一种具有快速插拔电连接组件的模块化多电平换流器功率模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种具有快速插拔电连接组件的模块化多电平换流器功率模块，包括有功率体、直流电容和快速插拔电连接组件，功率体和直流电容通过快速插拔电连接组件连接，所述快速插拔电连接组件包括直流电容侧复合母排、功率块侧复合母排和安装在直流电容侧复合母排上的接插件，接插件与功率块侧复合母排实现插接连接；使直流电容与功率体之间的正负极复合母排的电气连接实现易插拔，能使直流电容和功率体则直接分离，方便功率模块内的IGBT、IGBT驱动板、晶闸管、功率模块控制板等元器件发生故障时更换或检修工作的进行。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于柔性直流输电【技术领域】，涉及一种模块化多电平换流器功率模块 的内部结构，具体涉及一种具有快速插拔电连接组件的模块化多电平换流器功率模块。 一种具有快速插拔电连接组件的模块化多电平换流器功率 模块
【背景技术】
[0002] 基于电压源换流器（voltage source converter，VSC)的柔性直流输电系统，由于 其经济、灵活、高质量、高可控性的输电方式，可以将这些小型的分散电源通过经济、环保的 方式接入交流电网，是国内外研究的热点。模块化多电平换流器的功率模块具有模块化结 构，可扩展性强，容易实现冗余控制等特点，因此十分适用于柔性直流输电系统。随着柔性 直流输电系统的容量越来越大，功率模块中的直流电容的体积和重量（几百公斤）也越来 也大。由于直流电容的体积和重量较大，且不易发生损坏，而其他元器件几乎都集中在功率 体内。因此从机械结构设计角度来看，可将功率模块分为两部分，即直流电容与功率体。直 流电容与功率模块内其他重要元器件（例如：绝缘栅双极晶体管，insulated gate bipolar transistor，IGBT)的电气连接是通过复合母排实现的。传统功率模块的母排是一整块或 通过螺栓螺母连接，直流电容和功率体则无法直接分开。根据实际运行经验，功率模块内的 IGBT、IGBT驱动板、晶闸管、功率模块控制板等元器件容易发生故障而需要更换或检修。因 此有必要提供一种适用模块化多电平换流器功率模块内部直流电容与功率体的电连接技 术，实现将每个功率模块的功率体单独从阀塔上取下，而将笨重的直流电容留在阀塔上，从 而减小拆装的复杂性，降低维护成本，同时实现柔性直流输电换流阀的可靠运行。 实用新型内容
[0003] 本实用新型目的在于提供一种具有快速插拔电连接组件的模块化多电平换流器 功率模块，解决直流电容和功率体则无法直接分离的问题。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
[0005] -种具有快速插拔电连接组件的模块化多电平换流器功率模块，包括有功率体、 直流电容和快速插拔电连接组件，功率体和直流电容通过快速插拔电连接组件连接，所述 快速插拔电连接组件包括直流电容侧复合母排、功率块侧复合母排和安装在直流电容侧复 合母排上的接插件，接插件与功率块侧复合母排实现插接连接。
[0006] 所述接插件包括金属夹子和接触页片，所述金属夹子采用具有弹性的金属制成， 金属夹子上开设两个开槽，接触页片固定于两开槽内中间形成拱起，接触页片通过金属夹 子夹在直流电容侧复合母排上，接触页片与功率块侧复合母排插接时为线接触。
[0007] 所述接触页片为一组采用铜合金制成的层叠设置的弹性触片，弹性触片外表面镀 银或金。
[0008] 所述功率体内设有IGBT、IGBT吸收电容、IGBT驱动板、为IGBT降温的水冷板、电压 传感器、高位取能电源、功率模块控制板和电源模块；在所述IGBT上还设有输出复合母排、 晶闸管组件和旁路快速机械开关。
[0009] 所述直流电容包括悬挂件和外接的端子。
[0010] 本实用新型将功率体和直流电容通过快速插拔电连接组件连接，使直流电容与功 率体之间的正负极复合母排的电气连接实现易插拔，能使直流电容和功率体则直接分离， 方便功率模块内的IGBT、IGBT驱动板、晶闸管、功率模块控制板等元器件发生故障时更换 或检修工作的进行。所述快速插拔电连接组件安装简易、节省空间，且接触电阻低、防腐蚀 性能、安装检修方便，能够满足功率模块长期运行稳定性和可靠性要求，从而降低功率模块 的维护成本。
[0011] 由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型还具有以下有益效果：
[0012] 电气特性：低接触电阻、直的电流线束、与用螺丝固定的连接系统相比，减少漏电 感；
[0013] 机械特性：插拔时实现接触自清洁、良好的防振特性；
[0014] 安装：容易安装，不需要钻孔或者特别的切割；能偶快速安装，不需要螺纹、节省 母排底部的空间、没有线路倒置的风险，降低了安装和维护成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为本实用新型中功率模块的电气原理结构图；
