风电变流器及其叠型母排

摘要

本发明涉及一种风电变流器及其叠型母排，叠型母排包括母排本体，母排本体上布置有分别用于与机侧功率模块的各相以及网侧功率模块的各相连接的机侧A相端子、机侧B相端子、机侧C相端子、网侧A相端子、网侧B相端子和网侧C相端子，各相端子均具有与负直流母排连接的负极端子以及与正直流母排连接的正极端子，机侧A相端子、机侧C相端子、网侧A相端子和网侧C相端子的正极端子和负极端子均沿叠型母排的宽度方向按正负顺序间隔排布，机侧B相端子和网侧B相端子反向排布。排布在换流时正负交错，增加电流重合面积，减小寄生电感。

权利要求

1.叠型母排，包括母排本体，母排本体包括上下叠设的正直流母排和负直流母排，母排本体上布置有分别用于与机侧功率模块的各相以及网侧功率模块的各相连接的连接端子组，连接端子组包括沿叠型母排的长度方向顺次布置在叠层母排上的机侧A相端子、机侧B相端子、机侧C相端子、网侧A相端子、网侧B相端子和网侧C相端子，各相端子均具有与负直流母排连接的负极端子以及与正直流母排连接的正极端子，其特征在于：所述机侧A相端子、机侧C相端子、网侧A相端子和网侧C相端子的正极端子和负极端子均沿叠型母排的宽度方向按正负顺序间隔排布，机侧B相端子和网侧B相端子均沿叠型母排的同一宽度方向按负正顺序间隔排布。

2.根据权利要求1所述的叠型母排，其特征在于：母排本体网侧的连接端子组和机侧的连接端子组之间设有母线电容端子组，母线电容端子组与对应的正直流母排和负直流母排连接。

3.风电变流器，包括柜体，柜体内设有机侧功率模块、网侧功率模块和连接机侧功率模块与网侧功率模块的叠型母排，机侧功率模块包括机侧A相、机侧B相和机侧C相，网侧功率模块包括网侧A相、网侧B相和网侧C相，叠型母排包括母排本体，母排本体包括上下叠设的正直流母排和负直流母排，母排本体上布置有分别与机侧功率模块的各相以及网侧功率模块的各相连接的连接端子组，连接端子组包括沿叠型母排的长度方向顺次布置在叠层母排上的机侧A相端子、机侧B相端子、机侧C相端子、网侧A相端子、网侧B相端子和网侧C相端子，各相端子均具有与负直流母排连接的负极端子以及与正直流母排连接的正极端子，其特征在于：所述机侧A相端子、机侧C相端子、网侧A相端子和网侧C相端子的正极端子和负极端子均沿叠型母排的宽度方向按正负顺序间隔排布，机侧B相端子和网侧B相端子均沿叠型母排的同一宽度方向按负正顺序间隔排布。

4.根据权利要求3所述的风电变流器，其特征在于：母排本体上网侧的连接端子组和机侧的连接端子组之间设有母线电容组，母线电容组的正负极分别连接在对应的正直流母排和负直流母排上。

5.根据权利要求4所述的风电变流器，其特征在于：母线电容组倒立安装于母排本体上，母线电容组的背向母排本体的一端固定连接有用于将母线电容组与柜体之间绝缘的绝缘板。

说明书

风电变流器及其叠型母排

技术领域

[0001] 本发明涉及一种风电变流器及其叠型母排。

背景技术

[0002] 风能是可再生能源的重要组成部分，积极地开发风能对于改善能源系统结构、环节能源危机、保护生态环境具有深远意义。

[0003] 随着风电变流器内陆事宜装机位置越来越少和逐步向海上风电发展，风电变流器正逐步向大功率发展。传统的三相电压型交-直-交双向变流器主要包括机侧功率单元、网侧功率单元以及连接机侧功率单元和网侧功率单元的叠型母排，其中机侧功率单元包括机侧A相、机侧B相和机侧C相，网侧功率单元包括网侧A相、网侧B相和网侧C相，叠型母排包括相互叠设的正直流母排和负直流母排，同时上述的机侧A相、机侧B相和机侧C相以及网侧A相、网侧B相和网侧C相均与叠型母排连接，同时，在叠层母排的对应的直流母排上分别设有与对应的功率单元连接的正极端子和负极端子。而现有技术中的正极端子和负极端子的排布方式为将机侧A相、机侧B相和机侧C相均安装正负间隔顺序排布，且相邻的两相之间的排布一致，这样会导致公共直流母线换流时叠型母排产生寄生电感，进而导致公共直流母线的直流纹波谐振现象，而且采用具有这种叠型母排的风电变流器时，由于拓扑的不对称性、母线支撑电容容值、ESR的不一致性以及换流过程中寄生电感等原因，会导致在运行过程中母线电容温升不一致，进而降低变流器的使用寿命，严重情况下会导致直流母线电容的温度达到90℃以上，超过电容的温度允许范围，导致母线电容热损坏。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种叠型母排，以解决现有技术中的叠型母排上的各相正极端子和负极端子的排布方式导致产生寄生电感的问题；本发明的目的还在于提供一种具有该叠型母排的风电变流器，以解决现有技术中风电变流器的叠型母排上的各相正极端子和负极端子的排布方式导致产生寄生电感的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明叠型母排的技术方案是：

