RU224464U1 - Силовой инверторный модуль для электротехнических комплексов и систем преобразования электрической энергии - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для проектирования и производства высокоэффективных силовых инверторных модулей, применяемых в различных отраслях промышленности, таких как судостроение, электроэнергетика и электротранспорт. Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности и надежности работы силового трехуровневого инверторного модуля в мощных преобразователях при больших токах коммутации за счет повышения эффективности и надежности работы снабберных цепей и возможности уравнивания и распределения электрических напряжений полупроводниковых элементов прижимной конструкции. Указанный технический результат достигается в силовом трехуровневом инверторном модуле для электротехнических комплексов и систем преобразования электрической энергии, содержащем первый, второй, третий и четвертый управляемые полупроводниковые приборы прижимной конструкции, первый и второй блоки снабберных конденсаторов, соединенные определенным образом первый и второй блоки контроля прижимного усилия, первый и второй фиксирующие полупроводниковые диоды прижимной конструкции, первый, второй, третий и четвертый электрические изоляторы, первый и второй блоки снабберных теплообменных резисторов, первый и второй блоки уравнивающих теплообменных резисторов, первую, вторую, третью, четвертую, пятую, шестую и седьмую гибкие изолированные токопроводящие шины, первый и второй блоки драйверов управления, первый и второй блоки тарельчатых пружин, первый и второй блоки стягивающих изолированных стоек, первый, второй, третий, четвертый, пятый шестой, седьмой, восьмой и девятый токопроводящие гидравлические теплообменные аппараты, блок гидравлических коллекторов охлаждения. 14 н.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для проектирования и производства высокоэффективных силовых инверторных модулей, применяемых при построении автономных инверторов напряжения, входящих в состав электротехнических комплексов и систем преобразования электрической энергии в различных отраслях промышленности, таких как судостроение, электроэнергетика и электротранспорт.

Уровень техники

Известен фазный модуль для полупроводникового преобразователя электроэнергии (см. патент ЕС ЕР 3244715 А1, М. кл. H05K 7/14 (2006.01), H01L 25/11 (2006.01), опубл. 15.11.2017), который состоит из двух и более соединенных параллельно инверторных полумостов на основе управляемых полупроводниковых элементов IGBT с обратными диодами. Соответствующие силовые входы постоянного напряжения каждого управляемого инверторного полумоста фазного модуля подключаются шинами к выводам конденсатора звена постоянного тока, а соответствующие выходы фазного модуля объединены и образуют выходную шину фазного модуля. Данный фазный модуль согласно своему схемотехническому решению позволяет осуществлять двухуровневое преобразование электроэнергии постоянного напряжения в переменное. За счет параллельного соединения силовых выводов инверторных полумостов фазный модуль обеспечивает возможность наращивания пропускной способности модуля по току для увеличения мощности фазы преобразователя (инвертора) в котором планируется использование данного фазного модуля. Конструктивные особенности взаимного расположения шин позволяют добиться снижения влияния внутренних паразитных индуктивностей полумостов модуля и уменьшить коммутационные перенапряжения на управляемых полупроводниковых элементах IGBT. Однако несмотря на описанный выше технический результат фазный модуль не позволяет осуществлять трехуровневое преобразование электроэнергии постоянного напряжения в переменное, что приводит к росту коэффициента нелинейных искажений и снижению качества выходного напряжения и тока при работе модуля в составе автономных инверторов напряжения систем преобразования электроэнергии. Отсутствие быстродействующих снабберных цепей в фазном модуле при определенных параметрах индуктивности шин, соединяющих конденсатор звена постоянного тока с соответствующими входами постоянного напряжения фазного модуля, приведет к возникновению повышенных импульсных коммутационных перенапряжений, которые значительно ухудшат электрические и тепловые параметры работы управляемых полупроводниковых элементов, снизят срок службы и могут привести к выходу из строя фазного модуля. Кроме этого, устройство модуля имеет серьезные ограничения по применению, так как конструкция не предусматривает возможности охлаждения управляемых полупроводниковых элементов IGBT и не дает возможности использовать высокоэффективные управляемые полупроводниковые приборы прижимной конструкции (press pack), которые за счет реализации силовых электрических контактов приборов под давлением, могли бы значительно повысить допустимую величину тока и мощности модуля. Невозможность применения управляемых полупроводниковых приборов press pack и отсутствие системы охлаждения при определенных значениях тока и мощности приведет к перегреву используемых полупроводниковых элементов модуля, что потребует ограничения величины допустимого тока и мощности и не позволит эффективно использовать фазный модуль в преобразователях. Для обеспечения требуемой величины тока и мощности при сохранении параметров безопасной работы фазного модуля возникает необходимость распараллеливания большого количества инверторных полумостов с одновременным снижением частоты коммутации IGBT для исключения перегрева управляемых полупроводниковых элементов. В системах преобразования электроэнергии, мощность которых составляет мегаватты и десятки мегаватт, использование таких фазных модулей ведет к неоправданному росту количества управляемых полупроводниковых элементов IGBT, снижению надежности, усложнению систем управления фазными модулями, снижению эффективной габаритной плотности тока и мощности электрооборудования, а также его качества.

Известен силовой модуль и способ построения структуры силового модуля (см. патент КНР CN 104145336 A, М. кл. H01L 25/00 (2006.01), опубл. 12.11.2014), который состоит из соединенных последовательно первого, второго третьего и четвертого управляемых полупроводниковых приборов прижимной конструкции (первый, второй, третий и четвертый УПППК), первого, второго, третьего и четвертого драйверов управления полупроводниковыми приборами, первого второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого токопроводящих металлических охладителей для охлаждения управляемых полупроводниковых приборов, первого и второго изоляторов (верхнего и нижнего), первой, второй третьей, четвертой и пятой гибких токопроводящих шин, объединяющего и прижимающего элементы модуля между собой статического прижимного устройства, присоединяемого к первому и второму изоляторам и состоящего из первой и второй (верхней и нижней) прижимной панели, первого и второго стягивающих стержней.

В данном силовом модуле в отличие от предыдущего аналога реализована конструктивная возможность использования в качестве управляемых полупроводниковых приборов высокоэффективных приборов прижимной конструкции (press pack), которые при помощи статического прижимного устройства для реализации силовых электрических контактов приборов под давлением, значительно повышают допустимую величину тока и мощности силового модуля по сравнению с предыдущим аналогом. Кроме этого, конструкция модуля предусматривает также возможность двухстороннего охлаждения управляемых полупроводниковых приборов при помощи охладителей, что расширяет область применения, позволяет повысить эффективность использования модуля в мощных устройствах и при высокой токовой нагрузке снизить температуру кристаллов управляемых полупроводниковых приборов. Это в свою очередь повышает надежность, качество и эффективную габаритную плотность тока и мощности электрооборудования, в котором планируется использование силового модуля. За счет использования гибких токопроводящих шин силовой модуль обеспечивает качественные электрические контакты внешних соединений при возможных вибрационных воздействиях. Однако несмотря на описанный выше технический результат силовой модуль имеет ряд существенных недостатков. Схемотехническое решение, используемое в силовом модуле, не позволяет осуществлять трехуровневое преобразование электроэнергии постоянного напряжения в переменное, что приведет к росту коэффициента нелинейных искажений и снижению качества выходного напряжения и тока при работе модуля в составе автономных инверторов напряжения систем преобразования электроэнергии. Отсутствие в силовом модуле резистивных уравнивающих цепей создаст неравномерное распределение напряжения между управляемыми полупроводниковыми приборами, и может привести к выходу из строя отдельных управляемых полупроводниковых приборов к которым без уравнивающих цепей при коммутации может быть приложено максимальное напряжение выше допустимого значения. Отсутствие быстродействующих снабберных цепей в силовом модуле при высоких значениях токов коммутации может привести к возникновению повышенных импульсных коммутационных перенапряжений, которые значительно ухудшат тепловые и электрические параметры работы управляемых полупроводниковых приборов, создадут дополнительные тепловые потери, снизят надежность, срок службы и могут привести к выходу из строя управляемых полупроводниковых приборов, входящих в состав силового модуля. Прижимное устройство модуля является статическим, что не позволяет учитывать тепловые изменения геометрии металлических компонентов модуля и стабилизировать величину прижимного усилия, а также сохранять качество внешних и внутренних электрических соединений управляемых полупроводниковых приборов press pack во всем диапазоне рабочих температур. Так, изменения температуры управляемых полупроводниковых приборов силового модуля вследствие изменений тока и мощности модуля в процессе работы приведут к тепловому изменению геометрических размеров полупроводниковых приборов и металлических охладителей. Использование в таком случае статического прижимного устройства не позволит учесть и скомпенсировать эти изменения геометрии, что приведет к резкому выходу величины усилия сжатия приборов press pack за границы требуемого рабочего диапазона. Таким образом снижение температуры вызовет резкое снижение прижимного усилия, ухудшение качества внешних и внутренних электрических соединений, приведет к росту электрических потерь, падению КПД, перегреву кристаллов внутри приборов press pack, а увеличение температуры вызовет резкое увеличение прижимного усилия, которое при определенных значениях может разрушить внутреннюю структуру кристаллов и других элементов внутри корпуса полупроводниковых приборов press pack прижимной конструкции.

