本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種基于集成門極換流晶閘管的三電平模塊。

背景技術(shù)：

集成門極換流晶閘管(Integrated Gate Commutated Thyristors，IGCT)是一種高效率、可靠性高的電力半導(dǎo)體器件，它由門極關(guān)斷晶閘管(Gate Turn-off Thyrisitor，GTO)發(fā)展而來(lái)。IGCT在開通時(shí)是一個(gè)門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)，而在關(guān)斷時(shí)是一個(gè)晶體管，兼具晶體管開關(guān)速度快、開關(guān)損耗低和晶閘管導(dǎo)通損耗低、阻斷電壓高、輸出電流大的特點(diǎn)，所以它集絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)的高速開關(guān)特性和GTO的高阻斷電壓及低導(dǎo)通損耗特性于一體。

中點(diǎn)箝位(Electro-magnetic Interference，NPC)三電平電路是目前最為成熟的三電平電路，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用功率器件少、技術(shù)成熟可靠的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)需通過串聯(lián)器件即可實(shí)現(xiàn)變頻器的高壓大功率輸出。IGCT具有開關(guān)速度快、損耗低、阻斷電壓高、輸出電流大等優(yōu)點(diǎn)，將IGCT應(yīng)用到中點(diǎn)箝位三電平電路中，其功率相模塊將具有大功率的輸出能力。完整的三電平IGCT相模塊包括IGCT、續(xù)流二極管、箝位二極管、吸收回路及散熱組件等，通過合理的相模塊內(nèi)器件布局，可保證必須的電氣性能，降低換流回路的雜散電感，保證器件的散熱能力以及良好的工程維護(hù)效果。

隨著海上風(fēng)電和大噸位船舶的逐步發(fā)展，技術(shù)層面加大了對(duì)中壓變頻方案的需求，IGCT中壓變頻器在功率以及電能傳輸方面的特性使得其在海上風(fēng)電和大噸位船舶具有良好的應(yīng)用前景，然而，兩個(gè)行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的空間較小，對(duì)變頻器機(jī)組尺寸有嚴(yán)格限制，且現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境伴有振動(dòng)等現(xiàn)象，因此，設(shè)計(jì)一種緊湊型三電平模塊以降低現(xiàn)有變頻器機(jī)組的尺寸和提高模塊運(yùn)行的可靠性具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種集成門極換流晶閘管的三電平模塊，可可有效降低三相整流或逆變單元的總體積。

本發(fā)明提供一種基于集成門極換流晶閘管的三電平模塊，包括：第一相模塊、第二相模塊、第三相模塊與壓裝裝置，所述第一相模塊、第二相模塊與第三相模塊均包括集成門極換流晶閘管、續(xù)流二極管、中點(diǎn)箝位二極管及吸收二極管，所述壓裝裝置包括壓裝組件與壓裝框架，所述第一相模塊、第二相模塊與第三相模塊通過所述壓裝組件沿所述壓裝框架的高度方向依次壓裝在所述壓裝框架內(nèi)，所述第一相模塊、第二相模塊及第三相模塊中的集成門極換流晶閘管沿所述壓裝框架的高度方向構(gòu)成第一壓裝串，所述第一相模塊、第二相模塊及第三相模塊中的續(xù)流二極管沿所述壓裝框架的高度方向構(gòu)成第二壓裝串，所述第一相模塊、第二相模塊及第三相模塊中的中點(diǎn)箝位二極管和吸收二極管沿所述壓裝框架的高度方向構(gòu)成第三壓裝串。

進(jìn)一步的，所述第一相模塊、第二相模塊、第三相模塊的壓裝結(jié)構(gòu)相同，所述第二相模塊的擺放方向與所述第一相模塊和所述第三相模塊的擺放方向相反，所述第一壓裝串、第二壓裝串及第三壓裝串在不同模塊的部分之間設(shè)有絕緣墊塊。

進(jìn)一步的，所述壓裝框架包括上壓板、下壓板和多根支撐柱，所述多根支撐柱的兩端分別穿過所述上壓板和所述下壓板并通過螺母緊固。

進(jìn)一步的，每個(gè)所述集成門極換流晶閘管、續(xù)流二極管、中點(diǎn)箝位二極管及吸收二極管的上下兩側(cè)均分別設(shè)有一個(gè)散熱器，所述多根支撐柱包括進(jìn)水支撐柱與出水支撐柱，所述散熱器與所述進(jìn)水支撐柱及出水支撐柱連接，所述進(jìn)水支撐柱與位于所述壓裝框架下方的主進(jìn)水管連接，所述出水支撐柱與位于所述壓裝框架上方的主出水管連接。

