CN112583234A - 高压直流变换装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种高压直流变换装置。本申请提供的高压直流变换装置包括耐压壳体、固定支架和高压直流变换器，耐压壳体具有两端开口的容置腔，固定支架设置在容置腔内，高压直流变换器安装在固定支架上，耐压壳体的两端均设置有密封端盖，以密封容置腔，高压直流变换器包括分压模块、功率模块和电路模块，分压模块、功率模块和电路模块沿容置腔的长度方向依次分层排列，分压模块包括多个串联的输入均压电容，功率模块包括多个上桥臂功率模块和多个下桥臂功率模块。本申请提供的高压直流变换装置具有较好的可靠性和稳定性。

Description

高压直流变换装置

技术领域

本申请涉及海底电力技术领域，尤其涉及一种高压直流变换装置。

背景技术

海底电力传输时，采用低压输电存在较大的电能损耗，同时远距离输电会使海底接驳盒输入端电压产生较大的压降，降低了海底设备供电的可靠性，因此，需要岸基侧采用高压输电到海底接驳盒，并通过高压直流变换装置将岸基传输的高压电降压到300V～400V，海底接驳盒内电源***再进行二次降压，为海底设备提供可靠稳定的电能。

现有技术中，由于高压直流变换装置的输入是直流高电压(几千伏至几十千伏)，单个功率器件的耐压等级无法满足实际需求，因此通常采用输入串联输出并联的电气拓扑结构来解决高电压输入的问题。高压直流变换装置通常包括耐压密闭腔体和设置在耐压密闭腔体内的多个高压高频开关直流变换模块，每个高压高频开关直流变换模块均包含高频变压器。

然而，现有的高压直流变换装置的***冗余性差，可靠性与稳定性不足。

发明内容

本申请提供一种高压直流变换装置，增加了***的容错能力，保证了装置长期运行的可靠性和稳定性。

本申请提供一种高压直流变换装置，用于将高压直流电变换为低压直流电，该高压直流变换装置包括耐压壳体、固定支架和高压直流变换器，耐压壳体具有两端开口的容置腔，固定支架设置在容置腔内，高压直流变换器安装在固定支架上，耐压壳体的两端均设置有密封端盖，以密封容置腔。

其中，高压直流变换器包括分压模块、功率模块和电路模块，分压模块、功率模块和电路模块沿容置腔的长度方向依次分层排列，分压模块包括多个输入均压电容，输入均压电容用于将输入的高压直流电压分配至功率模块的两端，功率模块包括多个上桥臂功率模块和多个下桥臂功率模块，多个上桥臂功率模块和多个下桥臂功率模块分别串联以形成半桥结构，该半桥结构的输出端与电路模块电连接。这样，采用模块化的设计方式，使***具有冗余性，当部分功率模块故障时，热备用的冗余的部分功率模块可以直接替换，提高了容错能力，保证了***长期运行的可靠性和稳定性。

作为一种可选的实施方式，电路模块包括谐振电容、谐振电感、高频变压器、输出整流模块和控制模块，谐振电容和谐振电感分别与高频变压器的原边电连接，输出整流模块与高频变压器的副边电连接，控制模块用于高压直流变换器的实时控制和通信。这样，采用集中式的高频变压器设置方式，便于进行高压隔离，有利于降低高压直流变换装置的整体体积，提高功率密度。

作为一种可选的实施方式，固定支架包括依次连接的上层支架、中间支架和底层支架，中间支架与上层支架和底层支架之间均设置有第一弹性件。

其中，上桥臂功率模块、输入均压电容和谐振电容均设置在上层支架上；下桥臂功率模块、控制模块、谐振电感和输出整流模块均设置在中间支架上；高频变压器设置在底层支架上。这样，便于不同模块之间的连接导线进行布线，同时可以提高高压直流变换器在容置腔内布局的紧凑性。