Известен полупроводниковый модуль для преобразователя со снабберными конденсаторами (см. патент США US 20160218615 A1, М.кл. Н02М 1/34 (2006.01), H01L 29/74 (2006.01), H01L 29/739 (2006.01), H01L 29/749 (2006.01), H01L 23/495 (2006.01), H01L 23/50 (2006.01) опубл. 28.07.2016). Согласно варианту реализации схемотехнического и компоновочного решений полупроводниковый модуль силовыми электрическими входами подключается к выходам источника постоянного напряжения или конденсаторам звена постоянного тока со средней точкой и включает в себя первый, второй, третий и четвертый управляемые полупроводниковые приборы прижимной конструкции (первый, второй, третий, четвертый УПППК), первый, второй, третий, четвертый и пятый токопроводящие металлические охладители для пассивного воздушного охлаждения полупроводниковых приборов, первый и второй полупроводниковые снабберные диоды, первый и второй неохлаждаемые снабберные резисторы, первый и второй индуктивные снабберные элементы, первый и второй блоки снабберных конденсаторов (первый и второй БСК), каждый из которых может содержать два и более параллельно соединенных конденсаторов общие точки которых соединены через U-образные шины с третьим охладителем, статическое прижимное устройство, объединяющее и прижимающее элементы модуля между собой и содержащее верхний и нижний изолированные прижимные элементы и два стягивающих стержня. Силовые электрические входы полупроводникового модуля подключаются к электрическим выходам источника постоянного напряжения и/или конденсаторам звена постоянного тока со средней точкой, при этом первый силовой электрический вход полупроводникового модуля соединен с первым электрическим входом первого индуктивного снабберного элемента и с первым электрическим входом первого неохлаждаемого снабберного резистора электрический выход которого подключается к электрическому входу первого БСК и электрическому выходу первого снабберного диода, электрический вход которого подключен к электрическому выходу первого индуктивного снабберного элемента и к электрическому входу первого токопроводящего металлического охладителя, электротеплообменный выход которого связан с электротеплообменным входом первого УПППК, электротеплообменный выход которого подключается к электротеплообменному входу второго токопроводящего металлического охладителя, электрический выход которого является первым силовым электрическим выходом полупроводникового модуля, а электротеплообменный выход второго токопроводящего металлического охладителя подключается к электротеплообменному входу второго УПППК, электротеплообменный выход которого подключается к электротеплообменному входу третьего токопроводящего металлического охладителя, один из электрических выходов которого подключен к электрическому выходу первого БСК, второму силовому электрическому входу полупроводникового модуля, электрическому входу второго БСК, электротеплообменный выход третьего токопроводящего металлического охладителя соединен с электротеплообменным входом третьего УПППК, электротеплообменный выход которого подключается к электротеплообменному входу четвертого токопроводящего металлического охладителя, один из электрических выходов которого является вторым выходом полупроводникового модуля, а электротеплообменный выход четвертого токопроводящего металлического охладителя подключается к электротеплообменному входу четвертого УПППК, электротеплообменный выход которого связан с электротеплообменным входом пятого токопроводящего металлического охладителя, электрический выход которого подключен к электрическому выходу второго полупроводникового снабберного диода и электрическому выходу второго индуктивного снабберного элемента, электрический вход которого соединен с третьим силовым входом полупроводникового модуля и с электрическим входом второго неохлаждаемого снабберного резистора, электрический выход которого подключен к электрическому входу второго полупроводникового снабберного диода и электрическому выходу второго БСК, при этом статическое прижимное устройство присоединяется к первому (верхнему) и пятому (нижнему) токопроводящим металлическим охладителям.

В устройстве данного полупроводникового модуля также, как и в предыдущем аналоге реализована конструктивная возможность использования в качестве управляемых полупроводниковых приборов высокоэффективных приборов прижимной конструкции (press pack), которые при помощи статического прижимного устройства для реализации силовых электрических контактов приборов под давлением, повышают допустимую величину тока и мощности силового модуля. Также, как и в предыдущем аналоге конструкция модуля предусматривает двухстороннее охлаждение УПППК при помощи охладителей, что позволяет использовать модуль в более мощных системах преобразования электроэнергии. При этом в отличие от предыдущих аналогов в данном полупроводниковом модуле реализованы снабберные цепи RLCD, которые обеспечивают снижение импульсных коммутационных перенапряжений и улучшают в некотором диапазоне тепловые и электрические параметры работы УПППК, уменьшают коммутационные потери, повышают надежность и срок службы полупроводникового модуля. Применение U-образных шин, соединяющих конденсаторы первого и второго БСК обеспечивает сохранение качественных внешних соединений при изменениях положения конденсаторов, например, при возможных вибрационных воздействиях в процессе эксплуатации. Однако несмотря на описанный выше технический результат полупроводниковый модуль имеет ряд существенных недостатков. Схемотехническое решение, используемое в полупроводниковом модуле, не позволяет осуществлять трехуровневое преобразование электроэнергии постоянного напряжения в переменное, что ведет к росту коэффициента нелинейных искажений и снижению качества выходного напряжения и тока при работе модуля в составе автономных инверторов напряжения систем преобразования электроэнергии. Снабберные цепи, выполненные в виде двух RLCD снабберов применимы исключительно для преобразователей небольшой мощности при небольших токах коммутации, когда требуемое значение индуктивности индуктивного снабберного элемента, ограничивающего ток обратного восстановления снабберного диода невелико и не влияет на уровни перенапряжений на коммутируемых управляемых полупроводниковых приборах. В мощных мегаваттных преобразователях при больших токах коммутации, достигающих значений нескольких тысяч ампер, возрастает как прямой ток, так и ток обратного восстановления снабберного диода, вследствие чего требуемое значение индуктивности индуктивного снабберного элемента значительно возрастает, что ведет к росту уровней перенапряжений на коммутируемых УПППК при их отключении и может стать причиной выхода из строя полупроводникового модуля. Отсутствие какого-либо охлаждения первого и второго снабберных резисторов приведет к перегреву резисторов в процессе работы и выходу из строя снабберных цепей, а использование в снабберных цепях полупроводниковых диодов снижает надежность модуля и требует дополнительного охлаждения также и снабберных диодов. Отсутствие в конструкции модуля возможности установки драйверов управления полупроводниковыми приборами сопряжено с необходимостью размещения драйверов на удалении от модуля и приборов, что в преобразователях ведет к дополнительным индуктивным наводкам и помехам в электрических цепях управления, которые должны будут соединять расположенные отдельно от модуля драйверы управления с УПППК. Отсутствие в модуле резистивных уравнивающих цепей при определенных комбинациях включения УПППК создаст неравномерное распределение напряжения источника постоянного напряжения между УПППК и может привести к выходу из строя отдельных УПППК к которым без уравнивающих цепей при коммутации будет приложено максимальное полное напряжение источника постоянного напряжения, которое может оказаться выше допустимого для УПППК значения. Модуль имеет ограничения по длительности непрерывной работы, так как применяемые металлические токопроводящие охладители используют в качестве охлаждающей среды окружающий воздух, при этом передача тепла от охладителей в охлаждающую среду производится пассивным образом путем излучения. Такой способ воздушного охлаждения зависим от температуры окружающей среды, неэффективно и медленно осуществляет охлаждение и теплосъем с УПППК и работоспособен только при очень низких температурах окружающего воздуха и относительно небольших мощностях и токовых нагрузках модуля. Использование данного способа охлаждения при нормальных и повышенных температурах воздуха в помещениях и шкафах электрооборудования не позволит полупроводниковому модулю работать в длительном режиме, потребуются перерывы в работе для снижения температуры полупроводниковых приборов до приемлемых значений, что снижает эффективность использования систем преобразования электроэнергии, в которых планируется установка данного полупроводникового модуля. Прижимное устройство модуля также как в предыдущем аналоге является статическим, что не позволяет учитывать тепловые изменения геометрии металлических компонентов модуля и стабилизировать величину прижимного усилия в требуемом диапазоне, а также сохранять качество внешних и внутренних электрических соединений УПППК во всем диапазоне рабочих температур. Использование статического прижимного устройства при тепловых изменениях геометрии металлических элементов приведет к резкому выходу величины усилия сжатия УПППК за границы требуемого рабочего диапазона, что при снижении температуры вызовет резкое снижение прижимного усилия и приведет к ухудшению качества внешних и внутренних электрических соединений, возрастанию электрических потерь и снижению КПД, спровоцирует перегрев кристаллов внутри УПППК, а при увеличении температуры произойдет резкое увеличение прижимного усилия, которое при определенных значениях может разрушить внутреннюю структуру кристаллов и других элементов внутри корпуса УПППК.

Данный полупроводниковый модуль выбран в качестве прототипа.

Раскрытие сущности полезной модели

Достигаемым техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности и надежности работы силового трехуровневого инверторного модуля в мощных преобразователях при больших токах коммутации за счет повышения эффективности и надежности работы снабберных цепей и возможности уравнивания и распределения электрических напряжений полупроводниковых элементов прижимной конструкции.

