大功率變頻器功率單元的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于電力電子器件領域，尤其涉及大功率變頻器功率單元。包括正極母排、負極母排，正極母排與負極母排層疊設置；層疊設置于正極母排與負極母排之間的絕緣板，絕緣板具有第一側邊與第二側邊；與第一側邊相鄰設置的整流器，與第二側邊相鄰設置的IGBT模塊，以及與IGBT模塊相鄰設置的電容組。本實用新型將正極母排與負極母排盡可能完全重疊，兩者間用絕緣板隔離，整流器相鄰設置于絕緣板的第一側邊，IGBT模塊相鄰設置于絕緣板的第二側邊，疊加走線，形成環路少，電容組離IGBT模塊盡可能近，有效減少了直流母線上的雜散電感，有效降低了回路尖峰電壓，減少器件因尖峰電壓造成的損壞，避免發生炸機，而且使整體變得更得緊湊，滿足現場安裝需求，出線布局優化，降低成本。
【專利說明】
大功率變頻器功率單元
技術領域
[0001]本實用新型屬于電力電子器件領域，尤其涉及大功率變頻器功率單元。
【背景技術】
[0002]現有技術中的變頻器、光伏逆變、EPS電源等產品故障率較高，尺寸偏大。特別大功率產品，其內部存在很高的雜散電感，該雜散電感包括負極母排與IGBT模塊連接處的寄生電感、正極母排與IGBT模塊連接處的寄生電感及IGBT模塊輸出部分的內部寄生電感。由于這些電感的存在，直流母線上就會產生巨大的尖峰，而且在硬件及軟件保護不及時就會損壞IGBT模塊并發生炸機現象，從而造成巨大的損失。還有，現有大功率變頻器功率單元結構尺寸較大，有些現場空間小而安裝不下，內部母排銅條走線布局不合理，成本高。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種大功率變頻器功率單元，旨在解決現有大功率變頻器功率單元由于內部存在很高的雜散電感而容易發生炸機及結構尺寸較大的技術問題。
[0004]本實用新型是這樣實現的，一種大功率變頻器功率單元，包括:
[0005]具有輸入端與輸出端的正極母排；
[0006]具有輸入端與輸出端的負極母排，所述正極母排與所述負極母排層疊設置；
[0007]層疊設置于所述正極母排與所述負極母排之間的絕緣板，所述絕緣板具有相背對的第一側邊與第二側邊；
[0008]與所述第一側邊相鄰設置的整流器，所述整流器的正極端與所述正極母排的輸入端電連接，所述整流器的負極端與所述負極母排的輸入端電連接；
[0009]與所述第二側邊相鄰設置的IGBT模塊，所述IGBT模塊的正極端與所述正極母排的輸出端電連接，所述IGBT模塊的負極端與所述負極母排的輸出端電連接;以及
[0010]與所述IGBT模塊相鄰設置的電容組，所述電容組的一端與所述正極母排電連接，所述電容組的另一端與所述負極母排電連接。
[0011 ]進一步地，所述整流器包括若干整流橋組，每一所述整流橋組包括呈列狀分布的若干整流橋。
[0012]進一步地，每一所述整流橋組中的所有所述整流橋的排列方向與所述第一側邊的長度方向相垂直。
[0013]進一步地，所述整流器的正極端與所述正極母排的輸入端之間電連接有直流電抗器。
[0014]進一步地，所述整流器與所述直流電抗器沿所述第一側邊的長度方向排布，且所述直流電抗器與所述第一側邊相對設置。
[0015]進一步地，還包括用于對所述IGBT模塊散熱的第一散熱器，所述IGBT模塊均可拆卸連接于所述第一散熱器上。
[0016]進一步地，還包括用于對所述整流器散熱的第二散熱器，所述整流器可拆卸連接于所述第二散熱器上。
[0017]進一步地，所述IGBT模塊與所述電容組之間電連接有高頻吸收器。
[0018]進一步地，所述IGBT模塊由若干個IGBT管并聯組成。
[0019]進一步地，所述整流器的正極端與所述正極母排通過銅條電連接，所述整流器的負極端與所述負極母排通過銅條電連接。
