直流换流阀的半桥子模块、阀组件和直流换流阀

1.本发明涉及电力电子技术领域，具体提供一种直流换流阀的半桥子模块、阀组件和直流换流阀。


背景技术：

2.传统直流换流阀主要采用的是双重水循环冷却的方式：内冷循环通过与功率半导体器件紧贴的散热器实现热量的转移，经过吸收散热器热量后的内冷循环水，在循环泵的作用下输送到与外冷循环的交界处，在温差作用下实现内冷水与外冷水之间的热量的转移。
3.内冷水循环系统负责直接吸收功率半导体器件产生的热量，并通过内冷循环水的流动将热量传递给外冷系统，进而将热量传递至外界环境中，由于内冷循环水在换流阀各组件间来回穿梭，而各组件在动态开关过程中通常要承受较高的电压，如果不能控制内冷循环水所含的离子量，将很容易发生击穿短路的严重后果。因此需要严格保证内冷循环水的洁净度，换流阀内冷水循环系统一般需要使用去离子的纯净水。同时，整个内冷水循环系统虽然是密封的，但由于长期处在复杂的电磁工况下，总会不可避免出现内部影响内冷水循环系统的金属管道的腐蚀以及发生电化学反应等情况，腐蚀所产生的污垢增加了流阻，造成局部压力过大，很可能阀冷控制系统的误判，进一步导致阀冷控制系统等不良后果；内冷水在循环吸热过程中，前后的温差大概有10℃以上，因温度升高而引起的内冷水体积膨胀，也会影响阀冷控制系统的判断；考虑到以上因素，因此内冷水系统除了基本的主循环回路外，通常还必须包括：离子交换器、主过滤器、氮气稳压回路、补水泵等装置。这就变相地增加了内冷水循环系统的复杂度和生产成本。


技术实现要素：

4.本发明旨在解决上述技术问题，即，解决由于现有直流换流阀的内冷水循环系统结构复杂导致直流换流阀可靠性低的问题。
5.在第一方面，本发明提供一种直流换流阀的半桥子模块，所述半桥子模块包括基于导热材料的导电支撑构件、电力电子器件单元、功率接口和电容接口；
6.所述导电支撑构件包括第一功率连接端子和电容连接端子，所述第一功率连接端子和所述电容连接端子分别与所述功率接口和所述电容接口连接；
7.所述电力电子器件单元包括压接型上桥臂电力电子器件和压接型下桥臂电力电子器件，所述压接型上桥臂电力电子器件与所述压接型下桥臂电力电子器件通过所述导电支撑构件相互压紧支撑并实现电连接，以及通过所述导电支撑构件散热。
8.在上述直流换流阀的半桥子模块的一个技术方案中，所述导电支撑构件的构件本体包括第一压接板、第二压接板和支撑体；
9.所述第一压接板与所述第一功率连接端子连接，所述第二压接板与所述电容连接端子连接；
10.所述支撑体的上表面和下表面分别与所述第一压接板与所述第二压接板连接。
11.在上述直流换流阀的半桥子模块的一个技术方案中，所述导电支撑构件的数量是3，所述压接型上桥臂电力电子器件设置于第一个导电支撑构件的第二压接板与第二个导电支撑构件的第一压接板之间，所述压接型下桥臂电力电子器件设置于所述第二个导电支撑构件的第二压接板与第三个导电支撑构件的第一压接板之间，所述压接型上桥臂电力电子器件与所述压接型下桥臂电力电子器件依次通过所述第一个导电支撑构件、所述第二个导电支撑构件和所述第三个导电支撑构件相互压紧支撑并实现电连接。
12.在上述直流换流阀的半桥子模块的一个技术方案中，所述支撑体的侧面设置有至少一个贯通所述支撑体的通孔，所述通孔用于传输液态相变绝缘换热工质，以使所述压接型上桥臂电力电子器件与所述压接型下桥臂电力电子器件能够通过所述导电支撑构件与所述液态相变绝缘换热工质交换热量进行散热。
13.在上述直流换流阀的半桥子模块的一个技术方案中，所述支撑体包括多个分散布置且等高的柱体，所有柱体的上表面和下表面分别形成所述支撑体的上表面和下表面；
14.所述多个分散布置的柱体之间形成能够传输液态相变绝缘换热工质的传输路径，以使所述压接型上桥臂电力电子器件与所述压接型下桥臂电力电子器件能够通过所述导电支撑构件与所述液态相变绝缘换热工质交换热量进行散热。
15.在上述直流换流阀的半桥子模块的一个技术方案中，所述半桥子模块还包括压接型晶闸管和导电母排，所述压接型晶闸管设置于所述第三个导电支撑构件的第二压接板与所述导电母排之间，所述压接型晶闸管通过所述第三个导电支撑构件和所述导电母排与所述电力电子器件单元相互压紧支撑并实现电连接，所述导电母排包括第二功率连接端子，所述第二功率连接端子与所述功率接口连接；
16.所述压接型晶闸管用于在所述半桥子模块发生电流故障时导通，以保护所述半桥子模块。
17.在上述直流换流阀的半桥子模块的一个技术方案中，所述压接型上桥臂电力电子器件与所述压接型下桥臂电力电子器件是全控型电力电子器件，或是半控型电力电子器件。
