[发明专利]一种带有多层级防爆和防护结构的柔直功率模块

说明书

本发明提供一种带有多层级防爆和防护功能的柔直功率模块，包含功率器件压接组件、直流母排组件、水管组件和功率模块外壳组件。直流母排组件中间有母排固定板，两侧有圆形金属垫片，通过高强度螺栓固定直流母排组件，通过对直流母排组件自身以及电气连接部位的防爆加强设计，确保了在承受极大的电动力时，直流母排组件自身以及连接部位不会发生断裂、折断和拉弧等破坏性后果。功率器件压接组件内部碟形弹簧在导套上的轴向缓冲作用可避免极端情况下硬冲击对压接组件内的机械部件产生伤害，极端故障后，压接组件内的功率器件可持续稳定通流。水管组件多层级的防护措施极大程度上保护了水管组件不受机械和电弧的损伤。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电换流阀数据传输技术领域，特别涉及一种带有多层级防爆和防护结构的柔直功率模块。

背景技术

功率模块是柔直换流阀的核心单元，换流阀中的功率器件集中在功率模块内部，柔直功率模块电流大、电容器容值大，因此功率密度和能量密度高。当功率模块发生直通短路等极端故障工况时，电容器向短路回路内的功率器件和直流母排放电，极端的放电电流会使压接组件内的功率器件发生局部的能量集中和快速释放而导致陶瓷外壳的破裂，破裂的陶瓷外壳碎片瞬态的冲击应力可能使功率模块内的水管产生破裂。极端的放电电流也会使正负直流母排之间产生极大的电动力，使直流母排产生不可预估的变形，严重时可能在电气连接部位产生间隙而导致拉弧，拉弧会进一步破坏直流母排，甚至电弧会熔断水管导致功率模块漏水，一旦水管漏水换流阀将停运，其危害性非常严重。因此，为增强功率模块的防爆和防护能力，保证功率模块在极端工况下运行的安全性和可靠性，必须对功率模块内的主要部件做多层级的防爆和防护设计。

发明内容

为了解决背景技术中的技术问题，本发明提供一种带有多层级防爆和防护结构的柔直功率模块，对功率模块内部主要部件压接组件、直流母排组件、水管组件和功率模块外壳组件进行了多层级的防爆和防护设计。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种带有多层级防爆和防护结构的柔直功率模块，所述的功率模块为箱体式结构，包括箱体的外壳组件(4)及外壳内部的功率器件压接组件(1)、直流母排组件(2)和水管组件(3)。

所述的直流母排组件(2)包括正极直流母排(12)、负极直流母排(14)、母排固定板(13)、圆形金属垫片(15)、矩形金属垫片(17)和高强度螺栓(16)；母排固定板(13)安装在正极直流母排(12)和负极直流母排(14)中间，圆形金属垫片(15)安装在正极直流排(12)和负极直流排(14)两侧，通过高强度螺栓(16)将正极直流母排(12)和负极直流母排(14)压紧，通过矩形金属垫片(17)将直流母排组件(2)搭接面可靠连接在功率器件压接组件(1)上；同时利用钣金成型工艺对直流母排(2)的正极直流母排(12)位置和负极直流母排(14)四处进行折弯加强。

所述的功率器件压接组件(1)包括顶板(8)、侧板(7)、功率器件(5)、水冷散热器(6)、导套(10)、碟形弹簧(9)和顶栓(11)；侧板(7)安装在顶板(8)下端的侧面，导套(10)安装在顶板(8)上可在顶板(8)上轴向移动，碟形弹簧(9)安装在导套(10)上可在功率器件压接组件(1)内轴向伸缩，顶栓(11)安装在导套(10)上，通过顶栓(11)对功率器件(5)和水冷散热器(6)施加预设压紧力，以使功率器件(5)散热面紧密的贴合在水冷散热器(6)上，通过碟形弹簧(9)保持预设压紧力。

所述的外壳组件(4)包括功率模块底座(21)、侧封板(22)、前面板(22)和上盖板(24)；仅在侧封板(22)的局部开设通风孔；功率模块底座(21)用于支撑和连接功率模块的主要部件：功率器件压接组件(1)、直流母排组件(2)和水管组件(3)；功率模块底座(21)、侧封板(22)、前面板(23)和上盖板(24)组成了功率模块全封闭的防护结构。