[0006] 叠型母排包括母排本体，母排本体包括上下叠设的正直流母排和负直流母排，母排本体上布置有分别用于与机侧功率模块的各相以及网侧功率模块的各相连接的连接端子组，连接端子组包括沿叠型母排的长度方向顺次布置在叠层母排上的机侧A相端子、机侧B相端子、机侧C相端子、网侧A相端子、网侧B相端子和网侧C相端子，各相端子均具有与负直流母排连接的负极端子以及与正直流母排连接的正极端子，所述机侧A相端子、机侧C相端子、网侧A相端子和网侧C相端子的正极端子和负极端子均沿叠型母排的宽度方向按正负顺序间隔排布，机侧B相端子和网侧B相端子均沿叠型母排的同一宽度方向按负正顺序间隔排布。

[0007] 有益效果是：相比于现有技术，本发明所涉及的叠型母排，通过各相端子按照网侧A相端子、网侧B相端子、网侧C相端子、机侧A相端子、机侧B相端子、机侧C相端子的顺次排布方式叠型母排的长度方向布置在母排本体上，这样能够保证功率木块的各相间换流路径的一致，同时，将网侧B相端子和机侧B相端子的正极端子和负极端子与其他各相的正极端子和负极端子的排布顺次反向布置，这样能够为功率模块在换流时正负交错，延长换流路径，增加电流重合面积，进而减小寄生电感，也避免了母线电容温升不一致的问题，避免母线电容热损坏。

[0008] 进一步的，为了能够在机网侧功率单元换流时减小由于路径和电感不一致引起的震荡，起到能量缓冲的作用，母排本体网侧的连接端子组和机侧的连接端子组之间设有母线电容端子组，母线电容端子组与对应的正直流母排和负直流母排连接。

[0009] 本发明风电变流器的技术方案是：

[0010] 风电变流器包括柜体，柜体内设有机侧功率模块、网侧功率模块和连接机侧功率模块与网侧功率模块的叠型母排，机侧功率模块包括机侧A相、机侧B相和机侧C相，网侧功率模块包括网侧A相、网侧B相和网侧C相，叠型母排包括母排本体，母排本体包括上下叠设的正直流母排和负直流母排，母排本体上布置有分别与机侧功率模块的各相以及网侧功率模块的各相连接的连接端子组，连接端子组包括沿叠型母排的长度方向顺次布置在叠层母排上的机侧A相端子、机侧B相端子、机侧C相端子、网侧A相端子、网侧B相端子和网侧C相端子，各相端子均具有与负直流母排连接的负极端子以及与正直流母排连接的正极端子，所述机侧A相端子、机侧C相端子、网侧A相端子和网侧C相端子的正极端子和负极端子均沿叠型母排的宽度方向按正负顺序间隔排布，机侧B相端子和网侧B相端子均沿叠型母排的同一宽度方向按负正顺序间隔排布。

[0011] 有益效果是：相比于现有技术，本发明所涉及的风电变流器，通过将叠型母排的各相端子按照网侧A相端子、网侧B相端子、网侧C相端子、机侧A相端子、机侧B相端子、机侧C相端子的顺次排布方式叠型母排的长度方向布置在母排本体上，这样能够保证功率木块的各相间换流路径的一致，同时，将网侧B相端子和机侧B相端子的正极端子和负极端子与其他各相的正极端子和负极端子的排布顺次反向布置，这样能够为功率模块在换流时正负交错，延长换流路径，增加电流重合面积，进而减小寄生电感，也避免了母线电容温升不一致的问题，避免母线电容热损坏，保证风电变流器的正常运行。

[0012] 进一步的，为了能够在机网侧功率单元换流时减小由于路径和电感不一致引起的震荡，起到能量缓冲的作用，母排本体网侧的连接端子组和机侧的连接端子组之间设有母线电容组，母线电容组的正负极分别连接在对应的正直流母排和负直流母排上。

[0013] 进一步的，为了避免因为共模电压与电容正负极间出现过压击穿母线电容，母线电容组倒立安装于母排本体上，母线电容组的背向母排本体的一端固定连接有用于将母线电容组与柜体之间绝缘的绝缘板。