18.在第二方面，本发明提供一种直流换流阀的阀组件，所述阀组件包括一个冷却箱体或多个冷却箱体；
19.当所述阀组件包括一个冷却箱体时所述冷却箱体内设置有一个或多个如上述直流换流阀的半桥子模块技术方案中任一项所述的直流换流阀的半桥子模块，当所述阀组件包括多个冷却箱体时每个所述冷却箱体内分别设置有一个如上述直流换流阀的半桥子模块技术方案中任一项所述的直流换流阀的半桥子模块；
20.所述冷却箱体内部填充液态相变绝缘换热工质，以使所述半桥子模块浸没在所述液态相变绝缘换热工质中；
21.所述冷却箱体上设置有能够分别使所述半桥子模块的功率接口和电容接口从所述冷却箱体中贯穿出来的通孔，每个半桥子模块分别通过各自的电容接口与一个电容器连接；
22.所述冷却箱体上还设置有集汽管和集液管，所述集汽管用于将所述半桥子模块与所述液态相变绝缘换热工质交换热量进行散热产生的汽态相变绝缘换热工质排出所述冷
却箱体，所述集液管用于将所述液态相变绝缘换热工质传输至所述冷却箱体内部。
23.在上述直流换流阀的阀组件的一个技术方案中，当所述阀组件包括一个冷却箱体时在所述冷却箱体内每个半桥子模块之间通过绝缘挡块间隔。
24.在上述直流换流阀的阀组件的一个技术方案中，当所述阀组件包括一个冷却箱体时所述冷却箱体中半桥子模块中的压接型上桥臂电力电子器件与所述压接型下桥臂电力电子器件是全控型电力电子器件或半控型电力电子器件；
25.当所述阀组件包括多个冷却箱体时所述冷却箱体中半桥子模块中的压接型上桥臂电力电子器件与所述压接型下桥臂电力电子器件是全控型电力电子器件。
26.在上述直流换流阀的阀组件的一个技术方案中，所述阀组件还包括第一冷凝器，所述第一冷凝器的第一端通过进汽管与所述冷却箱体的集汽管连接，所述第一冷凝器的第二端通过回液管与所述冷却箱体的集液管连接，所述进汽管用于将经所述集汽管排出的汽态相变绝缘换热工质传输至所述第一冷凝器，所述回液管用于将所述第一冷凝器输出的液态相变绝缘换热工质通过所述集液管传输至所述冷却箱体内；
27.所述第一冷凝器用于对所述进汽管输入的汽态相变绝缘换热工质进行冷凝形成液态相变绝缘换热工质并将所述液态相变绝缘换热工质经所述回液管输出。
28.在第三方面，本发明提供一种直流换流阀，所述直流换流阀包括三相桥臂，每相桥臂均包括上桥臂和下桥臂，每个上桥臂和每个下桥臂均包括如上述直流换流阀的阀组件技术方案中任一项所述的直流换流阀的阀组件。
29.在上述直流换流阀的一个技术方案中，所述直流换流阀还包括第二冷凝器，所述第二冷凝器的第一端通过进汽管与所有阀组件的冷却箱体的集汽管连接，所述第二冷凝器的第二端通过回液管与所有阀组件的冷却箱体的集液管连接，所述进汽管用于将经所述集汽管排出的汽态相变绝缘换热工质传输至所述第二冷凝器，所述回液管用于将所述第二冷凝器输出的液态相变绝缘换热工质通过所述集液管传输至所述冷却箱体内；
30.所述第二冷凝器用于对所述进汽管输入的汽态相变绝缘换热工质进行冷凝形成液态相变绝缘换热工质并将所述液态相变绝缘换热工质经所述回液管输出。
31.在采用上述技术方案的情况下，本发明能够采用导电支撑构件与半桥子模块中压接型上桥臂电力电子器件和压接型下桥臂电力电子器件进行相互压紧支撑并实现电连接，且半桥子模块浸没在液态相变绝缘换热工质中，通过导电支撑构件实现压接型上桥臂电力电子器件和压接型下桥臂电力电子器件的散热。由于将半桥子模块浸没在液态相变绝缘换热工质中，避免了使用水循环冷却过程中的各种复杂的设备，只需要将各个直流换流阀的阀组件与冷凝器连接即可实现直流换流阀的冷却循环。本发明实施例的半桥子模块、阀组件以及直流换流阀冷却效率高、能够避免短路等安全事故且结构紧凑更加适合进行模块化生产制造。
附图说明
32.下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：
33.图1是现有技术中水循环冷却方法中内循环冷却系统的示意图；
34.图2是现有技术中水循环冷却方法中外循环冷却系统的示意图；
35.图3是本发明实施例的一种半桥子模块的主要结构示意图；
36.图4是本发明实施例的一种半桥子模块压接示意图；
37.图5是本发明实施例的一种导电支撑构件的主要结构示意图；
38.图6是本发明实施例的另一种导电支撑构件的主要结构示意图；
39.图7是本发明实施例的第一种阀组件的主要结构示意图；
40.图8是本发明实施例的第二种阀组件的主要结构示意图；
41.图9是本发明实施例的第三种阀组件的主要结构示意图；
42.图10是本发明实施例的第四种阀组件的主要结构示意图；
43.图11是本发明实施例的第五种阀组件的主要结构示意图；