進(jìn)一步的，位于所述第一壓裝串、第二壓裝串及第三壓裝串上對(duì)應(yīng)高度的散熱器之間通過直線式短接母排電氣連接，所述直線式短接母排在與散熱器連接的區(qū)域之間設(shè)有柔性過渡區(qū)。

進(jìn)一步的，還包括多個(gè)第一定位結(jié)構(gòu)及多個(gè)第二定位結(jié)構(gòu)，所述集成門極換流晶閘管與上方緊鄰的散熱器通過所述第一定位結(jié)構(gòu)定位在所述第一壓裝串中，所述第二壓裝串上的散熱器與所述第三壓裝串上位于相同高度的散熱器通過所述第二定位結(jié)構(gòu)共同定位。

進(jìn)一步的，還包括門驅(qū)抗震組件，所述門驅(qū)抗震組件包括上固定架、下固定架與固定板，所述上固定架與所述下固定架分別固定在所述上壓板和所述下壓板上，所述門驅(qū)固定板的兩端分別固定在所述上固定架與所述下固定架上，所述集成門極換流晶閘管的門極驅(qū)動(dòng)通過螺栓固定在所述門驅(qū)固定板上。

進(jìn)一步的，所述第一壓裝串、第二壓裝串及第三壓裝串的底部分別設(shè)有墊塊組件，所述墊塊組件包括墊塊與定位銷，所述墊塊的底部中心設(shè)有凸出的球面，所述定位銷設(shè)置于所述墊塊的軸線上且凸出于所述球面，所述下壓板設(shè)有與所述球面配合的凹面以及與所述定位銷配合的定位孔，所述凹面與所述球面的一部分相貼合。

進(jìn)一步的，所述壓裝組件包括導(dǎo)柱、球頭螺栓、簧板、彈性件及壓力傳遞塊，所述導(dǎo)柱沿軸線方向設(shè)有通孔段與內(nèi)螺紋孔段，所述球頭螺栓穿過所述通孔段并與所述內(nèi)螺紋段配合而伸出所述導(dǎo)柱的底部，所述導(dǎo)柱穿設(shè)于所述上壓板上的定位孔中而位于對(duì)應(yīng)壓裝串的上方，所述簧板將所述彈性件定位在所述上壓板的下表面與所述導(dǎo)柱的底部凸緣之間，所述壓力傳遞塊的頂部與所述球頭螺栓的球頭部相抵，所述壓力傳遞塊的底部與對(duì)應(yīng)壓裝串頂端的絕緣墊塊面接觸。

進(jìn)一步的，所述壓裝組件還包括卡環(huán)與載荷保持螺母，所述載荷保持螺母與所述導(dǎo)柱的頂部螺紋配合，所述載荷保持螺母在首次壓裝或重新壓裝對(duì)應(yīng)壓裝串時(shí)將所述卡環(huán)壓緊在所述上壓板的上表面以保持壓裝載荷。

進(jìn)一步的，所述中點(diǎn)箝位二極管與上下緊鄰的散熱器之間設(shè)有散熱器防損鉬片。

進(jìn)一步的，第一相模塊、第二相模塊、第三相模塊對(duì)外的電氣連接母排包括直流正母排、直流負(fù)母排、交流輸出母排和直流中性點(diǎn)母排，所述對(duì)外的電氣連接母排均設(shè)有柔性過渡區(qū)。

進(jìn)一步的，所述第一相模塊、第二相模塊與第三相模塊均包括四個(gè)集成門極換流晶閘管、四個(gè)續(xù)流二極管、兩個(gè)中點(diǎn)箝位二極管及兩個(gè)吸收二極管，所述第一壓裝串、第二壓裝串及第三壓裝串之間呈“品”字形擺放。

本發(fā)明的實(shí)施例中，第一相模塊、第二相模塊與第三相模塊通過壓裝組件沿壓裝框架的高度方向依次壓裝在壓裝框架內(nèi)，通過將三個(gè)相模塊集成在一個(gè)壓裝框架中，可大幅度降低由三個(gè)獨(dú)立相模塊組成的整流或逆變單元的體積。同時(shí)，每個(gè)相模塊中的器件分別壓裝成三個(gè)壓裝串，布局簡(jiǎn)潔，電路走向清晰，有利于降低雜散電感。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于集成門極換流晶閘管的三電平模塊的電路拓?fù)鋱D。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于集成門極換流晶閘管的三電平模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于集成門極換流晶閘管的三電平模塊的正視圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于集成門極換流晶閘管的三電平模塊的右視圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于集成門極換流晶閘管的三電平模塊的左視圖(未示出吸收電容)。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于集成門極換流晶閘管的三電平模塊的俯視圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例中第一定位結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例中第二定位結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)外連接母排的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為本發(fā)明實(shí)施例中直線式短接母排的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為本發(fā)明實(shí)施例中壓裝組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12為本發(fā)明實(shí)施例中壓裝組件的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。

