一種風能變流器及其功率模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種風能變流器及其功率模塊，特別是一種便于包裝運輸的可降低故障率的風能變流器及其功率模塊。
【背景技術】
[0002]風能變流器是兆瓦級風力發電機的核心部件，而包含功率開關模塊的功率模塊又是風能變流器中的核心部件。功率開關模塊可以由IGBT( Insulated Gate BipolarTransistor，絕緣柵雙極晶體管)模塊實現。由于使用環境特殊，功率模塊作為整個風力發電系統的核心部件需要有集成度高、電流密度高、可靠性高、易于維護及易于單獨包裝運輸等特點。
[0003]—種現有功率模塊結構，功率模塊中集成直流濾波電容。直流濾波電容通過直流疊層母排與功率開關模塊的直流側相連，且直流疊層母排設置于功率模塊背部。將多個功率模塊裝入風能變流器時，直流疊層母排在功率模塊背部，由于旁邊功率模塊的阻擋，在拆卸螺栓時人手不能觸及螺栓，螺栓容易掉落，功率模塊底部均為高壓器件，非常容易造成系統故障。多個功率模塊的匯流銅排也位于模塊的后部，由于安裝空間深度較深且狹窄，人手不能直接觸及，需要使用加長規格的套筒工具去固定。另外由于電容排布與電流方向不一致，通過每個電容的電流不均，造成不同位置的電容發熱及壽命差異大，導致直流濾波電容的故障率較高。
[0004]另一類現有功率模塊結構，功率模塊中不集成直流濾波電容，而是外接電容。功率開關模塊與直流濾波電容之間通過銅排相連，一方面增加了維護難度，另一方面直流濾波電容與功率開關元件之間的雜散電感大，容易產生關斷過電壓，造成器件損壞。
[0005]由于薄膜電容相較于電解電容有可靠性高，失效時不泄漏液體的優勢，目前多傾向于使用薄膜電容作為功率模塊的直流濾波電容。但是薄膜電容相比于電解電容多了殼體接地與尾部螺栓固定兩個要求，目前的結構中，薄膜電容接地需要單獨設置引線或銅排;另外尾部凸出一個螺栓頭，使得整個功率模塊形狀不規則，不方便包裝與運輸保護。
[0006]現有技術的功率模塊安裝在風能變流器中基本使用下滑軌、前門板及后風道包夾的形式固定。在風能變流器進行運輸時，因為道路不平整，風能變流器常受到顛簸，包夾的方式不能完全固定功率模塊。而功率開關模塊的交流端與風能變流器的交流端是硬銅排相連，因此在運輸過程中IGBT交流側存在機械應力，容易損壞。
【實用新型內容】
[0007]為解決現有技術的上述缺陷，本實用新型提供一種風能變流器及其功率模塊。
[0008]為了實現上述目的，本實用新型提供了一種功率模塊，包括安裝架、多個電容、至少一個功率開關模塊和散熱器，所述功率開關模塊安裝在所述散熱器上，其中，所述安裝架包括:
[0009]底板，所述底板的底部設置有凸緣；
[0010]電容架，固定在所述底板的上部且與所述底板的頂邊平齊設置，所述電容架包括電容安裝部，所述電容安裝部設置有多個電容安裝孔，所述多個電容分別對應安裝在所述電容安裝孔內并固定在所述底板上，所述散熱器固定在所述電容架與所述凸緣之間；
[0011]其中，所述功率開關模塊的直流側與所述多個電容的正負極通過一直流疊層母排相連，且所述直流疊層母排的直流端設置于所述功率模塊的頂部上方。
[0012]上述的功率模塊，其中，所述功率開關模塊的交流側與一交流排相連，且所述交流排為一軟銅排。
[0013]上述的功率模塊，其中，所述電容架還包括用于安裝固定所述功率模塊的輸出端子與導線的導線安裝部，所述電容安裝部與所述導線安裝部相鄰設置，所述電容安裝部與所述導線安裝部均為鏤空結構。
[0014]上述的功率模塊，其中，所述散熱器的頂部與所述電容架的底部固定連接，所述散熱器的底部與所述凸緣固定連接。
[0015]上述的功率模塊，其中，所述散熱器通過螺紋分別鎖附于所述電容架的底部及所述凸緣，所述電容架通過螺紋鎖附于所述底板。
[0016]上述的功率模塊，其中，所述散熱器具有一前進風口和一后出風口，且所述散熱器的風道走向與所述功率開關模塊的安裝方向一致。
[0017]上述的功率模塊，其中，
[0018]所述功率模塊還包括一絕緣板，所述絕緣板與所述底板固定連接，并位于與所述電容架及所述散熱器相對的一側；