44.图12是本发明实施例的第六种阀组件的主要结构示意图；
45.图13是本发明实施例的第一种直流换流阀的主要结构示意图；
46.图14是本发明实施例的第二种直流换流阀的主要结构示意图；
47.图15是本发明实施例中一种半桥子模块中压接型晶闸管连接关系示意图；
48.图16是本发明实施例的一种直流换流阀的主要连接关系示意图。
49.附图标记列表:
50.1：直流换流阀；11:阀组件；111:冷却箱体；1111:集汽管；1112:集液管；112:半桥子模块；1121:导电支撑构件；11211:第一功率连接端子；11212:电容连接端子；11213:第一压接板；11214:第二压接板；11215：支撑体；112151：通孔；1122:电力电子器件单元；11221:压接型上桥臂电力电子器件；11222:压接型下桥臂电力电子器件；1123:功率接口；1124:电容接口；1125:压接型晶闸管；1126:导电母排；11261:第二功率连接端子；12:电容器；21:第一冷凝器；211:均压环管；22：第二冷凝器；3：进汽管；4:回液管。
具体实施方式
51.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。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发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。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。
52.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，而不是指示或暗示所述装置或元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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
53.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。
54.现有技术中，直流换流阀主要采用双重水循环冷却的方法进行散热。参阅附图1和附图2，图1是现有技术中水循环冷却方法中内循环冷却系统的示意图；图2是现有技术中水循环冷却方法中外循环冷却系统的示意图。如图1所示，水循环冷却方法中内循环冷却系统的工作原理是通过电力电子器件紧贴的散热器实现热量的转移，通过内循环冷却系统的循
环水吸收散热器热量，在循环泵的作用下将循环水输送至外循环冷却系统与内循环冷却系统的交界处，在温差的作用下实现内循环冷却系统的循环水与外循环冷却系统的循环水之间的热量转移。但是由于内循环冷却系统的循环水在直流换流阀各个组件之间来回穿梭，而各组件在动态开关的过程中通常要承受较高的电压，如果不能控制内循环冷却系统的循环水所含的离子量，就很容易发生短路击穿等严重后果。因此需要严格确保内循环冷却系统中循环水的洁净度。直流换流阀的内循环冷却系统一般需要使用去离子的纯净水。且整个内循环冷却系统虽然是封闭的，但是由于长期处于复杂的电磁工况下，总会不可避免的产生腐蚀，腐蚀产生的污垢增加了流阻，造成局部压力过大，会导致阀冷控制系统的误判，进一步导致直流换流阀闭锁等不良后果。同时，循环水在循环吸热的过程中，在吸热前后的温差大概会有10℃以上，因温度升高而引起的内冷水体积膨胀，也会影响阀冷控制系统的判断；考虑到以上因素，因此内循环冷却系统除了基本的主循环回路外，通常还必须包括：离子交换器、主过滤器、氮气稳压回路、补水泵等装置。补水泵的作用是为了防止某些管路连接处可能因为长期老化而发生泄漏，或者由于维修所引发的内冷水缺失；氮气稳压回路是为了弥补内冷水温度变化所引起的体积膨胀；过滤器和离子交换器是为了保证内冷水的纯净度，避免影响到换流阀组件的绝缘性能。
55.外循环冷却系统在能量转换过程中起着重要的作用，其结构如图2所示，其主要目标是将内冷水的温度控制在合理的范围内。由于内循环冷却系统和外循环冷却系统之间是相互隔离且独立的，因此对于外循环冷却系统的循环水没有特殊要求，考虑到成本及容易获取等因素，工程上一般使用自来水。外循环冷却系统包括：外冷水池、闭式冷却塔、喷淋泵、全自动软化水设备等。内冷水再流经直流换流阀主阀体吸热升温后，由主循环泵驱动进入室外闭式冷却塔内的换热盘管，喷淋泵从室外的外冷水池抽水喷洒在换热盘管的表面，使换热盘管中的内冷水得到冷却。部分外冷水在换热盘管表面蒸发吸热。未蒸发的外冷水进入外循环冷却系统继续下次的循环，如此周而复始。全自动软化水设备的作用是防止污垢和微生物的产生，防止这些沉积物积聚在盘管的表面，降低传热的效率。
