一种三电平大功率组合式功率单元及防爆变频器的制造方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及矿用设备技术领域，更具体地说，涉及一种三电平大功率组合式功率单元和防爆变频器。
【背景技术】
[0002]随着煤矿生产能力的提高，对矿用大型设备配套防爆变频器的功率要求越来越高，大功率中压防爆变频器在煤矿开采中具有广阔的市场前景，但其由于电压高、系统复杂、设计开发难度高、成本也较高的问题，难以得到广泛应用。
[0003]目前国内外通常采用两电平式防爆变频器设备，但是两电平时防爆变频器设备的输出功率较低，难以满足用户需求，而且两电平防爆变频器设备的谐波较大，输出电压变化率(du/dt)高，电机端尖峰高，两电平输出共模电压高，电机轴电流大，容易损害电机轴承，从而使得防爆变频器设备的稳定性、可靠性较差。
[0004]因此，在两电平式防爆变频器的基础上，现有技术中还提出了三电平式防爆变频器，但是，该三电平功率防爆变频器的功率做地越大，就会存在发热量大、散热效果差的问题，而且安装体积较大，不适合煤矿井下有限的安装空间。
[0005]因此，如何提高防爆变频器设备的稳定性以及散热效果差、安装体积较大的问题，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
【实用新型内容】
[0006]有鉴于此，本申请提供一种三电平大功率组合式功率单元和防爆变频器，用于解决现有技术中两电平式大功率防爆变频器设备稳定性、可靠性较差的问题。
[0007]为了实现上述目的，现提出的方案如下:
[0008]一种三电平大功率组合式功率单元，包括:
[0009]背板；
[0010]设置在背板同一面上的三个散热器；
[0011]设置在背板另一面上的三个相同结构的、通过直流母线连接的单相功率模组；
[0012]所述背板上开设有三个孔，所述三个单相功率模组分别嵌入所述三个孔与所述三个散热器一一热接触相接；
[0013]设置在所述三个单相功率模组其中一个之上的用于控制所述三个单相功率模组的控制模块。
[0014]优选的，上述三电平大功率组合式功率单元中，所述三个单相功率模组的电容叠层铜排通过第一连接铜排依次相连，所述三个单相功率模组的功率模块叠层铜排通过第二连接铜排依次相连。
[0015]优选的，上述三电平大功率组合式功率单元中，所述三个单相功率模组及三个散热器分别一字排开设置在所述背板上。
[0016]优选的，上述三电平大功率组合式功率单元中，包括:
[0017]与所述三个散热器分别一一对应、设置在所述背板上的三个风机。
[0018]优选的，上述三电平大功率组合式功率单元中，所述散热器为热管散热器、铝型材散热器或者水冷板散热器。
[0019]优选的，上述三电平大功率组合式功率单元中，所述单相功率模组的底部设置有铝板，所述单相功率模组的功率器件贴装在所述铝板上，所述铝板贴装在散热器的基板上。
[0020]优选的，上述三电平大功率组合式功率单元中，包括:
[0021]设置在所述单相功率模组顶部、用于对单相功率模组内部进行抽风的抽风散热组件。
[0022]优选的，上述三电平大功率组合式功率单元中，所述抽风散热组件设置在所述单相功率模组顶部的一侧，所述控制模块设置在所述单相功率模组顶部的另一侧。
[0023]一种防爆变频器，包括:电连接的逆变装置和整流装置，其中，所述逆变装置和整流装置均包括上述任意一项所述的三电平大功率组合式功率单元。
[0024]优选的，上述防爆变频器中，所述逆变装置中的背板为一整体式背板，所述整流装置中的背板为一整体式背板，即逆变装置中的背板与整流装置中的背板是两块彼此独立的背板。
[0025]从上述的技术方案可以看出，应用本申请上述实施例公开的三电平大功率组合式功率单元的防爆变频器采用三电平转换方式进行电平转换，相较于传统的两电平式防爆变频器而言，谐波低、输出波形更接近于正弦波、尖峰电压低、且功率器件损耗变低，从而提高了系统的稳定性和可靠性，所述散热器和单相功率模组一一对应的设置方式，也解决了三电平大功率功率单元及防爆变频器的散热问题，使得本实用新型的三电平大功率功率单元结构紧凑、体积小。另外，所述功率单元即可适用于整流装置，也可适用于逆变装置，通用性好，三个单相功率模组结构相同，方便维修更换。
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0027]图1为本申请实施例公开的一种三电平大功率组合式功率单元的正视图；
[0028]图2为本申请实施例公开的三电平大功率组合式功率单元的背视图；
[0029]图3为本申请实施例公开的三电平大功率组合式功率单元的侧视图；
[0030]图4为本申请实施例公开的单相功率模组的结构示意图；
[0031]图5为本申请实施例公开的单相功率模组的电路拓扑结构图；
[0032]图6为本申请实施例公开的一种防爆变频器的结构图；
[0033]图7为本申请实施例公开的防爆变频器的电路结构图。
【具体实施方式】
[0034]针对于现有技术中目前国内外通常采用两电平式防爆变频器设备而造成防爆变频器设备的稳定性和可靠性较差的问题，本申请公开了一种三电平大功率组合式功率单元和防爆变频器。
[0035]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0036]参见图1至图4，本申请实施例公开了一种三电平大功率组合式功率单元，该三电平大功率组合式功率单元可应用于防爆变频器中，包括:
[0037]背板4 ；
[0038]设置在背板4同一面上的三个散热器5 ;
[0039]设置在背板4另一面上的三个相同结构的、通过直流母线3连接的单相功率模组I ;
[0040]所述背板4上开设有三个孔，所述三个单相功率模组I分别嵌入所述三个孔与所述三个散热器5 —一热接触相接；
[0041]设置在所述三个单相功率模组I其中一个之上的用于控制所述三个单相功率模组I的控制模块(未示出)。
[0042]参见本申请上述实施例公开的三电平大功率组合式功率单元，具有三个结构相同的单相功率模组，应用本申请上述实施例公开的三电平大功率组合式功率单元的防爆变频器采用三电平转换方式进行电平转换，相较于传统的两电平式防爆变频器而言，谐波低、输出波形更接近于正弦波、尖峰电压低、且功率器件损耗变低，从而提高了系统的稳定性和可靠性，所述散热器和单相功率模组一一对应的设置方式，也解决了三电平大功率功率单元及防爆变频器的散热问题，使得本实用新型的三电平大功率功率单元结构紧凑、体积小。另夕卜，所述功率单元即可适用于整流装置，也可适用于逆变装置，通用性好，三个单相功率模组结构相同，方便维修更换。
[0043]在本申请实施例中，为了使得单相功率模组I之间的阻抗减小、换流时间变短，所述三个单相功率模组的电容叠层铜排通过第一连接铜排依次相连，所述三个单相功率模组的功率模块叠层铜排通过第二连接铜排依次相连。即相邻两个单相功率模组I的电容叠层铜排7通过第一连接铜排9相连，所述相邻两个单相功率模组I的功率模块叠层铜排8通过第二连接铜排12相连。
[0044]在本申请