一種應(yīng)用于全功率變流器的功率單元結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種應(yīng)用于風電全功率變流器上的功率單元結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著風電變流器功率等級的提高，全功率變流器已經(jīng)成為風電變流器技術(shù)發(fā)展的一個趨勢。功率單元作為大型風電變流器的核心部件，由于其特殊的使用環(huán)境，要求其安全可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、維護方便、并且具有很高的功率密度。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種應(yīng)用于風電全功率變流器的功率單元結(jié)構(gòu)。
[0004]本實用新型功率單元包括多個IGBT，多個緩沖吸收電容，多個IGBT驅(qū)動板，一塊水冷板，兩塊并聯(lián)驅(qū)動板，直流母排，交流排及交流引出排等。
[0005]所述的IGBT驅(qū)動板位于IGBT上方，每個IGBT對應(yīng)一塊IGBT驅(qū)動板。IGBT上的焊針與IGBT驅(qū)動板上的焊點焊接，焊接后的IGBT驅(qū)動板位于IGBT正上方。焊接成一體的IGBT驅(qū)動板和IGBT構(gòu)成一個IGBT模塊，依靠螺栓整體固定，緊貼在水冷板的兩面。
[0006]直流母排分為正極母排和負極母排兩部分，正極母排和負極母排有直流側(cè)和匯流側(cè)兩端。正極母排、負極母排分別連接在IGBT直流側(cè)的正、負極引腳上，正、負極母排的匯流側(cè)共留出4個引腳和功率單元的公共母排連接，這種結(jié)構(gòu)可以有效的減少雜散電感。直流母排采用熱壓封邊工藝，有效的保證了電氣性能。
[0007]緩沖吸收電容和IGBT模塊一一對應(yīng)，緩沖吸收電容和直流母排通過螺栓，將直流母排正負極連接IGBT端壓接在IGBT模塊的正負極引腳上，使緩沖吸收電容和IGBT模塊正負極引腳距離最小，從而有效吸收直流側(cè)的電壓尖峰。
[0008]交流排將各個IGBT模塊的交流側(cè)連接在一起，交流排位于所述功率單元的最前面，并通過交流引出排將IGBT模塊的交流側(cè)轉(zhuǎn)向功率單元下面。
[0009]兩塊并聯(lián)驅(qū)動板分布在功率單元的兩側(cè)，分別平鋪在并聯(lián)的多個IGBT模塊上面，采用支撐結(jié)構(gòu)支撐。并聯(lián)驅(qū)動板的每根驅(qū)動排線直接接到所述的IGBT驅(qū)動板上，使并聯(lián)驅(qū)動板到IGBT模塊的距離最短。
[0010]IGBT模塊緊貼在水冷板兩面，由承載結(jié)構(gòu)支撐。
[0011]水冷板的兩面均固定有IGBT模塊。
[0012]并聯(lián)的IGBT模塊每面可以作為三相交流電的一相使用，從而有效壓縮了功率單元的空間，降低了設(shè)備成本。
[0013]本實用新型的效果:
[0014](1)緊湊的結(jié)構(gòu)和良好的擴展性。本實用新型的結(jié)構(gòu)將功率模塊交直流分開，具有清晰的功能劃分，將三相交流電的一相接在功率單元的一面上作為整流或逆變使用，使功率單元的結(jié)構(gòu)更加緊湊。
[0015](2)在功率單元上取消了傳統(tǒng)功率單元上的直流濾波電容，使功率單元的重量大大減輕，方便了后期的維護。
【附圖說明】
[0016]圖la和圖lb本實用新型功率單元整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖中；1交流引出排，2IGBT模塊，3并聯(lián)驅(qū)動板，4交流排，5直流母排，6緩沖吸收電容，7銅柱，8水冷板，9防護板，10前面板，11把手，12底板，13支撐架。
[0017]圖2功率單元分解圖；
[0018]圖3直流母排結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖4交流排結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5交流引出排結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ] 圖6水冷板結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】進一步說明本實用新型。
[0023]本實用新型功率單元包括多個IGBT模塊2，多個緩沖吸收電容6，兩塊并聯(lián)驅(qū)動板3，一塊水冷板8，兩塊直流母排5，兩塊交流排4，以及兩根交流引出排1等。
[0024]圖la和圖lb所示為本實用新型功率單元的整體結(jié)構(gòu)，其中圖lb所示為拆除一塊側(cè)板的功率單元的結(jié)構(gòu)。
[0025]如圖lb所示，并聯(lián)驅(qū)動板3覆蓋于IGBT模塊2上方。多個IGBT驅(qū)動板和多個IGBT 一一對應(yīng)，IGBT驅(qū)動板和IGBT上的焊針焊接牢固，構(gòu)成一體的IGBT模塊2。IGBT模塊2整體緊貼在水冷板8表面。多個IGBT模塊2并聯(lián)，并列排成一行。每個IGBT模塊2的交流端連接交流排4，每個IGBT模塊2的直流端連接接直流母排5。直流母排5的正極母排連接IGBT模塊2的正極，直流母排5的負極母排連接IGBT模塊2的負極。并聯(lián)驅(qū)動板3位于IGBT模塊2的上部，依靠銅柱7支撐并固定。銅柱7的另一端固定在水冷板8上。
[0026]為了增加交流引出排5的強度，在交流排4下部安裝了支撐架13。
[0027]如圖4所示，為了實現(xiàn)從交流引出排1到各個IGBT的均流，使交流引出排1的接口到各個IGBT模塊2交流側(cè)之間電流路徑長度基本一致，在交流排4的中央位置開有橫向的均流槽，并將交流引出排1和交流排4的連接位置位于交流排4的中央。
[0028]如圖lb所示，為了有效的解決IGBT模塊2散熱問題，IGBT模塊2的一端緊貼在水冷板8上。
