專利名稱：一種無(wú)金屬柜體式結(jié)構(gòu)大電流電力電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及大功率電力系統(tǒng)設(shè)備，特指無(wú)金屬柜體式結(jié)構(gòu)大電流電力電子裝置。尤其適用于大電流AC-DC、AC-AC、DC-AC、DC-DC電力電子功率變換裝置，其主電路系統(tǒng)包含不同電位、且電流很大的多條電流支路。
背景技術(shù)：
在一般的大功率電力系統(tǒng)設(shè)備中，其主電路系統(tǒng)往往被安裝于金屬柜體內(nèi)，并由金屬框架支撐。由于金屬柜體的存在，當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備的電流較大時(shí)，其電磁感應(yīng)導(dǎo)致金屬柜體內(nèi)部渦流較大，由此帶來(lái)了附加損耗增大，金屬柜體相關(guān)金屬部件溫升上升，系統(tǒng)設(shè)備振動(dòng)加劇及噪音增大等缺點(diǎn)，尤其是在電流很大的工作條件下，情況更為突出，甚至整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備無(wú)法正常工作。采用金屬柜體并由金屬框架支撐將使電力系統(tǒng)設(shè)備的電流容量受到限制，用無(wú)金屬柜體及金屬框架支撐式結(jié)構(gòu)將大大提高系統(tǒng)設(shè)備的輸出功率，改善工作環(huán)境。
中國(guó)專利公告號(hào)2525726，“由自支撐臥式整流臂組成的整流裝置”提出以單層或雙層排列形式等間距橫臥支撐于工作基面上的整流臂，整流臂中的并聯(lián)元件水平排列并通過(guò)電聯(lián)接線與整流變壓器聯(lián)接的方法，即采用各支撐臂等間距水平排列設(shè)置的結(jié)構(gòu)，可擺脫柜體的限制，使各臂間距離大幅增加，有效減少了相間磁場(chǎng)干擾，避免了局部故障的擴(kuò)大，其結(jié)構(gòu)適用于非同相逆并聯(lián)或同相逆并聯(lián)電聯(lián)接形式、晶閘管或整流二極管器件組成的整流裝置。但是它增加了整個(gè)大功率電力系統(tǒng)裝置的外形尺寸和占地面積，使系統(tǒng)的閥側(cè)連接母線損耗增加，裝置整體性欠佳。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提出了一種無(wú)金屬柜體式結(jié)構(gòu)大電流電力電子裝置，僅采用絕緣材料支撐主電路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型用來(lái)解決其技術(shù)問(wèn)題的方案為裝置由每個(gè)橋臂組成一個(gè)獨(dú)立的模塊并通過(guò)并聯(lián)絕緣杠在水平面縱向連接成一個(gè)整體；
對(duì)于采用同相逆并聯(lián)技術(shù)的裝置，每對(duì)同相逆并聯(lián)臂組成一個(gè)獨(dú)立的模塊，再這對(duì)橋臂中間設(shè)有絕緣隔板由下部并聯(lián)絕緣杠及上部并聯(lián)絕緣杠在水平面縱向連接成一個(gè)整體。
每個(gè)模塊經(jīng)金屬導(dǎo)體與相應(yīng)水平方向的直流陽(yáng)、陰極母線連接，并通過(guò)底部支撐絕緣杠及頂部絕緣蓋板在水平面橫向連接成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，以底部支撐絕緣杠為這個(gè)整體的基座，并設(shè)有絕緣材料的基座支撐，從而形成無(wú)金屬柜體式結(jié)構(gòu)。
每個(gè)橋臂在水平面按每隔2-3只電力電子元件設(shè)置縱向連接的并聯(lián)絕緣杠，每對(duì)同相逆并聯(lián)臂之間絕緣隔板為整張結(jié)構(gòu)。
元件壓接螺桿連接于元件母排背面的防磁墊板，其螺紋長(zhǎng)度小于防磁墊板的厚度，以防碰上絕緣隔板，防磁墊板厚度小于并聯(lián)絕緣杠的厚度。
元件壓接螺桿外套采用雙絕緣技術(shù)，即在緊貼金屬元件壓接螺桿外表處套一層軟質(zhì)的絕緣材料，其外層為絕緣強(qiáng)度較高的硬質(zhì)絕緣材料，兩層絕緣材料間距不應(yīng)超過(guò)1.5mm。
本實(shí)用新型的有益效果是，使用無(wú)金屬柜體式結(jié)構(gòu)將極大地減小裝置的損耗、振動(dòng)、溫升、噪音，極大提高裝置的可輸出功率及運(yùn)行時(shí)的效率、安全性。


