一种卧式换流阀装置的制作方法

本发明涉及电力电子，具体涉及一种卧式换流阀装置。

背景技术：

1、随着电力电子技术的发展，高压大功率换流阀装置在已在高压直流输电和灵活交流输电等大功率电力电子技术领域得到广泛的应用。随着压接型igbt(绝缘栅双极晶体管)串联技术日渐成熟，以及多电平电路拓扑在换流阀装置设计中的应用，使得换流阀装置可直挂于高电压配电系统，从而降低设备成本，简化电路结构和控制，增强配电系统安全和经济运行的控制能力。

2、为了满足换流阀装置高压大容量的需求，在选用igbt与二极管分立的压接式功率器件构成多电平换流阀装置时，由于功率器件的种类和串联数量均较多，加之多电平电路拓扑的结构相对复杂，导致换流阀装置的结构复杂，进而导致换流阀装置的换流回路中的杂散电感很大。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服在选用igbt与二极管分立的压接式功率器件构成多电平换流阀装置时，由于功率器件的种类和串联数量均较多，加之多电平电路拓扑的结构相对复杂，导致换流阀装置的结构复杂，进而导致换流阀装置的换流回路中的杂散电感很大，严重降低功率器件利用率及运行可靠性的缺陷。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种卧式换流阀装置，包括：

3、依次并排设置的第一压接式功率器件、第一分立式二极管阀组、第二压接式功率器件、第三压接式功率器件、第二分立式二极管阀组和第四压接式功率器件；所述第一压接式功率器件、第一分立式二极管阀组和第二压接式功率器件顶部末端相互连接；所述第三压接式功率器件、第二分立式二极管阀组和第四压接式功率器件的顶部末端相互连接；所述第一分立式二极管阀组的底部首端与第二分立式二极管阀组的底部首端连接；所述第二压接式功率器件的底部首端与第三压接式功率器件的底部首端连接；

4、电容器组，由串联的第一电容器和第二电容器组成；所述第一电容器的正极与第一压接式功率器件的底部首端连接；所述第二电容器的负极与第四压接式功率器件的底部首端连接；连接所述第一电容器和第二电容器的第一连接线路与连接第一分立式二极管阀组与第二分立式二极管阀组的第二连接线路连接；

5、所述第一压接式功率器件、第一分立式二极管阀组、第二压接式功率器件、第三压接式功率器件、第二分立式二极管阀组和第四压接式功率器件均由多层水平设置的元器件依照层级顺序依次首尾串联组成；所述第一压接式功率器件、第一分立式二极管阀组、第二压接式功率器件、第三压接式功率器件、第二分立式二极管阀组和第四压接式功率器件的元器件层级数均相同，且同层元器件的高度均相同；

6、布置所述元器件使得所述卧式换流阀装置满足以下四种运行方式：

7、1)所述第一压接式功率器件与第一分立式二极管阀组在位于同一层元器件的电流方向相反；

8、2)第二分立式二极管阀组与第四压接式功率器件在位于同一层元器件的电流方向相反；

9、3)第二压接式功率器件与第三压接式功率器件在位于同一层元器件的电流方向相反，且第三压接式功率器件与第二分立式二极管阀组在位于同一层元器件的电流方向相反；

10、4)第二压接式功率器件与第三压接式功率器件在位于同一层元器件的电流方向相反，且第二压接式功率器件与第一分立式二极管阀组在位于同一层元器件的电流方向相反。

11、可选地，所述第一压接式功率器件、第二压接式功率器件、第三压接式功率器件和第四压接式功率器件均由多层正向压装组合模块和反向压装组合模块组成；多层所述正向压装组合模块和反向压装组合模块在竖直方向上交错设置，使得在所述正向压装组合模块的电流方向与在所述反向压装组合模块中的电流方向相反；

12、所述第一分立式二极管阀组和第二分立式二极管阀组均由多层正向压装二极管阀模块和反向压装二极管阀模块组成；多层所述正向压装二极管阀模块和反向压装二极管阀模块在竖直方向上交错设置，使得在所述正向压装二极管阀模块的电流方向与在所述反向压装二极管阀模块中的电流方向相反。

