[发明专利]高压直流变换装置

说明书

本申请提供一种高压直流变换装置。本申请提供的高压直流变换装置包括耐压壳体、固定支架和高压直流变换器，耐压壳体具有两端开口的容置腔，固定支架设置在容置腔内，高压直流变换器安装在固定支架上，耐压壳体的两端均设置有密封端盖，以密封容置腔，高压直流变换器包括分压模块、功率模块和电路模块，分压模块、功率模块和电路模块沿容置腔的长度方向依次分层排列，分压模块包括多个串联的输入均压电容，功率模块包括多个上桥臂功率模块和多个下桥臂功率模块。本申请提供的高压直流变换装置具有较好的可靠性和稳定性。

技术领域

本申请涉及海底电力技术领域，尤其涉及一种高压直流变换装置。

背景技术

海底电力传输时，采用低压输电存在较大的电能损耗，同时远距离输电会使海底接驳盒输入端电压产生较大的压降，降低了海底设备供电的可靠性，因此，需要岸基侧采用高压输电到海底接驳盒，并通过高压直流变换装置将岸基传输的高压电降压到300V～400V，海底接驳盒内电源系统再进行二次降压，为海底设备提供可靠稳定的电能。

现有技术中，由于高压直流变换装置的输入是直流高电压(几千伏至几十千伏)，单个功率器件的耐压等级无法满足实际需求，因此通常采用输入串联输出并联的电气拓扑结构来解决高电压输入的问题。高压直流变换装置通常包括耐压密闭腔体和设置在耐压密闭腔体内的多个高压高频开关直流变换模块，每个高压高频开关直流变换模块均包含高频变压器。

然而，现有的高压直流变换装置的系统冗余性差，可靠性与稳定性不足。

发明内容

本申请提供一种高压直流变换装置，增加了系统的容错能力，保证了装置长期运行的可靠性和稳定性。

本申请提供一种高压直流变换装置，用于将高压直流电变换为低压直流电，该高压直流变换装置包括耐压壳体、固定支架和高压直流变换器，耐压壳体具有两端开口的容置腔，固定支架设置在容置腔内，高压直流变换器安装在固定支架上，耐压壳体的两端均设置有密封端盖，以密封容置腔。

其中，高压直流变换器包括分压模块、功率模块和电路模块，分压模块、功率模块和电路模块沿容置腔的长度方向依次分层排列，分压模块包括多个输入均压电容，输入均压电容用于将输入的高压直流电压分配至功率模块的两端，功率模块包括多个上桥臂功率模块和多个下桥臂功率模块，多个上桥臂功率模块和多个下桥臂功率模块分别串联以形成半桥结构，该半桥结构的输出端与电路模块电连接。这样，采用模块化的设计方式，使系统具有冗余性，当部分功率模块故障时，热备用的冗余的部分功率模块可以直接替换，提高了容错能力，保证了系统长期运行的可靠性和稳定性。

作为一种可选的实施方式，电路模块包括谐振电容、谐振电感、高频变压器、输出整流模块和控制模块，谐振电容和谐振电感分别与高频变压器的原边电连接，输出整流模块与高频变压器的副边电连接，控制模块用于高压直流变换器的实时控制和通信。这样，采用集中式的高频变压器设置方式，便于进行高压隔离，有利于降低高压直流变换装置的整体体积，提高功率密度。

作为一种可选的实施方式，固定支架包括依次连接的上层支架、中间支架和底层支架，中间支架与上层支架和底层支架之间均设置有第一弹性件。

其中，上桥臂功率模块、输入均压电容和谐振电容均设置在上层支架上；下桥臂功率模块、控制模块、谐振电感和输出整流模块均设置在中间支架上；高频变压器设置在底层支架上。这样，便于不同模块之间的连接导线进行布线，同时可以提高高压直流变换器在容置腔内布局的紧凑性。

作为一种可选的实施方式，上层支架和中间支架均具有多个层叠设置的容置层，多个上桥臂功率模块分别设置于上层支架的不同容置层，多个下桥臂功率模块分别设置于中间支架的不同容置层。这样，功率模块整体可以分层设置，使得空间布局更加合理。

作为一种可选的实施方式，密封端盖包括输入侧端盖和输出侧端盖，上层支架与输入侧端盖相对设置，底层支架与输出侧端盖相对设置。