圖1為本實(shí)用新型所述的無(wú)金屬柜體式結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)用新型所述的同相逆并聯(lián)橋臂正視圖圖3為本實(shí)用新型所述的同相逆并聯(lián)橋臂側(cè)視圖圖4為本實(shí)用新型所述的單只元件壓接正視圖其中1.底部支撐絕緣杠。2.固定角鋼。3.快速熔斷器。4.快熔水冷母排。5.頂部絕緣蓋板。6.陽(yáng)極匯流母線A。7.陽(yáng)極匯流母線B。8.絕緣隔板。9.陰極匯流母線A。10.陰極匯流母線B。11.上部并聯(lián)絕緣杠。12.中上部并聯(lián)絕緣杠。13.中下部并聯(lián)絕緣杠。14.下部并聯(lián)絕緣杠。15.固定連接件。16.支撐絕緣瓷瓶。17.匯水管。18.閥側(cè)交流進(jìn)線。19.元件水冷母排。20.金屬連接導(dǎo)體。21.防磁墊板。22.元件壓接螺桿。23.電力電子元件。24.絕緣壓塊。25.水冷散熱器。26.彈簧鋼板。27.黃蠟管。28.環(huán)氧玻璃布管。
具體實(shí)施方式
下面的實(shí)施例將對(duì)本實(shí)用新型予以進(jìn)一步說(shuō)明，但并不因此而限制本實(shí)用新型。
在大電流電力電子功率變換系統(tǒng)中，將主電路系統(tǒng)的不同電位或電流支路劃分成若干個(gè)獨(dú)立的模塊，每一個(gè)模塊由絕緣材料聯(lián)結(jié)成單獨(dú)的整體結(jié)構(gòu)，按電力系統(tǒng)設(shè)備電路的要求，將這些模塊通過(guò)金屬導(dǎo)體及絕緣材料連接成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，裝置中有6對(duì)同相逆并聯(lián)臂，可將每對(duì)同相逆并聯(lián)臂看成一個(gè)獨(dú)立的模塊。這6對(duì)同相逆聯(lián)臂通過(guò)固定角鋼(2)與底部支撐絕緣杠(1)連接及頂部絕緣蓋板(5)與上部并聯(lián)絕緣杠(11)連接成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，通過(guò)金屬導(dǎo)體與相應(yīng)的直流正負(fù)母線(6，7，9，10)連接，可以進(jìn)一步加固所有的同相逆并臂。并在直流正、負(fù)母線(6，7，9，10)的左、中、右均留有匯流引出口，不僅保證了匯流引出口連接處的壓接電流密度要求，而且平衡了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的重心。通過(guò)固定連接件(15)將底部支撐絕緣杠(1)固定在支撐絕緣瓷瓶(16)上，從而形成無(wú)金屬柜體式結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，每個(gè)橋臂上有6只電力電子元件(23)，它們之間通過(guò)元件水冷母排(19)及快熔水冷母排(4)組成并聯(lián)電路，并聯(lián)支路上的每只電力電子元件(23)通過(guò)金屬導(dǎo)體(20)與一只快速熔斷器(3)相連，通過(guò)并聯(lián)絕緣杠(11，12，13，14)將元件水冷母排(19)及快熔水冷母排(4)連接成一個(gè)整體。為了減小絕緣隔板(8)火電流工作時(shí)的振動(dòng)，每隔兩只電力電子元件(23)設(shè)置一整根并聯(lián)絕緣杠，由相同厚度的并聯(lián)絕緣杠(11，12，13，14)緊壓住絕緣隔板(8)。每對(duì)同相逆并聯(lián)臂之間絕緣隔板(8)為整張結(jié)構(gòu)，若單張絕緣板尺寸不夠需要拼接時(shí)，應(yīng)該在并聯(lián)絕緣杠(11，12，13)處拼接，并由并聯(lián)絕緣杠(11，12，13)完全覆蓋接縫，增大同相逆并聯(lián)臂之間的爬電距離。
如圖3所示，電力電子元件(23)、水冷散熱器(25)及絕緣壓塊(24)被彈簧鋼板(26)經(jīng)元件壓接螺桿(22)固定在元件水冷母排(19)上，為保證最小同相逆并聯(lián)橋臂的間距，元件壓接螺桿(22)連接于元件水冷母排(19)背面的防磁墊板(21)，其螺紋長(zhǎng)度小于防磁墊板(21)的厚度，以防碰上絕緣隔板(8)產(chǎn)生振動(dòng)，防磁墊板可減小元件水冷母排(19)變形及附加發(fā)熱損耗，其厚度小于并聯(lián)絕緣杠(11，12，13，14)的厚度。
