一种固态直流断路器的制作方法

本发明涉及断路器技术领域，具体而言，涉及一种固态直流断路器。

背景技术：

固态直流断路器是多端直流系统向柔性直流电网发展的必不可少的电气设备，若缺少可靠实用的中高压固态直流断路器，则柔性直流输配电网络无法成功构建。然而现在的中高压固态直流断路器结构复杂，占用空间大，并且拆装麻烦，不便于安装和维护。

有鉴于此，设计制造出一种结构紧凑、拆装方便的固态直流断路器特别是在断路器生产中显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种固态直流断路器，结构紧凑，占用空间小，电路布置稳定合理，并且拆装方便，便于安装和维护，实用可靠，美观度高。

本发明是采用以下的技术方案来实现的。

一种固态直流断路器，包括第一晶体管模块、第二晶体管模块、第一二极管模块、第二二极管模块和三组连接母排，第一晶体管模块、第一二极管模块、第二二极管模块和第二晶体管模块依次并排设置，第一晶体管模块通过第一组连接母排与第一二极管模块可拆卸连接，第一二极管模块通过第二组连接母排与第二二极管模块可拆卸连接，第二二极管模块通过第三组连接母排与第二晶体管模块可拆卸连接。

进一步地，固态直流断路器具有一中心面，第一晶体管模块和第二晶体管模块相对于中心面对称设置。

进一步地，第一晶体管模块与第一二极管模块之间的距离等于第二晶体管模块与第二二极管模块之间的距离。

进一步地，第一晶体管模块包括第一安装架、晶体管元件和第一热管散热器，晶体管元件可拆卸地安装于第一安装架内，且与第一热管散热器连接。

进一步地，晶体管元件的数量为多个，第一热管散热器的数量为多个，多个晶体管元件平行间隔设置，多个第一热管散热器重叠设置，每个晶体管元件设置于相邻两个第一热管散热器之间。

进一步地，每个晶体管元件的正极与相邻一个晶体管元件的负极相对设置，以形成反串联电气结构。

进一步地，第一晶体管模块还包括第一内部母排，多个晶体管元件之间通过第一内部母排可拆卸连接。

进一步地，第一晶体管模块还包括第一风道和第一风机，第一风道固定连接于第一安装架上，且套设于第一热管散热器外，第一风机固定安装于第一风道内，第一风机用于对第一热管散热器进行风冷散热。

进一步地，第一风机的数量为两个，两个第一风机相对设置于第一风道的两端。

进一步地，晶体管元件为集成门极换流晶闸管元件。

本发明提供的固态直流断路器具有以下有益效果：

本发明提供的固态直流断路器，第一晶体管模块、第一二极管模块、第二二极管模块和第二晶体管模块依次并排设置，第一晶体管模块通过第一组连接母排与第一二极管模块可拆卸连接，第一二极管模块通过第二组连接母排与第二二极管模块可拆卸连接，第二二极管模块通过第三组连接母排与第二晶体管模块可拆卸连接。与现有技术相比，本发明提供的固态直流断路器由于采用了依次并排设置且通过连接母排连接的第一晶体管模块、第一二极管模块、第二二极管模块和第二晶体管模块，所以结构紧凑，占用空间小，电路布置稳定合理，并且拆装方便，便于安装和维护，实用可靠，美观度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的固态直流断路器一个视角的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的固态直流断路器另一个视角的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的固态直流断路器中第一晶体管模块第一视角的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的固态直流断路器中第一晶体管模块第二视角的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的固态直流断路器中第一晶体管模块第三视角的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的固态直流断路器中第一二极管模块第一视角的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的固态直流断路器中第一二极管模块第二视角的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的固态直流断路器中第一二极管模块第三视角的结构示意图。

图标：100-固态直流断路器；110-第一晶体管模块；111-第一安装架；112-晶体管元件；113-第一热管散热器；114-第一内部母排；115-第一风道；116-第一风机；120-第二晶体管模块；130-第一二极管模块；131-第二安装架；132-二极管元件；133-第二热管散热器；134-第二内部母排；135-第二风道；136-第二风机；140-第二二极管模块；150-连接母排。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

