件、多个冷却剂连接部件[0106]P 令P近具体实施方式
[0107]图Ia显示了用于大功率应用的变流器100的正视图，变流器包括结构101，其是11变流器的自支承机械结构101，为变流器100提供冷却，且提供电保护，例如保护变流器 100不短路。[0108]结构100包括底架102或金属支承结构102。电结构103制造在金属支承结构 102 中。[0109]结构101包括集成式水歧管110。电结构103包括水平布置在结构103的上侧 的第一 DC母线104和水平布置在结构103的下侧的第二 DC母线105，以及竖直布置且 连接到第一 DC母线104和第二 DC母线105的第三DC母线106。相模块108沿着第三 DC母线106竖直布置。[0110]电结构103包括DC主结构，DC主结构包括第一 DC母线104、第二 DC母线 105和第三DC母线106。[0111]在结构101内使用电结构103两次，一次用于DC正极，另一次用于DC负极。[0112]图Ib显示了具有图Ia的结构101的变流器100的侧视图，底架102包围彼此隔 开的两个相模块108，其中各个相模块108具有第四AC母线107，使用各个第三DC母 线106和各个第四AC母线107之间的至少一个第二绝缘体将第四AC母线107安装到相 应的一个第三DC母线106上，而不需要额外的固定元件。[0113]图2显示了变流器100的结构101的电结构103的一部分的透视图，第一 DC母 线104水平布置在结构101 (相应地为电结构103)的上侧，第二 DC母线105水平布置在 结构101 (相应地为电结构103)的下侧，第一 DC母线104和第二 DC母线105由竖直布 置且连接第一 DC母线104和第二 DC母线105的第三DC母线106隔开。[0114]四对半导体202由具有相应的两个夹持轭架208的夹持装置207夹到竖直DC母 线106上，从而使得半导体202安装在第三DC母线106的两侧上。两个压力块/绝缘 块209朝半导体202侧布置在各个夹持轭架208附近。两个冷却箱204布置在各个压力 块209附近，以及布置在半导体202附近，以从一侧冷却半导体202。半导体202由第 三DC母线106从另一个侧冷却。柔性连接件210将冷却箱204连接到对应的保险丝203 上，其中保险丝203安装在第四AC母线107上，第四AC母线107通过第二绝缘体214 安装到第三DC母线106上。[0115]第三DC母线106、多个半导体202、第四AC母线107、保险丝203、冷却箱 204、柔性连接件210、周向包围各个半导体202的保护环211、压力块/绝缘块209以及 夹持轭架208形成相模块108。[0116]连接板206将各个保险丝203连接到柔性连接件210上，且由诸如水的冷却剂冷却。[0117]绝缘板201形式的绝缘体201使竖直的第三DC母线106与竖直的第四AC母线 107隔开，其中实现第三DC母线106和第四AC母线107之间的紧密邻近ρ。[0118]图3a显示了 DC母线结构的透视分解图，该DC母线结构包括水平布置在结构的 上侧的第一 DC母线104、水平布置在结构的下侧的第二 DC母线105，以及竖直布置且通 过引导元件302连接第一 DC母线104和第二 DC母线的六个第三DC母线106。[0119]图3b显示了竖直的第三DC母线106的一部分，其具有用于冷却第三DC母线 106的多个冷却通道301和用于将竖直DC母线106连接到上部DC母线104上的引导元 件 302。[0120]图北显示了具有不同形状的引导元件302的图北的相似实施例的透视图的一部 分。[0121]图3d显示了具有多个冷却通道301的第一 DC母线104或第二 DC母线105的一 部分的透视图，多个冷却通道301由槽隔开，以便插入引导元件302。[0122]图4显示了具有根据图2的示例性实施例的六相模块108的变流器的透视图。[0123]图5a显示了由绝缘板201形式的绝缘体201与竖直的第四AC母线107隔开的 竖直DC母线106的侧视图，其中实现了第三DC母线106和第四AC母线107之间的紧 密邻近P。[0124]图恥显示了具有根据图2和图4的元件的变流器的相模块108的一部分的透视图。[0125]图虹显示了具有结构101和相模块108的变流器100的侧视图，相模块108由 至少一个AC连接母线602连接到至少一个变压器601的二级套管上。至少一个AC连接 母线602将至少一个变压器601的二级套管连接到至少一个变流器100的AC输入上。[0126]至少一个AC连接母线602可包括柔性部分。[0127]连接母线602设计成使得仅通过使用多功能的AC连接母线602来使连接母线转 动180°就可将连接母线602用于正连接和负连接。[0128]图6b显示了由图虹的至少一个AC连接母线602连接到至少一个变压器601的 二级套管上的变流器100的俯视图。[0129]图6c显示了可用于根据图虹和图6b的实施例的AC连接母线602的示例性形式 的透视图。[0130]图7显示了包括将两个压力块209夹到两个冷却箱204(各自具有保险丝柔性连 接件210以连接到保险丝203上，保险丝203连接到第四AC母线)上的两个夹持轭架208 以及夹到第三DC母线106上的两个半导体202的夹持装置207的透视图。