[0020]本實用新型相對于現有技術的技術效果是，將正極母排與負極母排盡可能完全重疊，兩者間用絕緣板隔離，整流器相鄰設置于絕緣板的第一側邊，IGBT模塊相鄰設置于絕緣板的第二側邊，疊加走線，形成環路少，電容組離IGBT模塊盡可能近，有效減少了直流母線上的雜散電感，有效降低了回路尖峰電壓，減少器件因尖峰電壓造成的損壞，避免發生炸機，而且使整體變得更得緊湊，滿足現場安裝需求，出線布局優化，降低成本。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本實用新型第一實施例提供的大功率變頻器功率單元的立體裝配圖；
[0022]圖2是圖1的大功率變頻器功率單元的主視圖；
[0023]圖3是圖2的大功率變頻器功率單元的俯視圖；
[0024]圖4是圖2的大功率變頻器功率單元的分解示意圖，其中正極母排、負極母排、絕緣板未不；
[0025]圖5是圖4的大功率變頻器功率單元的俯視圖；
[0026]圖6a、圖6b、圖6c分別是采用圖1的大功率變頻器功率單元的變頻器進行短路實驗的VCE電壓、短路電流、驅動電壓的測試波形圖；
[0027]圖7是本實用新型第二實施例提供的大功率變頻器功率單元的立體裝配圖；
[0028]圖8是本實用新型第三實施例提供的大功率變頻器功率單元的立體裝配圖。
[0029]正極母排1負極端40b電容組60
[0030]輸入端11整流橋組41電容器61
[0031]負極母排20整流橋411直流電抗器71
[0032]輸入端21交流輸入端子43接觸器72
[0033]絕緣板30正極端子44充電電阻73
[0034]第一側邊30a負極端子45第一散熱器81
[0035]第二側邊30bIGBT模塊50第二散熱器82
[0036]整流器40IGBT管51高頻吸收器90
[0037]正極端40a交流輸出端子52銅條101、102
【具體實施方式】
[0038]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0039]請參閱圖1至圖5，本實用新型第一實施例提供的大功率變頻器功率單元，包括:
[0040]具有輸入端11與輸出端(圖未示)的正極母排10;
[0041]具有輸入端21與輸出端(圖未示)的負極母排20，正極母排10與負極母排20層疊設置；
[0042]層疊設置于正極母排10與負極母排20之間的絕緣板30，絕緣板30具有相背對的第一側邊30a與第二側邊30b ；
[0043]與第一側邊30a相鄰設置的整流器40，整流器40的正極端40a與正極母排10的輸入端11電連接，整流器40的負極端40b與負極母排20的輸入端21電連接；
[0044]與第二側邊30b相鄰設置的IGBT模塊50，IGBT模塊50的正極端與正極母排10的輸出端電連接，IGBT模塊50的負極端與負極母排20的輸出端電連接；以及
[0045]與IGBT模塊50相鄰設置的電容組60，電容組60的一端與正極母排10電連接，電容組60的另一端與負極母排20電連接。
[0046]將正極母排10與負極母排20盡可能完全重疊，兩者間用絕緣板30隔離，整流器40相鄰設置于絕緣板30的第一側邊30a，IGBT模塊相鄰設置于絕緣板30的第二側邊30b，疊加走線，形成環路少，電容組60離IGBT模塊50盡可能近，有效減少了直流母線上的雜散電感，有效降低了回路尖峰電壓，減少器件因尖峰電壓造成的損壞，避免發生炸機，而且使整體變得更得緊湊，滿足現場安裝需求，出線布局優化，降低成本。
[0047]具體地，整流器40用于將三相交流輸入電壓整流轉換為一直流電。整流器40的正極端40a與負極端40b分別連接于正直流母線與負直流母線。整流器40上連接有三個交流輸入端子43，正直流母線與負直流母線上分別連接有正極端子44與負極端子45。交流輸入端子43、正極端子44與負極端子45采用免壓線設計，通過緊固件鎖緊，不用壓制接線頭，方便現場安裝。