圖13為本發(fā)明實(shí)施例中墊塊組件的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。

具體實(shí)施方式

為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于集成門極換流晶閘管的三電平模塊的電路拓?fù)鋱D。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的基于集成門極換流晶閘管的三電平模塊對(duì)應(yīng)的三電平電路包括第一相11、第二相12及第三相13，因此可作為三相整流單元或三相逆變單元使用，第一相11、第二相12及第三相13具有相同的功率組件且電路結(jié)構(gòu)相同，所述功率組件包括四個(gè)集成門極換流晶閘管(以下稱“IGCT”)V1、V2、V3、V4，四個(gè)續(xù)流二極管D1、D2、D3、D4，兩個(gè)中點(diǎn)箝位二極管D5、D6，兩個(gè)吸收二極管D7、D8，兩組箝位吸收電容C1、C2。其中，續(xù)流二極管D1的陽(yáng)極與續(xù)流二極管D2的陰極電性相連，續(xù)流二極管D2的陽(yáng)極與續(xù)流二極管D3的陰極電性相連，續(xù)流二極管D3的陽(yáng)極與續(xù)流二極管D4的陰極電性相連，四個(gè)IGCT V1、V2、V3、V4依次串聯(lián)連接于續(xù)流二極管D1的陰極和續(xù)流二極管D4的陽(yáng)極之間，中點(diǎn)箝位二極管D5的陰極電性連接于續(xù)流二極管D1的陽(yáng)極與續(xù)流二極管D2的陰極之間的節(jié)點(diǎn)，中點(diǎn)箝位二極管D5的陽(yáng)極與中點(diǎn)箝位二極管D6的陰極電性相連，中點(diǎn)箝位二極管D6的陽(yáng)極電性連接于續(xù)流二極管D3的陽(yáng)極與續(xù)流二極管D4的陰極之間的節(jié)點(diǎn)，吸收二極管D7的陽(yáng)極與續(xù)流二極管D1的陰極電性相連，吸收二極管D7的陰極依次通過箝位吸收電容C1、C2與吸收二極管D8的陽(yáng)極電性相連，吸收二極管D8的陰極與續(xù)流二極管D4的陽(yáng)極電性相連。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于集成門極換流晶閘管的三電平模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于集成門極換流晶閘管的三電平模塊的正視圖。如圖2與圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例的基于集成門極換流晶閘管的三電平模塊(以下稱“三電平模塊”)包括第一相模塊21、第二相模塊22、第三相模塊23與壓裝裝置，壓裝裝置包括多個(gè)壓裝組件60與壓裝框架30，第一相模塊21包括圖1中第一相11的功率組件，第二相模塊22包括圖1中第二相12的功率組件，第三相模塊23包括圖1中第三相13的功率組件，第一相模塊21、第二相模塊22與第三相模塊23通過該多個(gè)壓裝組件60沿壓裝框架30的高度方向依次壓裝在壓裝框架30內(nèi)，其中，第一相模塊21、第二相模塊22及第三相模塊23中的IGCT沿壓裝框架30的高度方向構(gòu)成第一壓裝串51，第一相模塊21、第二相模塊22及第三相模塊23中的續(xù)流二極管沿壓裝框架30的高度方向構(gòu)成第二壓裝串52，第一相模塊21、第二相模塊22及第三相模塊23中的中點(diǎn)箝位二極管和吸收二極管沿壓裝框架30的高度方向構(gòu)成第三壓裝串53。