作为一种可选的实施方式，上层支架和中间支架均具有多个层叠设置的容置层，多个上桥臂功率模块分别设置于上层支架的不同容置层，多个下桥臂功率模块分别设置于中间支架的不同容置层。这样，功率模块整体可以分层设置，使得空间布局更加合理。

作为一种可选的实施方式，密封端盖包括输入侧端盖和输出侧端盖，上层支架与输入侧端盖相对设置，底层支架与输出侧端盖相对设置。

其中，输入侧端盖上设置有输入高压连接器，输出侧端盖上设置有输出正极连接器和输出负极连接器。这样，外部的高压直流电可以由输入侧端盖接入高压直流变换装置，而降压后的低压直流电可以由输出侧端盖输出。

作为一种可选的实施方式，密封端盖与容置腔的开口内壁之间设置有密封件。这样，在密封端盖安装在耐压壳体上时，可以保证容置腔具有良好的密封性。

作为一种可选的实施方式，高压直流变换器还包括多个散热模块，多个散热模块安装在功率模块上，每个上桥臂功率模块和下桥臂功率模块均对应设置有多个散热模块，且多个散热模块在上桥臂功率模块和下桥臂功率模块上均呈周向间隔分布。这样，有利于提高功率模块的散热效率，避免局部过热，从而提高了元器件的使用寿命。

作为一种可选的实施方式，容置腔内充满有绝缘油。这样，绝缘油可以通过热传导的形式对高压直流变换器进行散热，保证了高压直流变换装置的可靠性。

作为一种可选的实施方式，还包括缓压组件，缓压组件设置在容置腔内，用于降低绝缘油膨胀时所产生的压力，缓压组件的第一端与固定支架抵接，第二端与密封端盖抵接。这样，可以实现缓压组件在容置腔内的固定，同时解决了容置腔内因温度升高而导致的油压升高的问题。

作为一种可选的实施方式，缓压组件包括安装支架和多个缓压件，缓压件具有真空腔体，多个缓压件可拆卸的安装在安装支架上。这样，在绝缘油的压力升高时，可以压迫缓压件变形，从而降低容置腔内的压力。

作为一种可选的实施方式，安装支架包括第一安装板、第二安装板和多个支撑杆，多个支撑杆支撑在第一安装板和第二安装板之间。

其中，多个缓压件设置在第一安装板和第二安装板之间，并与第一安装板和第二安装板中的任一者可拆卸连接，从而使得缓压件可以与绝缘油充分接触，同时便于缓压件的装配。

本申请提供的高压直流变换装置用于将高压直流电变换为低压直流电，该高压直流变换装置包括耐压壳体、固定支架和高压直流变换器，耐压壳体具有两端开口的容置腔，固定支架设置在容置腔内，高压直流变换器安装在固定支架上，耐压壳体的两端均设置有密封端盖，以密封容置腔，其中，高压直流变换器包括分压模块、功率模块和电路模块，分压模块、功率模块和电路模块沿容置腔的长度方向依次分层排列，分压模块包括多个串联的输入均压电容，输入均压电容用于将输入的高压直流电压分配至功率模块的两端，功率模块包括多个上桥臂功率模块和多个下桥臂功率模块，多个上桥臂功率模块和多个下桥臂功率模块串联形成多电平拓扑结构，多电平拓扑结构的输出端与电路模块电连接。这样，采用模块化的设计方式，使***具有冗余性，当部分功率模块故障时，热备用的冗余的部分功率模块可以直接替换，提高了容错能力，保证了***长期运行的可靠性和稳定性。

除了上面所描述的本申请实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本申请提供的高压直流变换装置所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的高压直流变换装置的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的高压直流变换装置的***图；

图3是本申请实施例提供的高压直流变换装置中高压直流变换器的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的高压直流变换装置中高压直流变换器的正视图；