56.虽然以水冷形式为主的直流换流阀冷却技术现在发展的比较成熟，但是还是存在各种缺陷，比如需要内循环冷却系统需要高效的过滤装备和离子交换器，这就增加了内循环冷却系统的复杂度和生产成本。且现有的内循环冷却系统需要复杂的离子交换器，导致其占地面积大、费用高昂、设备可靠性低；在内冷水循环系统漏水后，会由于离子水导电，可能会造成进一步事故；内循环冷却系统是通过改变内冷水的流速来使直流换流阀的器件获得合适的温度范围，冷却效率相对较低；水冷系统由于调节水流速响应较慢，不能快速跟随负荷变化，容易导致电力电子器件损坏。
57.本领域需要一种新的直流换流阀来解决上述问题。
58.下面对一些术语进行解释：
59.相变冷却技术：基于相变冷却换热原理，利用液态相变绝缘换热工质，依赖特定的冷却结构对设备的发热体实现冷却的技术；
60.液态相变绝缘换热工质：高绝缘、低沸点、物理化学性能稳定、环保，具有良好流动性能和较高汽化潜热的液体。
61.首先本发明提供一种直流换流阀1的半桥子模块112。参阅附图3，图3是本发明实施例的一种半桥子模块的主要结构示意图。如图3所示，本发明实施例的直流换流阀1的半
桥子模块112包括基于导热材料的导电支撑构件1121、电力电子器件单元1122、功率接口1123和电容接口1124；导电支撑构件1121包括第一功率连接端子11211和电容连接端子11212，第一功率连接端子11211和电容连接端子11212分别与功率接口1123和所述电容接口1124连接；电力电子器件单元1122包括压接型上桥臂电力电子器件11221和压接型下桥臂电力电子器件11222，压接型上桥臂电力电子器件11221与压接型下桥臂电力电子器件11222通过导电支撑构件1121相互压紧支撑并实现电连接，以及通过导电支撑构件1121散热。
62.在本实施例中，导电支撑构件1121可以是基于导热材料制造的，电力电子器件单元1122的压接型上桥臂电力电子器件11221和压接型下桥臂电力电子器件11222可以通过导电支撑构件1121相互压紧支撑并实现电连接，且压接型上桥臂电力电子器件11221和压接型下桥臂电力电子器件11222可以通过导电支撑构件1121进行散热，可以实现压接型上桥臂电力电子器件11221和压接型下桥臂电力电子器件11222的有效散热。其中，压接型是指通过施加压力，使内部芯片与外部电极形成电气连接，可实现多芯片并联压接封装的一种封装方式。在本实施例中可以采用电力电子技术领域中常规的压接型电力电子器件作为压接型上桥臂电力电子器件11221和压接型下桥臂电力电子器件11222。
63.一个实施方式中，参阅附图4，图4是本发明实施例的一种半桥子模块112压接示意图。如图4所示，半桥子模块112通过压接结构实现模块化，电容接口1124用于连接电容器(图4未示出)，功率接口1123用于与其他半桥子模块112或其他电路结构连接(图4未示出)。
64.下面对本发明的直流换流阀的半桥子模块进行进一步地说明。
65.在本发明实施例的一种实施方式中，导电支撑构件的构件本体包括第一压接板、第二压接板和支撑体；第一压接板与第一功率连接端子连接，第二压接板与电容连接端子连接；支撑体的上表面和下表面分别与第一压接板与第二压接板连接。
66.在本实施方式中，导电支撑构件由第一压接板、第二压接板和支撑体构成，这样能够增大导电支撑构件的散热面积。
67.在本发明实施例的一种实施方式中，导电支撑构件的数量是3，压接型上桥臂电力电子器件设置于第一个导电支撑构件的第二压接板与第二个导电支撑构件的第一压接板之间，压接型下桥臂电力电子器件设置于第二个导电支撑构件的第二压接板与第三个导电支撑构件的第一压接板之间，压接型上桥臂电力电子器件与压接型下桥臂电力电子器件依次通过第一个导电支撑构件、第二个导电支撑构件和第三个导电支撑构件相互压紧支撑并实现电连接。
68.在本实施方式中，压接型上桥臂电力电子器件和压接型下桥臂电力电子器件的上表面和下表面均可以与导电支撑构件进行相互压紧支撑，在实现电力电子器件单元中的器件之间的相互连接的基础上，由于上表面和下表面均与导电支撑构件进行相互压紧支撑，使得电力电子器件与导电支撑构件之间能够充分接触，以实现更好的散热。