本發(fā)明實(shí)施例通過將三電平模塊中的三個(gè)相模塊集成在一個(gè)壓裝框架內(nèi)，相比當(dāng)前行業(yè)內(nèi)三相整流或逆變單元中三個(gè)相模塊獨(dú)立壓裝且串聯(lián)擺放的方式，可大幅度降低三相整流或逆變單元的總體積，便于功率柜以及變頻器整體結(jié)構(gòu)尺寸的縮小，從而有助于適應(yīng)海上風(fēng)電和船舶等現(xiàn)場(chǎng)空間較小的場(chǎng)合。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖2與圖3，壓裝框架30包括上壓板31、下壓板32和多根支撐柱33，支撐柱33的兩端分別穿過上壓板31和下壓板32并通過螺母緊固從而形成一框架結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中，支撐柱33為四根且分別設(shè)置在上壓板31與下壓板32的四個(gè)角之間，多個(gè)壓裝組件60穿設(shè)于上壓板31的定位孔(圖未示)中以將對(duì)應(yīng)的壓裝串固定在壓裝框架30中，優(yōu)選的，上壓板31和下壓板32使用鋁合金，支撐柱33為不銹鋼材質(zhì)的無(wú)縫鋼管，從而有利于降低重量。在本實(shí)施例中，支撐柱33還可作為冷卻水管以進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，所述支撐柱33包括進(jìn)水支撐柱331、332與出水支撐柱333、334(請(qǐng)參圖4與圖5)，其中，進(jìn)水支撐柱331、332與位于壓裝框架30下方的主進(jìn)水管41連接，出水支撐柱333、334與位于壓裝框架30上方的主出水管42連接，該主進(jìn)水管41在下和主出水管42在上的布局有利于水流更均勻地遍及模塊內(nèi)的任一個(gè)支路以保證所有器件的散熱效果。進(jìn)一步的，壓裝框架30還可包括兩片上支撐板35與兩片下支撐板36，兩片上支撐板35分別穿過相鄰的兩根支撐柱33的端部后固定在上壓板31的上方，兩片下支撐板36分別穿過相鄰的兩根支撐柱33的端部后固定在下壓板32的下方，主進(jìn)水管41與主出水管42分別從下支撐板36與上支撐板35穿出，從而提高壓裝框架30的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與穩(wěn)定性。

請(qǐng)參圖2、圖4與圖5，第一壓裝串51自上而下依次為第一壓裝串上端絕緣墊塊511、第一相模塊21的四個(gè)IGCT、第一模塊間絕緣墊塊512、第二相模塊22的四個(gè)IGCT、第二模塊間絕緣墊塊513、第三相模塊的四個(gè)IGCT、第一壓裝串下端絕緣墊塊514以及多個(gè)散熱器515。第一相模塊21、第二相模塊22、第三相模塊23對(duì)應(yīng)第一壓裝串51部分的壓裝結(jié)構(gòu)完全一致，請(qǐng)結(jié)合圖1，以第一相模塊21對(duì)應(yīng)的部分為例，第一相模塊21對(duì)應(yīng)部分自上而下依次為散熱器515、IGCT516(V1)、散熱器515、IGCT516(V2)、散熱器515、IGCT516(V3)、散熱器515、IGCT516(V4)、散熱器515。優(yōu)選的，本實(shí)施例中第二相模塊22與第一相模塊21、第三相模塊23的擺放方向相反以降低第二相模塊22與第一相模塊21、第三相模塊23位置相鄰處的電壓差，從而可降低第一模塊間絕緣墊塊512與第二模塊間絕緣墊塊513的厚度以縮短第一壓裝串51的長(zhǎng)度，達(dá)到進(jìn)一步減小三電平模塊的總體積的目的，因此，第二相模塊22對(duì)應(yīng)部分自上而下依次為IGCT V4-IGCT V1。在本實(shí)施例中，第一壓裝串51的散熱器515的一端通過毛細(xì)水管517與進(jìn)水支撐柱332連接，另一端通過毛細(xì)水管518與出水支撐柱333連接。

進(jìn)一步的，請(qǐng)結(jié)合圖7，IGCT516與上方緊鄰的散熱器515通過第一定位結(jié)構(gòu)55定位在第一壓裝串51中。具體的，第一定位結(jié)構(gòu)55包括定位結(jié)構(gòu)本體551、形成于定位結(jié)構(gòu)本體551上的定位爪552、散熱器接口553、IGCT導(dǎo)向槽554以及IGCT定位卡槽(圖未示)，所述IGCT定位槽位于定位結(jié)構(gòu)本體551上相對(duì)定位爪552的一側(cè)，第一定位結(jié)構(gòu)55通過定位爪552與進(jìn)水支撐柱332、出水支撐柱333實(shí)現(xiàn)類似“孔軸”配合的結(jié)構(gòu)，通過設(shè)計(jì)合適的過盈量以實(shí)現(xiàn)第一定位結(jié)構(gòu)55在壓裝框架30中水平面內(nèi)的定位和適當(dāng)夾緊，定位爪552的開口式圓弧有利于第一定位結(jié)構(gòu)55與支撐柱332、333的多次裝拆操作，上方緊鄰IGCT516的散熱器515從定位爪側(cè)通過與散熱器接口553的孔軸配合快速定位，IGCT516從定位爪552的相對(duì)側(cè)插入IGCT導(dǎo)向槽554快速定位，并與IGCT定位卡槽卡合限位。第一定位結(jié)構(gòu)55結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，可大幅度提高裝配時(shí)IGCT器件在第一壓裝串51中的定位效率，克服裝配時(shí)IGCT器件因門極驅(qū)動(dòng)重力矩導(dǎo)致的傾斜，避免相鄰器件通過傳統(tǒng)的定位銷定位方式導(dǎo)致的累計(jì)定位誤差，保持第一壓裝串51上端的穩(wěn)定性，保證壓裝前整個(gè)壓裝串中所有器件處于正確的位姿以保證后續(xù)壓裝質(zhì)量，并有助于第一壓裝串51上的器件維護(hù)。優(yōu)選的，整個(gè)第一定位結(jié)構(gòu)55采用改性PA材質(zhì)，從而使第一定位結(jié)構(gòu)55具有良好的絕緣性能、力學(xué)性能和成型性能。

