一种柔直换流阀功率模块用高强度绝缘挡板的制作方法

1.本发明涉及柔直换流阀技术领域，特别涉及一种柔直换流阀功率模块用高强度绝缘挡板。


背景技术：

2.在柔性直流输电领域中，换流阀由很多igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)功率模块组成。在特殊的故障情况下(如：功率模块过压、旁路开关误合等)，igbt器件会发生击穿导致器件爆破，瞬间的爆破气流会带着器件内部或外壳物质飞溅。飞溅物在爆破力的作用下具有较高的动能，若喷射出功率模块有可能对其他模块的正常运行造成影响。目前行业内常规的做法是使用金属或绝缘面板将模块头全部遮盖。
3.采用将柔性直流换流阀模块头全部遮盖的方案，其弊端是该面板不但会扩大整个功率模块的体积，还会增加模块检修的难度和耗时，不利于现场运维及元部件状态观测。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种柔直换流阀功率模块用高强度绝缘挡板，体积小，其单独覆盖至柔直换流阀的中间散热器的头部，实现快速安装和拆卸，避免增大柔直换流阀的体积，不影响柔直换流阀的检修和状态观测，在保障电气性能的同时，提升结构件强度，可有效抵抗爆破力冲击。
5.本发明的技术方案为：一种柔直换流阀功率模块用高强度绝缘挡板，包括挡板框架和加强翅片，所述挡板框架包括顶部连接板、两个侧连接板和底部加强筋板，顶部连接板的两端分别与两个侧连接板的上端连接，底部加强筋板的两端分别与两个侧连接板的下端连接，顶部连接板的板面与底部加强筋板的板面相互垂直，顶部连接板、两个侧连接板和底部加强筋板共同围设形成套接空间；
6.加强翅片位于挡板框架的两侧，加强翅片与侧连接板连接，加强翅片沿侧连接板的长度方向延伸设置。
7.本发明的柔直换流阀功率模块用高强度绝缘挡板，挡板框架安装至柔直换流阀功率模块的中间散热器上，其中，顶部连接板抵接至中间散热器的顶部，两个侧连接板分别抵接至中间散热器的两侧，底部加强筋板抵接至中间散热器的前端面，挡板框架由中间散热器的前端面向后套接至中间散热器，再进行固定，方便安装和拆卸，同时底部加强筋板与中间散热器的前端面固定，缩小挡板框架在上下方向上的体积，加强翅片遮挡igbt模块，在保障电气性能的同时，提升结构件强度，可有效抵抗爆破力冲击。
8.进一步，所述底部加强筋板与侧连接板的连接处采用倾斜过渡，底部加强筋板与侧连接板的连接处形成大于120
°
的钝角。可有效提升底部加强筋板与侧连接板的连接处的结构强度。
9.进一步，所述柔直换流阀功率模块包括两个边散热器、中间散热器和两个igbt，两
个igbt共同夹持中间散热器，两个边散热器分别位于两个igbt的外侧，挡板框架套设至中间散热器的端部，中间散热器进入套接空间，加强翅片覆盖中间散热器两侧的igbt。
10.进一步，所述顶部连接板上设有第一螺栓孔，底部加强筋板上设有第二螺栓孔，第一螺栓孔的轴线与第二螺栓孔的轴线垂直，中间散热器分别对应第一螺栓孔和第二螺栓孔设置安装孔。通过螺栓即可将挡板框架安装至中间散热器，方便安装和拆卸。
11.进一步，所述加强翅片包括翅片横板和翅片竖板，所述翅片横板的一端与侧连接板的板面垂直连接，翅片横板沿侧连接板的长度方向延伸，翅片竖板与翅片横板垂直连接。翅片横板和翅片竖板对igbt进行遮挡覆盖，可以抵抗爆炸力冲击。
12.进一步，所述翅片横板与侧连接板的连接处采用圆弧过渡。增强翅片横板与侧连接板连接处的连接强度。
13.进一步，所述翅片竖板的数量n与所述翅片横板长度a的关系为n＝a/2.2。
14.进一步，所述翅片横板宽度b1与所述翅片竖板宽度b2的比例为b1:b2＝(8-12):(2-3)，且b2大于2mm。
15.进一步，所述挡板框架和加强翅片采用聚合物一体成型制成，聚合物包括玻璃纤维和环氧树脂或不饱和树脂。
16.进一步，所述玻璃纤维的长度为25-35mm，玻璃纤维占聚合物的比例为30-40％。通过控制聚合物中玻纤长度和占比，在保障电气性能的同时，提升结构件强度，可有效抵抗爆破力冲击。
