專利名稱：一種用于大容量三電平變流器的電容模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大功率變流器的技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種用于大容量三電平變流器的電容模塊，它適用于3 100兆伏安(MVA)大功率變流器中,可廣泛應(yīng)用于大功率傳動領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
變流器直流環(huán)節(jié)需要用電容進(jìn)行儲能和抑制紋波電壓，以滿足變流器的正常工作要求。在中小功率變流器中，直流側(cè)電壓低，輸出電流小，低耐壓小容量電容體積小，應(yīng)用技術(shù)成熟，對直流環(huán)節(jié)雜散參數(shù)要求不高。然而，大容量變流器由于集高電壓和大電流于一體，對直流環(huán)節(jié)的容量、絕緣、雜散參數(shù)要求高。高電壓大容量電容往往體積也較大,造成直流環(huán)節(jié)雜散參數(shù)過大，同時高絕緣等級大容量電容制造困難，成為其大規(guī)模應(yīng)用的障礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前高電壓大容量變流器中直流環(huán)節(jié)電容容量、絕緣等級、雜散參數(shù)等問題，提供了一種用于大容量三電平變流器的電容模塊，將三電平單相橋臂的直流母線電容集成到單獨模塊中，為在大容量變流器的應(yīng)用中，提供負(fù)荷能力更高、結(jié)構(gòu)更加緊湊、雜散參數(shù)更小的一種解決方案。本發(fā)明提供的一種用于大容量三電平變流器的電容模塊包括:支撐絕緣子、層疊母排、方形電容器、金屬框架、P相搭接母排、M相搭接母排和N相搭接母排。金屬框架為電容模塊的支撐架，四個支撐絕緣子固定在金屬框架上，作為機械接口，用于電容模塊的安裝固定及電氣絕緣。兩個以上的方形電容器平行放置，固定在金屬框架中。層疊母排用于將方形電容器以并聯(lián)的方式連接起來。方形電容器具有兩個獨立的薄膜電容，每個薄膜電容帶有兩個接線端子，第一個薄膜電容的兩個接線端子為方形電容器的第一端子和第二端子，第二個薄膜電容的兩個接線端子為方形電容器的第三端子和第四端子，第一端子作為P相，第二端子和第三端子短接作為M相，第四端子作為N相。層疊母排由P相母排外絕緣層、P相母排、PM相間絕緣層、M相母排、MN相間絕緣層、N相母排和N相母排外絕緣層順序?qū)盈B而成。P相母排、M相母排和N相母排上分別設(shè)有電容接線柱和連接對應(yīng)搭接母排的導(dǎo)電孔。P相母排將各方形電容器的第一端子短接，M相母排將各方形電容器的所有第二端子和第三端子短接，N相母排將各方形電容器的第四端子短接。P相搭接母排、M相搭接母排和N相搭接母排安裝在層疊母排上，P相搭接母排連接到P相母排上，M相搭接母排連接到M相母排上，N相搭接母排連接到N相母排上。本發(fā)明的電容模塊的優(yōu)點在于:采用了層疊母排并聯(lián)薄膜電容的設(shè)計，增加了電容容量，降低了線路的雜散電感與阻抗，從而減少電壓尖峰對功率器件的損害，降低了線路損耗；同時還有利于電容模塊的安裝與維護(hù)。電容模塊的結(jié)構(gòu)緊湊，空間尺寸小，組裝簡單、方便，適用于3 IOOMVA大功率交直交變流器。


圖1為本發(fā)明的電容模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為層疊母排的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為方形電容器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1-支撐絕緣子；2_層疊母排；3_方形電容器；4_金屬框架；5-P相搭接母排；6_M相搭接母排；7-N相搭接母排；8-P相母排外絕緣層；9-P相母排；10-PM相間絕緣層；11_M相母排；12-MN相間絕緣層；13-N相母排；14_N相母排外絕緣層；15_第一薄膜電容；16_第二薄膜電容；17_第一端子；18_第二端子；19_第三端子；20_第四端子。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明提供的一種用于大容量三電平變流器的電容模塊，屬于大功率變流器的技術(shù)領(lǐng)域，使用的主要元件為薄膜電容，通過合理布置各個薄膜電容的位置以及層疊母排連接電容的方式，構(gòu)成了整個電容模塊。圖1為本發(fā)明的電容模塊的一種實施方式。該電容模塊包括:支撐絕緣子1、層疊母排2、方形電容器3、金屬框架4、P相搭接母排5、M相搭接母排6和N相搭接母排7。圖1中，金屬框架4為以矩形框架，采用金屬框架4為電容模塊的支撐架，五個方形電容器3平行放置，固定在金屬框架4中，通過層疊母排2并聯(lián)連接方形電容器3，實現(xiàn)多個方形電容器3的電氣連接。