[發明專利]一種四象限運行的高功率大電流鋁合金制變流模塊

有效

• 申請號: 201610600672.5
• 申請日: 2016-07-27
• 公開（公告）號: CN106100370B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 李金超;宋執權;傅鵬;陶駿;張杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院等離子體物理研究所
• 主分類號: H02M7/162
• 分類號: H02M7/162;H05K7/20
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

1.一種四象限運行的高功率大電流鋁合金制變流模塊，其特征在于：包括若干個電氣拓撲和機械結構均相同的6脈波變流橋，每個6脈波變流橋均具有三相橋臂，每相橋臂由豎直的交流排，以及分別共面豎直分布在交流排左、右兩側并呈相互對稱的直流排構成，直流排、交流排均由水冷鋁合金導體排制成，兩側直流排共用交流排，交流排前、后兩大面沿豎直方向等間隔成對壓裝快速熔斷器，每側直流排前、后兩大面對應快速熔斷器等高位置分別壓裝晶閘管，同面的晶閘管與對應側快速熔斷器經導體軟連接和水冷散熱器實現電氣連接，每個6脈波變流橋中，三相橋臂結構相同且沿水平方向等間隔相互平行布局，三相橋臂同側的直流排為同極性組，同極性組的三個直流排頂端由一根沿前后水平方向的直流匯流排焊接構成倒E形直流模塊結構，形成直流上端輸出，每相橋臂的交流排下端由一根沿左右水平方向的交流接入排焊接構成倒T形交流模塊結構，形成交流下端接入，三根交流接入排底部經絕緣子安裝到變流橋金屬基座上；若干個6脈波變流橋中，相鄰兩個6脈波變流橋的交流接入排相連，構成一個6脈波正反橋對，4、6、8個6脈波變流橋分別構成12脈波、18脈波和24脈波的四象限變流模塊；

所述四象限變流模塊的交流側由移相變壓器供電，四象限變流模塊的直流側母線經環流電抗器并聯輸出，每個6脈波變流橋三相冷卻水路結構相同，每個正反橋對為一個水冷單元，總進水口在正橋、總出水口在反橋或反之，總進水按相分為三個并聯支路，經每相交流接入排再分成兩個并聯支路到由一半交流排及同側的直流排構成的半橋臂，經交流排、水冷散熱器、直流排再回到交流接入排，再接至反橋或正橋的交流接入排，經過上述相同的路徑回到總出水口，上述四象限變流模塊的控制、測量和保護裝置，采用模塊化的方式合理布局。

2.根據權利要求1所述的一種四象限運行的高功率大電流鋁合金制變流模塊，其特征在于：每個6脈波變流橋中，制成交流排、直流排的水冷鋁合金導體排采用矩形截面，水冷鋁合金導體排內部實現水路連通，每相橋臂結構相同，交流排和直流排的前、后側大面為晶閘管或快速熔斷器的安裝面，交流排寬度應足以左右并排安裝成對的兩個快速熔斷器，晶閘管和快速熔斷器均為雙面對稱壓裝，每個6脈波變流橋導體由5個模塊組成，3個倒T形交流模塊每相一個，由豎直交流排和水平交流接入排焊接而成，2個倒E形直流模塊，由豎直的直流排和水平的直流匯流排焊接而成，由同側的直流匯流排分別構成共陰極組和共陽極組，每相采用高強度絕緣夾對將交流排和直流排進行固定，倒E形直流模塊的下端開口，采用高強度絕緣橫梁進行固定，并做好和交流接入排的絕緣隔離，每相的交流排和直流排之間、相鄰相的交流排與交流排之間、相鄰相的直流排與直流排之間裝配絕緣板進行絕緣隔離，觸發控制、保護和測量傳感器模塊化后預裝到絕緣板上，各模塊化絕緣板再裝配到6脈波變流橋上。

3.根據權利要求1所述的一種四象限運行的高功率大電流鋁合金制變流模塊，其特征在于：每個6脈波變流橋的交流接入排兩端預留交流接入端，直流匯流排中部預留直流輸出端，若干個6脈波變流橋中，一個6脈波變流橋的交流接入排一端連接變流變壓器副邊輸出，另一端連接另一個6脈波變流橋的交流接入排一端，由兩個6脈波變流橋構成一個正反橋對，增加正反橋對數目，并配合移相變壓器可以實現12、18、24甚至更多脈波數和更大電流的直流輸出，變流模塊各橋直流輸出端經外圍環流電抗器并聯后輸出至負載，正反橋的定義、極向組的朝向、直流側正負母線定義，應確保正反橋對中兩6脈波變流橋整流運行時直流側電壓相反，交流接入端和直流輸出端的對外電氣連接采用導體軟連接螺接實現。

4.根據權利要求1所述的一種四象限運行的高功率大電流鋁合金制變流模塊，其特征在于：每個正反橋對有一對總出水口，冷卻水從一個6脈波變流橋進，從另一個6脈波變流橋流出，進水按相分成三路并聯水路，每相水路經交流接入排至交流排后，再分成兩路分別至橋臂中兩半橋臂，交流排中冷卻水按照并聯晶閘管數目分成相應并聯水路，流經各水冷散熱器后，回到交流排匯流，再流過并冷卻直流排后回到交流接入排，經旁通管流至另一橋的對應交流接入排，經過相同水路流通，從該6脈波變流橋內的總出水口流出，水路連接中，晶閘管水冷散熱器的水路也可以根據水壓水量的實際需求改成串聯水路，而兩根直流匯流排的水冷管道串聯在B相兩橋臂的水路中。