Достижение указанного технического результата обеспечивается в предлагаемом силовом трехуровневом инверторном модуле для электротехнических комплексов и систем преобразования электрической энергии (далее по тексту - силовой инверторный модуль), силовыми электрическими входами подключаемом к выходам источника постоянного напряжения, реализованного в виде конденсаторов звена постоянного тока со средней точкой, и содержащем первый, второй, третий и четвертый управляемые полупроводниковые приборы прижимной конструкции (УПППК, англ. press pack), первый и второй блоки снабберных конденсаторов (первый и второй БСК), каждый из которых может содержать два и более параллельно соединенных конденсаторов, отличающемся тем, что введены первый и второй блоки контроля прижимного усилия (первый и второй БКПУ), первый и второй фиксирующие полупроводниковые диоды прижимной конструкции (первый и второй ФПДПК), первый, второй, третий и четвертый электрические изоляторы (первый второй, третий и четвертый ЭИ), первый и второй блоки снабберных теплообменных резисторов (первый и второй БСТР), первый и второй блоки уравнивающих теплообменных резисторов (первый и второй БУТР), первая, вторая, третья, четвертая, пятая, шестая и седьмая гибкие изолированные токопроводящие шины (первая, вторая, третья, четвертая, пятая, шестая и седьмая ГИТШ), первый и второй блоки драйверов управления (первый и второй БДУ), каждый из которых содержит по два локальных драйвера управления (ЛДУ), первый и второй блоки тарельчатых пружин (первый и второй БТП), первый и второй блоки стягивающих изолированных стоек (первый и второй БСИС), каждый из которых содержит по две стягивающих изолированных стойки, первый, второй, третий, четвертый, пятый шестой, седьмой, восьмой и девятый токопроводящие гидравлические теплообменные аппараты (первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый ТГТА), блок гидравлических коллекторов охлаждения (БГКО) содержащий входной и выходной коллекторы охлаждения, при этом соответствующие два крепежных выхода первого БКПУ соединены с соответствующими двумя крепежными входами первого БСИС, другие два соответствующих крепежных входа которого связаны с соответствующими двумя крепежными выходами второго БКПУ, еще один соответствующий крепежный выход которого соединен с соответствующим крепежным входом БГКО, другой соответствующий крепежный вход которого связан с еще одним соответствующим крепежным выходом первого БКПУ, еще один соответствующий крепежный выход которого соединен с входом первого БТП, выход которого связан с входом первого ЭИ, выход которого соединен с одним из электрических входов первого ТГТА, другой электрический вход которого является первым силовым электрическим входом силового инверторного модуля, а электротеплообменный выход первого ТГТА подключен к электротеплообменному входу первого УПППК, электротеплообменный выход которого подключен к электротеплообменному входу второго ТГТА, электротеплообменный выход которого соединен с электротеплообменным входом первого ФПДПК, электротеплообменный выход которого связан с электротеплообменным входом третьего ТГТА, электрический выход которого соединен с входом второго ЭИ, выход которого связан с электрическим входом четвертого ТГТА, электротеплообменный выход которого соединен с электротеплообменным входом второго УПППК, а один из электрических выходов четвертого ТГТА связан с одним из электрических входов первой ГИТШ, другой электрический вход которой соединен с электрическим выходом первого БУТР, электрический и теплообменный входы которого соединены с соответствующими электрическим и теплообменным выходами пятого ТГТА, еще один электрический выход которого является силовым электрическим выходом инверторного модуля для подключения нагрузки, а электротеплообменный вход пятого ТГТА связан с электротеплообменным выходом второго УПППК, причем электротеплообменный выход пятого ТГТА подключен к электротеплообменному входу третьего УПППК, еще один электрический и еще один теплообменный выходы пятого ТГТА связаны с соответствующими электрическим и теплообменным входами второго БУТР, электрический выход которого соединен с электрическим входом второй ГИТШ, другой электрический вход которой подключен к одному из электрических выходов шестого ТГТА, другой электрический выход которого соединен с входом третьего ЭИ, выход которого связан с электрическим входом седьмого ТГТА, электротеплообменный выход которого соединен с электротеплообменным входом второго ФПДПК, электротеплообменный выход которого подключен к электротеплообменному входу восьмого ТГТА, электротеплообменный выход которого связан с электротеплообменным входом четвертого УПППК, электротеплообменный выход которого подключен к электротеплообменному входу девятого ТГТА, один из электрических выходов которого подключен к входу четвертого ЭИ, выход которого соединен с одним из входов второго БТП, другой вход которого связан с еще одним соответствующим крепежным выходом второго БКПУ, соответствующие гидравлические входы и соответствующие гидравлические выходы первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого ТГТА соединены с соответствующими гидравлическими выходами и соответствующими гидравлическими входами БГКО, еще один соответствующий гидравлический вход которого является главным гидравлическим входом силового инверторного модуля, а еще один гидравлический выход БГКО является главным гидравлическим выходом силового инверторного модуля, еще один соответствующий электрический выход второго ТГТА соединен с одним из электрических входов третьей ГИТШ, другой электрический вход которой соединен с еще одним соответствующим электрическим выходом четвертого ТГТА, еще один соответствующий электрический выход шестого ТГТА, соединен с одним из электрических входов четвертой ГИТШ, другой электрический вход которой связан с еще одним соответствующим электрическим выходом восьмого ТГТА, пятая ГИТШ одним из электрических входов подключена одновременно к упомянутым электрическому выходу третьего ТГТА и входу второго ЭИ, причем другим электрическим входом ГИТШ одновременно соединена с упомянутыми выходом третьего ЭИ и с электрическим входом седьмого ТГТА, а еще один соответствующий электрический вход пятой ГИТШ является также вторым силовым электрическим входом силового инверторного модуля, первый БСТР своими электрическим и теплообменным входами подключен к соответствующим электрическому и теплообменному выходам первого ТГТА, а электрический выход БСТР связан с одним из электрических входов шестой ГИТШ, другой электрический вход которой соединен с электрическим выходом первого БСК, электрический вход которого одновременно подключен к упомянутым электрическому выходу третьего ТГТА, входу второго ЭИ к которым также подключен соответствующий упомянутый электрический вход пятой ГИТШ, электрический вход второго БСК одновременно подключен к упомянутым выходу третьего ЭИ, электрическому выходу седьмого ТГТА, к которым также подключен соответствующий упомянутый электрический вход пятой ГИТШ, а электрический выход второго БСК соединен с одним из электрических входов седьмой ГИТШ, другой электрический вход которой связан с электрическим выходом второго БСТР, электрический и теплообменный входы которого соединены с соответствующими электрическим и теплообменным выходами девятого ТГТА, еще один электрический вход которого является также третьим силовым электрическим входом силового инверторного модуля, один из контрольно-управляющих входов/выходов первого БДУ является также контрольно-управляющим выходом/входом первого ЛДУ и подключен к контрольно-управляющему входу первого УПППК, а оптический вход/выход первого ЛДУ является одним из оптических выходов/входов первого БДУ и первым оптическим входом/выходом силового инверторного модуля, причем один из входов оперативного питания первого БДУ является также входом оперативного питания первого ЛДУ и первым входом оперативного питания силового инверторного модуля, контрольно-управляющий вход/выход второго ЛДУ является также еще одним контрольно-управляющим выходом/входом первого БДУ и подключен к контрольно-управляющему входу/выходу второго УПППК, а оптический вход/выход второго ЛДУ является еще одним оптическим выходом/входом первого БДУ и вторым оптическим входом/выходом силового инверторного модуля, причем еще один вход оперативного питания первого БДУ является также входом оперативного питания второго ЛДУ и вторым входом оперативного питания силового инверторного модуля, один из контрольно-управляющих входов/выходов второго БДУ является также контрольно-управляющим выходом/входом третьего ЛДУ и подключен к соответствующему контрольно-управляющему входу третьего УПППК, а оптический вход/выход третьего ЛДУ является одним из оптических выходов/входов второго БДУ и третьим оптическим входом/выходом силового инверторного модуля, причем один из входов оперативного питания второго БДУ является также входом оперативного питания третьего ЛДУ и третьим входом оперативного питания силового инверторного модуля, контрольно-управляющий вход/выход четвертого ЛДУ является также контрольно-управляющим выходом/входом второго БДУ и подключен к контрольно-управляющему входу/выходу четвертого УПППК, а оптический вход/выход четвертого ЛДУ является еще одним оптическим выходом/входом второго БДУ и четвертым оптическим входом/выходом силового инверторного модуля, причем еще один вход оперативного питания второго БДУ является также входом оперативного питания четвертого ЛДУ и четвертым входом оперативного питания силового инверторного модуля, другие четыре входа первого БДУ и другие четыре входа второго БДУ являются крепежными входами соответствующих блоков и связаны с соответствующими восьмью крепежными выходами второго БСИС, еще два других соответствующих крепежных входа которого соединены с еще двумя соответствующими крепежными выходами первого БКПУ, а еще два соответствующих крепежных входа второго БСИС подключены к еще двум соответствующим крепежным выходам второго БКПУ.

При этом все связи силового инверторного модуля могут быть выполнены в виде разъемных соединений, а силовые электрические входы и силовой электрический выход силового инверторного модуля могут подключаться соответственно к выходам источника постоянного напряжения, реализованного в виде конденсаторов звена постоянного тока со средней точкой, и к нагрузке гибкими шинами.

Первый, второй, третий и четвертый УПППК каждый может иметь по две контактные площадки, одна из которых является электротеплообменным входом, а другая электротеплообменным выходом УПППК, причем каждая контактная площадка может иметь одно и более технологическое отверстие для штифтового разъемного соединения УПППК с соответствующими ТГТА.

Первый и второй БСК каждый могут состоять из одного конденсатора и могут иметь дополнительные электрические изоляторы, причем если в каждом БСК содержится два и более соединенных параллельно конденсаторов первый и второй БСК дополнительно могут иметь в своем составе дополнительные объединительные шины и изоляторы.

Первый и второй БКПУ каждый могут содержать металлическую панель прижима, технологические и резьбовые отверстия для реализации внешних и внутренних разъемных соединений, а также панель крепления для установки и закрепления силового инверторного модуля в шкафах электрооборудования в которых планируется использование инверторного модуля, при этом либо первый, либо второй БКПУ может содержать одну и более индикаторные шайбы для контроля величины прижимного усилия и равномерности его распределения.

Первый БСИС может содержать две металлические стойки, а также два изолятора для обеспечения высоковольтной электрической изоляции металлических стоек от токопроводящих элементов силового инверторного модуля, причем каждая металлическая стойка имеет на концах резьбу и гайки с шайбами для разъемного соединения стоек первого БСИС с первым и вторым БКПУ.

Второй БСИС может содержать две металлические стойки и два изолятора для обеспечения высоковольтной электрической изоляции металлических стоек от токопроводящих элементов силового инверторного модуля, причем каждая металлическая стойка имеет на концах резьбу и гайки с шайбами для разъемного соединения стоек первого БСИС с первым и вторым БКПУ, а изоляторы каждой из металлических стоек могут иметь как минимум восемь диэлектрических мест крепления для разъемного соединения с первым и вторым БДУ.

БГКО может содержать элементы крепления для разъемного соединения с первым и вторым БКПУ, входной и выходной гидравлические коллекторы, причем входной и выходной гидравлические коллекторы БГКО могут содержать десять входных и десять выходных штуцеров, при этом к девяти входным и девяти выходным штуцерам присоединены соответственно девять входных и девять выходных диэлектрических гибких шлангов для подключения к соответствующим гидравлическим выходам и входам первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого ТГТА, а еще один входной и еще один выходной штуцеры гидравлических коллекторов являются соответственно главным гидравлическими входом и главным гидравлическим выходом силового инверторного модуля для подключения к внешней системе жидкостного охлаждения и циркуляции хладагента с низкой удельной электрической проводимостью, при этом удельная электрическая проводимость используемого хладагента определяется требуемым уровнем изоляции силового инверторного модуля.

Первый и второй БТП каждый могут содержать металлическую панель с одной и более закрепленными на ней перпендикулярно шпильками, на каждую из которых устанавливаются соединенные определенным образом тарельчатые пружины, количество и способ соединения которых зависит от требуемого значения рабочей деформации и требуемой величины прижимного усилия, определяемых при проектировании силового инверторного модуля.

Первый, второй, третий и четвертый ЭИ могут содержать технологические отверстия для штифтовых разъемных соединений с соответствующими входами или выходами первого и второго БТП, ТГТА и пятой ГИТШ, причем габаритные размеры упомянутых ЭИ зависят от требуемого уровня электрической изоляции и определяются при проектировании силового инверторного модуля.