图5是本申请实施例提供的高压直流变换装置中散热模块的分布示意图；

图6是本申请实施例提供的高压直流变换装置中缓压组件的结构示意图。

附图标记说明：

10-耐压壳体；101-容置腔；11-输入侧端盖；111-输入高压连接器；12-输出侧端盖；121-输出正极连接器；122-输出负极连接器；13-密封件；20-固定支架；21-上层支架；22-中间支架；23-底层支架；24-第一弹性件；30-高压直流变换器；31-分压模块；32-功率模块；321-上桥臂功率模块；322-下桥臂功率模块；33-谐振电容；34-谐振电感；35-高频变压器；36-输出整流模块；37-散热模块；40-缓压组件；41-安装支架；411-第一安装板；412-第二安装板；413-支撑杆；42-缓压件；43-第二弹性件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

首先，本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本申请的技术原理，并非旨在限制本申请的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

其次，需要说明的是，在本申请的描述中，术语“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或构件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个构件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在海洋科学科学研究、海洋资源开发及海洋灾害预警等领域中，需要在海底进行长时间大范围采集数据的情况越来越多，因而需要使用的海底勘测设备种类和数量也越来越多，导致海底勘探设备的能耗越来越大。而且海底观测点通常距离海岸较远(几十公里至几百公里)，采用低压输电存在较大的电能损耗，同时远距离输电会使海底接驳盒输入端电压产生较大的压降，降低了海底设备供电的可靠性。因此，需要岸基侧高压输电到海底接驳盒，并通过高压直流变换装置将岸基传输的高压电降压到300V～400V，海底接驳盒内电源***再进行二次降压，为海底设备提供可靠稳定的电能。

高压直流变换装置的输入是直流高电压(几千伏至几十千伏)，而目前的电力电子器件制造技术水平和电力电子技术水平，单个功率器件的耐压等级无法满足实际需求，因此通常采用输入串联输出并联的电气拓扑结构来解决高电压输入问题，高压直流变换装置通常包括耐压密闭腔体和设置在耐压密闭腔体内的多个高压高频开关直流变换模块，每个高压高频开关直流变换模块均包含高频变压器。

然而，现有的高压直流变换装置的***冗余性差，可靠性与稳定性不足，无法满足在海底长期运行所需要的高可靠性、高稳定性以及体积紧凑的要求。此外，现有的分布式的多变压器结构会包含多个磁性元器件，输入均压和输出均流控制复杂，有限的空间内高压隔离困难，同时变换器的绝缘和散热设计也非常困难，为了保证良好的高压隔离和绝缘散热效果，会导致占用空间大、功率密度低。

本申请实施例提供了一种高压直流变换装置，增加了***的容错能力，保证了装置长期运行的可靠性和稳定性，同时提高了功率密度，并且解决了高功率密度下的散热和绝缘问题。

图1是本申请实施例提供的高压直流变换装置的结构示意图，图2是本申请实施例提供的高压直流变换装置的***图，图3是本申请实施例提供的高压直流变换装置中高压直流变换器的结构示意图，图4是本申请实施例提供的高压直流变换装置中高压直流变换器的正视图。

如图1至图4所示，本实施例提供一种高压直流变换装置，用于将高压直流电变换为低压直流电，该高压直流变换装置包括耐压壳体10、固定支架20和高压直流变换器30，耐压壳体10具有两端开口的容置腔101，固定支架20设置在容置腔101内，高压直流变换器30安装在固定支架20上，耐压壳体10的两端均设置有密封端盖，以密封容置腔101。

其中，高压直流变换器30包括分压模块31、功率模块32和电路模块，分压模块31、功率模块32和电路模块沿容置腔101的长度方向依次分层排列，分压模块31包括多个输入均压电容，输入均压电容用于将输入的高压直流电压分配至功率模块32的两端，功率模块32包括多个上桥臂功率模块321和多个下桥臂功率模块322，多个上桥臂功率模块321和多个下桥臂功率模块322分别串联形成半桥结构，该半桥结构的输出端与电路模块电连接。