[0131]保护环211周向包围各个半导体202，且由柔性或刚性材料制成。[0132]图8显示了由若干部件212和213构成的保护环211的透视图，若干部件212和 213是相同的且彼此附连，从而使得上部部件213附连到下部部件212上，从而形成保护 环 211。[0133]图9显示了结合了若干冷却通道301的母线104、105、106、107，若干冷却通 道301连接到连接部件901上，连接部件901焊接到母线104、105、106、107上，将进 入流的所有内孔301和流出流方向的所有的孔301结合，从而允许容易地连接到软管上， 例如水软管，如果冷却剂是水的话。[0134]对于所有上述实施例，根据所有上述实施例的变流器可由诸如去离子水的冷却 剂冷却，其中由冷却剂冷却的元件是至少一个第一 DC母线104、至少一个第二 DC母线 105、至少一组多个第三DC母线106中的各个、至少一组多个第四AC母线107中的各 个、至少一组多个保险丝203中的各个、各自使用对应的冷却箱204的各个半导体202， 以及变流器100的另外的可行部件，例如电阻器。需要冷却的所有部件均连接到中央歧 管110上，使用柔性软管和/或管子将中央歧管110制造在变流器100的结构101中。[0135]所有的上述实施例均可结合本实用新型的发明内容和权利要求书中描述的所有 特征。[0136]虽然已经在附图和前述描述中对本实用新型进行了详细的说明和描述，但是这 种说明和描述应认为是说明性和示例性而非限制性的；本实用新型不限于公开的实施 例。[0137]通过研究附图、公开内容和权利要求书，本领域技术人员可理解和实现公开的 实施例的其它变化，且可实践要求保护的本实用新型。[0138]在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，且“一”或“一个” 不排除复数。单个变流器就可实现权利要求书中叙述的若干项的功能。在互不相同的从 属权利要求中叙述的某些量度不表明这些量度的组合的名义事实不可用来使优点突出。 权利要求书中的任何参考标记不应理解为限制范围。
权利要求1.一种用于大功率应用的变流器(100)，其特征在于，所述变流器(100)包括 结构(101)；其中，所述结构(101)是用于所述变流器(100)的自支承机械结构(101)； 其中，所述结构(101)为所述变流器(100)提供冷却； 其中，所述结构(101)为所述变流器(100)提供电保护。
2.根据权利要求1所述的变流器(100)，其特征在于，所述结构(101)还包括 至少一个母线(104，105，106，107)；其中，所述至少一个母线(104，105，106，107)提供多用途功能； 其中，所述至少一个母线(104，105，106，107)提供用以自支承所述变流器(100) 的机械强度；其中，所述至少一个母线(104，105，106，107)为所述变流器(100)提供电保护； 其中，所述至少一个母线(104，105，106，107)为所述变流器(100)提供冷却。
3.根据权利要求1所述的变流器(100)，其特征在于，所述结构(101)还包括 水平布置在所述结构(101)的上侧的第一 DC母线(104)；水平布置在所述结构(101)的下侧的第二 DC母线(105)；竖直布置且连接所述第一 DC母线(104)和所述第二 DC母线(105)的至少一个第三 DC 母线(106)；布置在沿着所述第三DC母线(106)的至少一部分的方向上的至少一个第四AC母线 (107)；在所述至少一个第三DC母线(106)和所述至少一个第四AC母线(107)之间的至少 一个第一绝缘体O01)；其中，使用至少一个第二绝缘体(214)将所述至少一个第四AC母线(107)安装在所 述至少一个第三DC母线(106)上，而不需要额外的固定元件。
4.根据权利要求3所述的变流器(100)，其特征在于，所述至少一个第三DC母线(106)中的各个、所述第一 DC母线(104)以及所述第二 DC母线(105)和所述至少一个第四AC母线(107)中的各个包括用于引导诸如水的冷却 剂的至少一个冷却通道(301)；其中，通过使用至少一个引导元件(302)实现所述母线内部的所述冷却剂引导，所 述至少一个引导元件(30 用来对准所述母线，以便进行焊接，从而优化制造过程。
5.根据权利要求3所述的变流器(100)，其特征在于，所述结构(101)内使用两次所述电结构(103)，一次用于DC正极，另一次用于DC 负极，从而使DC极分开，由此降低短路的风险。
6.根据权利要求3所述的变流器(100)，其特征在于，提供了所述至少一个第四AC母线(107)和所述至少一个第三DC母线(106)的紧密 邻近(ρ)。
7.根据权利要求1所述的变流器(100)，其特征在于，所述变流器(100)设计成适合变压器套管布置(601)，以使变压器二级套管(601)容 易地一对一地连接到所述变流器(100)的AC相上；其中，以一定的水平偏移将所述变流器(100)的至少一个正的DC框架和至少一个负的DC框架中的一个布置在另一个的顶部上来分开所述至少一个正的DC框架和所述至少 一个负的DC框架，使得当所述变流器(100)的两个AC相正负交替时减小所述两个AC 相之间的距离。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的变流器(100)，其特征在于，所述变流器(100) 还包括至少一个半导体(202)。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的变流器(100)，其特征在于，所述变流器(100) 还包括彼此并联连接的至少一组多个半导体002)。