Первый и второй БСТР, а также первый и второй БУТР каждый могут состоять из одного или двух и более теплообменных резисторов, причем все теплообменные резисторы могут иметь теплообменный вход образуя теплообменный вход БСТР или БУТР и технологические отверстия для крепления теплообменных входов БСТР или БУТР к соответствующим ТГТА, при этом каждый из упомянутых блоков БСТР и БУТР может содержать дополнительные изоляторы, а величина сопротивлений теплообменных резисторов определяется на этапе проектирования силового инверторного модуля.

Первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый ТГТА могут содержать внутренние каналы для протекания потока хладагента с низкой электрической проводимостью от гидравлического входа к гидравлическому выходу ТГТА, причем в качестве хладагента может использоваться деионизированная пресная вода, а объем потока хладагента зависит от величины суммарных тепловых потерь, создаваемых на электротеплообменных входах и выходах, а также теплообменных выходах каждого ТГТА и определяется при проектировании, при этом гидравлические входы и выходы ТГТА могут быть выполнены в виде штуцеров, которые подключаются к соответствующим выходам и входам БГКО, упомянутые ТГТА могут содержать по две контактные площадки, одна из которых является либо электротеплообменным, либо электрическим входом, а другая либо электротеплообменным, либо электрическим выходом соответствующих ТГТА, причем каждый ТГТА может иметь технологические и резьбовые отверстия для реализации внешних и внутренних разъемных соединений и креплений, дополнительные изоляторы, а также один и более элементов (штифтов) фиксации и ориентирования положения УПППК, ФПДПК и ЭИ относительно соответствующих ТГТА, при этом первый, пятый и девятый ТГТА могут содержать места с резьбовыми отверстиями для крепления соответствующих теплообменных входов БСТР и БУТР к соответствующим теплообменным выходам ТГТА, а также выносы шин для внешнего подключения первого силового электрического входа, силового электрического выхода и третьего силового электрического входа силового инверторного модуля соответственно.

Первый и второй ФПДПК каждый могут иметь форм-фактор УПППК, кроме этого, в качестве ФПДПК могут быть применены УПППК с встроенным обратным диодом, характеристики которых настроены на работу исключительно в режиме диода, причем каждый ФПДПК может иметь по две контактные площадки, одна из которых является электротеплообменным входом, а другая электротеплообменным выходом соответствующих ФПДПК, при этом каждая контактная площадка может иметь одно и более технологическое отверстие для штифтового разъемного соединения УПППК с соответствующими ТГТА.

Первая, вторая, третья, четвертая, пятая, шестая, и седьмая ГИТШ могут содержать сборные элементы и пакеты металлических пластин, состоящие из одной, либо из двух и более спрессованных на концах и изогнутых металлических пластин, габаритные размеры которых определяются при проектировании, при этом каждый из пакетов металлических пластин упомянутых ГИТШ может содержать дополнительный слой высоковольтной электрической изоляции, кроме этого, каждая ГИТШ может содержать технологические отверстия для соответствующих разъемных соединений.

Первый и второй БДУ каждый могут содержать диэлектрическую панель для размещения двух ЛДУ входящих в состав БДУ, диэлектрические элементы крепления ЛДУ к диэлектрической панели, диэлектрические элементы крепления для разъемных соединений БДУ с вторым БСИС, а также компоненты крепления кабелей, причем первый, второй, третий и четвертый ЛДУ могут иметь защитные лаковые покрытия и/или защитные экраны.

Введенные первый и второй БКПУ совместно с введенными первым и вторым БСИС позволяют объединить и сжать между собой все входящие в состав силового инверторного модуля ТГТА, ЭИ и БТП в единую конструкцию, а также дают возможность устанавливать и контролировать величину установленного прижимного усилия сжатия УПППК и ФПДПК в требуемом диапазоне, определяемом паспортными характеристиками УПППК и ФПДПК. Кроме этого, первый и второй БКПУ позволяют закрепить силовой инверторный модуль в шкафах электрооборудования в котором планируется установка силового инверторного модуля, а второй БСИС обеспечивает также возможность установки в конструкции силового инверторного модуля введенных первого и второго БДУ и содержащихся в них первого, второго третьего и четвертого ЛДУ, причем наличие изоляции в первом и втором БСИС обеспечивает повышение уровня электрической изоляции силового инверторного модуля.

Введенные первый и второй БТП обеспечивают возможность стабилизации величины установленного при помощи БКПУ и БСИС прижимного усилия для УПППК, ФПДПК в заданном диапазоне в том числе при температурных изменениях УПППК, ФПДПК, ТГТА и других компонентов, причем при температурных изменениях геометрии по оси вектора прижимного усилия первый и второй БТП изменяют размеры тарельчатых пружин на величину суммарного изменения геометрии УПППК, ФПДПК, ТГТА и других компонентов, сохраняя при этом величину прижимного усилия УПППК и ФПДПК в требуемом диапазоне, определяемом паспортными характеристиками УПППК и ФПДПК.

Введенные в силовой инверторный модуль первый и второй БДУ, каждый из которых содержит по два оптико-электронных ЛДУ, обеспечивают прием входных оптических сигналов от внешних систем управления, преобразование этих сигналов в электрические сигналы управления УПППК, контроль электрических параметров УПППК и преобразование электрических параметров в электрические сигналы контроля, преобразование электрических сигналов контроля в оптические сигналы и передачу выходных оптических сигналов в внешние системы управления. Наличие в конструкции силового инверторного модуля первого и второго БДУ с оптико-электронным и электронно-оптическим преобразованием сигналов посредством четырех находящихся в непосредственной близости от УПППК оптико-электронными локальными драйверами управления, которые управляют первым, вторым, третьим и четвертым УПППК, обеспечивают минимизацию индуктивных наводок и помех в электрических цепях управления.

Введенные первый и второй ФПДПК позволяют создать дополнительный третий уровень напряжения за счет подключения к силовому электрическому выходу фиксированного напряжения второго силового электрического входа силового инверторного модуля, которое равно половине полного входного напряжения и совместно с первым, вторым, третьим и четвертым УПППК, первым, вторым, третьим и четвертым ЭИ, первой, второй, третьей четвертой, пятой, шестой и седьмой ГИТШ, объединенных соответствующими связями позволяют сформировать в силовом инверторном модуле принципиальное схемотехническое решение для трехуровневого преобразования электроэнергии постоянного напряжения в переменное, что обеспечивает уменьшение коэффициента нелинейных искажений и повышает качество выходного напряжения и тока при работе силового инверторного модуля в том числе в составе автономных инверторов напряжения систем преобразования электроэнергии.

Введенные первый и второй БУТР позволяют повысить надежность силового инверторного модуля при изменении статических характеристик УПППК в процессе работы путем распределения уровней (полок) импульсов напряжений всех УПППК таким образом, что в статическом режиме, а также при любых комбинациях включений и выключений УПППК максимальные уровни полок напряжений на каждом закрытом УПППК не выше половины полного входного напряжения, прикладываемого между первым и третьим силовыми электрическими входами силового инверторного модуля. При этом наличие теплообменных входов первого и второго БУТР дает возможность резисторам первого и второго БУТР охлаждаться за счет подключения первого и второго БУТР к теплообменным выходам соответствующих ТГТА, обеспечивая тем самым длительную работу в непрерывном режиме без перегревов, что дополнительно повышает надежность силового инверторного модуля.

Введенные первый и второй БСТР позволяют повысить эффективность работы первого и второго БСК, которые совместно с первым и вторым БСТР образуют универсальные снабберные RC-цепи, обеспечивающие повышение надежности работы силового инверторного модуля в мощных преобразователях при больших токах коммутации, а возможность установки двух и более резисторов в БСТР уменьшает паразитную индуктивность блока, причем наличие теплообменных входов первого и второго БСТР дает возможность резисторам первого и второго БСТР охлаждаться за счет подключения первого и второго БСТР к теплообменным выходам соответствующих ТГТА, обеспечивая тем самым длительную работу в непрерывном режиме без перегревов, что также повышает надежность силового инверторного модуля.

Введенные первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый ТГТА осуществляют эффективный теплосъем с всех УПППК, ФПДПК, БСТР и БУТР за счет постоянного протекания внутри каждого ТГТА хладагента с низкой удельной электрической проводимостью, а также за счет наличия соответствующих теплообменных и электротеплообменных входов и выходов к которым подключаются соответствующие входы и/или выходы упомянутых УПППК, ФПДПК, БСТР и БУТР. При этом обеспечивается возможность постоянной длительной работы управляемых полупроводниковых приборов без перегрева. Кроме этого, упомянутые ТГТА обеспечивают внешние и внутренние электрические соединения силового инверторного модуля.

Введенные первый, второй, третий и четвертый ЭИ обеспечивают повышение уровня электрической изоляции силового инверторного модуля и участвуют в формировании схемотехнического и конструктивного решения для трехуровневого преобразования электроэнергии постоянного напряжения в переменное.

Введенные первая, вторая, третья, четвертая, пятая, шестая, и седьмая ГИТШ участвуют в формировании требуемых электрических связей силового инверторного модуля для реализации схемотехнического решения трехуровневого преобразования электроэнергии постоянного напряжения в переменное, при этом за счет гибкости упомянутых ГИТШ обеспечивается и сохраняется качество соединений при вибрационных воздействиях или тепловых изменениях геометрии, а также при изменении расстояния между ТГТА в результате и теплового расширения, при этом наличие изоляции ГИТШ позволяет повысить общий уровень изоляции силового инверторного модуля.

Введенный БГКО позволяет подключить силовой инверторный модуль к внешней системе жидкостного охлаждения того электрооборудования в котором планируется использование силового инверторного модуля при этом главный гидравлический вход силового инверторного модуля и входной коллектор, содержащийся в БГКО обеспечивает подачу хладагента на гидравлические входы упомянутых ТГТА, а выходной коллектор силового инверторного модуля и главный гидравлический выход обеспечивает отвод нагретого в ТГТА хладагента в внешнюю систему жидкостного охлаждения, что однозначно гарантирует непрерывное охлаждение и отвод выделяемого тепла от всех УПППК, ФПДПК, БСТР, БУТР, дает возможность постоянной длительной работы упомянутых приборов и блоков без перегрева, обеспечивая надежную бесперебойную работу элементов силового инверторного модуля.

