[發明專利]一種超高壓直流斷路器電力電子支路單元

在審

• 申請號: 201711401634.8
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN107947535A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 張英成;蔡放;白羽;楊超;劉斌;姚大偉
• 申請（專利權）人: 清華四川能源互聯網研究院
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M1/34;H05K7/14
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 項霞

技術領域

本發明涉及超高壓直流輸電技術領域，尤其涉及一種超高壓直流斷路器電力電子支路單元。

背景技術

近年來，多端直流系統快速發展，并得到一定的實際應用，如我國南澳風電場三端直流輸電示范工程和舟山五端柔性直流輸電示范工程。目前由于直流系統中沒有大電流開斷能力的直流斷路器，直流電網切除直流故障電流的保護措施主要是閉鎖換流器或開斷交流側斷路器。若采用現有方法，整個直流配電系統將短時停運，同時對并聯運行的交流系統造成巨大沖擊，嚴重降低系統供電的可靠性。如能在直流電網中應用數毫秒內開斷大電流的直流斷路器，快速切除故障設備或線路，就可以保證直流系統非故障部分的穩定運行，極大地提高系統可靠性。因此，直流斷路器的研發是發展直流電網的關鍵技術之一。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種超高壓直流斷路器電力電子支路單元，包括框架組件及設置于框架組件內的兩個PP-IGBT模塊、兩個二極管模塊、2/N個RC緩沖回路模塊、多個控制板單元、框架，多個驅動板、驅動電源；

所述框架組件包括兩個側框及位于兩個側框之間的橫梁，所述側狂由頂框及位于頂框下的底框組成，所述橫梁兩端分別固定到一個底框上；頂框位于底框頂上中部位置，長度比底框短；各個模塊設置于框架內；

所述PP-IGBT模塊包括N個PP-IGBT、2N個PP-IGBT散熱器、N+1個絕緣件，其中N為整數；各個PP-IGBT散熱器均勻排列成一行，位于兩端的PP-IGBT散熱器里側設置有絕緣件；從PP-IGBT散熱器列一端到另一端，PP-IGBT與絕緣件間隔設置；PP-IGBT散熱器列的兩端各設置有一個側壓板，且兩個側壓板之間設置有至少一根拉桿，所述拉桿與兩個側壓板固定為一體；所述PP-IGBT散熱器列的一端與其鄰近側壓板之間設置有頂栓, 每個PP-IGBT散熱器兩側的PP-IGBT安裝方向相反，為一組PP-IGBT；

所述二極管模塊包括M個二極管、M+1個二極管散熱器，其中M為整數；各個二極管散熱器均勻排列成一行，位于兩端的二極管散熱器里側設置有二極管，其余每個二極管散熱器兩邊均設置有一個二極管，二極管散熱器列的兩端各設置有一個側壓板，且兩個側壓板之間設置有至少一根拉桿，所述拉桿與兩個側壓板固定為一體；所述二極管散熱器列的一端與其鄰近側壓板之間設置有頂栓；

兩個二極管模塊分別沿著橫梁長度方向安裝在底框上端，且分別位于頂框兩端與鄰近避雷器之間；兩個PP-IGBT模塊沿著橫梁長度方向并排設置于兩個頂框之間。

所述兩個二極管模塊上方分別設置有驅動電源安裝架、驅動板安裝架，分別用于安裝驅動電源、順次排列的驅動板；

所述RC緩沖回路模塊包含若干個電容、若干個電阻,各個電容兩端通過銅母排串聯在一起，各個電容通過銅母排串聯在一起。

進一步的，每組pp-IGBT對應二極管模塊中的四個二極管，組成二極管橋式結構電路；二極管橋式結構電路中，每個pp-IGBT源極、漏極均連接有一個二極管，且源極是與二極管的正極連接、漏極是與二極管負極連接；整個二極管橋式結構電路中，與源極連接的兩個二極管負極連接在一起，與漏極連接的兩個二極管正極連接在一起；各個二極管橋式結構電路串聯。

進一步的，還包括避雷器模塊，所述避雷器模塊與二極管散熱器通過銅母排連接，避雷器模塊中避雷器個數為N/2，各個避雷器分別并聯一個RC緩沖回路。

進一步的，每個二極管橋式結構電路與一個RC緩沖回路并聯。

進一步的，PP-IGBT模塊和/或二極管模塊的頂栓外套設有蝶形彈簧。

進一步的，PP-IGBT模塊和/或二極管模塊的拉桿具有四個，圍成一個立方體區域，PP-IGBT模塊和/或二極管模塊位于立方體區域內。

進一步的，M為N的兩倍。

進一步的，避雷器模塊沿著橫梁長度方向設置于底框側邊。

本發明的有益效果是：

本發明單元集成化所有器件，將供電、控制、電氣、結構集合在一個單元上，結構緊湊、美觀，電路分配合理。本發明還采用層疊式結構，所有模塊、單元都可獨立安裝、拆卸和維護，有效的節省了安裝和接線的時間。單元內的電子電力器件具有關斷電流大，失效后呈短路特性、驅動功率小的特點。本發明在設計時減少并串聯數量，提高并串聯可靠性，通態損耗近零，支持電流差異化配置。

本發明成本低，支持重合閘、占地面積小、可靠性高、可控性強、技術價格具有優化前景。

附圖說明

圖1是電力電子支路單元正面三維圖。

圖2是電力電子支路單元背面三維圖。