背靠背功率模块、变流器及风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及风电技术领域，尤其涉及一种背靠背功率模块、变流器及风力发电机组。

背景技术：

随着太阳能发电的广泛应用，光伏逆变器的容量不断增大，在大容量的逆变器系统中，目前一般采用功率半导体器件并联的形式构成高功率密度的功率模块单元。而现阶段，并联功率模块设计中始终存在结构松散、散热性差、均流性难以满足等问题。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供的一种背靠背功率模块、变流器及风力发电机组，能够保证并联功率模块在结构上更加紧凑，并且提高了散热风量，从而有助于实现并联均流。

为达到上述目的，本实用新型实施例提供了一种背靠背功率模块，包括：两个结构相同的功率模块，每个所述功率模块中包括一个散热器和设置在所述散热器第一侧面的IGBT模块，两个所述IGBT模块并联；两个所述散热器中正对所述第一侧面的第二侧面相互贴合从而使两个所述功率模块形成背靠背结构，每个所述散热器上靠近所述第二侧面设置有散热风道，且所述散热风道沿上下方向设置。

如上所述的背靠背功率模块，每个所述散热器上的散热风道为以该散热器的所述第二侧面为开口侧的槽形结构，两个所述散热器上的槽形结构正对配合形成一个腔体结构。

如上所述的背靠背功率模块，每个所述功率模块中的所述IGBT模块为以IGBT功率器件构成的三相全桥电路结构、H桥电路结构或单相电路结构。

如上所述的背靠背功率模块，所述功率模块还包括：直流叠层母排，直流支撑电容和直流输入铜排；所述IGBT模块、所述直流支撑电容以及所述直流输入铜排之间依次远离所述散热器呈竖向并排结构设置，所述直流叠层母排位于该并排结构的上侧，并分别与所述IGBT模块的直流端子、所述直流支撑电容以及所述直流输入铜排连接，所述直流端子位于所述IGBT模块的上部。

如上所述的背靠背功率模块，还包括：直流汇流排；所述直流汇流排位于两个所述功率模块的下侧，与两个所述功率模块中的两个所述直流输入铜排对称且可拆卸连接，且所述直流汇流排的中心位置为直流电流的汇入点。

如上所述的背靠背功率模块，所述功率模块中还包括：交流输出铜排；所述交流输出铜排与所述IGBT模块底部的交流端子连接，并延伸至所述功率模块的下侧边缘。

如上所述的背靠背功率模块，还包括：罩设在各所述功率模块单元外部用于固定所述功率模块单元中各结构的壳体，所述直流汇流排位于所述壳体的底部内侧。

如上所述的背靠背功率模块，将所述背靠背功率模块置于柜体中时，两个所述功率模块沿所述柜体的深度方向背靠背固定设置，两个所述功率模块中的所述交流输出铜排在所述背靠背功率模块外侧实现相互连接。

本实用新型实施例提供了一种变流器，设置有如上所述的背靠背功率模块。

本实用新型实施例提供了一种风力发电机组，设置有如上所述的变流器。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型提供的背靠背功率模块的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的背靠背功率模块结构示意图二；

图3为本实用新型实施例提供的功率模块的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的直流汇流排的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的背靠背功率模块的装配示意图。

附图标号说明

1-功率模块A、2-功率模块B、31-散热器A、32-散热器B、41-IGBT模块A、410-直流端子、42-IGBT模块B、51-散热风道A、52-散热风道B、61-直流叠层母排、71-直流支撑电容、81-直流输入铜排、91-交流输出铜排、01-直流汇流排、02-柜体。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型的实施例，通过将两个结构相同的功率模块以背靠背的形式紧贴在一起，且贴合处为两个功率模块的散热器的散热风道，从而保证并联功率模块在结构上更加紧凑，并且提高了散热风量，从而有助于实现并联均流。

实施例一

图1为本实用新型提供的背靠背功率模块的结构示意图一，如图1所示，该背靠背功率模块具体包括：两个结构相同的功率模块如图1中的功率模块A1和功率模块B2，每个功率模块中包括一个散热器和设置在散热器第一侧面的IGBT模块，两个IGBT模块并联。如图1中，功率模块A1中包括一个散热器A31和设置在散热器A31第一侧面的IGBT模块A41，功率模块B2中包括一个散热器B32和设置在散热器B32第一侧面的IGBT模块B42，两个IGBT模块并联；