具体的，耐压壳体10提供的容置腔101可以将高压直流变换器30与外部环境隔绝，而高压直流变换器30采用模块化的设计方式，外部输入的直流高电压有输入均压电容均匀分配到功率模块32的两端，同时为功率模块32提供电能，而上桥臂功率模块321和下桥臂功率模块322所形成的半桥结构在***发生故障时，可以用冗余的部分进行热备用，无需通过停机进行故障模块的替换，从而增加了高压直流变换装置的冗余性，提高了容错能力，保证了***长期运行的可靠性和稳定性。

作为一种可选的实施方式，电路模块包括谐振电容33、谐振电感34、高频变压器35、输出整流模块36和控制模块，谐振电容33和谐振电感34分别与高频变压器35的原边电连接，输出整流模块36与高频变压器35的副边电连接，从而采用集中式的高频变压器35设置方式，便于进行高压隔离，有利于降低高压直流变换装置的整体体积，提高功率密度。

具体的，谐振电容33和谐振电感34组合形成的谐振电路可以为高压直流变换器30提供一个固定的频率，从而提供了一个软开关的工作条件，从而降低开关损耗，高频变压器35可以实现高压直流变换器30输入侧与输出侧的电器隔离，由高频变压器35的副边侧输出的交流电压可以由输出整流模块36转变成直流电压，从而最终由高压直流变换器30的输出侧输出，而控制模块可以实现整个高压直流变换器30的实时控制与通信。

需要说明的是，上桥臂功率模块321和下桥臂功率模块322形成的半桥结构具体为多电平拓扑结构，外部的高压直流电输入高压直流变换器30后，由输入均压电容将高直流电压均分到上桥臂功率模块321和下桥臂功率模块322上，此外，上桥臂功率模块321和下桥臂功率模块322均包括多个串联的子功率模块，每个子功率模块均由半桥电路和旁路开关组成，在控制模块的控制下，上桥臂功率模块321和下桥臂功率模块322可以根据输入的电压大小自动分配投入的子功率模块的数量，从而保证输出电压的稳定，同时当个别功率模块发生故障时，***可以用冗余的其余功率模块进行备用，无需停机进行更换，提高了***的容错能力和可靠性。

此外，多个上桥臂功率模块321和多个下桥臂功率模块322分别串联，而上桥臂功率模块321和下桥臂功率模块322所包括的子功率模块也相互串联，因此形成的多电平拓扑结构实际是由多个子功率模块串联构成，经过输入均压电容分压后，高压直流电压均分至每个子功率模块上，根据外部输入电压可以调整串联的子功率模块的数量。

示例性的，当本申请实施例的高压直流变换装置的输入电压5KV时，直流高压变换器30启动并开始自检，自检完成后如***无故障则***正常启动，当输入电压在5kV～8kV范围内时，***投入工作的子功率模块数量为K1；当输入电压在8kV～12kV时，***投入工作的子功率模块数量为K2；当输入电压在12kV～15kV时，***投入工作的子功率模块数量为K3，即***根据输入电压不同调整投入工作功率模块个数，保证高频变压器35的原边电压在合理范围内，本申请对K1、K2和K3的具体数值和大小关系不作具体限定。

为了将高频直流变换器30的各个模块安装至固定支架20上，在便于整体布线的同时，减小高频直流变换器30的占用体积，以提高直流变换装置的功率密度，需要将高频直流变换器30分层设置在固定支架20上，下面将对高频直流变换器30在固定支架20上的安装位置关系进行详细说明。

作为一种可选的实施方式，固定支架20可以包括依次连接的上层支架21、中间支架22和底层支架23，中间支架22与上层支架21和底层支架23之间均设置有第一弹性件24，高频直流变换器30的各个模块可以分别设置在固定支架20的不同位置。

