[发明专利]模块化多电平子模块、阀塔及交流耐压测试方法

说明书

本公开涉及一种模块化多电平子模块、阀塔及交流耐压测试方法。模块化多电平子模块，包括：直流电容、功率半导体单元、取能电源、主控电路以及支撑金属结构件；直流电容包括直流电容正极、直流电容负极，与功率半导体单元并联；取能电源从直流电容取能；功率半导体单元包括功率半导体器件、散热器以及交流输出端口；取能电源包括电源金属外壳，主控电路包括电路金属外壳；直流电容负极作为等电位点；电源金属外壳、电路金属外壳、散热器和支撑金属结构件中的一个或多个形成等电位连接面，等电位连接面电连接等电位点。本公开通过模块化多电平子模块内金属部件的等电位连接，提高模块化多电平子模块的抗干扰能力。

技术领域

本公开属于大功率电力电子变流技术领域，具体涉及一种模块化多电平子模块、阀塔及交流耐压测试方法。

背景技术

等电位连接源于三相交流配电系统的接地方式。在建筑用电设计时，通过等电位连接的方式尽量减小金属部件之间的阻抗，消除各个金属部件之间的电位差，以确保人身安全和用电设备的安全。例如，在三相四线制的交流配电系统中，使用“TN-C”接地方式将所有外露可导电部分和外界可导电部分都与中性线相连，以达到等电位连接的目的，保障人身安全和设备安全。同时等电位连接通过将金属导体连接在一起，构成一个封闭或半封闭的电磁屏蔽防护空间，可以防止空间内部的电路受到外部电磁辐射干扰。

在电力电子技术领域，模块化多电平换流器由大量的子模块级联构成，承担几百千伏的电压。其中，子模块是工作在浮地的等电位模式，内部存在大量的金属部件，这些金属部件需要进行等电位连接，否则金属部件之间会存在电位差，在运行过程中存在绝缘问题无法正常工作。在实际的子模块中，各个金属部件的特点和作用是不相同的，比如有的部件的作用是作为支撑结构，用于支撑、连接，固定子模块中其他的部件；有的是用于功率半导体器件的散热；有的用作电磁屏蔽。由于部分金属部件之间不可避免的存在相互接触、相互作用，使得各个金属部件往往不能完全解耦，存在寄生通路。因此，需根据模块化多电平子模块中金属部件的相互作用关系设计合理的等电位连接方式。子模块相互串联构成阀塔，同样具有等电位连接的问题。

发明内容

本公开提出一种模块化多电平子模块、阀塔及交流耐压测试方法，以模块化多电平子模块的直流电容负极为等电位点，各个等电位连接面与等电位点连接，并以模块化多电平子模块为基础实现阀塔的等电位连接，提高模块化多电平子模块和阀塔的可靠性以及抗干扰能力。

本公开的一个实施例提供一种模块化多电平子模块，包括：直流电容、功率半导体单元、取能电源、主控电路以及支撑金属结构件；所述直流电容包括直流电容正极、直流电容负极，与功率半导体单元并联；所述功率半导体单元包括功率半导体器件、散热器以及交流输出端口；所述取能电源包括电源金属外壳，取能电源从所述直流电容取能；所述主控电路包括电路金属外壳；所述直流电容负极作为等电位点；所述电源金属外壳、电路金属外壳、散热器和支撑金属结构件中的一个或多个形成至少一个等电位连接面，所述等电位连接面电连接所述等电位点。

根据本公开的一些实施例，所述电源金属外壳、电路金属外壳、散热器和支撑金属结构件形成一等电位连接面。

根据本公开的一些实施例，所述等电位连接面的数量为两个或三个。

根据本公开的一些实施例，所述电源金属外壳、电路金属外壳、散热器和支撑金属结构件分别形成等电位连接面，各个所述等电位连接面分别电连接所述等电位点。

根据本公开的一些实施例，所述等电位点连接一导电排，全部或部分所述等电位连接面电连接所述导电排。

根据本公开的一些实施例，模块化多电平子模块还包括绝缘部件，所述绝缘部件设置于相邻所述等电位连接面之间；或，所述绝缘部件设置于所述等电位连接面上。

根据本公开的一些实施例，所述电源金属外壳形成一等电位连接面，多个等电位连接面与所述等电位点的连接点中，所述电源金属外壳形成的等电位连接面的连接点最接近所述直流电容负极。