CN103066806B - 模块化多电平电压源换流器模块单元的绝缘工字型梁 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种绝缘梁，该绝缘梁用于模块化多电平电压源换流器模块单元，所述绝缘梁的横截面为工字型。所述工字型梁包括左右对称设置的U型梁构成。本发明所述的工字型绝缘梁具有刚度高、质量轻、安装使用方便的优异的机械性能和良好的电气性能。

Description

模块化多电平电压源换流器模块单元的绝缘工字型梁

技术领域

本发明涉及一种电力电子的绝缘梁，具体讲涉及一种模块化多电平电压源换流器模块单元的绝缘工字型梁。

背景技术

在电力电子设备中，以IGBT为核心的换流器在低压***中得到广泛应用，但是，IGBT的电压等级只能达到数千伏，而电网的电压等级可能在数十千伏以上。在工程应用中，可以采用多电平技术来获得高电压、大容量的换流器。亦即采用低电压等级的功率器件制造出来的基本独立模块（简称子模块），以某种方式扩展成较大的模块单元，通过控制***的协调控制，实现较高电压等级、较大功率的换流功能。模块化多电平电压源换流器是VSC的一种新型拓扑，是目前既能有效增加换流器电平输出数、降低输出波形畸变率，又能适用于高压大功率的功率变换、传输场合的拓扑结构。

目前，作为换流器核心器件的IGBT，其电压等级为数千伏，在高电压、大功率的场合，多电平技术是通常采用的技术方案之一。对于不同的电压等级和线路（或电网）容量，为方便设计、制造、控制、安装以及扩展，一般根据可选的IGBT设计出低电压、小功率的具有换流功能的基本的独立模块，将数个这样的独立模块级联在一起，构成一个较大规模的模块单元。该模块单元可以作为一个独立的换流器，也可以由数个模块单元构成一个高电压大功率的换流器。因此，模块单元的结构设计，就是实现前述目的的关键。

绝缘槽梁是换流器模块单元内部的关键部件。槽梁的抗弯性能与材料截面形状有很大关系，要达到所需的刚度要求，梁的截面需设计的很大，由此将导致材料的浪费和换流阀模块重量的增加；同时，由于绝缘槽梁在高温、高湿度、高电压的环境中工作，因此在满足机械性能要求的同时，绝缘槽梁应有良好的电气性能。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种新的绝缘槽梁。该槽梁截面形状通过优化得出，为工字型截面，具有重量轻、刚度高、安装、使用方便等优点。材料采用环氧玻璃布加强型材料，通过模压工艺制备成型，这种材料具有优异的机械性能的同时有良好的电气性能，能够满足使用要求。

为了实现上述目的，本发明采用的的技术方案是：

一种绝缘梁，所述绝缘梁用于模块化多电平电压源换流器模块单元，其改进之处在于：所述绝缘梁的横截面为工字型。

进一步的，所述工字型梁包括左右对称设置的U型梁构成。

进一步的，所述U型梁任一直臂面与底面的圆角内径R≤10mm。

进一步的，所述工字型梁的上下直臂分别设有与之重合的上下连接板，所述上下连接板横截面形状相同。

进一步的，所述绝缘梁的材料为环氧玻璃布加强型材料。

进一步的，所述环氧玻璃布加强型材料的性能指标为吸水率≤0.2%、阻燃性达到V-0、抗弯强度≥400MPa、抗弯模量≥19GPa、体积电阻率≥10¹⁴Ω.cm、耐电强度＞2kV/mm。

进一步的，所述环氧玻璃布加强型是在高温、高压条件下通过模压工艺制备成型的材料。

与现有绝缘梁相比，本发明达到的有益效果是：

1）重量轻：槽梁截面为工字型，可以有效的减轻槽梁的重量；与矩形截面槽梁相比，工字型截面的面积大大减小，相同长度的槽梁，工字型梁的重量较轻，能有效节约材料，降低成本,改善换流器模块单元的受力状况。