10.根据权利要求9所述的变流器(100)，其特征在于，一对所述并联连接的半导体(202)夹到所述至少一个第三DC母线(106)上，其中， 可选择仅夹一个半导体(202)。
11.根据权利要求10所述的变流器(100)，其特征在于，所述变流器(100)还包括 至少一组多个保险丝O03)；至少一组多个冷却箱O04)；其中，所述至少一组多个保险丝O03)中的各个保险丝(203)安装在所述至少一个 第四AC母线(107)上，且连接到所述至少一组多个冷却箱O04)的对应的冷却箱(204) 上，所述对应的冷却箱(204)连接到所述至少一组多个半导体O02)的半导体(20 上； 其中，所述多个保险丝O03)中的各个保险丝(203)适于保护所述多个半导体(202) 的对应的半导体O02)；其中，所述各个半导体(20 在一侧由所述至少一个第三DC母线(106)冷却，而在 另一侧由所述对应的冷却箱(204)冷却；其中，夹到所述至少一个第三DC母线(106)上的各个半导体002)、连接到所述半 导体(20 上的各个冷却箱004)、将各个冷却箱(204)连接到各个保险丝(20 上的柔 性连接件010)，以及安装到所述第四AC母线(107)上的各个保险丝Q03)与所述柔性 的至少一个第三DC母线(106) —起形成夹持组件的部分；其中，其上夹有所述多个半导体O02)中的各个的所述至少一个第三DC母线(106) 中的各个、所述对应的至少一个第四AC母线(107)、所述保险丝(203)和冷却箱(204) 形成相模块O05)；其中，所述至少一个第四AC母线(107)由诸如水的冷却剂冷却；其中，用于连接到各个保险丝(203)上的连接板Q06)由诸如水的冷却剂冷却。
12.根据权利要求11所述的变流器(100)，其特征在于，所述变流器(100)还包括至 少一组多个夹持装置(207)，所述各个夹持装置(207)包括至少一个夹持轭架008)，所述至少一个夹持轭架(208)用于将所述至少一组多个半 导体O02)的至少一个半导体(202)夹到所述至少一个第三DC母线(106)上，使得两个 半导体(202)安装在所述第三DC母线(106)的两侧，或者使得一个半导体(202)安装在 所述第三DC母线(106)的一侧；朝所述至少一个半导体(20 侧布置在各个夹持轭架O08)附近的至少一个压力块/ 绝缘块(209)；布置在各个压力块O09)附近的至少一个冷却箱O04)；用于通过保险丝冷却板(206)将所述冷却箱(204)连接到对应的保险丝(203)上的所 述至少一个冷却箱O04)的至少一个柔性连接件O10)；布置在各个冷却箱(204)和所述至少一个第三DC母线(106)之间的所述至少一组多 个半导体Q02)的至少一个半导体(202)；周向包围所述至少一个半导体O02)的至少一个保护环011)；其中，所述至少一个夹持轭架(208)包含弹簧，所述弹簧预加载至所需夹持力；其中，使用简单的机构来指示所述夹持装置中正确的夹持力；其中，所述至少一个保护环011)是由柔性或刚性材料制成的。
13.根据权利要求11所述的变流器(100)，其特征在于，用于配备了晶闸管的所述变流器(100)区的超电压保护和挡火板的部分直接安装在 各个相模块(205)上，而不需要额外的安装结构。
14.根据权利要求1至7中任一项所述的变流器(100)，其特征在于，所述变流器 (100)还包括用于将至少一个变压器(601)的二级套管连接到至少一个变流器(100)的AC输入上 的至少一个AC连接母线(602)；其中，所述至少一个AC连接母线包括允许所述变压器套管(601)和所述变流器 (100)的输入连接件之间的微小的偏移得到均衡的铝和柔性部分。
15.根据权利要求8所述的变流器(100)，其特征在于， 所述变流器(100)由诸如去离子水的冷却剂冷却； 其中，由冷却剂冷却的元件为所述至少一个第一 DC母线(104)、所述至少一个第二 DC母线(105)、所述至少一 组多个第三DC母线(106)中的各个、所述至少一组多个第四AC母线(107)中的各个、 所述至少一组多个保险丝O03)中的各个、各自使用对应的冷却箱O04)的所述半导体 (202)中的各个，以及所述变流器(100)的另外的部件，例如电阻器；其中，需要冷却的所有部件均连接到中央歧管(110)上，使用柔性软管和/或管子将 所述中央歧管制造在所述结构(101)中。
专利摘要本实用新型涉及变流器(100)。特别地，本实用新型涉及用于大功率应用的变流器(100)。提供了一种具有结构(101)的用于大功率应用的变流器(100)，其中结构(101)是用于变流器(100)的自支承机械结构(101)，且为变流器(100)提供冷却和电保护。
文档编号H05K7/20GK201813308SQ20102014050
公开日2011年4月27日 申请日期2010年2月26日 优先权日2010年2月26日
发明者M·吉洛门 申请人:Abb瑞士有限公司