具体的，上桥臂功率模块321、输入均压电容和谐振电容33可以设置在上层支架21上；下桥臂功率模块322、控制模块、谐振电感34和输出整流模块36均设置在中间支架22上；高频变压器35设置在底层支架23上，从而便于不同模块之间的连接导线进行布线，同时可以提高高压直流变换器30在容置腔101内布局的紧凑性。

可选的，上层支架21和中间支架22可以设置有多个层叠设置的容置层，多个上桥臂功率模块321分别设置于上层支架21的不同容置层，相应的，多个下桥臂功率模块322分别设置于中间支架22的不同容置层，从而功率模块32整体可以分层设置，使得空间布局更加合理。

需要说明的是，固定支架20的各个容置层具有安装板，高压直流变换器30的各个模块均安装在安装板上，且各个容置层的安装板之间可以通过安装立柱连接。此外，固定支架20各个层级之间的连接方式可以是通过卡接结构进行卡接，也可以是利用紧固件进行固定，本申请实施例对此不作具体限定。

可选的，第一弹性件24可以是O型弹性圈，O型弹性圈位于固定支架20的外侧，具体的，在固定支架外缘设置有周向的凹槽，O型弹性圈卡接在周向凹槽内并部分从凹槽在凸出，从而在固定支架20位于容置腔101内时，可以与耐压壳体10的内壁抵接，防止固定支架20在容置腔101内产生晃动，提高整体结构的稳定性，同时由于第一弹性件24具备弹性，固定支架20安装进容置腔101内较为容易，也避免了固定支架20与耐压壳体10内壁刚性接触，提高了使用寿命。

需要说明的是，上层支架21和中间支架22的每个容置层以及底层支架23在中心位置均可以设置有通孔，从而便于各个容置层之间的走线，也便于线束的集中，减小了占用的体积，同时便于检修。

作为一种可选的实施方式，密封端盖包括输入侧端盖11和输出侧端盖12，上层支架21与输入侧端盖11相对设置，底层支架23与输出侧端盖12相对设置，输入侧端盖11和输出侧端盖12分别将容置腔101两端的开口密封，从而将容置腔101内的空间与外部环境隔离。

具体的，输入侧端盖11上可以设置有输入高压连接器111，输出侧端盖12上可以设置有输出正极连接器121和输出负极连接器122，从而外部的高压直流电可以由输入侧端盖11接入高压直流变换装置，而经过高压直流变换器30降压后的低压直流电可以由输出侧端盖12输出。

可选的，输入侧端盖11和输出侧端盖12与容置腔101的开口内壁之间均可以设置有密封件13，密封件13可以双层的O型密封圈，该O型密封圈套接在在输入侧端盖11和输出侧端盖12的外壁，且在输入侧端盖11和输出侧端盖12安装至耐压壳体10上时与耐压壳体10两端开口的内壁抵接，从而可以保证容置腔101具有良好的密封性，保证了高压直流变换装置在水下环境运行的可靠性。

图5是本申请实施例提供的高压直流变换装置中散热模块的分布示意图，如图5所示，作为一种可选的实施方式，高压直流变换器30还包括多个散热模块37，多个散热模块37安装在功率模块32上，每个上桥臂功率模块321和下桥臂功率模块322均对应设置有多个散热模块37，有利于提高功率模块32的散热效率，避免局部过热，从而提高了元器件的使用寿命。

需要说明的是，上层支架21和中间支架22安装功率模块32的每个容置层均设置有多个子功率模块，而每个子功率模块均可以对应设置有一个散热模块37，从而一个容置层设置有多个散热模块37，多个散热模块37在每个容置层的安装板上呈周向间隔排布，从而通过分布式散热的设计方式，提高了散热效率。

作为一种可选的实施方式，容置腔101内充满有绝缘油，绝缘油可以通过热传导的形式对高压直流变换器30进行散热，保证了高压直流变换装置的可靠性，提高元器件的使用寿命。