13、可选地，所述正向压装组合模块和反向压装组合模块均安装在第一绝缘支撑内；

14、所述正向压装二极管阀模块和反向压装二极管阀模块均安装在第二绝缘支撑内。

15、可选地，所述正向压装组合模块由正向压装igbt阀串和第一正向压装二极管阀串连接而成；

16、所述反向压装组合模块由反向压装igbt阀串和第一反向压装二极管阀串连接而成；

17、所述第一分立式二极管阀组为第二正向压装二极管阀串；所述第二分立式二极管阀组为第二反向压装二极管阀串。

18、可选地，在所述正向压装igbt阀串、第一正向压装二极管阀串、反向压装igbt阀串、第一反向压装二极管阀串、第二正向压装二极管阀串和第二反向压装二极管阀串的周围分别设有循环水管；

19、位于第一压接式功率器件、第一分立式二极管阀组、第二压接式功率器件、第三压接式功率器件、第二分立式二极管阀组和第四压接式功率器件内的循环水管分别串联后，形成单独的冷却回路；在每一个所述冷却回路的两端分别连有进水管和出水管。

20、可选地，在所述第一压接式功率器件、第一分立式二极管阀组、第二压接式功率器件、第三压接式功率器件、第二分立式二极管阀组和第四压接式功率器件的外周均罩设有屏蔽结构。

21、可选地，所述第一压接式功率器件、第一分立式二极管阀组、第二压接式功率器件、第三压接式功率器件、第二分立式二极管阀组和第四压接式功率器件共同构成阀体本体；

22、所述卧式换流阀装置还包括：

23、吊装平台，适于吊装阀体本体。

24、可选地，在所述吊装平台与阀体本体之间设有顶部绝缘子。

25、可选地，所述吊装平台通过多个吊装绝缘子与外部吊装动力结构连接。

26、可选地，在竖直方向上相邻层间的元器件之间设有层间绝缘子。

27、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

28、1.本发明提供的卧式换流阀装置，包括：依次并排设置的第一压接式功率器件、第一分立式二极管阀组、第二压接式功率器件、第三压接式功率器件、第二分立式二极管阀组和第四压接式功率器件；所述第一压接式功率器件、第一分立式二极管阀组和第二压接式功率器件顶部末端相互连接；所述第三压接式功率器件、第二分立式二极管阀组和第四压接式功率器件的顶部末端相互连接；所述第一分立式二极管阀组的底部首端与第二分立式二极管阀组的底部首端连接；所述第二压接式功率器件的底部首端与第三压接式功率器件的底部首端连接；电容器组，由串联的第一电容器和第二电容器组成；所述第一电容器的正极与第一压接式功率器件的底部首端连接；所述第二电容器的负极与第四压接式功率器件的底部首端连接；连接所述第一电容器和第二电容器的第一连接线路与连接第一分立式二极管阀组与第二分立式二极管阀组的第二连接线路连接；所述第一压接式功率器件、第一分立式二极管阀组、第二压接式功率器件、第三压接式功率器件、第二分立式二极管阀组和第四压接式功率器件均由多层水平设置的元器件依照层级顺序依次首尾串联组成；所述第一压接式功率器件、第一分立式二极管阀组、第二压接式功率器件、第三压接式功率器件、第二分立式二极管阀组和第四压接式功率器件的元器件层级数均相同，且同层元器件的高度均相同；布置所述元器件使得所述卧式换流阀装置满足以下四种运行方式：1)所述第一压接式功率器件与第一分立式二极管阀组在位于同一层元器件的电流方向相反；2)第二分立式二极管阀组与第四压接式功率器件在位于同一层元器件的电流方向相反；3)第二压接式功率器件与第三压接式功率器件在位于同一层元器件的电流方向相反，且第三压接式功率器件与第二分立式二极管阀组在位于同一层元器件的电流方向相反；4)第二压接式功率器件与第三压接式功率器件在位于同一层元器件的电流方向相反，且第二压接式功率器件与第一分立式二极管阀组在位于同一层元器件的电流方向相反；本技术采用上述技术方案，通过合理的结构布局，采用多层元器件正反向平行布置，利用装置换流回路中正反向电流产生磁场相消的原理，有效降低换流回路中的杂散电感，降低器件开关过程的尖峰电压，提高器件电压利用率及运行可靠性。并且通过不同数量的元器件串联，满足不同电压等级的设计要求。