实施例

请结合参照图1和图2，本发明实施例提供了一种固态直流断路器100，用于在过载或者短路时断开负荷电流。其结构紧凑，占用空间小，电路布置稳定合理，并且拆装方便，便于安装和维护，实用可靠，美观度高。

固态直流断路器100包括第一晶体管模块110、第二晶体管模块120、第一二极管模块130、第二二极管模块140和三组连接母排150。其中，第一晶体管模块110、第一二极管模块130、第二二极管模块140和第二晶体管模块120依次并排设置，具体地，第一晶体管模块110、第一二极管模块130、第二二极管模块140和第二晶体管模块120均处于同一水平空间层内，且从左到右依次排列。本实施例中，固态直流断路器100为全固态设计，无机械断路器器件，稳定高效，使用寿命长。

第一晶体管模块110通过第一组连接母排150与第一二极管模块130可拆卸连接，第一二极管模块130通过第二组连接母排150与第二二极管模块140可拆卸连接，第二二极管模块140通过第三组连接母排150与第二晶体管模块120可拆卸连接，以便于安装和拆卸，使得多个模块都可独立安装、拆卸和维护。这样一来，当固态直流断路器100出现故障时，方便进行问题排查，在没有时间检查问题出处的时候，可以将整个对应模块进行更换。

需要说明的是，固态直流断路器100具有一中心面(图未示)，第一晶体管模块110和第二晶体管模块120相对于中心面对称设置，即第一晶体管模块110与中心面之间的距离等于第二晶体管模块120与中心面之间的距离。具体地，中心面为一虚拟平面，其为固态直流断路器100的几何中心所在位置的竖直平面。

本实施例中，第一晶体管模块110与第一二极管模块130之间的距离等于第二晶体管模块120与第二二极管模块140之间的距离，即第一二极管模块130与中心面之间的距离等于第二二极管模块140与中心面之间的距离，第一二极管模块130和第二二极管模块140均设置于第一晶体管模块110和二晶体管模块之间，使得固态直流断路器100结构紧凑，整体美观度高。

请结合参照图3、图4和图5，第一晶体管模块110包括第一安装架111、晶体管元件112、第一热管散热器113、第一内部母排114、第一风道115和第一风机116。晶体管元件112可拆卸地安装于第一安装架111内，且与第一热管散热器113连接，第一热管散热器113用于对晶体管元件112进行散热。具体地，第一热管散热器113的热导率比普通散热器高数十倍，能够更快带走热量，大大提高散热效果，并且第一热管散热器113具有很好的等温性。

第一风道115固定连接于第一安装架111上，且套设于第一热管散热器113外，第一热管散热器113用于将晶体管元件112的热量传递发散到第一风道115内。第一风机116固定安装于第一风道115内，第一风机116用于对第一热管散热器113进行风冷散热，以将第一风道115内的热量排出到外界，提高第一热管散热器113与空气的热量转换效率。本实施例中，第一风机116的数量为两个，两个第一风机116相对设置于第一风道115的两端，两个第一风机116的出风方向相同，以提高空气流动速度，进一步地提高第一热管散热器113与空气的热量转换效率。

需要说明的是，晶体管元件112的数量为多个，第一热管散热器113的数量为多个，多个晶体管元件112平行间隔设置，多个第一热管散热器113重叠设置。第一热管散热器113的数量比晶体管元件112的数量多一个，每个晶体管元件112设置于相邻两个第一热管散热器113之间，相邻两个第一热管散热器113能够对一个晶体管元件112的两侧同时进行散热处理，以提高散热效果。另外，多个晶体管元件112之间通过第一内部母排114可拆卸连接，以便于将多个晶体管元件112单独拆卸，并逐一进行检查，为维护和维修带来了极大的便利，同时也节省了很多时间。