两个散热器中正对第一侧面的第二侧面(散热器31和散热器32正对的两个侧面)相互贴合从而使两个功率模块形成背靠背设置，每个散热器上靠近第二侧面设置有散热风道，如图1中的散热风道51和散热风道52，且散热风道沿上下方向设置，并通过两个散热器的第二侧面实现彼此紧贴。

具体地，功率模块A1和功率模块B2结构完全相同，每一个功率模块都包括一个散热器和设置在散热器第一侧面的IGBT模块，在每一个功率模块中，如以功率模块A1为例，其第一侧面是指散热器A31的左侧面，相应地，其第二侧面是指散热器A31的右侧面；如以功率模块B2为例，其第一侧面是指散热器B32的右侧面，相应地，其第二侧面是指散热器B32的左侧面。如图1所示，散热器A31和散热器B32的第二侧面紧密贴合，IGBT模块A41和IGBT模块B42通过电学硬连接实现并联，其整体构成背靠背功率模块。

在各散热器靠近其第二侧面的位置附近，还设置了散热风道，例如功率模块A1中设置有散热风道A51、功率模块B2中设置有散热风道B52，两个散热风道紧密贴合，形成背靠背设置。在散热风道的方向设置上，采用上下方向的设置方式，所谓上下方向是指垂直于水平面的方向。

在实际应用场景中，上述背靠背功率模块放置于柜体中，得益于其由两个结构完全相同的功率模块以背靠背形式紧贴，使得背靠背功率模块结构非常紧凑，能够充分利用柜体的深度方向上的空间，并且，由于两个功率模块结构对称，还能实现并联均流；同时，基于上述散热风道以上下方向设置的方式，热风能够通过散热通道从下向上自然流动，形成良好的空气循环，如此一方面可以降低系统风阻，提高散热风量，另一方面还可以使散热器热阻基本一致，从而有助于实现IGBT模块的并联均流。

本实用新型实施例提供的背靠背功率模块，通过将两个结构相同的功率模块以背靠背的形式紧贴在一起，且贴合处为两个功率模块的散热器的散热风道，从而保证并联功率模块在结构上更加紧凑，并且提高了散热风量，从而有助于实现并联均流。

实施例二

基于上述实施例所述的背靠背功率模块，如图2所示，为本实用新型实施例提供的背靠背功率模块结构示意图二，本实施例主要对散热风道的结构进行了细化。如图2中所示：

上述背靠背功率模块，每个散热器上的散热风道可以为以该散热器的第二侧面为开口侧且上下贯通的槽形结构，两个槽形结构正对拼接形成一个上下贯通的腔体结构。

具体地，通过功率模块A1的散热风道A51和功率模块B2的散热风道B52紧密贴合，两个散热器的散热风道可设置为以第二侧面为开口侧面，且向散热器内部凹进去的槽型结构作为散热风道。当两个功率模块靠近并紧贴之后，两个槽型结构对接能够形成一个独立的空腔区域，即上述上下贯通的腔体结构，该腔体结构作为散热风道，使热风可以在该腔体结构中形成良好的空气流通，从而提高散热风量。

进一步地，上述背靠背功率模块，每个功率模块中的IGBT模块为以IGBT功率器件构成的三相全桥电路结构、H桥电路结构和单相电路结构中的一种结构。

在实际应用场景中，并联功率模块可能采用多种电路结构连接方式，而本实用新型实施例可以应用于三相全桥电路结构、H桥电路结构或单相电路结构。

本实用新型实施例提供的背靠背功率模块，通过将两个功率模块散热器上的散热风道设置为上下贯通的槽型结构，在两个功率模块背靠背紧贴之后，形成一个上下贯通的腔体结构，如此使热风可以在该腔体结构中形成良好的空气流通，从而提高散热风量；同时，本实用新型可用于多种电路结构，具有较强的实用性。

实施例三

在上述实施例的基础上，如图3所示，为本实用新型实施例提供的功率模块的结构示意图，如图3中所示，每个功率模块还可以包括：以功率模块1为例：直流叠层母排61、直流支撑电容71和直流输入铜排81；并且，在功率模块1中，IGBT模块41、直流支撑电容71以及直流输入铜排81之间依次远离散热器31呈竖向并排结构设置，直流叠层母排61位于该并排结构的上侧，并分别与上述IGBT模块41的直流端子410、直流支撑电容71以及直流输入铜排81连接，上述直流端子410位于IGBT模块41的上部。

