一种故障穿越模块和变流器的制作方法

1.本实用新型涉及变流器技术领域，特别涉及一种故障穿越模块和变流器。


背景技术：

2.三电平双馈变流器系统的故障穿越(frt)模块需要使用两组斩波(chopper)电路来分别保护正母线和负母线对n的电压运行在合理的范围内。电网发生故障暂态跌落或暂态升高时，母线电压超过预定水平1(例如
±
1150v)，激活chopper电路分别给正负母线电容放电来抑制母线过压。当母线电压低于预定水平2(例如
±
1040v)时，chopper电路切除。当电网电压恢复到额定电压的90％时，转子侧变流器重新回到正常模式，在10s内传递主控给定指令值大小的有功功率到电网。在电网低压情况下，网侧变流器需要控制母线电压稳定。三电平全功率变流器在电网发生故障暂态跌落或暂态升高时，网侧变流器需要发无功支撑电网，因受限于变流器容量，机侧变流器传过来的有功功率，在穿越过程中无法通过网侧变流器及时传递到电网，因此能量积聚于母线电容，后导致母线电压突然泵升。当母线电压超过预定水平1(例如
±
1150v)时，激活chopper电路给母线电容放电来抑制母线过压。当母线电压低于预定水平2(例如
±
1040v)时，切除chopper电路。
3.chopper电路是frt模块的核心组件，其电气布局会影响frt模块的性能高。如图1所示，为相关技术中提供的一种frt模块中chopper电路的布局示意图，两个开关器件igbt水平安装并排布局，散热器11布局于两个igbt底部。功率铜排12顺序连接两个开关器件igbt，igbt的吸收电容c位于igbt上方，cp驱动板13位于igbt左侧。
4.图1所示的frt模块，由igbt构成的两个桥臂交替工作，因此igbt的利用率较低。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种故障穿越模块和变流器，用以解决现有技术中存在的故障穿越模块中开关器件利用率低的问题。
6.第一方面，本技术实施例提供一种故障穿越模块，包括：安装托盘、多个开关器件和与每个开关器件对应的续流器件；
7.多个开关器件的上下管同时工作；每个开关器件与对应连接的续流器件完成续流功能，每个开关器件与每个续流器件安装在所述安装托盘上，且每个开关器件和与所述续流器件对应的功率流平行布置。
8.在一种可能的实现方式中，所述模块还包括散热器；
9.所述安装托盘、所述散热器和所述多个开关器件层叠设置。
10.在一种可能的实现方式中，所述模块还包括安装板；
11.所述安装板安装在所述散热器和所述安装托盘之间。
12.在一种可能的实现方式中，所述模块还包括转接板和cp驱动板；所述安装板的一端具有垂直于所述安装板设置的连接部；
13.所述cp驱动板安装于所述连接部的一侧，且与所述转接板连接；
14.所述转接板设置于多个所述开关器件远离所述安装板的一侧，且靠近所述连接部。
15.在一种可能的实现方式中，所述模块还包括功率铜排；
16.所述功率铜排具有第一连接部、第二连接部和交流输入端，所述交流输入端与交流母线连接，所述第一连接部与一个开关器件的直流输出正引脚连接，所述第二连接部与所述开关器件的直流输出负引脚连接，其中，所述交流输入端与每个连接部之间的功率铜排的长度相同。
17.在一种可能的实现方式中，所述第一连接部包括第一平行部和第一延伸部；
18.所述第一平行部通过所述第一延伸部与对应的开关器件连接；
19.所述第二连接部包括第二平行部和第二延伸部；
20.所述第二平行部通过所述第二延伸部与对应的开关器件连接。
21.在一种可能的实现方式中，所述模块还包括将两个续流器件接入直流母线的正负母排，所述正负母排包括第三平行部和第四平行部，其中，所述第三平行部用于连接所述直流母线和两个续流器件，且与所述安装托盘平行，所述第四平行部用于连接所述两个续流器件和两个桥臂中的开关器件，且与所述安装托盘平行。
22.在一种可能的实现方式中，所述第三平行部包括第一子平行部和第二子平行部，所述第一子平行部和所述第二子平行部相对设置于所述安装托盘上，且在所述托盘上远离所述连接部的一端；
23.所述第四平行部包括第三子平行部和第四子平行部，所述第三子平行部和所述第四子平行部层叠设置，且所述第三子平行部和所述第四子平行部之间设置有绝缘膜。
24.在一种可能的实现方式中，所述模块还包括与开关器件一一对应的吸收电容，每个所述吸收电容的一端与所述第三子平行部连接，每个所述吸收电容的另一端与所述第四子平行部连接。
25.第二方面、本技术实施例提供一种变流器，包括：故障穿越模块和与所述故障穿越模块对应的两个斩波电阻，其中，每个所述故障穿越模块为如第一方面任一所述的故障穿越模块；
26.所述故障穿越模块与每个所述斩波电阻连接。
27.本实用新型有益效果如下：
28.本技术实施例提供的一种故障穿越模块和变流器，其中，故障穿越模块包括安装托盘、多个开关器件、与每个开关器件对应的续流器件，多个开关器件的上下管同时工作，每个开关器件与对应连接的续流器件完成续流功能，每个开关器件与每个续流器件均安装在安装托盘上，且每个开关器件和与续流器件对应的功率流平行设置。由于增加了续流器件，因此可以使上下管同时工作，从而提高开关器件的利用率，减少开关器件的数量，降低模块的总成本。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附
