一种柔性直流输电用换流阀组件及其igbt子模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种柔性直流输电用换流阀组件及其IGBT子模块。
【背景技术】
[0002]柔性直流输电技术是一种以电压源变流器、可关断器件和脉宽调制技术为基础的新型直流输电技术。与传统基于晶闸管的电流源型直流输电技术相比，柔性直流输电技术采用了全控型的电力电子器件IGBT，系统反应速度快、可控性较好、运行方式灵活，能够减少系统短路容量，提高电能质量。在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电等方面具有明显的优势。
[0003]现有的国内外的柔性直流输电换流阀子模块多采用单模块独立插装式结构，IGBT多选用传统型的IGBT。如申请公布号为CN1013354232A的中国发明专利申请中就公开了一种用于柔性直流输电的并联子模块，该子模块这种并联子模块包括电容、两个IGBT功率单元和两个主母排，每个IGBT功率单元包括散热器、并联的两个以上的IGBT子模块及其控制回路，每个功率单元还包括复合母排，电容通过复合母排上端电容连接端与对应的IGBT功率单元连接，两个主母排分别通过两复合母排上设有的出线端与对应的IGBT功率单元连接，并且，在两主母排之间导电连接有晶闸管。
[0004]这种并联子模块作为独立子模块使用，由于各子模块中IGBT和晶闸管布局问题，只能将单模块作为一个单独的整体插装固定在安装基体上，需要对每个单模块采用压接固定结构装夹固定。
[0005]这种独立子模块安装结构存在以下重大弊端:第一，由于每个独立子模块需要单独压接，压接元器件种类、数量繁多，安装认为繁重，成本高；第二，每个独立子模块之间要求结构独立，为保证绝缘间距，整体阀组件尺寸设计要求庞大，增加了换流阀阀塔的外形尺寸；第三，子模块内部及子模块间走线复杂，需要考虑内部电气绝缘距离要求，增加组件设计难度，结构设计繁琐。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型提供一种IGBT子模块，以解决现有技术中存在的单模块插装式安装结构较为复杂的技术问题；同时，本实用新型还提供一种使用上述IGBT子模块的柔性直流输电用换流阀组件。
[0007]本实用新型所提供的IGBT子模块的技术方案是:IGBT子模块，其特征在于:包括2个IGBT、3个散热器及I个晶闸管，2个IGBT和3个散热器沿左右方向依次相互间隔布置，，2个IGBT分别对应的贴面固定安装在散热器的相应侧面上，晶闸管对应贴面固定安装在最右侧散热器的外侧面上，晶闸管的右侧设有用于与所述最右侧散热器配合以夹紧晶闸管的导电铝排。
[0008]所述3个散热器中最左侧的散热器上贴面固定安装有电阻。
[0009]所述的3个散热器上还固定安装有子模块控制回路。
[0010]本实用新型所提供的使用上述IGBT子模块的柔性直流输电用换流阀组件的技术方案是:柔性直流输电用换流阀组件，包括安装框架，安装框架的前部固设有子模块压接单元，子模块压接单元包括沿左右方向延伸的中间框架和固设在中间框架左右两端的两端板，两端板固设在安装框架上，中间框架上安装有沿左右方向依次相间布置的至少两个子模块和模块间绝缘挡块，两端板上设有用于配合使用以在左右方向上夹持定位所述子模块和模块间绝缘挡块的两夹持装置，各子模块分别包括2个IGBT、3个散热器及I个晶闸管，2个IGBT和3个散热器沿左右方向依次相互间隔布置，2个IGBT分别对应的贴面固定安装在散热器的相应侧面上，晶闸管对应贴面固定安装在最右侧散热器的外侧面上，晶闸管的右侧设有用于与所述最右侧散热器配合以夹紧晶闸管的导电铝排，所述安装框架的后部固设有与各子模块一一对应电气连接的电容。
[0011 ] 所述的中间框架包括两端分别与左、右端板固连的绝缘拉杆，所述两端板为左、右端板，两端板上分别设有用于将子模块压接单元固定在安装框架上的固定安装部，左端板包括用于与右端板固定装配的左端板支座及沿左右方向导向移动的装配在左端板支座上的活动端板，所述绝缘拉杆的左端通过与活动端板固连实现绝缘拉杆与所述左端板的固连，所述左端板上的固定安装部设置在所述左端板支座上，所述两夹持装置中的其中一个设置在右端板上、另一个设置在所述活动端板上。