示例性的，绝缘油可以为硅油，本实施例对绝缘油的具体成分不做限定，只需满足电绝缘性以及具有良好的导热性能即可。

图6是本申请实施例提供的高压直流变换装置中缓压组件的结构示意图，如图6所示，作为一种可选的实施方式，本实施例提供的高压直流变换装置还包括缓压组件40，缓压组件40设置在容置腔101内，用于降低绝缘油受热膨胀体积增大时所产生的压力，缓压组件40的第一端与固定支架20抵接，缓压组件40的第二端与密封端盖抵接，从而可以实现缓压组件40在容置腔101内的固定，同时解决了容置腔101内因温度升高而导致的绝缘油油压升高的问题。

具体的，缓压组件40可以包括安装支架41和多个缓压件42，缓压件42具有真空腔体，多个缓压件42可拆卸的安装在安装支架41上，在绝缘油的压力升高时，绝缘油可以压迫缓压件42变形，而由于缓压件42的内部为真空腔体，其被绝缘油压缩后所占用的体积会减小，因此受热膨胀的绝缘油可以得到释放，从而降低容置腔101内的压力。

可选的，安装支架41包括第一安装板411、第二安装板412和多个支撑杆413，多个支撑杆413支撑在第一安装板411和第二安装板412之间，从而在第一安装板411和第二安装板412之间形成了容纳空间，多个缓压件42设置在第一安装板411和第二安装板412之间，并与第一安装板411和第二安装板412中的任一者可拆卸连接，从而使得缓压件42可以与绝缘油充分接触，同时便于缓压件42的装配。

可选的，第一安装板411和第二安装板412均可以是圆环形板件，多个缓压件42可以沿圆环形板件的板面周向分布，同时缓压件42可以通过螺栓固定连接在第一安装板411或第二安装板412上，本申请实施例对缓压件42安装方式不作具体限定。

可选的，在第一安装411和第二安装板412的外缘均可以设置有第二弹性件43，第二弹性件43可以是O型弹性圈，O型弹性圈可以与耐压壳体10的内壁抵接，从而避免缓压组件40在容置腔101内产生晃动，而第二弹性件43的具体固定方式与第一弹性件24类似，在此不再赘述。

此外，缓压组件40可以设置在上层支架21与输入侧端盖11之间，也可以设置在底层支架23与输出侧端盖12之间，本申请实施例对此不作具体限定。

需要说明的是，每个缓压件42为独立的部件，即每个缓压件42具有独立的真空腔体，从而在收到绝缘油受热膨胀所产生的压力时，每个缓压件42均可以产生独立的形变而被压缩，从而更好的降低内压，本申请实施例对缓压件42的具体轮廓形状以及设置的缓压件42的数量不作具体限定。

作为一种可选的实施方式，耐压壳体10以及其两端开口上安装的密封端盖可以采用强度较高且耐腐蚀性能强的材料，从而在外部严苛的环境下可以长期使用，并且在海底深水环境下可以承受外部的水压，本实施例对耐压壳体10及密封端盖所采用的材料类别不作具体限定。示例性的，耐压壳体10及密封端盖所采用的材料可以为钛合金。

本实施例提供的高压直流变换装置用于将高压直流电变换为低压直流电，该高压直流变换装置包括耐压壳体、固定支架和高压直流变换器，耐压壳体具有两端开口的容置腔，固定支架设置在容置腔内，高压直流变换器安装在固定支架上，耐压壳体的两端均设置有密封端盖，以密封容置腔，其中，高压直流变换器包括分压模块、功率模块和电路模块，分压模块、功率模块和电路模块沿容置腔的长度方向依次分层排列，分压模块包括多个串联的输入均压电容，输入均压电容用于将输入的高压直流电压分配至功率模块的两端，功率模块包括多个上桥臂功率模块和多个下桥臂功率模块，多个上桥臂功率模块和多个下桥臂功率模块串联形成多电平拓扑结构，多电平拓扑结构的输出端与电路模块电连接。本实施例提供的高压直流变换装置采用模块化的设计方式，使***具有冗余性，当部分功率模块故障时，热备用的冗余的部分功率模块可以直接替换，提高了容错能力，保证了***长期运行的可靠性和稳定性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高压直流变换装置，其特征在于，包括：耐压壳体、固定支架和高压直流变换器，所述耐压壳体具有两端开口的容置腔，所述固定支架设置在所述容置腔内，所述高压直流变换器安装在所述固定支架上，所述耐压壳体的两端均设置有密封端盖，以密封所述容置腔；