附图说明

[0014] 图1为本发明的叠型母排的具体实施例的结构示意图；

[0015] 图2为本发明的叠型母排的具体实施例中与叠型母排适配的正序排布功率模块的结构示意图；

[0016] 图3为本发明的叠型母排的具体实施例中与叠型母排适配的负序排布功率模块的结构示意图；

[0017] 图4为本发明的叠型母排的具体实施例中母线电容组的安装结构示意图。

[0018] 附图标记说明：1-母排本体；11-网侧A相端子；12-网侧B相端子；13-网侧C相端子；14-机侧A相端子；15-机侧B相端子；16-机侧C相端子；17-母线电容端子组；2-正序排布功率模块；21-正负极端子；3-反序排布功率模块；31-正负极端子；4-母线电容组；5-绝缘板。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

[0020] 本发明的叠型母排的具体实施例，如图1所示，在本实施例中，叠型母排为左右方向延伸的长方形结构，叠型母排包括母排本体1，母排本体1包括上下叠设的正直流母排和负直流母排，在母排本体1上设置有分别与机侧功率模块的各相以及网侧功率模块的各相连接的连接端子组，其中机侧功率模块包括机侧A相、机侧B相和机侧C相，网侧功率模块包括网侧A相、网侧B相和网侧C相，而连接端子组包括用于与机侧功率模块的各相分别连接的机侧A相端子14、机侧B相端子15和机侧C相端子16，还包括用于与网侧功率模块的各相分别连接的网侧A相端子11、网侧B相端子12和网侧C相端子13。在本实施例中，各相端子均具有与负直流母排连接的负极端子以及用于与正直流母排连接的正极端子。

[0021] 在本实施例中，上述的网侧A相端子11、网侧B相端子12、网侧C相端子13、机侧A相端子14、机侧B相端子15和机侧C相端子16沿叠型母排的长度方向顺次排布在母排本体1的排面上，这样的排布形式在换流时可以保证功率模块各相间的换流路径一致。

[0022] 同时上述的网侧A相端子11、网侧C相端子13、机侧A相端子14和机侧C相端子16均沿叠型母排的宽度方向按照正负顺序间隔排布，也就是各相的正极端子和负极端子沿叠型母排的宽度方向排布顺序为正极端子、负极端子、正极端子、负极端子，对应的各功率模块的正负极端子21排布方式为正、负、正、负而形成正序排布功率模块2，结构如图2所示。而上述的网侧B相端子12、机侧B相端子15沿叠型母排的宽度方向均按照负正顺序间隔排布，也就是各相的正极端子和负极端子沿叠型母排的宽度方向的排布顺序为负极端子、正极端子、负极端子、正极端子，对应的各功率模块的正负极端子31排布方式为负、正、负、正而形成反序排布功率模块3，结构如图3所示。这种网侧B相和机侧B相的叠型母排出线方式与其他各相的排布方式不一致的形式，能够使功率模块在换流时正负交错，增加电流重合面积，延长换流路径，减少寄生电感。

[0023] 上述的母排本体1采用正负相叠设计，采用绝缘纸进行中间绝缘，而且仅要求电压为DC5000V，不进行局放要求，可以减小正直流母排和负直流母排之间的间距，有效的降低叠型母排本身的寄生电感。

[0024] 同时如图1和图4所示，在母排本体1网侧的连接端子组和机侧的连接端子组之间还设有母线电容端子组17，母线电容端子组17上设有母线电容组4，母线电容组4的设计是为机侧功率模块和网侧功率模块换流时减少由于路径和电感不一致导致的震荡，起到能量缓冲的作用。当然，在其他实施例中，母线电容组也可以设置在母排本体上并位于各个连接端子组的沿母排本体的宽度方向外侧的位置。

[0025] 在本实施例中，母线电容组4采用15个350μF的电容并联安装，该电容采用树脂灌注，各个电容的底部设有安装螺柱，安装时电容采用倒立安装，电容螺栓固定在绝缘板5上，通过绝缘板5保证各个电容与柜体之间的绝缘，避免因为共模电压与电容正负极间出现过压击穿母线电容。安装母线电容的绝缘板5固定在屏体上，母线电容的正负极连接叠型母排。当然，在其他实施例中，母线电容也可以直接固定安装在母排本体上。

[0026] 本发明所涉及的风电变流器的实施例，包括柜体，柜体内设有机侧功率模块、网侧功率模块和连接机侧功率模块与网侧功率模块的叠型母排，叠型母排的结构与上述的叠型母排的实施例中的结构一致，不再详细展开。