進(jìn)一步的，請(qǐng)繼續(xù)參考圖2，壓裝框架30在對(duì)應(yīng)第一壓裝串51的一側(cè)設(shè)有門驅(qū)抗震組件70，用于保證IGCT門極驅(qū)動(dòng)的抗振性能，進(jìn)而保證IGCT工作的可靠性。具體的，門驅(qū)抗震組件70包括上固定架71、下固定架72與固定板73，上固定架71與下固定架72分別固定在上壓板31和下壓板32上，門驅(qū)固定板73的兩端分別固定在上固定架71與下固定架72上，IGCT516的門極驅(qū)動(dòng)519通過螺栓固定在門驅(qū)固定板73上，門驅(qū)固定板73在對(duì)應(yīng)相鄰兩個(gè)門極驅(qū)動(dòng)519的中間位置處設(shè)有凸起結(jié)構(gòu)74。在本實(shí)施例中，上固定架71與下固定架72采用不銹鋼材質(zhì)以具有較好的剛性，門驅(qū)固定板73采用較厚的環(huán)氧布板且設(shè)有凸起結(jié)構(gòu)74，由于相鄰IGCT的門極驅(qū)動(dòng)的外殼在工作中電壓差有效值可達(dá)到2500V，因此，選用環(huán)氧布板材質(zhì)以及設(shè)計(jì)凸起結(jié)構(gòu)可保證必要的絕緣性能。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖4，第二壓裝串52自上而下依次為第二壓裝串上端絕緣墊塊521、第一相模塊21的四個(gè)續(xù)流二極管、第三模塊間絕緣墊塊522、第二相模塊22的四個(gè)續(xù)流二極管、第四模塊間絕緣墊塊523、第三相模塊23的四個(gè)續(xù)流二極管、第二壓裝串下端絕緣墊塊524以及多個(gè)散熱器525。第一相模塊21、第二相模塊22、第三相模塊23對(duì)應(yīng)第二壓裝串52部分的壓裝結(jié)構(gòu)完全一致，請(qǐng)結(jié)合圖1，以第一相模塊21對(duì)應(yīng)的部分為例，第一相模塊21對(duì)應(yīng)部分自上而下依次為散熱器525、續(xù)流二極管526(D1)、厚度補(bǔ)償銅排529、散熱器525、續(xù)流二極管526(D2)、散熱器525、續(xù)流二極管526(D3)、散熱器525、厚度補(bǔ)償銅排529、續(xù)流二極管526(D4)和散熱器525。與第一壓裝串51相同，由于第二相模塊22與第一相模塊21和第三相模塊23的擺放方向相反，可降低第三模塊間絕緣墊塊522、第四模塊間絕緣墊塊523的厚度以縮短第二壓裝串52的長(zhǎng)度，因此，第二相模塊21對(duì)應(yīng)部分自上而下依次為續(xù)流二極管D4-續(xù)流二極管D1。在本實(shí)施例中，第二壓裝串52的散熱器525的一端通過毛細(xì)水管527與出水支撐柱334連接，另一端通過毛細(xì)水管與第三壓裝串53上的相同高度的散熱器連接。此外，厚度補(bǔ)償銅排529的作用是補(bǔ)償?shù)诙貉b串52與第三壓裝串53之間因第三壓裝串53中中點(diǎn)箝位二極管和吸收二極管間絕緣墊塊引起的高度差。