Таким образом, введенные в предлагаемый силовой инверторный модуль отличия позволяют достичь технического результата.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет структурную схему силового трехуровневого инверторного модуля для электротехнических комплексов и систем преобразования электрической энергии,

Фиг. 2 представляет принципиальную электрическую схему реализованного схемотехнического решения силового инверторного модуля по трехуровневой схеме преобразования электроэнергии.

Фиг. 3-11 представляют вариант спроектированной и реализованной конструкции силового трехуровневого инверторного модуля, где показаны виды модуля с различных сторон: первый объемный вид (фиг. 3), вид сверху (фиг. 4), вид снизу (фиг. 5), второй объемный вид (фиг. 6), вид справа (фиг. 7), вид слева (фиг. 8), вид спереди (фиг. 9), вид сзади (фиг. 10), третий объемный вид (фиг. 11).

Осуществление полезной модели

Согласно фиг. 1, первый БКПУ 1 соответствующими двумя крепежными выходами соединен с соответствующими двумя крепежными входами первого БСИС 2, другие два соответствующих крепежных входа которого связаны с соответствующими двумя крепежными выходами второго БКПУ 3, еще один соответствующий крепежный выход которого соединен с соответствующим крепежным входом БГКО 4, другой соответствующий крепежный вход которого связан с еще одним соответствующим крепежным выходом первого БКПУ 1, еще один соответствующий крепежный выход которого соединен с входом первого БТП 5, выход которого связан с входом первого ЭИ 6, выход которого соединен с одним из электрических входов первого ТГТА 7, другой электрический вход которого является первым силовым электрическим входом силового инверторного модуля, а электротеплообменный выход первого ТГТА 7 подключен к электротеплообменному входу первого УПППК 8, электротеплообменный выход которого подключен к электротеплообменному входу второго ТГТА 9, электротеплообменный выход которого соединен с электротеплообменным входом первого ФПДПК 10, электротеплообменный выход которого связан с электротеплообменным входом третьего ТГТА 11, электрический выход которого соединен с входом второго ЭИ 12, выход которого связан с электрическим входом четвертого ТГТА 13, электротеплообменный выход которого соединен с электротеплообменным входом второго УПППК 14, а один из электрических выходов четвертого ТГТА 13 связан с одним из электрических входов первой ГИТШ 15, другой электрический вход которой соединен с электрическим выходом первого БУТР 16, электрический и теплообменный входы которого соединены с соответствующими электрическим и теплообменным выходами пятого ТГТА 17, еще один электрический выход которого является силовым электрическим выходом инверторного модуля для подключения нагрузки, а электротеплообменный вход пятого ТГТА 17 связан с электротеплообменным выходом второго УПППК 14, причем электротеплообменный выход пятого ТГТА 17 подключен к электротеплообменному входу третьего УПППК 18, еще один электрический и еще один теплообменный выходы пятого ТГТА 17 связаны с соответствующими электрическим и теплообменным входами второго БУТР 19, электрический выход которого соединен с электрическим входом второй ГИТШ 20, другой электрический вход которой подключен к одному из электрических выходов шестого ТГТА 21, другой электрический выход которого соединен с входом третьего ЭИ 22, выход которого связан с электрическим входом седьмого ТГТА 23, электротеплообменный выход которого соединен с электротеплообменным входом второго ФПДПК 24, электротеплообменный выход которого подключен к электротеплообменному входу восьмого ТГТА 25, электротеплообменный выход которого связан с электротеплообменным входом четвертого УПППК 26, электротеплообменный выход которого подключен к электротеплообменному входу девятого ТГТА 27, один из электрических выходов которого подключен к входу четвертого ЭИ 28, выход которого соединен с одним из входов второго БТП 29, другой вход которого связан с еще одним соответствующим крепежным выходом второго БКПУ 3, соответствующие гидравлические входы и соответствующие гидравлические выходы первого 7, второго 9, третьего 11, четвертого 13, пятого 17, шестого 21, седьмого 23, восьмого 25 и девятого 27 ТГТА соединены с соответствующими гидравлическими выходами и соответствующими гидравлическими входами БГКО 4, еще один соответствующий гидравлический вход которого является главным гидравлическим входом силового инверторного модуля, а еще один гидравлический выход БГКО 4 является главным гидравлическим выходом силового инверторного модуля, еще один соответствующий электрический выход второго ТГТА 9 соединен с одним из электрических входов третьей ГИТШ 30, другой электрический вход которой соединен с еще одним соответствующим электрическим выходом четвертого ТГТА 13, еще один соответствующий электрический выход шестого ТГТА 21, соединен с одним из электрических входов четвертой ГИТШ 31, другой электрический вход которой связан с еще одним соответствующим электрическим выходом восьмого ТГТА 25, пятая ГИТШ 32 одним из электрических входов подключена одновременно к упомянутым электрическому выходу третьего ТГТА 11 и входу второго ЭИ 12, причем другим электрическим входом ГИТШ 32 одновременно соединена с упомянутыми выходом третьего ЭИ 22 и с электрическим входом седьмого ТГТА 23, а еще один соответствующий электрический вход пятой ГИТШ 32 является также вторым силовым электрическим входом силового инверторного модуля, первый БСТР 33 своими электрическим и теплообменным входами подключен к соответствующим электрическому и теплообменному выходам первого ТГТА 7, а электрический выход БСТР 33 связан с одним из электрических входов шестой ГИТШ 34, другой электрический вход которой соединен с электрическим выходом первого БСК 35, электрический вход которого одновременно подключен к упомянутым электрическому выходу третьего ТГТА 11, входу второго ЭИ 12 к которым также подключен соответствующий упомянутый электрический вход пятой ГИТШ 32, электрический вход второго БСК 36 одновременно подключен к упомянутым выходу третьего ЭИ 22, электрическому выходу седьмого ТГТА 23, к которым также подключен соответствующий упомянутый электрический вход пятой ГИТШ 32, а электрический выход второго БСК 36 соединен с одним из электрических входов седьмой ГИТШ 37, другой электрический вход которой связан с электрическим выходом второго БСТР 38, электрический и теплообменный входы которого соединены с соответствующими электрическим и теплообменным выходами девятого ТГТА 27, еще один электрический вход которого является также третьим силовым электрическим входом силового инверторного модуля, один из контрольно-управляющих входов/выходов первого БДУ 39 является также контрольно-управляющим выходом/входом первого ЛДУ 40 и подключен к контрольно-управляющему входу первого УПППК 8, а оптический вход/выход первого ЛДУ 40 является одним из оптических выходов/входов первого БДУ 39 и первым оптическим входом/выходом силового инверторного модуля, причем один из входов оперативного питания первого БДУ 39 является также входом оперативного питания первого ЛДУ 40 и первым входом оперативного питания силового инверторного модуля, контрольно-управляющий вход/выход второго ЛДУ 41 является также еще одним контрольно-управляющим выходом/входом первого БДУ 39 и подключен к контрольно-управляющему входу/выходу второго УПППК 14, а оптический вход/выход второго ЛДУ 41 является еще одним оптическим выходом/входом первого БДУ 39 и вторым оптическим входом/выходом силового инверторного модуля, причем еще один вход оперативного питания первого БДУ 39 является также входом оперативного питания второго ЛДУ 41 и вторым входом оперативного питания силового инверторного модуля, один из контрольно-управляющих входов/выходов второго БДУ 42 является также контрольно-управляющим выходом/входом третьего ЛДУ 43 и подключен к соответствующему контрольно-управляющему входу третьего УПППК 18, а оптический вход/выход третьего ЛДУ 43 является одним из оптических выходов/входов второго БДУ 42 и третьим оптическим входом/выходом силового инверторного модуля, причем один из входов оперативного питания второго БДУ 42 является также входом оперативного питания третьего ЛДУ 43 и третьим входом оперативного питания силового инверторного модуля, контрольно-управляющий вход/выход четвертого ЛДУ 44 является также контрольно-управляющим выходом/входом второго БДУ 42 и подключен к контрольно-управляющему входу/выходу четвертого УПППК 26, а оптический вход/выход четвертого ЛДУ 44 является еще одним оптическим выходом/входом второго БДУ 42 и четвертым оптическим входом/выходом силового инверторного модуля, причем еще один вход оперативного питания второго БДУ 42 является также входом оперативного питания четвертого ЛДУ 41 и четвертым входом оперативного питания силового инверторного модуля, другие четыре входа первого БДУ 39 и другие четыре входа второго БДУ 42 являются крепежными входами соответствующих блоков и связаны с соответствующими восьмью крепежными выходами второго БСИС 45, еще два других соответствующих крепежных входа которого соединены с еще двумя соответствующими крепежными выходами первого БКПУ 1, а еще два соответствующих крепежных входа второго БСИС 45 подключены к еще двум соответствующим крепежным выходам второго БКПУ 3.

Силовой инверторный модуль для электротехнических комплексов и систем преобразования электрической энергии работает следующим образом.

