[發明專利]一種用于柔性直流輸電的并聯子模塊

有效

• 申請號: 201310239596.6
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103354232B
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發明（設計）人: 姚為正;張建;朱新華;肖晉;游偉;毛志云;賈艷玲;謝云龍
• 申請（專利權）人: 許繼電氣股份有限公司
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L23/48
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本發明屬于功率半導體元件的應用領域，如柔性直流輸電，SVG等的大功 率電力電子整流和逆變裝置，具體涉及一種用于柔性直流輸電的并聯子模塊 結構。

背景技術

柔性直流輸電是以電壓源換流器為核心的新一代直流輸電技術，其采用 最先進的電壓源型換流器和全控器件，是常規直流輸電技術的換代升級。相 比于交流輸電和常規直流輸電，在傳輸能量的同時，還能靈活地調節與之相 連的交流系統電壓。具有可控性較好、運行方式靈活、適用場合多等顯著優 點，因此柔性直流輸電技術在孤島供電、城市電網供電、分布式能源并網 等方面具有很高的應用價值。

隨著柔性直流輸電(VSC-HVDC)技術在電力系統中的逐步應用，其核心部 件——大功率絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)閥的可靠性成為電力系統安全的 關鍵因素之一。由于VSC—HVDC裝置普遍具有高電壓、強電流、大容量的特 點，導致在試驗環境中很難構建與實際運行工況相同的全載電路進行試驗。 因此，如何在試驗環境中構建等效的試驗電路，進行與實際運行工況強度相 當的試驗成為解決問題的關鍵。

隨著電力系統柔性直流輸電技術的發展，系統容量顯得愈發的重要，功 率子模塊的容量受制于IGBT容量本身的限制。在容量需求不斷增加的情況下， 傳統的擴容方案是通過增加功率子模塊的串聯數量提高輸出電壓的方式來進 行擴容，但是其會帶來模塊數量大大增加、控制系統設計復雜、成本大幅度 增加的問題；而采用子模塊并聯的方案進行擴容則會帶來成本高、體積龐大、 控制復雜的問題?，F在采用IGBT并聯技術進行擴容，則可以在不增加子模塊 數量的情況下擴大系統容量，能夠大大的增加功率子模塊的功率密度，其控 制系統簡單、成本較低，能夠有效的降低柔性直流輸電系統整體造價和體積。 并聯子模塊的電氣結構如圖3所示，由圖可知，該并聯子模塊包括電容C、S1～ S4四個IGBT模塊、晶閘管T和旁路開關K所構成的主回路，每個IGBT器件反并 聯一個二極管組成一個IGBT模塊，S1和S2的并聯支路與S3和S4的并聯支路串 聯，且S3和S4的并聯支路又與晶閘管T和旁路開關K依次并聯。

中國專利申請號200920131707.0公開了一種IGBT功率模塊，提供了一種 IGBT功率模塊的布局結構，該結構中將IGBT散熱器固定在底架上，IGBT模 塊布置在IGBT散熱器上側，直流濾波電解電容緊鄰IGBT散熱器的進風口固定 在底架上，這種布局主要在于改善電容的散熱條件，減小電容與IGBT模塊直 流端之間的雜散電感，但是采用這種電路存在如下問題：現有的子模塊各元 件分散布置，不便于現場安裝調試，同時在發生故障時檢修不便，增加了系 統的維護成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于柔性直流輸電的并聯子模塊，以解決現有 子模塊結構布置散亂，系統不便于維護的問題。

本發明所提供用于柔性直流輸電的并聯子模塊的技術方案如下：一種用 于柔性直流輸電的并聯子模塊，包括電容、兩個IGBT功率單元和兩個主母排， 每個IGBT功率單元包括散熱器、并聯的兩個以上的IGBT模塊及其控制回路， 所述散熱器為板狀散熱器，所述各功率單元上的IGBT模塊并列安裝于相應板 狀散熱器的一個板面上，控制回路對應安裝在板狀散熱器的另一個板面上， 所述每個IGBT功率單元還包括復合母排，復合母排與相應IGBT模塊的遠離 板狀散熱器的表面貼設連接，所述復合母排上設置有用于與主母排對應連接 的出線端和用于與電容連接的電容連接端、與對應IGBT模塊的端子分別對應 連接的連接端子；兩主母排分別通過兩個復合母排上設置的出線端與對應的 IGBT功率單元連接，所述電容通過復合母排上設置的電容連接端與對應的 IGBT功率單元連接。