[发明专利]具有与热转移管路热性及电性连接的汇流条导体的汇流条组合件

说明书

本发明公开一种汇流条组合件，其包括：汇流条12，其包括用于电传导的一个或多个导体层20、22、24；以及导电热转移管路40，其被配置成传送穿过其中的冷却流体，其中所述热转移管路热连接和电连接到所述汇流条12的导体层20、22、24，使得在使用时，在所述热转移管路40与所述汇流条12的所述相应导体层20、22、24之间不存在电压差。

本发明涉及一种汇流条组合件(busbar assembly)。

汇流条通常在多种行业中用于电连接部件，尤其是在其中存在大电流和/或电压负载的情况下。汇流条的一个实例用途是在高压直流电(high-voltage direct current，HVDC)电力传输和转换设备中。

HVDC电力传输使用直流电以供电力传输。这是更普遍的交流电电力传输的替代方案。使用HVDC电力传输存在许多益处。HVDC对远距离电力传输和/或在不同频率下操作的互连交流电(alternating current，AC)网络特别有用。

越来越多地提出将电压源转换器(voltage source converter，VSC)用于HVDC传输。VSC使用例如绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)等开关元件，它们可独立于任何连接的AC系统而进行可控制的接通和关断。在被称为模块化多电平转换器(module multilevel converter，MMC)的一种VSC形式中，将AC端连接到DC端的每个阀包括串联连接的一系列子模块(或单元)，每个子模块包括储能元件如电容器，以及开关布置，所述开关布置可进行控制以便在子模块的端子之间串联连接储能元件或绕过储能元件。阀的子模块经控制以在不同时间连接或旁路(bypass)其相应的储能元件，以便随着时间推移使整个阀中的电压差变化。通过使用相对较大数目的子模块和适当定时所述开关，所述阀可以合成近似正弦波且包括低水平谐波失真的步进波形。

实例子模块包括层压汇流条，其至少具有正极板、负极板和交流电(AC)板。在半桥式布置中，呈电容器形式的储能元件连接到汇流条上的端子，并且两个开关元件如IGBT连接到汇流条上的端子。因穿过子模块的在此实例中可高达2000安培(Ampere，A)的高电流负载而使用汇流条，并且对汇流条进行层压以使电感最小化。在其它实例中，电流负载可能更高。

然而，当新HVDC VSC的额定功率增加时，设备处于不断增加的电负载下。高电负载可在汇流条、电容器、IGBT以及它们之间的连接器中产生高热负载。汇流条的传导材料以及部件之间的连接器(或端子)内的电阻损失(热功率消散)引起热负载。举例来说，在操作期间，汇流条可达到高达100℃。

因此需要将热量从汇流条消散开，这可使用流体冷却布置来完成。

此外，需要将汇流条组合件设计为紧凑的，以便减小其电感(即，针对效率和热负载问题)，以及便于安装。然而，汇流条组合件的紧凑布置可使得从汇流条的热消散更加困难。

汇流条不充分冷却可不利地影响其操作，或导致对其安装在的系统的限制。在供电力转换器模块使用的层压汇流条的实例中，需要限制汇流条的传导层的电感以减少半导体开关损耗，这可通过以下获得：将所述传导层放置为极为贴近(即为邻近层)且通过绝缘体板分隔开，所述绝缘体板用以限制邻近导体板之间的电场交互。所述或每个绝缘体板可包括例如玻璃强化塑料(Glass Reinforced Plastic，GRP)或陶瓷材料。

由绝缘体材料形成的薄膜层也可设置在传导层的外部表面上，并且通过热活性胶粘剂保持于传导层上。薄膜层可增加爬电距离并且使导体电隔绝。典型薄膜层可包括电绝缘材料，例如聚对苯二甲酸伸乙酯(polyethylene terephthalate，PET)。然而，此类薄膜绝缘体的耐久性、绝缘和机械特性通常依附于温度。

由于必须维持薄膜绝缘体的机械完整性和绝缘性能，因此薄膜绝缘体实际上可对汇流条的温度施加操作上限，并且进而对汇流条组合件的载流量施加操作限制。这可导致子模块或其它设备的额定电流基于汇流条的性能而受限。