17.本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
18.本发明的柔直换流阀功率模块用高强度绝缘挡板，通过与功率模块散热器相连，实现快速安装和拆卸。采用聚合物一体成型工艺，通过控制聚合物中玻纤长度和占比，在保障电气性能的同时，提升结构件强度，可有效抵抗爆破力冲击。
附图说明
19.图1为本发明的柔直换流阀功率模块用高强度绝缘挡板的结构示意图。
20.图2为本发明的高强度绝缘挡板与柔直换流阀功率模块的装配示意图。
21.图3为本发明的高强度绝缘挡板的剖视图。
22.边散热器1、中间散热器2、igbt3、挡板框架4、顶部连接板41、第一螺栓孔411、侧连接板42、底部加强筋板43、第二螺栓孔431、套接空间44、加强翅片5、翅片横板51、翅片竖板52。
具体实施方式
23.下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
24.实施例
25.如图1所示，本实施例提供了一种柔直换流阀功率模块用高强度绝缘挡板，包括挡板框架和加强翅片。
26.如图2所示，柔直换流阀功率模块包括两个边散热器1、中间散热器2和两个igbt3，两个igbt共同夹持中间散热器，两个边散热器分别位于两个igbt的外侧。
27.如图1和图2所示，挡板框架4包括顶部连接板41、两个侧连接板42和底部加强筋板
43，顶部连接板的两端分别与两个侧连接板的上端连接，底部加强筋板的两端分别与两个侧连接板的下端连接，顶部连接板的板面与底部加强筋板的板面相互垂直，顶部连接板、两个侧连接板和底部加强筋板共同围设形成套接空间44。
28.如图1和图2所示，底部加强筋板与侧连接板的连接处采用倾斜过渡，底部加强筋板与侧连接板的连接处形成大于120
°
的钝角，可有效提升底部加强筋板与侧连接板的连接处的结构强度。
29.如图1和图2所示，挡板框架套设至中间散热器的端部，中间散热器进入套接空间，加强翅片覆盖中间散热器两侧的igbt。顶部连接板上设有第一螺栓孔411，底部加强筋板上设有第二螺栓孔431，第一螺栓孔的轴线与第二螺栓孔的轴线垂直，中间散热器分别对应第一螺栓孔和第二螺栓孔设置安装孔。通过螺栓即可将挡板框架安装至中间散热器，方便安装和拆卸。
30.如图1和图3所示，加强翅片5包括翅片横板51和翅片竖板52，所述翅片横板的一端与侧连接板的板面垂直连接，翅片横板沿侧连接板的长度方向延伸，翅片竖板与翅片横板垂直连接。翅片横板与侧连接板的连接处采用圆弧过渡。翅片横板和翅片竖板对igbt进行遮挡覆盖，可以抵抗爆炸力冲击。
31.翅片竖板的数量n与所述翅片横板长度a的关系为n＝a/2.2。在本实施例中，a为4.4mm，n为2。翅片横板宽度b1与所述翅片竖板宽度b2的比例为b1:b2＝(8-12):(2-3)，且b2大于2mm。在本实施例中，b2为2.5mm，b1为10mm。
32.挡板框架和加强翅片采用聚合物一体成型制成，聚合物包括玻璃纤维和环氧树脂或不饱和树脂。玻璃纤维的长度为25-35mm，玻璃纤维占聚合物的比例为30-40％。通过控制聚合物中玻纤长度和占比，在保障电气性能的同时，提升结构件强度，可有效抵抗爆破力冲击。在本实施例中，玻璃纤维的长度为30mm，玻璃纤维占聚合物的比例为35％。
33.本发明的柔直换流阀功率模块用高强度绝缘挡板，挡板框架安装至柔直换流阀功率模块的中间散热器上，其中，顶部连接板抵接至中间散热器的顶部，两个侧连接板分别抵接至中间散热器的两侧，底部加强筋板抵接至中间散热器的前端面，挡板框架由中间散热器的前端面向后套接至中间散热器，再进行固定，方便安装和拆卸，同时底部加强筋板与中间散热器的前端面固定，缩小挡板框架在上下方向上的体积，加强翅片遮挡igbt模块，在保障电气性能的同时，提升结构件强度，可有效抵抗爆破力冲击。
34.如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。