69.在本发明实施例的一种实施方式中，参阅附图5，图5是本发明实施例的一种导电支撑构件的主要结构示意图。如图5所示，导电支撑构件1121的支撑体11215的侧面设置有至少一个贯通支撑体11215的通孔112151，通孔112151用于传输液态相变绝缘换热工质，以使压接型上桥臂电力电子器件11221与压接型下桥臂电力电子器件11222能够通过导电支撑构件1121与液态相变绝缘换热工质交换热量进行散热。
70.在本实施方式中，导电支撑构件1121的支撑体11215上可以设置有贯通支撑体11215的通孔112151，通孔112151可以用于传输液态相变绝缘换热工质，通孔112151的设置能够使得导电支撑构件1121与液态相变绝缘换热工质之间接触面积更大，使得压接型上桥臂电力电子器件11221与压接型下桥臂电力电子器件11222能够通过导电支撑构件1121与液态相变绝缘换热工质交换热量以实现更为有效的散热，且由于导电支撑构件1121与液态相变绝缘换热工质直接接触，减少了传热路径上的热阻，使得半桥子模块112的散热效率更高，冷却效果更好。同时液态相变绝缘换热工质具有较好的流动型，使得半桥子模块112中的器件的温度更为均匀，无局部过热点，进一步提升了半桥子模块112的可靠性。
71.一个实施方式中，通孔112151可以为圆柱形孔。
72.在本发明实施例的一种实施方式中，参阅附图6，图6是本发明实施例的另一种导电支撑构件的主要结构示意图。如图6所示，导电支撑构件1121的支撑体11215包括多个分散布置且等高的柱体，所有柱体的上表面和下表面分别形成支撑体11215的上表面和下表面；多个分散布置的柱体之间形成能够传输液态相变绝缘换热工质的传输路径，以使压接型上桥臂电力电子器件11221与压接型下桥臂电力电子器件11222能够通过导电支撑构件1121与液态相变绝缘换热工质交换热量进行散热。
73.在本实施方式中，导电支撑构件1121的支撑体11215可以为多个分散布置且等高的柱体，通过上述设置，能够增加导电支撑构件1121与液态相变绝缘换热工质之间的接触面积，从而实现更为有效的散热。
74.一个实施方式中，柱体可以为圆柱形柱体。
75.在本发明实施例的一种实施方式中，半桥子模块还可以包括压接型晶闸管和导电母排，压接型晶闸管设置于第三个导电支撑构件的第二压接板与导电母排之间，压接型晶闸管通过第三个导电支撑构件和导电母排与电力电子器件单元相互压紧支撑并实现电连接，导电母排包括第二功率连接端子，第二功率连接端子与功率接口连接；压接型晶闸管用于在半桥子模块发生电流故障时导通，以保护半桥子模块。
76.在本实施方式中，继续参阅附图4，半桥子模块112还可以包括压接型晶闸管1125和导电母排1126，导电母排1126可以实现压接型晶闸管1125与第三个导电支撑构件1121的压紧支撑，且导电母排1126与压接型晶闸管1125的一个表面充分接触，使得压接型晶闸管1125能够有效散热。压接型晶闸管1125用于在半桥子模块112发生电流故障时接入半桥子模块112，以保护半桥子模块112中的其他器件。其中，电流故障是指电路中的流通的电流大于半桥子模块112中器件可以承受的最大电流。当出现电流故障时，半桥子模块112中的电流会反向激增，会导致半桥子模块112中的器件存在被击穿或烧毁的危险，而接入压接型晶闸管1125能够有效抑制反向电流，以达到保护半桥子模块112的目的。具体而言，可以参阅附图15，图15是本发明实施例中一种半桥子模块中压接型晶闸管连接关系示意图。如图15所示，vt1和vd1组成压接型上桥臂电力电子器件11221，vt2和vd2组成压接型下桥臂电力电子器件11222，vd3为压接型晶闸管1125，在本实施方式中压接型晶闸管1125与半桥子模块112中的压接型下桥臂电力电子器件11222反向并联，可以控制压接型晶闸管1125导通，使其接入半桥子模块112。
77.在本发明实施例的一种实施方式中，压接型上桥臂电力电子器件11221与压接型下桥臂电力电子器件11222可以是全控型电力电子器件，或者可以是半控型电力电子器件。
其中，全控型电力电子器件是指通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件，如igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)、iegt(injection enhanced gate transistor，注入增强门极晶体管)等。半控型电力电子器件是指通过控制信号过可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件，半控型电力电子器件可以为晶闸管等。
78.一个实施方式中，压接型上桥臂电力电子器件11221与压接型下桥臂电力电子器件11222可以为igbt。