[0016] 图2为具有快速插拔电连接组件的功率模块俯视图；
[0017] 图3为快速插拔电连接组件的接插件结构示意图；图3 (a)为主视图；图3(b)为右 视图；
[0018] 图4为接插件的安装示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述：
[0020] 本实用新型提供了一种快速插拔电连接组件的模块化多电平换流器功率模块，如 图1和图2所示，包括有功率体1、直流电容2和快速插拔电连接组件3。
[0021] 如图1所示，所述功率体内设有IGBT10UIGBT吸收电容103、IGBT驱动板102、水 冷板104、电压传感器105、高位取能电源106、功率模块控制板107、电源模块108等；在所 述IGBT上设有输出复合母排15,及其相关的晶闸管组件151和旁路快速机械开关152。
[0022] 如图2所示，所述直流电容包括悬挂件21和端子22。所述快速插拔电连接组件包 括直流电容侧复合母排31、功率块侧复合母排32和安装在直流电容侧复合母排31上的接 插件33,接插件33与功率块侧复合母排32实现插接连接。
[0023] 如图3所示，所述接插件33包括金属夹子331和接触页片332。所述金属夹子采 用具有弹性的金属制成，其右视图如图3(b)所示；所述金属夹子上开设两个开槽，接触页 片332固定于两开槽内中间形成拱起见3 (a)，再通过所述金属夹子，可把所述接触页片夹 在不同厚度的复合母排上。
[0024] 如图4所示，所述接触页片可采用铜合金经特殊成型的一组弹性触片，外表面镀 银或金，其与复合母排的接触点如图4中A处所示，接触页片332与功率块侧复合母排32 插接时为线接触。当通过电流时便可形成大量的自由电流线束。因此，所述接触页片可使 直流电容侧复合母排和功率块侧复合母排电接触件间的电阻保持在很低的水平，也可以使 直流电容与功率体之间的正负极复合母排的电气连接实现易插拔。
[0025] 本实用新型与螺钉固定的母排连接相比，可以使直流电容与功率体电气连接中 电感和电阻显著减少。可被广泛应用于各种复杂的环境中，如大电流（kA级别）、高温 (350°C )、高机械强度、高插拔次数需求（百万次以上）。
[0026] 最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本实用新型的技术方案而非对其限 制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本实用新型的具体实施 方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
【权利要求】
1. 一种具有快速插拔电连接组件的模块化多电平换流器功率模块，其特征在于：包括 有功率体（1)、直流电容（2)和快速插拔电连接组件（3)，功率体（1)和直流电容（2)通过 快速插拔电连接组件（3)连接，所述快速插拔电连接组件包括直流电容侧复合母排（31)、 功率块侧复合母排（32)和安装在直流电容侧复合母排（31)上的接插件（33)，接插件（33) 与功率块侧复合母排（32)实现插接连接。
2. 根据权利要求1所述的模块化多电平换流器功率模块，其特征在于：所述接插件 (33)包括金属夹子（331)和接触页片（332)，所述金属夹子采用具有弹性的金属制成，金属 夹子上开设两个开槽，接触页片（332)固定于两开槽内中间形成拱起，接触页片（332)通过 金属夹子夹在直流电容侧复合母排（31)上，接触页片（332)与功率块侧复合母排（32)插 接时为线接触。
3. 根据权利要求2所述的模块化多电平换流器功率模块，其特征在于：所述接触页片 (332)为一组采用铜合金制成的层叠设置的弹性触片，弹性触片外表面镀银或金。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的模块化多电平换流器功率模块，其特征在于：所述 功率体内设有IGBT(lOl)、IGBT吸收电容（103)、IGBT驱动板（102)、为IGBT降温的水冷板 (104)、电压传感器（105)、高位取能电源（106)、功率模块控制板（107)和电源模块（108); 在所述IGBT(lOl)上还设有输出复合母排（15)、晶闸管组件（151)和旁路快速机械开关 (152)。
5. 根据权利要求1-3任一项所述的模块化多电平换流器功率模块，其特征在于：所述 直流电容包括悬挂件（21)和外接的端子（22)。
【文档编号】H02M7/00GK203911780SQ201420334731
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】封磊, 苟锐锋, 刘大鹏, 杨晓平, 马志荣, 赵朝伟, 雒雯霞 申请人:中国西电电气股份有限公司