Перед началом работы, когда силовой инверторный модуль собран и сжат в единую конструкцию, например, в такую, какая изображена на фиг. 3 производится контроль усилия сжатия силового инверторного модуля при помощи калибровочных шайб, содержащихся либо в первом 1, либо во втором 3 БКПУ, а при помощи первого 2 и второго 45 БСИС осуществляется настройка требуемой величины прижимного усилия. При необходимости осуществляется установка силового инверторного модуля в шкаф электрооборудования при помощи панелей крепления, которые содержаться как первом 1, так и во втором 3 БКПУ. После этого, первый, второй и третий силовые электрические входы силового инверторного модуля гибкими шинами подключаются к выходам источника постоянного напряжения и/или конденсаторам звена постоянного тока со средней точкой, а силовой электрический выход подключается к одной из фаз нагрузки силового инверторного модуля. Затем главный гидравлический вход и главный гидравлический выход силового инверторного модуля подключаются к внешней системе жидкостного охлаждения. Далее к первому, второму, третьему и четвертому оптическим входам/выходам силового инверторного модуля подключаются кабели волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), а к первому, второму, третьему и четвертому входам оперативного питания силового инверторного модуля подключаются выходные кабели низковольтных источников постоянного напряжения внешней системы управления. После этого с гидравлического выхода внешней системы жидкостного охлаждения производится подача хладагента, с требуемыми параметрами на гидравлический вход силового инверторного модуля. В качестве хладагента может быть использована деионизированная пресная вода с низкой удельной электрической проводимостью. При этом хладагент начинает циркулировать между главным гидравлическим входом и главным гидравлическим выходом силового инверторного модуля, проходя через вход входного коллектора БГКО 4, гидравлические выходы входного коллектора БГКО 4, гидравлические входы первого 7, второго 9, третьего 11, четвертого 13, пятого 17, шестого 21, седьмого 23, восьмого 25 и девятого 27 ТГТА, где протекает по внутренним каналам и попадает на соответствующие гидравлические выходы каждого из девяти ТГТА, а также на гидравлические входы выходного коллектора БГКО 4, главный гидравлический выход силового инверторного модуля и далее подается на гидравлический вход внешней системы жидкостного охлаждения для охлаждения нагретого хладагента, и подачи охлажденного хладагента вновь на главный гидравлический вход силового инверторного модуля. После этого с внешней системы управления на входы оперативного питания силового инверторного модуля подается напряжение оперативного питания, которое поступает на входы оперативного питания первого 39 и второго 42 БДУ и соответственно входы оперативного питания первого 40, второго 41, третьего 43 и четвертого 44 ЛДУ, после чего каждый из четырех ЛДУ диагностирует соответствующий УПППК и выдает либо выходной оптический сигнал готовности всех четырех УПППК к работе, либо выходной оптический сигнал аварии при наличии неисправности УПППК. При появлении выходных оптических сигналов готовности всех четырех УПППК, на силовые электрические входы силового инверторного модуля подают постоянное напряжение от источника постоянного напряжения или звена постоянного тока со средней точкой, после чего по заданному внешней системой управления алгоритму трехуровневого преобразования электроэнергии на оптические входы/выходы силового инверторного модуля поступают входные оптические сигналы трехуровневой широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с требуемым коэффициентом модуляции. Эти сигналы трехуровневой ШИМ в первом 40, втором 41, третьем 43 и четвертом 44 ЛДУ преобразуются в электрические сигналы и поступают на контрольно-управляющие входы/выходы соответствующих УПППК. При этом введенные первый 10 и второй 24 ФПДПК (см. фиг. 2) за счет электрических связей с вторым силовым электрическим входом обеспечивают работу силового инверторного модуля по трехуровневой схеме преобразования электроэнергии постоянного напряжения в переменное. Коммутация каждого УПППК происходит таким образом, что в каждый момент времени каждый УПППК находится либо в открытом, либо в закрытом состоянии, причем благодаря первому 16 и второму 19 БУТР, при любых комбинациях включения УПППК, уровни полок импульсов напряжения на полупроводниковых приборах УПППК и ФПДПК не превышают половины полного входного напряжения, прикладываемого между первым и третьим силовыми электрическими входами силового инверторного модуля, а благодаря работе первого 35 и второго 36 БСК совместно с первым 33 и вторым 38 БСТР, образующих универсальные RC-снабберные цепи, максимальные мгновенные значения напряжений (перенапряжений) на УПППК и ФПДПК не превышают допустимых для УПППК и ФПДПК величин, определяемых классом напряжения полупроводниковых приборов прижимной конструкции. При этом на силовом электрическом выходе силового инверторного модуля формируется переменное фазное напряжение ШИМ, которое подается на одну из фаз нагрузки. В процессе работы каждый ЛДУ в режиме времени близком к реальному всегда анализирует параметры соответствующего УПППК и выдает выходной оптический сигнал о состоянии УПППК. Помимо этого, первый 40, второй 41, третий 43 и четвертый 44 ЛДУ выполняют функции защиты силового инверторного модуля, контролируют мгновенные значения токов и напряжений УПППК, и при превышении заданных пороговых величин выдают сигналы аварии, после чего отключают управление и переводят каждый УПППК в закрытое состояние. При трехфазной нагрузке используется три силовых инверторных модуля в составе трехфазного автономного инвертора напряжения, причем огибающие выходных фазных напряжений силовых инверторных модулей сдвинуты друг относительно друга на 120 электрических градусов, при этом на выходе трехфазного автономного инвертора формируются три линейных трехуровневых переменных напряжения ШИМ с уровнями каждого положительного полупериода линейного напряжения: ноль, половина входного и полное входное напряжение и с уровнями каждого отрицательного полупериода линейного напряжения: ноль, минус половина входного и минус полное входное напряжение силового инверторного модуля. Такое сформированное трехуровневое трехфазное переменное напряжение подается на трехфазную нагрузку, при этом обеспечивается снижение коэффициента нелинейных искажений тока и напряжения и улучшается электромагнитная совместимость по сравнению с двухуровневым преобразованием электроэнергии в прототипе. Близкое расположение от УПППК первого 39 и второго 42 БДУ, а также наличие в первом 39 и втором 42 БДУ оптико-электронного преобразования сигналов позволяет минимизировать индуктивные наводки и помехи в электрических цепях управления УПППК в процессе преобразования электрической энергии в том числе в составе трехфазного автономного инвертора напряжения. В процессе работы силового инверторного модуля полупроводниковые и резистивные компоненты такие как УПППК, ФПДПК, БСТР, БУТР нагреваются и выделяют тепловую мощность, которая при помощи соответствующих электротеплообменных и теплообменных входов и выходов ТГТА отводится в хладагент, протекающий по каналам внутри каждого ТГТА, в результате чего все УПППК, ФПДПК, БСТР и БУТР постоянно охлаждаются При этом за счет постоянного охлаждения повышается надежность и обеспечивается длительная работа УПППК, ФПДПК, БСТР, БУТР без перегревов в рамках рабочего диапазона температур, кроме этого, повышается надежность работы снабберных цепей в том числе в мощных преобразователях при больших токах коммутации. Следует отметить, что в соответствии с основным законом теплового расширения, при изменении температуры элементов силового инверторного модуля в процессе работы изменяются и геометрические размеры этих элементов. При увеличении температуры элементы увеличивают свои линейные размеры в проекции вектора прижимного усилия и пытаются увеличить прижимное усилие модуля, а при снижении температуры элементы уменьшают свои линейные размеры в проекции вектора прижимного усилия и пытаются уменьшить прижимное усилие модуля. Для стабилизации прижимного усилия при увеличении температуры первый 5 и второй 29 БТП сжимают тарельчатые пружины на величину равную суммарному увеличению геометрических размеров элементов модуля по оси вектора прижимного усилия, а при снижении температуры первый 5 и второй 29 БТП разжимают тарельчатые пружины на величину равную суммарному уменьшению геометрических размеров элементов модуля по оси вектора прижимного усилия, при этом величина усилия сжатия силового инверторного модуля за счет механических свойств первого 5 и второго 29 БТП остается в допустимом для УПППК, ФПДПК и других элементов модуля диапазоне, который контролируется либо в первом 1, либо во втором 3 БКПУ при помощи содержащихся в одном из БКПУ калибровочных шайб. Кроме этого, при температурном изменении геометрических размеров элементов модуля в проекции вектора прижимного усилия, в проекции же вектора прижимного усилия изменяется и расстояние между элементами инверторного модуля связанными с первой 15, второй 20, третьей 30, четвертой 31, пятой 32, шестой 34 и седьмой 37 ГИТШ. За счет гибкости ГИТШ обеспечивается увеличение длинны ГИТШ в проекции вектора прижимного усилия на требуемую величину при увеличении температуры, и уменьшение длины в проекции вектора прижимного усилия на требуемую величину при снижении температуры, в результате чего качество разъемных соединений ГИТШ с соответствующими ТГТА, БСТР, БУТР остается всегда высоким при температурных изменениях геометрических размеров элементов модуля, а также при возможных вибрационных воздействиях.

Таким образом, предлагаемый силовой инверторный модуль для электротехнических комплексов и систем преобразования электрической энергии позволяет осуществлять трехуровневое преобразование электроэнергии постоянного напряжения в переменное, обеспечивает повышение эффективности и надежности работы снабберных цепей в мощных преобразователях при больших токах коммутации, дает возможность устанавливать драйверы управления полупроводниковыми приборами в конструкции силового инверторного модуля, минимизировать индуктивные наводки и помехи в электрических цепях управления, инверторный модуль уравнивает и распределяет напряжения управляемых полупроводниковых элементов для повышения надежности, гарантирует постоянную длительную работу управляемых полупроводниковых приборов и других элементов модуля без перегревов, стабилизирует величину прижимного усилия полупроводниковых приборов прижимной конструкции в требуемом диапазоне в том числе при температурных изменениях геометрии полупроводниковых приборов УПППК и ФПДПК, а также охладителей и других компонентов модуля.

Рассмотрим пример конструктивного исполнения, предлагаемого силового инверторного модуля (см. фиг. 3-11).

Первый 1 и второй 3 БКПУ в зависимости от требуемого усилия прижима и массы силового инверторного модуля могут быть изготовлены из металлической панели прижима и металлической панели крепления выполненных из сплавов стали или титана с гальваническим покрытием, причем либо первый 1, либо второй 3 БКПУ может содержать калибровочные шайбы, которые также могут быть изготовлены из сплавов стали или титана.

Первый 2 и второй 45 БСИС каждый может быть изготовлен из двух цилиндрических металлических стоек из сплавов стали или титана с резьбой на концах, крепежных гаек с шайбами из сплавов стали или титана с гальваническим покрытием и двух цилиндрических изоляторов из стеклотекстолита СТЭФ, установленных на внешнюю поверхность стоек по всей длине между резьбами, при этом изолятор второго БСИС 45 дополнительно имеет восемь диэлектрических мест крепления из стеклотекстолита или полиамида для крепления первого БДУ 39 и второго БДУ 42.

БГКО 4 может быть изготовлен из двух металлических цилиндрических гидравлических коллекторов или пластиковых (фторопластовых) цилиндрических гидравлических коллекторов с девятью встроенными металлическими штуцерами каждый, восемнадцати гибких электронепроводящих шлангов, например фирмы «Parker», электроизоляционных элементов фиксации и крепления из стеклотекстолита или полиамида для фиксации коллекторов и крепления к первому БГКО 1 и второму БГКО 3.