[0019]所述多個電容為薄膜電容，所述薄膜電容具有尾部螺栓，所述底板及所述絕緣板設置有對應的安裝孔以安裝所述薄膜電容的尾部螺栓。
[0020]為了更好地實現上述目的，本實用新型還提供了一種風能變流器，包括固定裝置和多個功率模塊，所述多個功率模塊平行安裝在所述固定裝置上，其中，所述功率模塊為上述的功率模塊。
[0021]上述的風能變流器，其中，每一設置于所述功率模塊的頂部的所述直流疊層母排的直流端通過一銅排并聯連接。
[0022]上述的風能變流器，其中，所述固定裝置包括上滑軌和下滑軌，所述功率模塊的底板上安裝有絕緣板，所述絕緣板的上部邊緣突出于所述底板的頂邊，所述功率模塊通過所述絕緣板的上部邊緣與所述上滑軌的卡槽連接;所述絕緣板的下部邊緣突出于所述底板底邊并與所述底板的凸緣形成U型槽，所述U型槽上還設置有正面固定孔，所述功率模塊通過所述U型槽安裝支撐在所述下滑軌上并通過所述正面固定孔與所述下滑軌固定連接。
[0023]本實用新型具有以下有益效果:
[0024]1、底板與電容架圍成鏤空的籠式金屬腔體，后部腔體可以保護電容，又可以給電容散熱。前部腔體可以保護信號線及端子，隱藏模塊走線，鏤空處還可以作為把手，方便搬運。
[0025]2、底板、電容架、散熱器組成的金屬組件彼此固定，可以提高功率模塊的機械強度，增加裝配精度，減少功率開關模塊的安裝機械應力。
[0026]3、功率模塊的直流疊層母排安裝在功率模塊頂部，安裝操作面更靠近機柜正面，固定螺栓時候可以用手直接接觸螺栓，不用特殊的加長工具就能分離直流疊層母排與功率模塊，避免了現有技術中緊固件落在功率模塊或下方其他器件上容易造成短路，損壞系統風險。
[0027]4、功率模塊直流側通過其頂部的直流疊層母排與直流濾波電容相連。因此，功率模塊中的直流電流順序是依次從其頂部直流疊層母排流經中段多個直流濾波電容，再匯集到功率開關的直流側，這樣使得流過多個電容的電流更均勻。因此本實用新型可以實現電容的均流排布，減小單顆電容的最大電應力，提高系統的平均無故障時間。
[0028]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述，但不作為對本實用新型的限定。
【附圖說明】
[0029]圖1為本實用新型一實施例功率模塊的結構示意圖；
[0030]圖2為圖1的A向視圖；
[0031 ]圖3為本實用新型一實施例功率模塊的部分結構示意圖；
[0032]圖4為本實用新型一實施例安裝架的結構示意圖；
[0033]圖5為本實用新型一實施例風能變流器的結構示意圖；
[0034]圖6為本實用新型一實施例風能變流器的分解示意圖。
[0035]其中，附圖標記
[0036]10功率模塊
[0037]I安裝架
[0038]11 底板
[0039]111 凸緣
[0040]12電容架[0041 ]121電容安裝部
[0042]122導線安裝部
[0043]2 電容
[0044]21尾部螺栓
[0045]3功率開關模塊
[0046]4散熱器
[0047]41 進風口
[0048]42 出風口
[0049]5絕緣板
[0050]6直流疊層母排[0051 ]61直流端
[0052]7交流排
[0053]8 銅排
[0054]9輸出端子
[0055]20固定裝置
[0056]201上滑軌
[0057]202下滑軌
【具體實施方式】
[0058]下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作具體的描述。
[0059]參見圖1-圖4，圖1為本實用新型一實施例功率模塊的結構示意圖，圖2為圖1的A向視圖，圖3為本實用新型一實施例功率模塊的部分結構示意圖，圖4為本實用新型一實施例安裝架的結構示意圖。本實用新型的功率模塊10，包括安裝架1、多個電容2、至少一個功率開關模塊3和散熱器4，所述功率開關模塊3安裝在所述散熱器4上，其中，所述安裝架I可包括:
[0060]底板11，所述底板11的底部設置有凸緣111，該凸緣111用于支撐安裝散熱器4，可優選為一翻邊結構，或者也可為凸臺；
[0061]電容架12，固定在所述底板11的上部且與所述底板11的頂邊平齊設置，所述電容架12包括電容安裝部121，所述電容安裝部121設置有多個電容安裝孔，所述多個電容2分別對應安裝在所述電容