图获得其他的附图。
30.图1为相关技术提供的一种frt模块的结构示意图；
31.图2为本技术实施例提供的一种frt模块的俯视图；
32.图3为本技术实施例提供的一种frt模块的侧视图；
33.图4为本技术实施例提供的另一种frt模块的侧视图；
34.图5为本技术实施例提供的另一种frt模块的侧视图；
35.图6为本技术实施例提供的一种变流器的结构示意图。
具体实施方式
36.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.本技术实施例描述的应用场景是为了更加清楚的说明本技术实施例的技术方案，并不构成对于本技术实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着新应用场景的出现，本技术实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
38.在本技术的实施例中，多个是指两个或两个以上。“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
39.如图2和图3所示，为本技术实施例提供的一种故障穿越模块的结构示意图，该故障穿越模块包括：安装托盘21、多个开关器件22和与每个开关器件对应连接的续流器件23；
40.多个开关器件22的上下管可以同时工作；每个开关器件与对应连接的续流器件完成续流功能，每个开关器件22与每个续流器件23均安装在安装托盘21上，且每个开关器件22和与续流器件23对应的功率流平行布置。
41.本技术实施例中，由于增加了续流器件，因此可以使上下管同时工作，从而提高开关器件的利用率，减少开关器件的数量，降低模块的总成本。
42.在具体实施中，开关器件22可以为igbt，续流器件23为开关器件22的外部器件，可以为二极管。
43.本技术实施例中的安装托盘21用于承载安装在该安装托盘21上的部件。
44.本技术实施例中的多个开关器件22在安装托盘21上可以排列成两排分布，且，多个开关器件22的排布方向和开关器件的引脚朝向垂直，如图4所示，第一排开关器件为231，第二排开关器件为232。
45.在一种实施例中，故障穿越模块还可以包括散热器24，如图2和图3所示；
46.安装托盘21、散热器24和多个开关器件22层叠设置。
47.在具体实施中，可以将所有的开关器件22均设置在一个散热器24上，散热器24用于在开关器件22工作时，为开关器件22散热。
48.在一种实施例中，故障穿越模块还可以包括安装板25，如图2和图3所示；
49.安装板25安装在散热器24和安装托盘21之间。
50.本技术实施例中，安装板25用于承载位于安装板25上的部件，可以对安装板25上的部件单独维护。安装板25可以为线路板。
51.在一种实施例中，故障穿越模块还可以包括转接板26和cp驱动板27；安装板25的一端具有垂直于安装板25设置的连接部251，如图2和图3所示；
52.cp驱动板27安装于连接部251的一侧，且与转接板26连接；
53.转接板26设置于多个开关器件22远离安装板25的一侧，且靠近连接部251。
54.本技术实施例中，cp驱动板27用于提供控制信号，转接板26用于转接开关器件22和cp驱动板27，即传递开关器件22和cp驱动板27之间的信号。cp驱动板27为焊接了电子元器件的线路板。
55.如图2和图3所示，cp驱动板27安装于连接部251的左侧。
56.在一种实施例中，故障穿越模块还可以包括功率铜排28；
57.如图2、图3和图4所示，功率铜排具有第一连接部281、第二连接部282和交流输入端283，交流输入端281与交流母线连接，第一连接部281与一个开关器件22的直流输出正引脚连接，第二连接部282与开关器件22的直流输出负引脚连接，其中，交流输入端283与第一连接部281以及交流输入端283与第二连接部282之间的功率铜排的长度相等。
58.本技术实施例中，交流输入端283和第一连接部281之间的功率铜排的长度和交流输入端283和第二连接部283之间的功率铜排的长度相等，以使得交流电流由交流输入端283至两个连接部的电流路径相同，进而使得对应的两个开关器件的电流相等。
59.在一种实施例中，如图4所示，第一连接部281包括第一平行部2811和第一延伸部2812；
60.第一平行部2811通过第一延伸部2812与对应的开关器件22连接；
61.第二连接部282包括第二平行部2821和第二延伸部2822；
62.第二平行部2821通过第二延伸部2822与对应的开关器件连接。
63.在一种实施例中，如图5所示，故障穿越模块还可以包括将续流器件23接入直流母线的正负母排29，正负母排29包括第三平行部和第四平行部，其中，第三平行部用于连接直流母线和续流器件23，且与安装托盘21平行，第四平行部用于连接续流器件23和开关器件22，且与安装托盘21平行。