79.一个实施方式中，压接型上桥臂电力电子器件11221与压接型下桥臂电力电子器件11222可以为晶闸管。
80.本发明还提供一种直流换流阀的阀组件。
81.在根据本发明的直流换流阀的阀组件的一个实施例中，直流换流阀的阀组件包括一个冷却箱体或多个冷却箱体；当阀组件包括一个冷却箱体时冷却箱体内设置有一个或多个前述直流换流阀的半桥子模块实施例中任一项所述的直流换流阀的半桥子模块，当阀组件包括多个冷却箱体时每个冷却箱体内分别设置有一个前述直流换流阀的半桥子模块实施例中任一项所述的直流换流阀的半桥子模块；冷却箱体内部填充液态相变绝缘换热工质，以使半桥子模块浸没在液态相变绝缘换热工质中；冷却箱体上设置有能够分别使半桥子模块的功率接口和电容接口从冷却箱体中贯穿出来的通孔，每个半桥子模块分别通过各自的电容接口与一个电容器连接；冷却箱体上还设置有集汽管和集液管，集汽管用于将半桥子模块与液态相变绝缘换热工质交换热量进行散热产生的汽态相变绝缘换热工质排出冷却箱体，集液管用于将液态相变绝缘换热工质传输至冷却箱体内部。
82.在本实施例中，直流换流阀的阀组件包含冷却箱体，冷却箱体内设置直流换流阀的半桥子模块，冷却箱体内部填充液态相变绝缘换热工质，半桥子模块浸没在液态相变绝缘换热工质中，可以通过导电支撑构件将半桥子模块产生的热量传递给液态相变绝缘换热工质。同时冷却箱体上还设置有集汽管和集液管，集汽管与集液管的设置能够实现液态相变绝缘换热工质和汽态相变绝缘换热工质的循环。通过上述配置方式，能够对直流换流阀进行有效冷却，通过液态相变绝缘换热工质，冷却效率高，且由于液态相变绝缘换热工质具有良好的绝缘性能，不需要担心由于液态相变绝缘换热工质泄漏而导致的短路故障的产生。
83.在本发明实施例的一个实施方式中，阀组件包括一个冷却箱体时在冷却箱体内每个半桥子模块之间通过绝缘挡块间隔。
84.在本实施方式中，当阀组件为一个冷却箱体内设置有多个直流换流阀的半桥子模块时，每个半桥子模块之间通过绝缘挡块进行间隔，以实现半桥子模块之间的绝缘。
85.在本发明实施例的一个实施方式中，当阀组件包括一个冷却箱体时冷却箱体中半桥子模块中的压接型上桥臂电力电子器件与压接型下桥臂电力电子器件是全控型电力电子器件或半控型电力电子器件；当阀组件包括多个冷却箱体时冷却箱体中半桥子模块中的压接型上桥臂电力电子器件与压接型下桥臂电力电子器件是全控型电力电子器件。
86.一个实施方式中，参阅附图7，图7是本发明实施例的第一种阀组件的主要结构示意图。如图7所示，阀组件11可以包括多个冷却箱体111(图中未示出)，每个冷却箱体111中可以包括一个半桥子模块112，每个半桥子模块112通过电容接口1124与电容器12连接，半
桥子模块112的压接型上桥臂电力电子器件11221和压接型下桥臂电力电子器件11222可以是全控型电力电子器件如igbt。
87.一个实施方式中，阀组件11可以包括一个冷却箱体111，冷却箱体111中可以包括一个半桥子模块112，半桥子模块112的压接型上桥臂电力电子器件11221和压接型下桥臂电力电子器件11222可以是全控型电力电子器件如igbt，也可以是半控型电力电子器件如晶闸管。
88.一个实施方式中，参阅附图8，图8是本发明实施例的第二种阀组件的主要结构示意图。如图8所示，阀组件11可以包括一个冷却箱体111(图中未示出)，冷却箱体111中可以包括多个半桥子模块112，每个半桥子模块112通过电容接口1124与电容器12连接，半桥子模块112的压接型上桥臂电力电子器件11221和压接型下桥臂电力电子器件11222可以是半控型电力电子器件如晶闸管。
89.在本发明实施例的一个实施方式中，直流换流阀的阀组件还包括第一冷凝器，第一冷凝器的第一端通过进汽管与冷却箱体的集汽管连接，第一冷凝器的第二端通过回液管与冷却箱体的集液管连接，进汽管用于将经集汽管排出的汽态相变绝缘换热工质传输至第一冷凝器，回液管用于将第一冷凝器输出的液态相变绝缘换热工质通过集液管传输至冷却箱体内；第一冷凝器用于对进汽管输入的汽态相变绝缘换热工质进行冷凝形成液态相变绝缘换热工质并将液态相变绝缘换热工质经回液管输出。
90.在本实施方式中，直流换流阀的阀组件还可以包括第一冷凝器，第一冷凝器可以将通过进汽管进入第一冷凝器的汽态相变绝缘换热工质进行冷凝形成液态相变绝缘换热工质，并将液态相变绝缘换热工质通过回液管传输至冷却箱体内，以实现冷却箱体内的液态相变绝缘换热工质实现循环冷却，以达到通过热交换对阀组件的中的半桥子模块进行冷却的目的。利用液态相变绝缘换热工质气化释放热量后冷凝重新回到冷却箱体内完成液态相变绝缘换热工质的自循环，整个循环过程仅依靠重力和密度差即可实现，无需其他外部装置提供动力，系统结构简单，制造成本低。