請(qǐng)參圖2與圖5(圖中未示出電容組件)，第三壓裝串53自上而下依次為第三壓裝串上端絕緣墊塊531、第一相模塊21吸收二極管與箝位二極管、第五模塊間絕緣墊塊532、第二相模塊22吸收二極管與箝位二極管、第六模塊間絕緣墊塊533、第三相模塊23吸收二極管與箝位二極管、第三壓裝串下端絕緣墊塊534。第一相模塊21、第二相模塊22、第三相模塊23對(duì)應(yīng)第三壓裝串53部分的壓裝結(jié)構(gòu)完全一致，請(qǐng)結(jié)合圖1，以第一相模塊21對(duì)應(yīng)的部分為例，第一相模塊21對(duì)應(yīng)部分自上而下依次為散熱器535、吸收二極管(D7)、正吸收母排、吸收母排絕緣墊塊536、散熱器535、散熱器防損鉬片、中點(diǎn)箝位二極管(D5)、散熱器防損鉬片、散熱器535、散熱器防損鉬片、中點(diǎn)箝位二極管(D6)、散熱器防損鉬片、散熱器535、吸收母排絕緣墊塊536、負(fù)吸收母排、吸收二極管(D8)和散熱器535，其中，所述散熱器防損鉬片的主要作用是防止在中點(diǎn)箝位二極管發(fā)生擊穿時(shí)產(chǎn)生的熔融物質(zhì)對(duì)散熱器535的損壞，避免對(duì)難以維護(hù)的散熱器535進(jìn)行更換，降低維護(hù)難度。與第一壓裝串51相同，由于第二相模塊22與第一相模塊21和第三相模塊23的擺放方向相反，從而可降低第五模塊間絕緣墊塊532、第六模塊間絕緣墊塊533的厚度以縮短第三壓裝串53的長(zhǎng)度，因此，第二相模塊22對(duì)應(yīng)部分中吸收二極管與箝位二極管的順序與第一相模塊21和第二相模塊22正好相反。在本實(shí)施例中，第三壓裝串53的散熱器535一端通過毛細(xì)水管537與進(jìn)水支撐柱331連接，另一端通過另一根毛細(xì)水管與第二壓裝串52中對(duì)應(yīng)高度上的散熱器525連接。

進(jìn)一步的，請(qǐng)結(jié)合圖4、圖5與圖8，第二壓裝串52與第三壓裝串53上位于相同高度的散熱器525、535通過第二定位結(jié)構(gòu)56共同定位。具體的，第二定位結(jié)構(gòu)56包括定位結(jié)構(gòu)本體561、形成于定位結(jié)構(gòu)本體561上的兩個(gè)定位爪562、第二壓裝串散熱器接口563與第三壓裝串散熱器接口564，第二壓裝串散熱器接口563與第三壓裝串散熱器接口564分別設(shè)置在與兩個(gè)定位爪562對(duì)應(yīng)的位置處，第二定位結(jié)構(gòu)56通過定位爪561與進(jìn)水支撐柱331、出水支撐柱334實(shí)現(xiàn)類似“孔軸”配合的結(jié)構(gòu)，通過設(shè)計(jì)合適的過盈量以實(shí)現(xiàn)第二定位結(jié)構(gòu)56在壓裝框架30中水平面內(nèi)的定位和適當(dāng)夾緊，定位爪561的開口式圓弧有利于第二定位結(jié)構(gòu)56與支撐柱331、334的多次裝拆操作，上方緊鄰吸收二極管、箝位二極管或續(xù)流二極管的散熱器從定位爪562的相對(duì)側(cè)通過與對(duì)應(yīng)的散熱器接口的孔軸配合快速定位。如此，由于第二壓裝串52中的厚度補(bǔ)償銅排529補(bǔ)償了第三壓裝串53中吸收母排絕緣墊塊536與吸收母排引起的厚度差，保持了第二壓裝串52和第三壓裝串53對(duì)應(yīng)器件之間的高度一致，從而便于三個(gè)壓裝串間的母排連接以及第二定位結(jié)構(gòu)56與對(duì)應(yīng)高度散熱器的配合。第二定位結(jié)構(gòu)56結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，可避免第二壓裝串52與第三壓裝串53上相鄰器件通過傳統(tǒng)的定位銷定位方式導(dǎo)致的累積定位誤差，保持各壓裝串上端的穩(wěn)定性，保證壓裝前整個(gè)壓裝串中所有器件處于正確的位置以保證后續(xù)壓裝質(zhì)量。此外，第二定位結(jié)構(gòu)56同時(shí)對(duì)第二壓裝串52和第三壓裝串53上對(duì)應(yīng)高度的兩個(gè)散熱器進(jìn)行定位，提高了定位結(jié)構(gòu)的利用效率，結(jié)構(gòu)更加緊湊。