本实施例中，晶体管元件112的数量为四个，第一热管散热器113的数量为五个，每个晶体管元件112的正极与相邻一个晶体管元件112的负极相对设置，以形成反串联电气结构。但并不仅限于此，在其它实施例中，晶体管元件112的数量可以为五个，第一热管散热器113的数量可以为六个，对晶体管元件112和第一热管散热器113的数量不作具体限定。

本实施例中，晶体管元件112为集成门极换流晶闸管元件，即晶体管元件112为igct(integratedgatecommutatedthyristors)，其具有通流能力强，通态压降低、失效呈短路特性以及串联可靠性高等特点。使得整个固态直流断路器100具有通态损耗近零、支持电流差异化配置、成本低、支持重合闸、可靠性高以及可控性强的特点。但并不仅限于此，在其它实施例中，晶体管元件112也可以为绝缘栅双极型晶体管元件，即晶体管元件112为igbt(insulatedgatebipolartransistor)。

需要说明的是，第二晶体管模块120的具体结构与第一晶体管模块110的具体结构相同，在此不再赘述。

请结合参照图6、图7和图8，第一二极管模块130包括第二安装架131、二极管元件132、第二热管散热器133、第二内部母排134、第二风道135和第二风机136。二极管元件132可拆卸地安装于第二安装架131内，且与第二热管散热器133连接，第二热管散热器133用于对二极管元件132进行散热。具体地，第二热管散热器133的热导率比普通散热器高数十倍，能够更快带走热量，大大提高散热效果，并且第二热管散热器133具有很好的等温性。

第二风道135固定连接于第二安装架131上，且套设于第二热管散热器133外，第二热管散热器133用于将二极管元件132的热量传递发散到第二风道135内。第二风机136固定安装于第二风道135内，第二风机136用于对第二热管散热器133进行风冷散热，以将第二风道135内的热量排出到外界，提高第二热管散热器133与空气的热量转换效率。本实施例中，第二风机136的数量为两个，两个第二风机136相对设置于第二风道135的两端，两个第二风机136的出风方向相同，以提高空气流动速度，进一步地提高第二热管散热器133与空气的热量转换效率。

需要说明的是，二极管元件132的数量为多个，第二热管散热器133的数量为多个，多个二极管元件132平行间隔设置，多个第二热管散热器133重叠设置。第二热管散热器133的数量比二极管元件132的数量多一个，每个二极管元件132设置于相邻两个第二热管散热器133之间，相邻两个第二热管散热器133能够对一个二极管元件132的两侧同时进行散热处理，以提高散热效果。另外，多个二极管元件132之间通过第二内部母排134可拆卸连接，以便于将多个二极管元件132单独拆卸，并逐一进行检查，为维护和维修带来了极大的便利，同时也节省了很多时间。

本实施例中，二极管元件132的数量为四个，第二热管散热器133的数量为五个，每个二极管元件132的正极与相邻一个二极管元件132的负极相对设置，以形成反串联电气结构。但并不仅限于此，在其它实施例中，二极管元件132的数量可以为五个，第二热管散热器133的数量可以为六个，对二极管元件132和第二热管散热器133的数量不作具体限定。

需要说明的是，第二二极管模块140的具体结构与第一二极管模块130的具体结构相同，在此不再赘述。

本发明实施例提供的固态直流断路器100，第一晶体管模块110、第一二极管模块130、第二二极管模块140和第二晶体管模块120依次并排设置，第一晶体管模块110通过第一组连接母排150与第一二极管模块130可拆卸连接，第一二极管模块130通过第二组连接母排150与第二二极管模块140可拆卸连接，第二二极管模块140通过第三组连接母排150与第二晶体管模块120可拆卸连接。与现有技术相比，本发明提供的固态直流断路器100由于采用了依次并排设置且通过连接母排150连接的第一晶体管模块110、第一二极管模块130、第二二极管模块140和第二晶体管模块120，所以结构紧凑，占用空间小，电路布置稳定合理，并且拆装方便，便于安装和维护，实用可靠，美观度高。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。