29、2.本发明所述第一压接式功率器件、第二压接式功率器件、第三压接式功率器件和第四压接式功率器件均由多层正向压装组合模块和反向压装组合模块组成；多层所述正向压装组合模块和反向压装组合模块在竖直方向上交错设置，使得在所述正向压装组合模块的电流方向与在所述反向压装组合模块中的电流方向相反；所述第一分立式二极管阀组和第二分立式二极管阀组均由多层正向压装二极管阀模块和反向压装二极管阀模块组成；多层所述正向压装二极管阀模块和反向压装二极管阀模块在竖直方向上交错设置，使得在所述正向压装二极管阀模块的电流方向与在所述反向压装二极管阀模块中的电流方向相反；本技术采用上述技术方案，进一步利用单组功率器件内部串联回路中正反向电流产生磁场相消的原理，有效降低最大换流回路中的杂散电感，降低器件开关过程的尖峰电压、提高器件电压利用率及运行可靠性。并且，通过多个元器件的串联，满足不同电压等级的设计需要，实现更好的电压兼容性。

30、3.本发明所述正向压装组合模块和反向压装组合模块均安装在第一绝缘支撑内；所述正向压装二极管阀模块和反向压装二极管阀模块均安装在第二绝缘支撑内；本技术采用上述技术方案，确保安装牢靠。

31、4.本发明所述正向压装组合模块由正向压装igbt阀串和第一正向压装二极管阀串连接而成；所述反向压装组合模块由反向压装igbt阀串和第一反向压装二极管阀串连接而成；所述第一分立式二极管阀组为第二正向压装二极管阀串；所述第二分立式二极管阀组为第二反向压装二极管阀串；本技术采用上述技术方案，采用模块化设计，整体电位分布均匀，有利于提高整个卧式换流阀装置的可靠性。

32、5.本发明在所述正向压装igbt阀串、第一正向压装二极管阀串、反向压装igbt阀串、第一反向压装二极管阀串、第二正向压装二极管阀串和第二反向压装二极管阀串的周围分别设有循环水管；位于第一压接式功率器件、第一分立式二极管阀组、第二压接式功率器件、第三压接式功率器件、第二分立式二极管阀组和第四压接式功率器件内的循环水管分别串联后，形成单独的冷却回路；在每一个所述冷却回路的两端分别连有进水管和出水管；本技术采用上述技术方案，分别设计独立的水冷却管路，使得水冷却管路内部电位分布均匀，水冷却管路结构简洁高效，进一步提高卧式换流阀装置整体的运行可靠性。

33、6.本发明在所述第一压接式功率器件、第一分立式二极管阀组、第二压接式功率器件、第三压接式功率器件、第二分立式二极管阀组和第四压接式功率器件的外周均罩设有屏蔽结构；本技术采用上述技术方案，提高整个卧式换流阀装置的抗干扰能力。

34、7.本发明所述第一压接式功率器件、第一分立式二极管阀组、第二压接式功率器件、第三压接式功率器件、第二分立式二极管阀组和第四压接式功率器件共同构成阀体本体；所述卧式换流阀装置还包括：吊装平台，适于吊装阀体本体；本技术采用上述技术方案，方便通过吊装平台吊装整个卧式换流阀装置。

35、8.本发明在所述吊装平台与阀体本体之间设有顶部绝缘子；本技术采用上述技术方案，确保吊装平台与阀体本体之间的绝缘设置，保证卧式换流阀装置的安全运行和使用。

36、9.本发明所述吊装平台通过多个吊装绝缘子与外部吊装动力结构连接；本技术采用上述技术方案，为吊装整个卧式换流阀装置提供稳定的吊装动力。

37、10.本发明在竖直方向上相邻层间的元器件之间设有层间绝缘子；本技术采用上述技术方案，确保相邻层间元器件的绝缘设置，保证卧式换流阀装置的安全运行和使用。