(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210610577.9 (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 特变电工西安 柔性输配电有限公司 地址 710119 陕西省西安市高新区上林苑 四路70号 申请人 特变电工新疆新能源股份有限公司 　 中国南方电网有限责任公司超高压 输电公司 (72)发明人 毕良富　郭磊　陈名　杨斌　周昂　 雒雯霞　张金波　曹韵　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 专利代理师 杨晔 (51)Int.Cl. H05K 7/20(2006.01)H05K 5/02(2006.01) H05K 7/12(2006.01) H02M 1/00(2007.01) H02J 3/36(2006.01) (54)发明名称 一种特高压柔 直换流阀功率模块阀串结构 (57)摘要 一种特高压柔直换流阀功 率模块阀串 结构， 包括大功率器件， 大功率器件外侧分别设置有水 冷散热器， 水冷散热器不与大功率器件接触的一 侧配置有绝缘垫块， 绝缘垫块外侧设置有压力分 散块， 压力分散块不与绝缘垫快接触的一侧分别 设置有四合一压板， 四合一压板通过拉杆组件相 连接； 由于四合一压板中间设置有两个直径不等 的圆环， 直径大的圆环向压板厚度方向的一侧凸 起， 直径小的圆环向压板厚度方向的另一侧凸 起， 两个圆环之间呈圆锥状过渡， 最终在小圆环 的中间形成中心 球头， 能够代 替现有技术中的多 个配件， 从而减少了误差， 具有结构简单， 操作方 便和提高了效率和质量的特点， 同时能够满足大 功率器件的压 接使用要求。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 114885588 A 2022.08.09 CN 114885588 A 1.一种特高压柔直换流阀功率模块阀串结构， 包括大功率器件(200)， 其特征在于， 大 功率器件(200)外侧分别设置有水冷散热器(100)， 水冷散热器(100)不与大功率器件(200) 接触的一侧配置有绝缘垫块(300)， 绝缘垫块(300)外侧设置有压力分散块(400)， 压力分散 块(400)不与绝缘垫快(300)接触的一侧分别设置有四合一压板(500)， 四合一压板(500)通 过拉杆组件(6 00)相连接 。 2.根据权利要求1所述的一种特高压柔直换流阀功率模块阀串结构， 其特征在于， 所述 大功率器件(200)数量为两个或两个以上， 每个大功 率器件(200)均设置在两块水冷散热器 (100)中间。 3.根据权利要求1所述的一种特高压柔直换流阀功率模块阀串结构， 其特征在于， 所述 四合一压板(500)采用弹性材 料。 4.根据权利要求1或3所述的一种特高压柔直换流阀功率模块阀串结构， 其特征在于， 所述的四合一压板(500)周边设置有对称的拉杆连接孔(504)， 四合一压板(500)中间设置 有两个直径不等的圆环， 直径大 的圆环向压板厚度方向的一侧凸起， 直径小的圆环向压板 厚度方向的另一侧凸起， 两个圆环之间呈圆锥状过渡， 最终在小圆环的中间形成中心球头 (501)； 四合一压板(500)的一条棱边处设置有折边(502)， 折边(502)上设置有安装孔 (503)。 5.根据权利要求1所述的一种特高压柔直换流阀功率模块阀串结构， 其特征在于， 所述 的绝缘垫块(3 00)为平底碗状中空结构， 碗的外 部四周开有间隔凹槽(3 01)。 6.根据权利要求1或5所述的一种特高压柔直换流阀功率模块阀串结构， 其特征在于， 所述绝缘垫块(3 00)采用绝 缘材料。 7.根据权利要求1所述的一种特高压柔直换流阀功率模块阀串结构， 其特征在于， 所述 的压力分散块(400)通过底部和四周与绝缘垫块(300)相互配合， 压力分散块(400)上表面 设置有过渡圆台(402)， 过渡圆台(402)的中心设置有 中心球窝(401)， 通过中心球窝(401) 可以与四合 一压板(500)上的中心球头(5 01)形成万向配合。 