如圖4所示，在金屬元件壓接螺桿(22)外套采用雙絕緣技術(shù)，即在緊貼金屬元件壓接螺桿(22)外表處套一層軟質(zhì)的絕緣材料黃蠟管(27)，其外層為絕緣強(qiáng)度較高的硬質(zhì)絕緣材料環(huán)氧玻璃布管(28)，兩層絕緣材料間距為1mm，減小運(yùn)行時(shí)環(huán)氧玻璃布管(28)滑動(dòng)而產(chǎn)生噪音。由此而加強(qiáng)了系統(tǒng)設(shè)備的絕緣性能。
本實(shí)用新型可用于需要大電流AC-DC，DC-AC，AC-AC功率變換的各類電力電子裝置及大功率電力系統(tǒng)裝置。
權(quán)利要求1.一種無(wú)金屬柜體式結(jié)構(gòu)大電流電力電子裝置，其特征在于裝置由每個(gè)橋臂組成一個(gè)獨(dú)立的模塊并通過(guò)并聯(lián)絕緣杠在水平面縱向連接成一個(gè)整體，每個(gè)模塊經(jīng)金屬導(dǎo)體與相應(yīng)水平方向的直流陽(yáng)、陰極母線(6，7，9，10)連接，并通過(guò)底部支撐絕緣杠(1)及頂部絕緣蓋板(5)在水平面橫向連接成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，以底部支撐絕緣杠(1)為這個(gè)整體的基座，并設(shè)有絕緣材料的基座支撐，從而形成無(wú)金屬柜體式結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)金屬柜體式結(jié)構(gòu)大電流電力電子裝置，其特征在于對(duì)于采用同相逆并聯(lián)技術(shù)的裝置，每對(duì)同相逆并聯(lián)臂組成一個(gè)獨(dú)立的模塊，再這對(duì)橋臂中間設(shè)有絕緣隔板(8)由下部并聯(lián)絕緣杠(14)及上部并聯(lián)絕緣杠(11)在水平面縱向連接成一個(gè)整體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)金屬柜體式結(jié)構(gòu)大電流電力電子裝置，其特征在于每個(gè)橋臂在水平面按每隔2-3只電力電子元件設(shè)置縱向連接的并聯(lián)絕緣杠，每對(duì)同相逆并聯(lián)臂之間絕緣隔板為整張結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)金屬柜體式結(jié)構(gòu)大電流電力電子裝置，其特征在于元件壓接螺桿連接于元件母排背面的防磁墊板(21)，其螺紋長(zhǎng)度小于防磁墊板的厚度，防磁墊板厚度小于并聯(lián)絕緣杠的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)金屬柜體式結(jié)構(gòu)大電流電力電子裝置，其特征在于元件壓接螺桿(22)外套為雙絕緣，即在緊貼金屬元件壓接螺桿(22)外表處先套一層軟質(zhì)的絕緣材料，再套絕緣強(qiáng)度較高的硬質(zhì)絕緣材料，兩層絕緣材料間距不超過(guò)1.5mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及大功率電力系統(tǒng)設(shè)備，尤其適用于大電流AC－DC、AC－AC、DC－AC、DC－DC電力電子功率變換裝置，其主電路系統(tǒng)包含不同電位、且電流很大的多條電流支路。其采取將每個(gè)橋臂組成一個(gè)獨(dú)立的模塊并通過(guò)并聯(lián)絕緣杠在水平面縱向連接成一個(gè)整體；每個(gè)模塊經(jīng)金屬導(dǎo)體與相應(yīng)水平方向的直流陽(yáng)、陰極母線連接，并通過(guò)底部支撐絕緣杠及頂部絕緣蓋板在水平面橫向連接成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，以底部支撐絕緣杠為這個(gè)整體的基座，并設(shè)有絕緣材料的基座支撐，從而形成無(wú)金屬柜體式結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型極大地減小裝置的損耗、振動(dòng)、溫升、噪音，極大提高裝置的可輸出功率及運(yùn)行時(shí)的效率、安全性。
文檔編號(hào)H02B1/01GK2777837SQ200520069458
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月4日
發(fā)明者鄭宏, 祁青 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)