進(jìn)一步的，請(qǐng)參圖6，在本實(shí)施例中，第一壓裝串51、第二壓裝串52及第三壓裝串53之間呈“品”字形擺放，也即，三個(gè)壓裝串對(duì)應(yīng)的壓裝組件60之間的連線為等腰三角形。如此，使得整個(gè)壓裝框架30在壓裝時(shí)變形均勻，有利于各壓裝串中器件均勻受載，且壓裝串間的距離小，壓裝串間的連接母線短，有利于降低雜散電感。

從圖2至圖6可以看出，本發(fā)明實(shí)施例的三電平模塊中第一相模塊21、第二相模塊22、第三相模塊23的壓裝結(jié)構(gòu)相同，第二相模塊22的擺放方向與第一相模塊21和第三相模塊23的擺放方向相反，也即，第二相模塊22相對(duì)第一相模塊21與第三相模塊23為倒置形式，第一壓裝串51、第二壓裝串52及第三壓裝串53在對(duì)應(yīng)不同模塊的部分之間設(shè)有模塊間絕緣墊塊，請(qǐng)結(jié)合圖1，通過將第二模塊22倒置可降低第二相模塊22與第一相模塊21、第三相模塊23位置相鄰處的電壓差，從而可降低模塊間絕緣墊塊的厚度，以進(jìn)一步降低三電平模塊的整體高度，有助于推動(dòng)整個(gè)大功率變頻器機(jī)組體積的降低，更好滿足船舶和海上風(fēng)電對(duì)變頻器體積的要求。

承上述，請(qǐng)參圖1、圖2、圖5與圖9，三電平模塊的對(duì)外連接母排主要包括DC+對(duì)外連接母排81(即直流正母排)、PH對(duì)外連接母排82(即交流輸出母排)、DC-對(duì)外連接母排83(即直流負(fù)母排)以及NP對(duì)外連接母排84(即直流中性點(diǎn)母排)，其中，C2吸收電容85由兩個(gè)電容并聯(lián)而成，上端與正吸收母排86連接，下端與NP對(duì)外連接母排84連接，C1吸收電容88由兩個(gè)電容并聯(lián)而成，下端與負(fù)吸收母排87連接，上端與NP對(duì)外連接母排84連接。優(yōu)選的，上述對(duì)外連接母排均使用基于壓實(shí)焊接工藝的薄銅片制作而成，同時(shí)，各對(duì)外連接母排在不同連接區(qū)域811、813之間設(shè)有軟連接過渡814，便于模塊和變頻器主電路間的電路對(duì)接。其中，DC+對(duì)外連接母排81、PH對(duì)外連接母排82和DC-對(duì)外連接母排83通過螺栓固連在第一壓裝串51對(duì)應(yīng)的散熱器515上，NP對(duì)外連接母排84通過螺栓固連在第三壓裝串53對(duì)應(yīng)的散熱器535上。

請(qǐng)進(jìn)一步參考圖10，三個(gè)壓裝串間對(duì)應(yīng)器件的電氣連接是通過直線式短接母排58將對(duì)應(yīng)高度的散熱器進(jìn)行連接的，其同樣使用基于壓實(shí)焊接工藝的薄銅片制作而成，且在第一壓裝串散熱器連接區(qū)域582、第二壓裝串散熱器連接區(qū)域583、第三壓裝串散熱器連接區(qū)域581設(shè)有柔性過渡區(qū)584，從而在三個(gè)壓裝串對(duì)應(yīng)散熱器在高度上有小偏差時(shí)也便于連接，同時(shí)也有利于壓裝串中的器件更換。

請(qǐng)參圖11與圖12，壓裝組件60包括導(dǎo)柱61、球頭螺栓62、簧板63、彈性件64及壓力傳遞塊65，導(dǎo)柱61沿軸線方向設(shè)有通孔段611與內(nèi)螺紋孔段612，球頭螺栓62穿過通孔段611并與內(nèi)螺紋孔段612配合而伸出導(dǎo)柱61的底部，導(dǎo)柱61穿設(shè)于上壓板31上的定位孔(圖未示)中而位于對(duì)應(yīng)壓裝串的上方，簧板63將彈性件64定位在上壓板31的下表面與導(dǎo)柱底部的凸緣613之間，壓力傳遞塊65的頂部與球頭螺栓62的頭部相抵，通過扳手驅(qū)動(dòng)球頭螺栓62尾部的扳手驅(qū)動(dòng)接口621旋轉(zhuǎn)球頭螺栓62帶動(dòng)彈性件64變形，可將載荷逐步施加到對(duì)應(yīng)的壓裝串上，壓力傳遞塊65的底部與對(duì)應(yīng)壓裝串頂端的絕緣墊塊面接觸，其錐形結(jié)構(gòu)有利于載荷的均勻傳遞。在本實(shí)施例中，彈性件64為碟簧，數(shù)量為6個(gè)，從而可降低壓裝串熱脹冷縮引起的碟簧變形量對(duì)壓裝載荷波動(dòng)的影響，保持壓裝載荷穩(wěn)定。進(jìn)一步的，壓裝組件60還包括卡環(huán)66與載荷保持螺母67，載荷保持螺母67與導(dǎo)柱61的頂部螺紋配合，載荷保持螺母67在首次壓裝或重新壓裝對(duì)應(yīng)壓裝串時(shí)將卡環(huán)66壓緊在上壓板31的上表面以保持壓裝載荷。