[0048]電容組60電性連接至整流器40，用于對整流后的直流電壓進行濾波處理，再將濾波處理后的直流電輸送給IGBT模塊50。每個電容組60包括若干個電容器61，每個電容組60中的電容器61串聯且形成有分別與正極母排10、負極母排20電連接的兩個接線端。電容組60位于整流器40與IGBT模塊50的之間區域，結構緊湊。每個電容組60中的所有電容陣列均勻分布，結構緊湊。電容組60的數量與每一電容組60中的電容器61數量按需配置。
[0049]IGBT模塊50電連接至電容組60，用于將直流電壓轉換為頻率、幅值和相位均可調的交流電壓。每一 IGBT模塊50設置有一個交流輸出端子52。交流輸出端子52采用免壓線設計，通過緊固件鎖緊，不用壓制接線頭，方便現場安裝。
[0050]進一步地，整流器40包括若干整流橋組41，每一整流橋組41包括呈列狀分布的若干整流橋411。將每一整流橋組41中的所有整流橋411的正極相連接形成整流器40的正極端40a，將每一整流橋組41中的所有整流橋411的正極相連接形成整流器40的負極端40b。該配置容易裝配。在本實施例中，三個整流橋組41分別對應三相交流電，將三相交流電整流轉換為一直流電。
[0051 ]進一步地，每一整流橋組41中的所有整流橋411的排列方向與第一側邊30a的長度方向相垂直。整流器40中的整流橋411的排布方式，讓結構緊湊。
[0052]進一步地，整流器40的正極端40a與正極母排10的輸入端11之間電連接有直流電抗器71。直流電抗器71將疊加在直流電流上的交流分量限定在某一規定值，保持整流電流連續，減小電流脈動值，改善輸入功率因數，并可以抑制變流裝置產生的諧波。
[0053]進一步地，整流器40與直流電抗器71沿第一側邊30a的長度方向排布，且直流電抗器71與第一側邊30a相對設置。該布局結構緊湊。
[0054]進一步地，直流電抗器71與正極母排1的輸入端11之間設有接觸器7 2。實現電路的開閉控制。接觸器72設置于第一側邊30a、整流器40與直流電抗器71之間的區域，結構緊湊。接觸器72與充電電阻73并聯后與電容組60串聯一起接在直流母線之間。充電電阻73相鄰于整流器40設置，結構緊湊。
[0055]進一步地，還包括用于對IGBT模塊50散熱的第一散熱器81，IGBT模塊50均可拆卸連接于第一散熱器81上。具體地，第一散熱器81包括導熱板及排列設置于導熱板上的散熱片。IGBT模塊50工作中產生的熱量通過第一散熱器81散熱，提高IGBT模塊50的使用壽命。整流器40與第一散熱器81分開設置，減少彼此的干擾，使散熱更合理，降低成本。IGBT模塊50采用緊固件可拆卸連接于第一散熱器81上，裝配容易，連接牢固。
[0056]進一步地，還包括用于對整流器40散熱的第二散熱器82，整流器40可拆卸連接于第二散熱器82上。具體地，第二散熱器82包括導熱板及排列設置于導熱板上的散熱片。整流器40工作中產生的熱量通過第二散熱器82散熱，提高整流器40的使用壽命。整流器40采用緊固件可拆卸連接于第二散熱器82上，裝配容易，連接牢固。
[0057]進一步地，電容、第一散熱器81、第二散熱器82設置于絕緣板30的同一側，結構緊湊，也便于氣流流動，快速散熱，降低器件工作溫度。
[0058]進一步地，IGBT模塊50與電容組60之間電連接有高頻吸收器90。高頻吸收器90可使得電容器61上的波形迅速減緩，使高頻振蕩迅速衰減，減少直流母線上的雜散電感。
[0059]進一步地，IGBT模塊50由若干個IGBT管51并聯組成。IGBT模塊50數量與每個IGBT模塊50中的IGBT管51數量按需配置。
[0000]進一步地，整流器40的正極端40a與正極母排10通過銅條101電連接，整流器40的負極端40b與負極母排20通過銅條102電連接。圖2中的雙點劃線分別表示正極電流與負極電流。所有正負銅條盡可能疊加走線，形成環路盡量小。優化出線布局，所有銅條及銅板少，成本低。
[0061 ]在本實施例中，大功率變頻器功率單元中的每一IGBT模塊50由兩個IGBT管51并聯形成，以滿足預定工況要求。具體型號為AC100-T3-132/200KW。