Первый БТП 5 и второй БТП 29 могут быть изготовлены из металлической панели, металлических шпилек, и тарельчатых пружин, при этом металлическая панель и шпильки в зависимости от требуемых характеристик могут быть произведены из сплавов стали или титана с гальваническим покрытием, а тарельчатые пружины производятся из пружинно-рессорной стали по ГОСТ 3057-90.

Первый 6, второй 12, третий 22 и четвертый 28 ЭИ могут быть изготовлены из стеклотекстолита или дюростона.

Первый 7, второй 9, третий 11, четвертый 13, пятый 17, шестой 21, седьмой 23, восьмой 25, и девятый 27 ТГТА могут быть изготовлены по требуемым чертежам из алюминиевого сплава.

В качестве первого 8, второго 14, третьего 18 и четвертого 26 УПППК в зависимости от класса напряжения, мощности и токовой нагрузки могут использоваться полупроводниковые IGBT приборы прижимной конструкции (press pack IGBT) с встроенным обратным диодом, например, TG2000SW45ZC-P200, TG3000SW45ZC-P200 фирмы CRRC, или PIMA-RC45CA-2000N АО «ПРОТОН-ЭЛЕКТРОТЕКС».

Первый 10 и второй 24 ФПДПК могут быть выполнены в едином форм-факторе с УПППК с одинаковыми по форме и размерам контактными площадками и в зависимости от класса напряжения, мощности и токовой нагрузки могут быть применены настроенные для работы в режиме диода полупроводниковые IGBT приборы прижимной конструкции TG2000SW45ZC-P200, TG3000SW45ZC-P200 с встроенным обратным диодом фирмы CRRC, или IGBT прижимной конструкции с встроенным обратным диодом PIMA-RC45CA-2000N АО «ПРОТОН-ЭЛЕКТРОТЕКС».

Первая 15, вторая 20, третья 30, четвертая 31, пятая 32, шестая 34 и седьмая 37 ГИТШ могут быть изготовлены из медных пластин с внешним слоем высоковольтной электрической изоляции.

Первый 16 и второй 19 БУТР, а также первый 33 и второй 38 БСТР могут быть изготовлены в зависимости от требуемой мощности из резисторов с теплообменными входами, и дополнительных изоляторов из полиамида или стеклотекстолита.

Первый 35 и второй 36 БСК могут состоять из снабберных конденсаторов фирм «ZEZ Silco», «SMJ», «CRE» или «BM Capacitors».

Первый 39 и второй 42 БДУ каждый могут содержать электроизоляционную панель из полиамида или стеклотекстолита с крепежными отверстиями и пластиковым крепежом и установленные на этих панелях первый 40, второй 41, третий 43 и четвертый 44 ЛДУ в качестве которых могут быть применены драйверы мощных высоковольтных IGBT транзисторов ДР1350П-БВ-45-01 АО «Электрум АВ».

Перечень ссылочных обозначений

1 и 3 первый и второй блоки контроля прижимного усилия (первый и второй БКПУ);

2 и 45 первый и второй блоки стягивающих изолированных стоек (первый и второй БСИС);

4 блок гидравлических коллекторов охлаждения (БГКО);

5 и 29 первый и второй блоки тарельчатых пружин (первый и второй БТП);

6, 12, 22 и 28 первый, второй, третий и четвертый электрические изоляторы (первый, второй, третий и четвертый ЭИ); 7, 9, 11, 13, 17, 21, 23, 25 и 27 - первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый токопроводящие гидравлические теплообменные аппараты (первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый ТГТА);

8, 14, 18 и 26 первый, второй, третий и четвертый управляемые полупроводниковые приборы прижимной конструкции (первый, второй, третий и четвертый УПППК);

10 и 24 первый и второй фиксирующие полупроводниковые диоды прижимной конструкции (первый и второй ФПДПК); 15, 20, 30, 31, 32, 34 и 37 - первая, вторая, третья, четвертая, пятая, шестая и седьмая гибкие изолированные токопроводящие шины (первая, вторая, третья, четвертая, пятая, шестая и седьмая ГИТШ);

16 и 19 первый и второй блоки уравнивающих теплообменных резисторов (первый и второй БУТР);

33 и 38 первый и второй блоки снабберных теплообменных резисторов (первый и второй БСТР);

35 и 36 первый и второй блоки снабберных конденсаторов (первый и второй БСК);

39 и 42 первый и второй блоки драйверов управления (первый и второй БДУ);

40, 41, 43 и 44 первый, второй, третий и четвертый локальные драйверы управления (первый, второй, третий и четвертый ЛДУ).

Claims (15)

1. Силовой трехуровневый инверторный модуль для электротехнических комплексов и систем преобразования электрической энергии, выполненный с возможностью подключения силовыми электрическими входами к выходам источника постоянного напряжения, реализованного в виде конденсаторов звена постоянного тока со средней точкой, и содержащий первый, второй, третий и четвертый управляемые полупроводниковые приборы прижимной конструкции (УПППК), первый и второй блоки снабберных конденсаторов (первый и второй БСК), каждый из которых содержит два и более параллельно соединенных конденсаторов, отличающийся тем, что дополнительно содержит первый и второй блоки контроля прижимного усилия (первый и второй БКПУ), первый и второй фиксирующие полупроводниковые диоды прижимной конструкции (первый и второй ФПДПК), первый, второй, третий и четвертый электрические изоляторы (первый, второй, третий и четвертый ЭИ), первый и второй блоки снабберных теплообменных резисторов (первый и второй БСТР), первый и второй блоки уравнивающих теплообменных резисторов (первый и второй БУТР), первую, вторую, третью, четвертую, пятую, шестую и седьмую гибкие изолированные токопроводящие шины (первая, вторая, третья, четвертая, пятая, шестая и седьмая ГИТШ), первый и второй блоки драйверов управления (первый и второй БДУ), каждый из которых содержит по два локальных драйвера управления (ЛДУ), первый и второй блоки тарельчатых пружин (первый и второй БТП), первый и второй блоки стягивающих изолированных стоек (первый и второй БСИС), каждый из которых содержит по две стягивающих изолированных стойки, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый токопроводящие гидравлические теплообменные аппараты (первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый ТГТА), блок гидравлических коллекторов охлаждения (БГКО), содержащий входной и выходной коллекторы охлаждения, при этом соответствующие два крепежных выхода первого БКПУ соединены с соответствующими двумя крепежными входами первого БСИС, другие два соответствующих крепежных входа которого связаны с соответствующими двумя крепежными выходами второго БКПУ, еще один соответствующий крепежный выход которого соединен с соответствующим крепежным входом БГКО, другой соответствующий крепежный вход которого связан с еще одним соответствующим крепежным выходом первого БКПУ, еще один соответствующий крепежный выход которого соединен с входом первого БТП, выход которого связан с входом первого ЭИ, выход которого соединен с одним из электрических входов первого ТГТА, другой электрический вход которого является первым силовым электрическим входом силового инверторного модуля, а электротеплообменный выход первого ТГТА подключен к электротеплообменному входу первого УПППК, электротеплообменный выход которого подключен к электротеплообменному входу второго ТГТА, электротеплообменный выход которого соединен с электротеплообменным входом первого ФПДПК, электротеплообменный выход которого связан с электротеплообменным входом третьего ТГТА, электрический выход которого соединен с входом второго ЭИ, выход которого связан с электрическим входом четвертого ТГТА, электротеплообменный выход которого соединен с электротеплообменным входом второго УПППК, а один из электрических выходов четвертого ТГТА связан с одним из электрических входов первой ГИТШ, другой электрический вход которой соединен с электрическим выходом первого БУТР, электрический и теплообменный входы которого соединены с соответствующими электрическим и теплообменным выходами пятого ТГТА, еще один электрический выход которого является силовым электрическим выходом инверторного модуля для подключения нагрузки, а электротеплообменный вход пятого ТГТА связан с электротеплообменным выходом второго УПППК, причем электротеплообменный выход пятого ТГТА подключен к электротеплообменному входу третьего УПППК, еще один электрический и еще один теплообменный выходы пятого ТГТА связаны с соответствующими электрическим и теплообменным входами второго БУТР, электрический выход которого соединен с электрическим входом второй ГИТШ, другой электрический вход которой подключен к одному из электрических выходов шестого ТГТА, другой электрический выход которого соединен с входом третьего ЭИ, выход которого связан с электрическим входом седьмого ТГТА, электротеплообменный выход которого соединен с электротеплообменным входом второго ФПДПК, электротеплообменный выход которого подключен к электротеплообменному входу восьмого ТГТА, электротеплообменный выход которого связан с электротеплообменным входом четвертого УПППК, электротеплообменный выход которого подключен к электротеплообменному входу девятого ТГТА, один из электрических выходов которого подключен к входу четвертого ЭИ, выход которого соединен с одним из входов второго БТП, другой вход которого связан с еще одним соответствующим крепежным выходом второго БКПУ, причем соответствующие гидравлические входы и соответствующие гидравлические выходы первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого ТГТА соединены с соответствующими гидравлическими выходами и соответствующими гидравлическими входами БГКО, еще один соответствующий гидравлический вход которого является главным гидравлическим входом силового инверторного модуля, а еще один гидравлический выход БГКО является главным гидравлическим выходом силового инверторного модуля, еще один соответствующий электрический выход второго ТГТА соединен с одним из электрических входов третьей ГИТШ, другой электрический вход которой соединен с еще одним соответствующим электрическим выходом четвертого ТГТА, еще один соответствующий электрический выход шестого ТГТА соединен с одним из электрических входов четвертой ГИТШ, другой электрический вход которой связан с еще одним соответствующим электрическим выходом восьмого ТГТА, пятая ГИТШ одним из электрических входов подключена одновременно к упомянутым электрическому выходу третьего ТГТА и входу второго ЭИ, причем другим электрическим входом ГИТШ одновременно соединена с упомянутыми выходом третьего ЭИ и с электрическим входом седьмого ТГТА, а еще один соответствующий электрический вход пятой ГИТШ является также вторым силовым электрическим входом силового инверторного модуля, причем первый БСТР своими электрическим и теплообменным входами подключен к соответствующим электрическому и теплообменному выходам первого ТГТА, а электрический выход БСТР связан с одним из электрических входов шестой ГИТШ, другой электрический вход которой соединен с электрическим выходом первого БСК, электрический вход которого одновременно подключен к упомянутым электрическому выходу третьего ТГТА и входу второго ЭИ, к которым также подключен соответствующий упомянутый электрический вход пятой ГИТШ, электрический вход второго БСК одновременно подключен к упомянутым выходу третьего ЭИ и электрическому выходу седьмого ТГТА, к которым также подключен соответствующий упомянутый электрический вход пятой ГИТШ, а электрический выход второго БСК соединен с одним из электрических входов седьмой ГИТШ, другой электрический вход которой связан с электрическим выходом второго БСТР, электрический и теплообменный входы которого соединены с соответствующими электрическим и теплообменным выходами девятого ТГТА, еще один электрический вход которого является также третьим силовым электрическим входом силового инверторного модуля, причем один из контрольно-управляющих входов/выходов первого БДУ является также контрольно-управляющим выходом/входом первого ЛДУ и подключен к контрольно-управляющему входу первого УПППК, а оптический вход/выход первого ЛДУ является одним из оптических выходов/входов первого БДУ и первым оптическим входом/выходом силового инверторного модуля, причем один из входов оперативного питания первого БДУ является также входом оперативного питания первого ЛДУ и первым входом оперативного питания силового инверторного модуля, контрольно-управляющий вход/выход второго ЛДУ является также еще одним контрольно-управляющим выходом/входом первого БДУ и подключен к контрольно-управляющему входу/выходу второго УПППК, а оптический вход/выход второго ЛДУ является еще одним оптическим выходом/входом первого БДУ и вторым оптическим входом/выходом силового инверторного модуля, причем еще один вход оперативного питания первого БДУ является также входом оперативного питания второго ЛДУ и вторым входом оперативного питания силового инверторного модуля, один из контрольно-управляющих входов/выходов второго БДУ является также контрольно-управляющим выходом/входом третьего ЛДУ и подключен к соответствующему контрольно-управляющему входу третьего УПППК, а оптический вход/выход третьего ЛДУ является одним из оптических выходов/входов второго БДУ и третьим оптическим входом/выходом силового инверторного модуля, причем один из входов оперативного питания второго БДУ является также входом оперативного питания третьего ЛДУ и третьим входом оперативного питания силового инверторного модуля, контрольно-управляющий вход/выход четвертого ЛДУ является также контрольно-управляющим выходом/входом второго БДУ и подключен к контрольно-управляющему входу/выходу четвертого УПППК, а оптический вход/выход четвертого ЛДУ является еще одним оптическим выходом/входом второго БДУ и четвертым оптическим входом/выходом силового инверторного модуля, причем еще один вход оперативного питания второго БДУ является также входом оперативного питания четвертого ЛДУ и четвертым входом оперативного питания силового инверторного модуля, другие четыре входа первого БДУ и другие четыре входа второго БДУ являются крепежными входами соответствующих блоков и связаны с соответствующими восьмью крепежными выходами второго БСИС, еще два других соответствующих крепежных входа которого соединены с еще двумя соответствующими крепежными выходами первого БКПУ, а еще два соответствующих крепежных входа второго БСИС подключены к еще двум соответствующим крепежным выходам второго БКПУ.