壓裝串首次壓裝時(shí)，在壓裝串中放置壓力傳感器，通過扳手驅(qū)動(dòng)球頭螺栓62將載荷施加在壓裝串上，當(dāng)壓裝力達(dá)到所需大小時(shí)，停止驅(qū)動(dòng)球頭螺栓62，將卡環(huán)66貼著上壓板31卡進(jìn)導(dǎo)柱61，手動(dòng)將載荷保持螺母67旋轉(zhuǎn)到與卡環(huán)65緊密接觸時(shí)即可，當(dāng)回旋球頭螺栓62時(shí)，即可保持碟簧64的變形量，從而可撤掉傳感器進(jìn)行后續(xù)的實(shí)際壓裝串壓裝，該壓裝方式通過傳感器實(shí)時(shí)反饋壓裝力大小，壓裝力控制準(zhǔn)確性高。需要重新壓裝壓裝串時(shí)，先將卡環(huán)65放入載荷保持螺母67和上壓板31之間，然后將載荷保持螺母67沿導(dǎo)柱61往下旋直至其貼著卡環(huán)65，此時(shí)，可將球頭螺栓62旋出來(lái)以進(jìn)行重新壓裝，球頭螺栓62重新旋進(jìn)去時(shí)，當(dāng)旋到卡環(huán)65可以抽出來(lái)時(shí)即可停止旋動(dòng)球頭螺栓62，這時(shí)的壓裝力和重新壓裝之前是一致的。

請(qǐng)參圖13，第一壓裝串51、第二壓裝串52及第三壓裝串53的底部分別設(shè)有墊塊組件90。具體的，墊塊組件90包括墊塊91與定位銷92，墊塊91的底部中心設(shè)有凸出的球面911，定位銷92設(shè)置于墊塊91的軸線上且凸出于球面911，下壓板32設(shè)有與球面93配合的凹面以及與定位銷92配合的定位孔，凹面與球面911的一部分相貼合，也即，墊塊91的下端面與下壓板32的上表面之間不貼合。當(dāng)球頭螺栓62的載荷施加方向和器件軸線方向存在角度偏移和平行偏移而引起壓裝載荷分布不均勻時(shí)，由于墊塊91通過球面911與下壓板32接觸，而球面接觸區(qū)域小，有利于縮小載荷中心線和器件軸線的偏移，從而可提高壓裝載荷在器件接觸面上分布的均勻性。同時(shí)，通過定位銷92對(duì)墊塊91進(jìn)行定位，可避免墊塊91在外界作用下發(fā)生傾斜。

綜上，本發(fā)明實(shí)施例的三電平模塊至少具有以下有益效果：

(1)通過將三個(gè)相模塊集成在一個(gè)壓裝框架中，可大幅度降低整流或逆變單元的體積；

(2)通過將第二相模塊倒置，降低了相模塊間的絕緣距離，可進(jìn)一步降低三電平模塊的體積；

(3)使用剛性較好的門驅(qū)抗震組件，可提高三電平模塊適應(yīng)海上風(fēng)電以及船舶等有振動(dòng)工況環(huán)境下的抗振能力；

(4)使用第一定位結(jié)構(gòu)和第二定位結(jié)構(gòu)對(duì)壓裝串中的器件進(jìn)行定位，可提高器件裝配效率，避免傳統(tǒng)定位方式的累積定位誤差，保持壓裝串上端的穩(wěn)定性；

(5)在壓裝串的底部采用墊塊底部具有球面的墊塊組件，有利于提高壓裝載荷在器件接觸面上分布的均勻性；

(6)采用散熱器防損鉬片，在不影響散熱及導(dǎo)電情況下，可有效防止散熱器受到相鄰二極管擊穿時(shí)產(chǎn)生的熔融物質(zhì)侵害，最大程度避免散熱器的維護(hù)。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。