91.一个实施方式中，参阅附图9，图9是本发明实施例的第三种阀组件的主要结构示意图。如图9所示，阀组件11包括多个冷却箱体111，每个冷却箱体111内填充液态相变绝缘换热工质，每个冷却箱体111内设置有一个半桥子模块112，各个冷却箱体111的集汽管1111相互连接后通过进汽管3与第一冷凝器21连接，各个冷却箱体111的集液管1112相互连接后通过回液管4与第一冷凝器21连接，以使通过进汽管3进入第一冷凝器21的汽态相变绝缘换热工质进行冷凝形成液态相变绝缘换热工质，并将液态相变绝缘换热工质通过回液管4传输至各个冷却箱体111内。在本实施方式中，图9中所示的阀组件中的半桥子模块的结构以及半桥子模块与电容器12之间连接关系与图7中类似，为描述简单，在此不再赘述。
92.一个实施方式中，参阅附图10，图10是本发明实施例的第四种阀组件的主要结构示意图。如图10所示，阀组件11包括一个冷却箱体111，冷却箱体111内填充液态相变绝缘换热工质，冷却箱体111内设置有多个半桥子模块112，每个半桥子模块112之间通过绝缘挡块间隔，冷却箱体111的集汽管1111通过进汽管3与第一冷凝器21连接，冷却箱体111的集液管1112通过回液管4与第一冷凝器21连接，以使通过进汽管3进入第一冷凝器21的汽态相变绝缘换热工质进行冷凝形成液态相变绝缘换热工质，并将液态相变绝缘换热工质通过回液管4传输至冷却箱体111内。在本实施方式中，图10中所示的阀组件中的半桥子模块的结构以
及半桥子模块与电容器12之间连接关系与图8中类似，为描述简单，在此不再赘述。
93.一个实施方式中，参阅附图11，图11是本发明实施例的第五种阀组件的主要结构示意图。如图11所示，阀组件11包括多个冷却箱体111和多个第一冷凝器21，每个冷却箱体111内填充液态相变绝缘换热工质，每个冷却箱体111内设置有一个半桥子模块112，各个冷却箱体111的集汽管1111相互连接后分别通过进汽管3与多个第一冷凝器21连接，各个冷却箱体111的集液管1112相互连接后分别通过回液管4与多个第一冷凝器21连接，多个第一冷凝器21之间通过均压环管211相互连通。多个第一冷凝器21之间相互连通，可以设置多个重量和体积相对较小的第一冷凝器21实现汽态相变绝缘换热工质的冷凝，能够根据冷却需求设置第一冷凝器21的数量，降低了对于第一冷凝器21体积和重量的限制。同时当一个第一冷凝器21出现故障时，其他第一冷凝器21也能够继续工作实现汽态相变绝缘换热工质的冷凝，进一步提升了阀组件11的可靠性。在本实施方式中，图11中所示的阀组件中的半桥子模块的结构以及半桥子模块与电容器12之间连接关系与图7中类似，为描述简单，在此不再赘述。
94.一个实施方式中，参阅附图12，图12是本发明实施例的第六种阀组件的主要结构示意图。如图12所示，阀组件11包括一个冷却箱体111，冷却箱体111内填充液态相变绝缘换热工质，冷却箱体111内设置有多个半桥子模块112，每个半桥子模块112之间通过绝缘挡块间隔，冷却箱体111的集汽管1111通过进汽管3与多个第一冷凝器21连接，冷却箱体111的集液管1112通过回液管4与多个第一冷凝器21连接，多个第一冷凝器21之间通过均压环管211相互连通。多个第一冷凝器21之间相互连通，可以设置多个重量和体积相对较小的第一冷凝器21实现汽态相变绝缘换热工质的冷凝，能够根据冷却需求设置第一冷凝器21的数量，降低了对于第一冷凝器21体积和重量的限制。同时当一个第一冷凝器21出现故障时，其他第一冷凝器21也能够继续工作实现汽态相变绝缘换热工质的冷凝，进一步提升了阀组件11的可靠性。在本实施方式中，图10中所示的阀组件中的半桥子模块的结构以及半桥子模块与电容器12之间连接关系与图8中类似，为描述简单，在此不再赘述。
95.一个实施方式中，阀组件还可以包括循环泵，循环泵通过在回液管的任意位置设置接口与回液管连接，以增加回液管中液态相变绝缘换热工质的流动的动力。
96.本发明还提供了一种直流换流阀，在根据本发明的直流换流阀的一个实施例中，直流换流阀可以包括三相桥臂，每相桥臂均可以包括上桥臂和下桥臂，每个上桥臂和每个下桥臂均可以包括前述直流换流阀的阀组件实施例中任一项所述的直流换流阀的阀组件。
97.在本实施例中，直流换流阀的上桥臂和下桥臂均可以包括直流换流阀的阀组件，两个阀组件可以组成一相桥臂，三相桥臂可以组成直流换流阀。