2. Силовой инверторный модуль по п. 1, отличающийся тем, что все связи силового инверторного модуля выполнены в виде разъемных соединений, а силовые электрические входы и силовой электрический выход силового инверторного модуля предназначены для подключения соответственно к выходам источника постоянного напряжения, реализованного в виде конденсаторов звена постоянного тока со средней точкой, и к нагрузке гибкими шинами.

3. Силовой инверторный модуль по п. 1, отличающийся тем, что первый, второй, третий и четвертый УПППК каждый имеет по две контактные площадки, одна из которых является электротеплообменным входом, а другая электротеплообменным выходом УПППК, причем каждая контактная площадка имеет одно и более технологическое отверстие для штифтового разъемного соединения УПППК с соответствующими ТГТА.

4. Силовой инверторный модуль по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй БСК каждый состоит из одного конденсатора и имеет дополнительные электрические изоляторы, причем, если в каждом БСК содержится два и более соединенных параллельно конденсаторов, первый и второй БСК дополнительно имеют в своем составе дополнительные объединительные шины и изоляторы.

5. Силовой инверторный модуль по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй БКПУ каждый содержит металлическую панель прижима, технологические и резьбовые отверстия для реализации внешних и внутренних разъемных соединений, а также панель крепления для установки и закрепления силового инверторного модуля в шкафах электрооборудования, при этом либо первый, либо второй БКПУ содержит одну и более индикаторные шайбы для контроля величины прижимного усилия и равномерности его распределения.

6. Силовой инверторный модуль по п. 1, отличающийся тем, что первый БСИС содержит две металлические стойки, а также два изолятора для обеспечения высоковольтной электрической изоляции металлических стоек от токопроводящих элементов силового инверторного модуля, причем каждая металлическая стойка имеет на концах резьбу и гайки с шайбами для разъемного соединения стоек первого БСИС с первым и вторым БКПУ.

7. Силовой инверторный модуль по п. 1, отличающийся тем, что второй БСИС содержит две металлические стойки и два изолятора для обеспечения высоковольтной электрической изоляции металлических стоек от токопроводящих элементов силового инверторного модуля, причем каждая металлическая стойка имеет на концах резьбу и гайки с шайбами для разъемного соединения стоек первого БСИС с первым и вторым БКПУ, а изоляторы каждой из металлических стоек имеют как минимум восемь диэлектрических мест крепления для разъемного соединения с первым и вторым БДУ.

8. Силовой инверторный модуль по п. 1, отличающийся тем, что БГКО содержит элементы крепления для разъемного соединения с первым и вторым БКПУ, входной и выходной гидравлические коллекторы, причем входной и выходной гидравлические коллекторы БГКО содержат десять входных и десять выходных штуцеров, при этом к девяти входным и девяти выходным штуцерам присоединены соответственно девять входных и девять выходных диэлектрических гибких шлангов для подключения к соответствующим гидравлическим выходам и входам первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого ТГТА, а еще один входной и еще один выходной штуцеры гидравлических коллекторов являются соответственно главным гидравлическим входом и главным гидравлическим выходом силового инверторного модуля для подключения к внешней системе жидкостного охлаждения и циркуляции хладагента с низкой удельной электрической проводимостью, при этом удельная электрическая проводимость используемого хладагента определяется требуемым уровнем изоляции силового инверторного модуля.

9. Силовой инверторный модуль по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй БТП каждый содержит металлическую панель с одной и более закрепленными на ней перпендикулярно шпильками, на каждую из которых установлены соединенные определенным образом тарельчатые пружины.

10. Силовой инверторный модуль по п. 1, отличающийся тем, что первый, второй, третий и четвертый ЭИ содержат технологические отверстия для штифтовых разъемных соединений с соответствующими входами или выходами первого и второго БТП, ТГТА и пятой ГИТШ.

11. Силовой инверторный модуль по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй БСТР, а также первый и второй БУТР каждый состоит из одного или двух и более теплообменных резисторов, причем все теплообменные резисторы имеют теплообменный вход, образуя теплообменный вход БСТР или БУТР и технологические отверстия для крепления теплообменных входов БСТР или БУТР к соответствующим ТГТА, при этом каждый из упомянутых блоков БСТР и БУТР содержит дополнительные изоляторы.

12. Силовой инверторный модуль по п. 1, отличающийся тем, что первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый ТГТА содержат внутренние каналы для протекания потока хладагента с низкой электрической проводимостью от гидравлического входа к гидравлическому выходу ТГТА, причем хладагент представляет собой деионизированную пресную воду, а объем потока хладагента зависит от величины суммарных тепловых потерь, создаваемых на электротеплообменных входах и выходах, а также теплообменных выходах каждого ТГТА, при этом гидравлические входы и выходы ТГТА выполнены в виде штуцеров, которые подключены к соответствующим выходам и входам БГКО, упомянутые ТГТА содержат по две контактные площадки, одна из которых является либо электротеплообменным, либо электрическим входом, а другая либо электротеплообменным, либо электрическим выходом соответствующих ТГТА, причем каждый ТГТА имеет технологические и резьбовые отверстия для реализации внешних и внутренних разъемных соединений и креплений, дополнительные изоляторы, а также один и более элементов (штифтов) фиксации и ориентирования положения УПППК, ФПДПК и ЭИ относительно соответствующих ТГТА, при этом первый, пятый и девятый ТГТА содержат места с резьбовыми отверстиями для крепления соответствующих теплообменных входов БСТР и БУТР к соответствующим теплообменным выходам ТГТА, а также выносы шин для внешнего подключения первого силового электрического входа, силового электрического выхода и третьего силового электрического входа силового инверторного модуля, соответственно.

13. Силовой инверторный модуль по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй ФПДПК каждый имеет форм-фактор УПППК, кроме этого, указанные ФПДПК представляют собой УПППК с встроенным обратным диодом, характеристики которых настроены на работу исключительно в режиме диода, причем каждый ФПДПК имеет по две контактные площадки, одна из которых является электротеплообменным входом, а другая - электротеплообменным выходом соответствующих ФПДПК, при этом каждая контактная площадка имеет одно и более технологическое отверстие для штифтового разъемного соединения УПППК с соответствующими ТГТА.

14. Силовой инверторный модуль по п. 1, отличающийся тем, что первая, вторая, третья, четвертая, пятая, шестая, и седьмая ГИТШ содержат сборные элементы и пакеты металлических пластин, состоящие из одной либо из двух и более спрессованных на концах и изогнутых металлических пластин, при этом каждый из пакетов металлических пластин упомянутых ГИТШ содержит дополнительный слой высоковольтной электрической изоляции, кроме этого, каждая ГИТШ содержит технологические отверстия для соответствующих разъемных соединений.

15. Силовой инверторный модуль по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй БДУ каждый содержит диэлектрическую панель для размещения двух ЛДУ, входящих в состав БДУ, диэлектрические элементы крепления ЛДУ к диэлектрической панели, диэлектрические элементы крепления для разъемных соединений БДУ с вторым БСИС, а также компоненты крепления кабелей, причем первый, второй, третий и четвертый ЛДУ имеют защитные лаковые покрытия и/или защитные экраны.

Images