[0062]該大功率變頻器功率單元在提高性能的同時，合理巧妙利用結構空間，分布相關硬件，體積減少30%左右，結構成本降低20%左右。采用該大功率變頻器功率單元的變頻器，進行短路實驗，PN電壓為800V，測試波形見圖6a、圖6b、圖6c，短路電流初始為0，從tl到t2過程中逐漸增大，t2小波動以后快速持平，最大值為2.24kA；在11時刻驅動電壓快速上升，從tl到t2過程中驅動電壓逐漸增大，最大值為18.4V，在t2時刻快速下降恢復至初始值；在tl時亥IjVCE電壓快速下降，從tl到t2過程中VCE電壓持平，在t2時刻VCE電壓快速上升后出現振蕩，最大值為968V;波形基本沒有大尖峰，并比較平滑。現場使用時，基本解決無故損壞IGBT而炸機問題。
[0063]請參閱圖7，本實用新型第二實施例提供的大功率變頻器功率單元，與第一實施例提供的大功率變頻器功率單元大致相同，與第一實施例不同的是，
[0064]大功率變頻器功率單元中的每一IGBT模塊50由兩個IGBT管51并聯形成，以滿足預定工況要求。具體型號為AC100-T3-220/400KW。
[0065]請參閱圖8，本實用新型第三實施例提供的大功率變頻器功率單元，與第一實施例提供的大功率變頻器功率單元大致相同，與第一實施例不同的是，
[0066]大功率變頻器功率單元中的每一 IGBT模塊50由三個IGBT管51并聯形成，以滿足預定工況要求。具體型號為AC100-T3-450/560KW。
[0067]以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種大功率變頻器功率單元，其特征在于，包括: 具有輸入端與輸出端的正極母排； 具有輸入端與輸出端的負極母排，所述正極母排與所述負極母排層疊設置； 層疊設置于所述正極母排與所述負極母排之間的絕緣板，所述絕緣板具有相背對的第一側邊與第二側邊； 與所述第一側邊相鄰設置的整流器，所述整流器的正極端與所述正極母排的輸入端電連接，所述整流器的負極端與所述負極母排的輸入端電連接； 與所述第二側邊相鄰設置的IGBT模塊，所述IGBT模塊的正極端與所述正極母排的輸出端電連接，所述IGBT模塊的負極端與所述負極母排的輸出端電連接;以及 與所述IGBT模塊相鄰設置的電容組，所述電容組的一端與所述正極母排電連接，所述電容組的另一端與所述負極母排電連接。2.如權利要求1所述的大功率變頻器功率單元，其特征在于，所述整流器包括若干整流橋組，每一所述整流橋組包括呈列狀分布的若干整流橋。3.如權利要求2所述的大功率變頻器功率單元，其特征在于，每一所述整流橋組中的所有所述整流橋的排列方向與所述第一側邊的長度方向相垂直。4.如權利要求1所述的大功率變頻器功率單元，其特征在于，所述整流器的正極端與所述正極母排的輸入端之間電連接有直流電抗器。5.如權利要求4所述的大功率變頻器功率單元，其特征在于，所述整流器與所述直流電抗器沿所述第一側邊的長度方向排布，且所述直流電抗器與所述第一側邊相對設置。6.如權利要求1至5任一項所述的大功率變頻器功率單元，其特征在于，還包括用于對所述IGBT模塊散熱的第一散熱器，所述IGBT模塊均可拆卸連接于所述第一散熱器上。7.如權利要求1至5任一項所述的大功率變頻器功率單元，其特征在于，還包括用于對所述整流器散熱的第二散熱器，所述整流器可拆卸連接于所述第二散熱器上。8.如權利要求1至5任一項所述的大功率變頻器功率單元，其特征在于，所述IGBT模塊與所述電容組之間電連接有高頻吸收器。9.如權利要求1至5任一項所述的大功率變頻器功率單元，其特征在于，所述IGBT模塊由若干個IGBT管并聯組成。10.如權利要求1至5任一項所述的大功率變頻器功率單元，其特征在于，所述整流器的正極端與所述正極母排通過銅條電連接，所述整流器的負極端與所述負極母排通過銅條電連接。
【文檔編號】H02M7/00GK205490096SQ201620151527
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月29日
【發明人】田家明
【申請人】蘇州偉創電氣設備技術有限公司