電力電子設備的殼體裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子設備的殼體裝置。本發明尤其涉及封閉的電力電子設備的殼體裝置，特別是在中壓環境中。
【背景技術】
[0002]本領域已知的是在高功率應用(例如，超過1MW)中，相較于低壓，重型電機中的中壓(即，高于IkV)由于更低的電流水平存在某些優勢。如果需要控制軸的轉速，那么速度控制器(例如變頻器)自然需要針對相同的中壓水平進行設計。
[0003]為了確保用戶安全和電路的功能安全，必須根據國際安全標準(例如UL347A和IEC61800-5-1)保護連接到電網的設備的危險部件。通過利用間隙、爬電距離或絕緣材料制成的屏障在帶電部件的周圍設置足夠的電氣隔離來確保安全。
[0004]在電力電子構造中，散熱片或其他金屬結構經常作為基礎元件(例如，電源模塊的基礎元件)，功率器件、母線支撐件、絕緣罩等附接在基礎元件上。當使用典型的、傳統的且現今的常用的安裝方法時，處于安全考慮，電力電子設備被放置在接地的導電金屬殼內部。如果是(例如)電力電子儀器，例如在圖1和圖2的示例中這意味著每個被通電的器件或電源模塊都要求通過長間隙和高的隔開一定距離的絕緣體與殼體等的框架部件和壁分隔開，從而要求電氣設備內有大量的容積來完成所要求的隔離。此外，例如，在檢修的情況下，必須要特別小心以確保隔離布置的完整性，以及確保電力電子設備的殼體不會發生電氣故障或違反對間隙的要求。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是通過提出最小化電力電子設備的尺寸的解決方案來避免現有技術中的問題。所述電力電子設備包括一個模塊或數個完全相同的電源模塊(powermodule)，特別地電力電子設備在中壓環境中工作。通過將電源模塊的被通電的器件安裝在基本由絕緣材料制成的封閉部件內實現本目的。通過這種方式，處于不同電位的模塊之間、或模塊與其內安裝有電源模塊的殼體部件的接地支撐框架之間不需要寬的間隙或爬電距離。因此，根據本發明的裝置最小化了電子設備的總尺寸。
[0006]根據本發明的實施例，電源模塊的所有外部連接都放置在電源模塊的一個單個側面上，有利地放置在正面上。如果連接在電源模塊的正面上，即，當電源模塊安裝到殼體部件時在面向殼體部件的門的一側上，那么連接是可見的，并且當打開殼體部件的門時易于裝配和檢查。由于絕緣的封閉材料，除了連接所位于的一側，模塊的其他側不需要空余空間，這最小化其內安裝有電源模塊的殼體部件的要求尺寸。
[0007]根據本發明的實施例，電源模塊可以在相對的外側面上配置滑動條以使殼體內部的裝配變得非常容易。
[0008]根據本發明的實施例，使用流體冷卻模塊，因此最小化了冷卻器和整個模塊的尺寸。
[0009]本發明能夠應用于所有需要與它們的金屬殼體部件隔離開的電力電子設備。最有利的應用范圍是根據(例如)圖1和圖2的示例的中壓環境中的裝備。本發明仍然不只限于中壓水平，也可應用于低于環境中。
[0010]在本說明書和下面的實施例的示例中更詳細地解釋本發明。獨立權利要求和其他權利要求中的優選實施例限定保護范圍。
【附圖說明】
[0011]下面將參照附上的附圖詳細描述本發明的優選實施例，其中:
[0012]圖1示出了模塊化電氣設備的主圖；
[0013]圖2示出了另一模塊化電氣設備的主圖；
[0014]圖3示出了現有技術的電源模塊的殼體裝置；
[0015]圖4示出了根據本發明的電源模塊的殼體裝置；以及
[0016]圖5示出了根據本發明的電源模塊的殼體裝置。
【具體實施方式】
[0017]圖1以簡化形式示出了中壓電動機驅動裝置的主圖，所述中壓電動機驅動裝置包括變頻器FCjP電動機M I。變頻器包括6個完全相同的電源模塊My Mu，My Mw，中間的直流總線電容器C1，C2和線路濾波器FILT。本示例中的每個模塊已知為所謂的NPC(中性點箝位)拓撲，每個模塊包括通過模塊Mu (4個IGBT開關(^…(^和6個二極管D:...D6)不出的電力電子器件。這種類型的變頻器能夠將供電網的固定電壓和頻率的電壓轉變成變壓和變頻的輸出電壓U、V、W，以給電動機M1供電。在這種情況下，電網側的包括模塊M 的轉換器是再生的，從能能夠在兩個方向上供電。
[0018]圖2以簡化方式示出了另一類型的中壓電動機驅動裝置的單線主圖，其包括變頻器FC2(例如，可從專利公開號為US 5，625，545中了解)、以及電動機M2。這里的變頻器包括具有一個一次繞組Wp和3N個二次繞組Ws的主變壓器T1，其用于將輸入三相中壓Up轉換成用于完全相同的電池CV-Cwn的數個隔離的輸出低壓。變頻器的每個輸出相(U，V，W)中，低壓電池布置成層疊連接(例如，U相中的C^CJ以實現用于給電動機％供電的所要求的電壓水平。
[0019]圖3示出了如圖1和圖2所示的電池的機械實施和根據現有技術的放置在機柜內的電池的殼體裝置的示例。為了清楚將圖簡化，只示出了正視圖和從構思說明的角度看來必不可少的部件。
[0020]圖中的左手部分示出了示例性的電池仏的主要部件。電池中，電力電氣器件(IGBT開關Qr"Q4，二極管Dr"D6)和外部連接件DC+、DC-、N、U安裝在散熱片HS上。圖中的右手部分示出了電源模塊My ^如何安裝在機柜I的里面。因為電源模塊是帶電的，S卩，處于危險電位，所以電源模塊和接地機柜部件被固定在隔板3上的隔開一定距離的絕緣體2隔離開。根據安全標準中給出的隔離規定，電池和接地殼體部件I在所有方向上都必須存在某個最小間隙g，電池和隔板3之間在隔開一定距離的絕緣體的表面上必須存在某個最小爬電距離C。如果在電池和機柜的壁之間有絕緣板4，那么電池能夠更靠近機柜的接地壁放置，就像^組件所示出的。
[0021]明顯地，圖1中的示例的變頻器需要用于電網側的電源模塊MyMu的另一類似的機柜。
[0022]圖4示出電源模塊(例如，電池)的機械實施及其根據本發明的殼體部件(例如機柜)內的殼體裝置的示例。和圖3相似地將該圖簡化。
[0023]如圖中左手部分所示，電力電氣器件和電源模塊Mui (包含如圖3中所述的相同主要部件)的部件放置在由電絕緣材料組成