64.本技术实施例中，第三平行部连接的是续流器件23的一端和直流母线，第四平行部连接的是续流器件23的另一端和开关器件22，从而实现器件间的电连接。
65.如图2和图3所示，第三平行部包括第一子平行部291和第二子平行部292，第一子平行部291和第二子平行部292相对设置于安装托盘21上，且在安装托盘21上远离连接部251的一端；
66.第四平行部包括第三子平行部293和第四子平行部(图中未示出)，第三子平行部293和第四子平行部层叠设置，且第三子平行部293和第四子平行部之间设置有绝缘膜。
67.本技术实施例中，在第三子平行部293和第四子平行部之间设置有绝缘膜，可以减小寄生电感的产生。
68.在一种实施例中，故障穿越模块还可以包括与开关器件一一对应的吸收电容30，每个吸收电容30的一端与第三子平行部293连接，每个吸收电容30的另一端与第四子平行部连接。
69.本技术实施例中，将吸收电容30设置在模块的最上层，可以为吸收电容30提供更多的空间。
70.基于相同的构思，本技术实施例还提供一种变流器，变流器解决问题的原理和本技术实施例提供的故障穿越模块的原理相似，重复之处不再赘述。
71.如图6所示，为本技术实施例提供的一种变流器，包括：故障穿越模块61和与故障穿越模块对应的两个斩波电阻62，其中，每个故障穿越模块为上述实施例中任一所述的故障穿越模块；
72.故障穿越模块61与每个斩波电阻62连接。
73.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
74.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种故障穿越模块，其特征在于，包括：安装托盘、多个开关器件和与每个开关器件对应的续流器件；所述多个开关器件的上下管同时工作；每个开关器件与对应连接的续流器件完成续流功能，每个开关器件与每个续流器件均安装在所述安装托盘上，且每个开关器件和与所述续流器件对应的功率流平行布置。2.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述模块还包括散热器；所述安装托盘、所述散热器和所述多个开关器件层叠设置。3.如权利要求2所述的模块，其特征在于，所述模块还包括安装板；所述安装板安装在所述散热器和所述安装托盘之间。4.如权利要求3所述的模块，其特征在于，所述模块还包括转接板和cp驱动板；所述安装板的一端具有垂直于所述安装板设置的连接部；所述cp驱动板安装于所述连接部的一侧，且与所述转接板连接；所述转接板设置于多个所述开关器件远离所述安装板的一侧，且靠近所述连接部。5.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述模块还包括功率铜排；所述功率铜排具有第一连接部、第二连接部和交流输入端，所述交流输入端与交流母线连接，所述第一连接部与一个开关器件的直流输出正引脚连接，所述第二连接部与所述开关器件的直流输出负引脚连接，其中，所述交流输入端与每个连接部之间的功率铜排的长度相同。6.如权利要求5所述的模块，其特征在于，所述第一连接部包括第一平行部和第一延伸部；所述第一平行部通过所述第一延伸部与对应的开关器件连接；所述第二连接部包括第二平行部和第二延伸部；所述第二平行部通过所述第二延伸部与对应的开关器件连接。7.如权利要求4所述的模块，其特征在于，所述模块还包括将两个续流器件接入直流母线的正负母排，所述正负母排包括第三平行部和第四平行部，其中，所述第三平行部用于连接所述直流母线和两个续流器件，且与所述安装托盘平行，所述第四平行部用于连接所述两个续流器件和两个桥臂中的开关器件，且与所述安装托盘平行。8.如权利要求7所述的模块，其特征在于，所述第三平行部包括第一子平行部和第二子平行部，所述第一子平行部和所述第二子平行部相对设置于所述安装托盘上，且在所述托盘上远离所述连接部的一端；所述第四平行部包括第三子平行部和第四子平行部，所述第三子平行部和所述第四子平行部层叠设置，且所述第三子平行部和所述第四子平行部之间设置有绝缘膜。9.如权利要求8所述的模块，其特征在于，所述模块还包括与开关器件一一对应的吸收电容，每个所述吸收电容的一端与所述第三子平行部连接，每个所述吸收电容的另一端与所述第四子平行部连接。10.一种变流器，其特征在于，包括：故障穿越模块和与所述故障穿越模块对应的两个斩波电阻，其中，每个所述故障穿越模块为如权利要求1～9任一所述的故障穿越模块；所述故障穿越模块与每个所述斩波电阻连接。

技术总结
本申请公开了一种故障穿越模块和变流器，其中，故障穿越模块包括安装托盘、多个开关器件、与每个开关器件对应的续流器件，多个开关器件的上下管同时工作，每个开关器件与对应连接的续流器件完成续流功能，每个开关器件与每个续流器件均安装在安装托盘上，且每个开关器件和与续流器件对应的功率流平行设置。由于增加了续流器件，因此可以使上下管同时工作，从而提高开关器件的利用率，减少开关器件的数量，降低模块的总成本。降低模块的总成本。降低模块的总成本。


技术研发人员：包宝军 吴红杰
受保护的技术使用者：维谛新能源有限公司
技术研发日：2023.01.11
技术公布日：2023/7/19