[0029]如圖2所示，直流母排5的一端連接IGBT模塊2的直流側(cè)，直流母排5的另一端為公共直流端，公共直流端的4個引腳中，兩個為正極母排，兩個為負極母排，4個引腳均勻交錯間隔分布在公共直流端，這種結(jié)構(gòu)既有利于公共直流側(cè)承載大電流，又有效的減少了系統(tǒng)的雜散電感。
[0030]如圖2所示，排列成一排并聯(lián)的多個IGBT模塊2對應(yīng)一個并聯(lián)驅(qū)動板3，一排IGBT模塊2沿水冷板8方向排列，并聯(lián)驅(qū)動板3通過銅柱7支撐在IGBT模塊2的上方，這種結(jié)構(gòu)有效減少了從并聯(lián)驅(qū)動板3到各個IGBT模塊2之間連線的長度，減少了外界的干擾。
[0031]如圖lb和圖2所示，為了最大的增加緩沖電容的效果，緩沖電容6和IGBT模塊2一一對應(yīng)，安裝在IGBT模塊2的直流側(cè)出口端。
[0032]如圖lb所示，為了便于功率單元的安裝和維護，在所述功率單元的前面板10上安裝了把手11。
[0033]如圖lb所示，為了方便整個功率單元的安裝、維護并保護水冷板8，在水冷板8下面安裝了底板12。
[0034]如圖lb所示，為了保護并聯(lián)驅(qū)動板3和IGBT模塊2，功率單元的兩側(cè)安裝了保護板9和前面板10。
[0035]如圖2所示，為了支撐交流排4，在水冷板8上固定有支撐架13，為了方便交流接線，安裝了交流引出排1，交流引出排1和交流排4連接。
【主權(quán)項】
1.一種應(yīng)用于全功率變流器的功率單元結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的功率單元結(jié)構(gòu)包括多個IGBT模塊(2)，多個緩沖吸收電容￠)，兩塊并聯(lián)驅(qū)動板(3)，一塊水冷板(8)，兩塊直流母排(5)，兩塊交流排(4)，以及兩根交流引出排(1); 多個IGBT驅(qū)動板和多個IGBT —一對應(yīng)，IGBT驅(qū)動板和IGBT上的焊針焊接牢固，構(gòu)成一體的IGBT模塊⑵；IGBT模塊⑵緊貼在水冷板⑶表面；多個IGBT模塊⑵并聯(lián)，并列排成一行；每個IGBT模塊(2)的交流端連接交流排(4)，每個IGBT模塊(2)的直流端連接直流母排(5);直流母排(5)的正極母排連接IGBT模塊(2)的正極，直流母排(5)的負極母排連接IGBT模塊(2)的負極；兩塊并聯(lián)驅(qū)動板(3)位于IGBT模塊(2)的上部；銅柱(7)的另一端固定在水冷板(8)上；交流排(4)的下部安裝有支撐架(13);多個緩沖吸收電容(6)和多個IGBT模塊⑵一一對應(yīng)安裝在IGBT模塊⑵的直流側(cè)出口端。2.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于全功率變流器的功率單元結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的并聯(lián)驅(qū)動板(3)分布在功率單元的兩側(cè)，分別平鋪在并聯(lián)的多個IGBT模塊上面；并聯(lián)驅(qū)動板的每根驅(qū)動排線連接到所述的IGBT驅(qū)動板上。3.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于全功率變流器的功率單元結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述的交流排(4)的中央位置開有橫向的均流槽，交流引出排(1)和交流排(4)的連接位置位于交流排⑷的中央。4.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于全功率變流器的功率單元結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的IGBT模塊(2)的一端緊貼在水冷板(8)上；所述的水冷板(8)的兩面均固定有IGBT模塊⑵。5.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于全功率變流器的功率單元結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的直流母排(5)的另一端為公共直流端，公共直流端的4個引腳均勻交錯間隔分布在公共直流端。6.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于全功率變流器的功率單元結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的功率單元的兩側(cè)分別安裝有保護板(9)和前面板(10)。7.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于全功率變流器的功率單元結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的水冷板8上安裝有交流引出排(1)，交流引出排(1)和交流排(4)連接。
【專利摘要】一種應(yīng)用于全功率變流器的功率單元結(jié)構(gòu)，其多個IGBT驅(qū)動板和多個IGBT一一對應(yīng)，IGBT驅(qū)動板和IGBT焊接，構(gòu)成IGBT模塊(2)。IGBT模塊(2)緊貼在水冷板(8)表面。多個IGBT模塊(2)并聯(lián)，并列排成一行。每個IGBT模塊(2)的交流端連接交流排(4)，每個IGBT模塊(2)的直流端連接直流母排(5)；直流母排(5)的正極母排連接IGBT模塊(2)的正極，直流母排(5)的負極母排連接IGBT模塊(2)的負極；兩塊并聯(lián)驅(qū)動板(3)位于IGBT模塊(2)的上部；銅柱(7)的另一端固定在水冷板(8)上；交流排(4)的下部安裝有支撐架(13)；多個緩沖吸收電容(6)和多個IGBT模塊(2)一一對應(yīng)安裝在IGBT模塊(2)的直流側(cè)出口端。
【IPC分類】H02M7/00
【公開號】CN205051588
【申請?zhí)枴緾N201520484150
【發(fā)明人】焦梓實, 李海東
【申請人】科諾偉業(yè)風能設(shè)備（北京）有限公司, 北京科諾偉業(yè)科技股份有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年7月7日