P相搭接母排5、M相搭接母排6和N相搭接母排7連接到層疊母排2上，用于電容模塊和外部電路的連接。四個固定在金屬框架4上的支撐絕緣子I作為機械接口，用于電容模塊的安裝固定及電氣絕緣。層疊母排2共包括七層，外表面由絕緣封裝，如圖2所示，從頂層到底層分別是:P相母排外絕緣層8，P相母排9，PM相間絕緣層10，M相母排11，MN相間絕緣層12，N相母排13，N相母排外絕緣層14。P相母排9、M相母排11和N相母排13相互層疊，分別設(shè)有電容接線柱和連接對應(yīng)搭接母排的導(dǎo)電孔。每個方形電容器3通過兩個薄膜電容實現(xiàn)，如圖3所示，方形電容器3內(nèi)具有第一薄膜電容15和第二薄膜電容16，兩個薄膜電容15、16相互獨立。每個薄膜電容帶有兩個接線端子，構(gòu)成方形電容器3的四個端子。圖3中，第一薄膜電容15的兩個接線端子分別構(gòu)成方形電容器3的第一端子17和第二端子18，第二薄膜電容16的兩個接線端子分別構(gòu)成方形電容器3的第三端子19和第四端子20。第一端子17作為P相，第二端子18和第三端子19短接作為M相，第四端子20作為N相。本發(fā)明中，P相為正電平，M相為O電平，N相為負(fù)電平。各層母排分別設(shè)有電容接線柱和連接對應(yīng)搭接母排的導(dǎo)電孔:P相母排9將各方形電容器3的第一端子17短接，M相母排11將各方形電容器3的所有第二端子18和第三端子19短接，N相母排13將各方形電容器3的第四端子20短接；P相搭接母排5連接到P相母排9上，M相搭接母排6連接到M相母排11上，N相搭接母排7連接到N相母排13上，通過搭接母排實現(xiàn)電容模塊與外部的連接。應(yīng)該注意的是上述實施例中采用五個方形電容器3是示例而非限制本發(fā)明，根據(jù)不同功率等級的要求可增加或減少方形電容器3的數(shù)量。
權(quán)利要求
1.一種用于大容量三電平變流器的電容模塊，其特征在于:包括:支撐絕緣子(I)、層疊母排(2)、方形電容器(3)、金屬框架(4)、P相搭接母排(5)、M相搭接母排(6)和N相搭接母排(7); 金屬框架(4)為電容模塊的支撐架，支撐絕緣子(I)固定在金屬框架(4)上，用于電容模塊的安裝固定及電氣絕緣；兩個以上的方形電容器(3)平行放置，固定在金屬框架(4)中；層疊母排(2)用于將方形電容器(3)以并聯(lián)的方式連接起來；P相搭接母排(5)、M相搭接母排(6)和N相搭接母排(7)安裝在層疊母排(2)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大容量三電平變流器的電容模塊，其特征在于:所述的方形電容器(3 )具有兩個獨立的薄膜電容，每個薄膜電容帶有兩個接線端子，第一個薄膜電容的兩個接線端子為方形電容器(3 )的第一端子(17 )和第二端子(18 )，第二個薄膜電容的兩個接線端子為方形電容器(3)的第三端子(19)和第四端子(20)，第一端子(17)作為P相，第二端子(18)和第三端子(19)短接作為M相，第四端子(20)作為N相。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于大容量三電平變流器電容模塊，其特征在于:所述的層疊母排(2)由P相母排外絕緣層(8)、P相母排(9)、PM相間絕緣層(10)、M相母排(11)、MN相間絕緣層(12)、N相母排(13)和N相母排外絕緣層(14)順序?qū)盈B而成；P相母排(9)、M相母排(11)和N相母排(13)上分別設(shè)有電容接線柱和連接對應(yīng)搭接母排的導(dǎo)電孔；P相母排(9)將各方形電容器(3)的第一端子(17)短接，M相母排(11)將各方形電容器(3)的所有第二端子(18)和第三端子(19)短接，N相母排(13)將各方形電容器(3)的第四端子(20 )短接；，P相搭接母排(5 )連接到P相母排(9 )上，M相搭接母排(6 )連接到M相母排(11)上，N相搭接母排(7 )連接到N相母排(13 )上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于大容量三電平變流器的電容模塊，屬于大功率變流器技術(shù)領(lǐng)域。該電容模塊包括多個方形電容器、層疊母排、P相搭接母排、M相搭接母排、N相搭接母排、金屬框架、絕緣子等。各方形電容器平行放置，固定在金屬框架中；采用層疊母排并聯(lián)連接多個方形電容器，方形電容器具有兩個獨立的薄膜電容。本發(fā)明提供的電容模塊，增加了電容容量，減少了線路的雜散電感與阻抗，從而減少電壓尖峰對功率器件的損害，降低了線路損耗。
文檔編號H02M7/00GK103178724SQ20131011818
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月7日
發(fā)明者王成勝, 段巍, 楊瓊濤, 唐磊, 蘭志明, 李凡, 李崇堅, 李向欣, 朱春毅, 周亞寧 申請人:冶金自動化研究設(shè)計院, 北京金自天正智能控制股份有限公司