98.一个实施方式中，参阅附图16，图16是本发明实施例的一种直流换流阀的主要连接关系示意图。如图16所示，直流换流阀包括ua、ub、uc三相桥臂，ua相桥臂包括上桥臂u
pa
和下桥臂u
na
，ub相桥臂包括上桥臂u
pb
和下桥臂u
nb
，uc相桥臂包括上桥臂u
pc
和下桥臂u
nc
，每相桥臂均包括n个串联的功率子模块(sm1至smn)，每个功率子模块均是由两个前述实施例的半桥子模块组成的全桥结构的功率模块。在本实施方式中，当半桥子模块的压接型上桥臂电力电子器件和压接型下桥臂电力电子器件为全控型电力电子器件如igbt时，直流换流阀为柔性直流输电换流阀；当半桥子模块的压接型上桥臂电力电子器件和压接型下桥臂电力电子器件为半控型电力电子器件如晶闸管时，直流换流阀为高压直流输电换流阀。
99.在本发明实施例的一个实施方式中，直流换流阀还包括第二冷凝器，第二冷凝器的第一端通过进汽管与所有阀组件的冷却箱体的集汽管连接，第二冷凝器的第二端通过回液管与所有阀组件的冷却箱体的集液管连接，进汽管用于将经集汽管排出的汽态相变绝缘换热工质传输至第二冷凝器，回液管用于将第二冷凝器输出的液态相变绝缘换热工质通过集液管传输至冷却箱体内；第二冷凝器用于对进汽管输入的汽态相变绝缘换热工质进行冷凝形成液态相变绝缘换热工质并将液态相变绝缘换热工质经回液管4输出。
100.在本实施方式中，直流换流阀还可以包括第二冷凝器，直流换流阀的所有阀组件的冷却箱体的集汽管之间相互连接后通过进汽管与第二冷凝器之间连接，所有阀组件的冷却箱体的集液管之间相互连接后通过回液管与第二冷凝器之间连接，以使通过进汽管进入第二冷凝器的汽态相变绝缘换热工质进行冷凝形成液态相变绝缘换热工质，并将液态相变绝缘换热工质通过回液管传输至冷却箱体内，以实现各个冷却箱体内的液态相变绝缘换热工质的循环冷却。
101.一个实施方式，参阅附图13，图13是本发明实施例的第一种直流换流阀的主要结构示意图。如图13所示，在本实施方式中，直流换流阀1包括三相桥臂，每相桥臂包括一个上桥臂和一个下桥臂，上桥臂和下桥臂均可以包括直流换流阀1的阀组件11，每个阀组件11包含多个冷却箱体111，每个冷却箱体111内填充液态相变绝缘换热工质，每个冷却箱体111内设置一个半桥子模块112，每相桥臂中的各个集汽管1111相互连接后通过进汽管3与第二冷凝器22的第一端连接，每相桥臂中的各个集液管1112相互连接后通过回液管4与第二冷凝器22的第二端连接，以使通过进汽管3进入第二冷凝器22的汽态相变绝缘换热工质进行冷凝形成液态相变绝缘换热工质，并将液态相变绝缘换热工质通过回液管4传输至各个冷却箱体111内。
102.一个实施方式，参阅附图14，图14是本发明实施例的第二种直流换流阀的主要结构示意图。如图14所示，在本实施方式中，直流换流阀1包括三相桥臂，每相桥臂包括一个上桥臂和一个下桥臂，上桥臂和下桥臂包括直流换流阀1的阀组件11，每个阀组件11包含一个冷却箱体111，冷却箱体111内填充液态相变绝缘换热工质，冷却箱体111内设置多个半桥子模块112，半桥子模块112通过绝缘挡块相互间隔，每相桥臂中的集汽管1111相互连接后通过进汽管3与第二冷凝器22的第一端连接，每相桥臂中的集液管1112相互连接后通过回液管4与第二冷凝器22的第二端连接，以使通过进汽管3进入第二冷凝器22的汽态相变绝缘换热工质进行冷凝形成液态相变绝缘换热工质，并将液态相变绝缘换热工质通过回液管4传输至各个冷却箱体111内。
103.一个实施方式中，直流换流阀可以包括多个第二冷凝器，多个第二冷凝器通过均压环管相互连通，多个第二冷凝器均通过进气管与每相桥臂的集汽管连接，多个第二冷凝器均通过回液管与每相桥臂的集液管连接。通过上述设置可以减少对单个第二冷凝器的体积和重量的限制，且在一个第二冷凝器出现故障时，其他第二冷凝器仍能正常工作，进一步提升了直流换流阀的可靠性。
104.需要说明的是，上述实施方式仅仅用来阐述本发明的原理，并非旨在与限制本发明的保护范围，在不偏离本发明原理的条件下，本领域技术人员能够对上述结构进行调整，以便本发明能够应用于更加具体的应用场景。
105.例如，在一种可替换的实施方式中，回液管可以设置在冷却箱体的上方，还可以设
置在冷却箱体的下方，只要能够保证液态相变绝缘换热工质能够传输至冷却箱体内即可，在不偏离本发明的原理的前提下，对回液管位置改变后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
106.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。