所述高压直流变换器包括分压模块、功率模块和电路模块，所述分压模块、所述功率模块和所述电路模块沿所述容置腔的长度方向依次分层排列；

所述分压模块包括多个输入均压电容，所述输入均压电容用于将输入电压分配至所述功率模块的两端，所述功率模块包括多个上桥臂功率模块和多个下桥臂功率模块，多个所述上桥臂功率模块和多个所述下桥臂功率模块分别串联形成半桥结构，所述半桥结构的输出端与所述电路模块电连接。

2.根据权利要求1所述的高压直流变换装置，其特征在于，所述电路模块包括谐振电容、谐振电感、高频变压器、输出整流模块和控制模块，所述谐振电容和所述谐振电感分别与所述高频变压器的原边电连接，所述输出整流模块与所述高频变压器的副边电连接，所述控制模块用于所述高压直流变换器的实时控制和通信。

3.根据权利要求2所述的高压直流变换装置，其特征在于，所述固定支架包括依次连接的上层支架、中间支架和底层支架，所述中间支架与所述上层支架和所述底层支架之间均设置有第一弹性件；

所述上桥臂功率模块、所述输入均压电容和所述谐振电容均设置在所述上层支架上；所述下桥臂功率模块、所述控制模块、所述谐振电感和所述输出整流模块均设置在所述中间支架上；所述高频变压器设置在所述底层支架上。

4.根据权利要求3所述的高压直流变换装置，其特征在于，所述上层支架和所述中间支架均具有多个层叠设置的容置层，多个所述上桥臂功率模块分别设置在所述上层支架的不同所述容置层，多个所述下桥臂功率模块分别设置在所述中间支架的不同所述容置层。

5.根据权利要求3所述的高压直流变换装置，其特征在于，所述密封端盖包括输入侧端盖和输出侧端盖，所述上层支架与所述输入侧端盖相对设置，所述底层支架与所述输出侧端盖相对设置；

所述输入侧端盖上设置有输入高压连接器，所述输出侧端盖上设置有输出正极连接器和输出负极连接器。

6.根据权利要求1-5任一项所述的高压直流变换装置，其特征在于，所述高压直流变换器还包括多个散热模块，多个所述散热模块安装在所述功率模块上，所述上桥臂功率模块和所述下桥臂功率模块分别与所述散热模块对应设置，且多个所述散热模块呈周向间隔分布。

7.根据权利要求1-5任一项所述的高压直流变换装置，其特征在于，所述容置腔内充满有绝缘油。

8.根据权利要求7所述的高压直流变换装置，其特征在于，还包括缓压组件，所述缓压组件设置在所述容置腔内，用于降低所述绝缘油膨胀时所产生的压力，所述缓压组件的第一端与所述固定支架抵接，第二端与所述密封端盖抵接。

9.根据权利要求8所述的高压直流变换装置，其特征在于，所述缓压组件包括安装支架和多个缓压件，所述缓压件具有真空腔体，多个所述缓压件可拆卸的安装在所述安装支架上。

10.根据权利要求9所述的高压直流变换装置，其特征在于，所述安装支架包括第一安装板、第二安装板和多个支撑杆，多个所述支撑杆支撑在所述第一安装板和所述第二安装板之间；

多个所述缓压件设置在所述第一安装板和所述第二安装板之间，并与所述第一安装板和所述第二安装板中的任一者可拆卸连接。

Images