2）机械性能优异：由于优化的设计，使得工字型截面槽梁抗弯刚度高于矩形截面槽梁。

3）安装方便：工字型截面槽梁为换流器模块单元及辅助设备提供了便于固定的安装平面。

4）使用寿命长：工字型绝缘槽梁由于使用了工字型截面的优化设计，其机械性能得到显著提高，延长了槽梁使用寿命。

附图说明

图1是工字型绝缘梁主视图；

图2是工字型绝缘梁俯视图；

图3是工字型绝缘梁仰视图；

图4是工字型绝缘梁左视图；

图5是工字型绝缘梁右视图；

图6是工字型绝缘梁A-A截面视图；

附图标记：

1-工字型横截面，2-左U型梁，3-右U型梁，4-上连接板，5-下连接板;

L-绝缘梁轴向长度，B-绝缘梁高度，B1-U型梁横截面直臂面高度，D1-U型梁横截面两直臂面间距，d1-U型横截面厚度，R-U型梁横截面圆弧内径，D-连接板横截面宽度，d2-连接板横截面厚度，D2-U型梁拼接宽度。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明；

如图1所示，图1为本发明的工字型绝缘梁主视图；B为绝缘梁高度L为绝缘梁轴向长度。

如图2和图3所示，分别为工字型绝缘梁俯视图和工字型绝缘梁仰视图，D为连接板横截面宽度，L为绝缘梁轴向长度。

如图4和图5所示，分别为工字型绝缘梁左视图和工字型绝缘梁右视图；B为绝缘梁高度，D为连接板横截面宽度。

如图6所示，图6为本发明的工字型绝缘梁A-A截面视图；如图所示，绝缘梁横截面为工字型，工字型梁由左U型梁2和右U型梁3两个槽梁拼接而成；左U型梁2和右U型梁3的横截面形状相同，B1为U型梁横截面1的直臂面高度，D1为U型梁横截面的直臂面间距，d1为U型横截面的厚度；绝缘梁上部和下部分别设置有上连接板4和下连接板5，上连接板4和下连接板5横截面形状相同，D为连接板的横截面宽度，D2为U型梁拼接宽度，d2为连接板横截面厚度。

绝缘梁为工字型截面，采用工字型绝缘梁有重量轻、刚度高、安装及使用方便的优点，在长期承受换流阀模块的交直流高压和冲击高压的情况下使用，具备良好的抗电老化性能，使用寿命显著提高；制备槽梁所用的材料为环氧玻璃布加强型材料，在高温、高压条件下通过模压工艺制备成型，该材料有优良的机械性能和电气性能，能够满足使用要求。

环氧玻璃布加强型材料是环氧玻璃布增强树脂复合材料（不含卤素）；性能指标为吸水率≤0.2%、阻燃性达到V-0、抗弯强度≥400MPa、抗弯模量≥19GPa、体积电阻率≥10¹⁴Ω.cm、耐电强度＞2kV/mm。

Claims (2)

1.一种绝缘梁，所述绝缘梁用于模块化多电平电压源换流器模块单元，其特征在于：所述绝缘梁的横截面为工字型；

所述工字型梁包括左右对称设置的U型梁构成；

所述U型梁任一直臂面与底面的圆角内径R≤10mm；

所述工字型梁的上下直臂分别设有与之重合的上下连接板，所述上下连接板横截面形状相同；

所述绝缘梁的材料为环氧玻璃布加强型材料；

所述环氧玻璃布加强型材料性能指标为吸水率≤0.2％、阻燃性达到V-0、抗弯强度≥400MPa、抗弯模量≥19GPa、体积电阻率≥10¹⁴Ω.cm、耐电强度＞2kV/mm。

2.如权利要求1所述的一种绝缘梁，其特征在于：所述环氧玻璃布加强型是在高温、高压条件下通过模压工艺制备成型的材料。