[0012]所述的活动端板通过设置在活动端板和左端板支座之间的沿左右方向延伸的燕尾槽导向结构导向可移动的装配在所述左端板支座上。
[0013]所述的右端板和活动端板分别包括用于安装相应夹持装置的端板本体，两夹持装置为对应安装在两端板本体上的供外界加载机构施加作用力的顶压加载装置，两顶压加载装置分别具有用于顶压夹持所述阀组的相应端部的顶压夹持部，两顶压加载装置中至少一个顶压加载装置为弹性顶压加载装置。
[0014]所述的弹性顶压加载装置包括沿左右方向导向移动装配在对应端板本体上的加载轴，将加载轴的朝向所述子模块的一端定义为内端，加载轴上套装有外端顶压在加载轴上的碟簧，碟簧具有用于向子模块施加弹性顶压作用力的弹性顶压端，加载轴上还套装有布置在所述碟簧外侧的用于在加载轴顶推碟簧移动加载到位时将加载轴固定在相应端板本体上的锁紧螺母。
[0015]所述的安装框架包括沿左右方向间隔布置、沿前后方向并行布置的左侧金属梁和右侧金属梁，两金属梁通过桥接在中间的绝缘梁固定装配在一起，所述各子模块上分别引出有两个导电排，所述子模块压接单元中的沿左右方向依次布置的各子模块的所有导电排中的最左侧的导电排与左侧金属梁导电固连、最右侧的导电排与右侧金属梁导电固连，位于最左侧导电排和最右侧导电排之间的各导电排依次导电串联，所述子模块压接单元中的两夹持装置和所述的子模块之间设有端部绝缘挡块，且两夹持装置分别通过所述的端部绝缘挡块在左右方向上夹持定位所述的子模块和模块间绝缘挡块。
[0016]所述的各子模块的3个散热器对应为左侧散热器、中间散热器及右侧散热器，右侧散热器即为所述的最右侧散热器，各各模块上的两导电排中的其中一个导电排从中间散热器上引出、另一个导电排从右侧散热器上引出。
[0017]本实用新型所提供的IGBT子模块的有益效果是:本实用新型所提供的IGBT子模块中，将IGBT、散热器及晶闸管沿左右方向依次相间的装配在一起，以便于可以通过子模块压接单元中的两夹持装置可以串联压接多个子模块，从而可以有效简化整个换流阀组件中子模块的压装固定结构。并且，各子模块中的2个IGBT和3个散热器沿左右方向依次相互间隔布置，I个晶闸管设置在最右侧散热器的外侧，这样，每个IGBT均可实现两面散热，有效改善散热环境，提高IGBT可靠性，延长其使用寿命。
[0018]进一步地，在柔性直流输电用换流阀组件中，由于绝缘拉杆的作用，活动端板与右端板配合通过两夹持装置夹持定位子模块。当子模块压接单元内部因为各零部件或绝缘拉杆出现因热胀冷缩导致产生应力时，由活动端板在应力驱动下沿左右方向在左端板支座上进行微调移动，保证子模块压接单元整体在左右方向上的系统应力的自我调节，有效消除传统子模块压接单元内部刚性连接产生的内应力及零件因热胀冷缩变形而产生的内应力，有效提尚了串联压接结构的稳定性。
[0019]进一步地，通过燕尾槽导向结构实现活动端板与左端板支座的导向装配，不仅可实现对活动端板的稳定导向，还可以在前后及上下方向上实现对活动端板的有效定位。
[0020]进一步地，两夹持装置均为供外界加载机构施加作用力的顶压加载装置，这样就可以根据实际需要采用一端加载或两端同时加载，也可以根据实际需要进行一端卸载或两端同时卸载的操作，整个压接操作更加灵活、方便。特别是在夹持变形较大的IGBT子模块时，如果仅采用单侧加载的话，由于加载过程中IGBT子模块中的IGBT的变形量较大，单侧加载的加载行程较长，操作较为不便，而采用两端加载的话，就可以有效减少单侧加载行程，减少顶压加载装置的体积。并且，两顶压加载装置中的至少一个顶压加载装置为弹性顶压加载装置，这样可以在加载过程中保证功率模块的安全。
[0021]进一步地，安装框架包括两侧的两金属梁，两金属梁不仅可以满足整个阀组件的承重要求，另外，两金属梁还可以作为阀组件两出线排的电位连接，将子模块压接单元中的各子模块的所有导电排中的最左侧导电排与左侧金属梁导电固连、最右侧导电排与左侧金属梁导电固连，通过两金属梁直接对外实现换流阀组件间的电气连接，减少很多繁琐的母排及固定支