8.根据权利要求1所述的一种特高压柔直换流阀功率模块阀串结构， 其特征在于， 所述 拉杆组件(6 00)通过拉杆 连接孔(5 04)将整个阀串连接起 来。 9.根据权利要求1或7所述的一种特高压柔直换流阀功率模块阀串结构， 其特征在于， 所述压力分散块(40 0)底部面积大于等于大功率器件(20 0)的压接面面积。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114885588 A 2一种特高压柔直换流阀功率模块阀串结构 技术领域 [0001]本发明属于柔性直流输电技术领域， 具体涉及一种特高压柔直换流阀功率模块阀 串结构。 背景技术 [0002]柔性直流输电由于具有可控性、 灵活性和稳定性， 在分布式发电、 孤岛和城市扩容 供电中前景广阔， 是未来长远距离、 大容量直流输电的发展方向， 开 发高可靠性的换流阀和 阀控设备 是最核心的技 术。 [0003]随着电力电子技术的发展， 作为换流阀功率单元核心的IGBT(Insulated  Gate  Bipolar Transistor， 绝缘栅双极型晶体管)、 IGCT(Integrated  Gate‑Commutated   Thyristors， 集成门极换流晶闸管)、 IEGT(Injection  Enhanced  Gate Transistor， 注入增 强栅晶体管)、 晶闸管等器件向更高电压和更高电流等级发展。 传统的功率器件， 由于采用 单面散热， 器件的功率发挥受到限制， 不易于串并联， 耐盐雾差， 耐振动冲击和热疲劳性能 差， 逐步退出了柔性直流输电领域。 新型平板全压接式大功率器件(简称 “大功率器件 ”)不 仅彻底解决了焊接工艺易产生空洞、 焊接材料 的热疲劳和单面散热效率低下 的难题， 还消 除了因各种零部件产生的热阻、 减小了体积和重量， 大大提高了IGB T的工作效率和可靠性， 非常适宜 于目前柔 性直流输电系统对换流阀器件的大功率、 高电压、 高可靠性要求。 [0004]在以往的工程中， 柔直换流阀功率模块阀串， 一般 由两个或者多个并列设置 的大 功率器件， 以及与功率器件交错设置的水冷散热器、 端板、 碟簧、 球头导杆、 压力分散板、 绝 缘垫块、 金属拉杆、 阀串安装件等构成， 满足压接式IGBT使用所需要达到的散热、 导电和 压 紧力要求， 但是由于大功 率器件电流大、 电压等级高， 体积小， 满足功 率器件导电、 散热需求 等所需的压力值较大， 对端板的刚度和强度也提出了较高要求， 同时由于蝶簧、 球头导杆和 端板在配合的同时都存在一定的安装误差， 导致在压接的过程中， 出现中心轴线不能很好 对齐、 球头导杆与碟簧和端板之间摩擦阻力较大， 导致柔直换流阀功率模块阀串中心对中 误差大， 大功率器件压接面受力不均匀， 影响压接的效果， 同时带来柔直换流阀功 率模块阀 串重量重、 体积大、 压 接效率低下的问题。 [0005]中国专利CN204230223U公开了一种用于不同直径 大功率器件的压串结构， 包括侧 板、 锥面下板、 球面板、 压力 过渡板、 上板、 碟形弹簧、 导 向套、 球面顶栓、 锥面顶板、 过渡板、 压层结构一、 压层结构二； 球面顶栓压紧锥面顶板， 球面顶栓与导向套固定连接， 碟形弹簧 一端抵靠在锥 面顶板， 另一端抵靠在导向套的端沿上， 锥 面顶板、 过渡板、 压层结构一、 压力 过渡板、 压层结构二、 球面板、 锥面下板由上至下依 次压紧， 上板与锥面下板通过侧板连接 固定。 优点是： 采用在不同直径的功 率器件间增加过渡板， 保证了压串 结构在不同直径的功 率器件间传递压力的分布均匀性， 压力值调节更加准确、 方便、 可靠。 但该专利主要针对柔 直换流阀不同直径大功 率器件的压接结构进 行阐述， 重点在于解决大功 率器件直径差别较 大带来的压 接困难问题， 并不能解决零件数量多， 误差大的缺 点。 [0006]中国专利CN103489856A公开了一种用于柔性直流输电的晶闸管压接组件， 包括两说　明　书 1/4 页 3 CN 114885588 A 3