具体地，如图3所示，在散热器31的第一侧面竖向设置IGBT模块41，直流叠层母排61垂直设置于IGBT模块41上部，并位于直流支撑电容71的上侧，直流输入铜排81垂直于直流叠层母排61，并平行于直流支撑电容71，设置于IGBT模块41的对面。并且，IGBT模块41、直流支撑电容71和直流输入铜排81在结构上均与直流叠层母排61相连接。

进一步地，如图4所示，为本实用新型实施例提供的直流汇流排的结构示意图，上述背靠背功率模块，还可以包括：直流汇流排01；

上述直流汇流排01位于两个功率模块，即功率模块1和功率模块2的下侧，与两个功率模块中的两个直流输入铜排81对称且可拆卸连接，且直流汇流排01的中心位置为直流电流的汇入点。

需要说明的是，直流汇流排01与两个功率模块中的两个直流输入铜排81对称连接，是指从直流汇流排01的中心为基准点看向两个直流输入铜排81是对称的连接到直流汇流排01两侧的，该对称连接可保证当从该基准点向两个直流输入铜排81汇入电流时，汇入电流能够被均分到两个直流铜排上。

具体地，如图4所示，功率模块A1和功率模块B2背靠背紧贴形成背靠背功率模块，在该背靠背功率模块下部，可以均匀、对称、平行地安装直流汇流排01，且该直流汇流排01的两头分别垂直于两个直流输入铜排81且分别与两个直流输入铜排81可拆卸连接，直流电流通过两个直流输入铜排81流入直流汇流排01两端，并于直流汇流排01的中心位置汇流。

通过上述直流汇流排01及其相对于功率模块A1和功率模块B2完全对称的结构设置，使得从直流汇流排01中心位置进入的电流可以均匀分配到功率模块A1和功率模块B2中，有利于并联功率模块均流。

进一步地，上述背靠背功率模块，每个功率模块，如图3所示中还可以包括：交流输出铜排91；

上述交流输出铜排91与IGBT模块41底部的交流端子连接，并延伸至上述功率模块1的下侧边缘。

在实际应用场景中，交流输出铜排91与IGBT模块1底部的交流端子连接，交流电流通过IGBT模块底部的交流端子进入交流输出铜排91，并可以于IGBT模块1外部实现汇流。

进一步地，上述背靠背功率模块，还可以包括：罩设在各功率模块单元外部用于固定功率模块单元中各结构的壳体，直流汇流排01位于壳体的底部内侧。

具体地，如图2或图4中所示，上述壳体可以是一种非封闭式的框架性结构，能够将两个功率模块完整笼罩，并将其全部结构固定于壳体内部，直流汇流排01位于两个功率模块的下侧，上述壳体的底部内侧，同时基于其非封闭性，不会对上述背靠背功率模块的散热造成任何影响。

进一步地，如图5所示，为本实用新型实施例提供的背靠背功率模块的装配示意图，上述背靠背功率模块，将背靠背功率模块置于柜体02中时，两个功率模块沿柜体02的深度方向背靠背固定设置，两个功率模块中的交流输出铜排91在背靠背功率模块外侧实现相互连接。

在实际应用场景中，功率模块A1首先和直流汇流排01连接并整体推入到柜体02中，然后分别固定功率模块A1的交流输出端接线，和直流汇流排01的直流进线接线。之后，将功率模块B2推入到柜体02中，固定功率模块B2的交流输出端接线，并且连接功率模块B2的直流输入端与直流汇流排01，即可完成整个背靠背功率模块的装配。同样的，背靠背功率模块的拆卸与上述装配顺序相反即可实现。

本实用新型实施例提供的背靠背功率模块，通过将两个结构相同的功率模块以背靠背的形式紧贴在一起，并设置更为紧凑的内部结构，从而使得并联功率模块能够更加充分利用柜体空间，方便拆卸与安装，节约成本；同时，直流汇流排对称地设置于功率模块的下侧，有助于实现并联均流。

进一步地，在上述实施例的基础上，本实用新型还提供了一种变流器，该变流器中设置有如上任一种所述的背靠背功率模块。

进一步地，在上述实施例的基础上，本实用新型还提供了一种风力发电机组，该风力发电机组中设置有如上所述的变流器。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。