专利名称：一种用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元的制作方法
技术领域：
本实用新型属于高压变频器技术领域，涉及一种功率单元，特别是一种用于高压 变频器的经济型结构模块化功率单元。
背景技术：
模块化的功率单元是高压变频器的重要组成部分，是实现高压变频调速的关键器 件，也是决定高压变频器特性、体积等诸多因素的主要部件。因此，在功率单元结构设计时， 不仅要考虑它的通风散热，还要考虑它的结构紧凑、布置合理、安装维护方便等许多因素， 从而使高压变频器的性能指标最佳、体积最小。按照现有技术设计、制造的功率单元主要由滤波器、功率因数补偿器、整流电路、 逆变电路、缓冲电路等构成普遍存在体积大、安装复杂等多种缺陷，并对高压变频器的生 产、运行和维护都造成一定影响和困难；另外目前高压变频器通常采用每相5-8单元的系 统构架，系统结构复杂、可靠性受到很大影响。
实用新型内容本实用新型针对上述存在的问题，提供一种用于高压变频器的经济型结构模块化 功率单元，该模块化功率单元简化了系统结构，结构布局紧凑、体积小巧、安装维护方便。本实用新型通过下列技术方案来实现一种用于高压变频器的经济型结构模块化 功率单元，其特征在于，其包括扁平的矩形壳体，在壳体内设有高压变频调速电路，在所述 壳体上设有将壳体吊装起来的抽拉式吊装结构。在维修维护时将功率单元抽拉出来即可， 实用方便。在上述的用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元中，所述的抽拉式吊装结 构包括吊板导轨和固定在壳体上的单元吊架，所述的单元吊架钩挂在吊板导轨上。其钩挂 的方式与现有抽屉的结构相同，这种抽拉式吊挂结构，使功率单元能够吊挂起来，在需要维 修或者维护的时候，可以将壳体拉出来，方便使用。在上述的用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元中，所述的功率单元有若 干个，且通过各自的吊装结构吊装在高压变频器的柜体内，在该柜体内设有环氧槽钢架，上 述的吊板导轨固定在环氧槽钢架上，且吊板导轨按符合电气绝缘距离的要求间隔排列。功 率单元吊挂在吊板导轨上，各个功率单元之间为按符合电气绝缘距离的要求间隔排列，为 外绝缘方式。在上述的用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元中，所述的高压变频调速 电路包括输入端头、输出端头、整流桥、滤波电容器、绝缘栅双极晶体管(IGBT)组成的逆变 桥、母排母线、隔离变压器、开关电源、控制电路板和并联在逆变桥上的吸收电容，整流桥、 滤波电容器和逆变桥并联连接，所述的输入端头与整流桥连接，所述的输出端与逆变桥连 接，控制电路板与逆变桥连接，隔离变压器和开关电源串联在输入端头与控制电路板之间。在上述的用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元中，所述的壳体分为上层和下层，滤波电容器阵列布置在壳体上层，且滤波电容器中的各电容之间通过大面积母排 母线连接，在壳体下层设有与壳体固定的散热器，在散热器上依次固定电阻、整流桥、由绝 缘栅双极晶体管(IGBT)组成的逆变桥和控制电路板，在控制电路板上设有信号检测端和 控制信号输出端；在逆变桥的上方设有若干根平行设置的条形母排母线，输入端头和输出 端头设置条形母排母线的一端，与输入端头连接的条形母排母线另一端设置在整流桥上， 与输出端头连接的条形母排母线另一端设置在逆变桥上，吸收电容与母排母线并位于母排 母线下方。在上述的用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元中，所述的散热器上的电 力电子器件与所述壳体底座上的滤波电容器采用叠层的母排母线连接。并且充分考虑了母 排的叠层，以增加电容，减小电感。采用这种整体母排母线连接的方式，可以使单元内部连 接器件大幅度减少，还使单元内部走线清晰，达到使单元简洁明快的效果。在上述的用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元中，所述的壳体上层具有 面板，上述的隔离变压器和开关电源固定在面板上。在上述的用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元中，所述的逆变桥采用高 电压等级3300V或者6000V的绝缘栅双极晶体管(IGBT)，系统采用每相三单元，三相九单元 结构。系统结构简洁、可靠性高。适用于电压等级3kV、6kV，功率等级从220kVA至1750kVA， 包括在内1750kVA各种类型高压变频器的模块化功率单元。与现有技术相比，本用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元具有以下优占.1、主回路结构简洁明了，6kV系统只有9个单元。2、由于没有附加的输入滤波器、输出滤波器、功率因数补偿器、缓冲电路等附加电 路，采用模块式驱动电路，达到了元器件数量少，故障点少，可靠性高；体积小，便于安装的 效果。3、由于采用3300V牵引级，高可靠绝缘栅双极晶体管(IGBT)功率器件，使得变频 器所需单元数量少，绝缘栅双极晶体管(IGBT)数量少，比普通变频器少40%-50%。在绝 缘栅双极晶体管(IGBT)导通压降相同的情况下，功率柜功耗降低40-50%，系统发热量小， 环境适应性好。4、本实用新型抽拉式吊装结构，互换性好，功率单元采用模块化结构。同一变频器 内的所有功率单元可以在不进行任何改动的情况下互换，且维修非常方便。
图1为本高压变频器的经济型结构模块化功率单元的抽拉式吊装结构示意图。图2为本高压变频器的经济型结构模块化功率单元的整体结构示意图；图3为本高压变频器的经济型结构模块化功率单元的主电路结构图。图中，1、模块化功率单元；2、环氧槽钢架；3、吊板导轨；4、壳体；5、单元吊架； 6、隔离变压器；7、滤波电容器；8、母排母线；9、电阻；10、整流桥；11、绝缘栅双极晶体管 (IGBT) ；12、控制电路板；13、开关电源；14、散热器；15、吸收电容；16、输出端头；17、输入 端头。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步 的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。如图1所示，本用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元1包括扁平的矩形 壳体4，在壳体4内设有高压变频调速电路，在壳体4的顶部设有将壳体4吊装起来的抽拉 式吊装结构。抽拉式吊装结构包括吊板导轨3和固定在壳体4上的单元吊架5，钩挂在吊板 导轨3上，吊板导轨3有上下两根，上根吊板导轨3两侧具有L形折边，单元吊架5为两个 对称设置的Z形结构，L形这边能吊挂穿设在两个Z形结构之间。下根吊板导轨3呈L形， 限制功率单元1的壳体4左右摆动。功率单元1有九个，且通过各自的抽拉式吊装结构吊装在高压变频器的柜体内， 在柜体内设有四根平行设置的环氧槽钢架2，吊板导轨3固定在环氧槽钢架2上，且吊板导 轨3按符合电气绝缘距离的要求间隔排列。这样，吊装在吊板导轨3上的功率单元1也按 符合电气绝缘距离的要求间隔排列，使功率单元1之间形成外绝缘。如图3所示，本高压变频调速电路包括输入端头17、输出端头16、整流桥10、滤波 电容器7、绝缘栅双极晶体管(IGBT) 11组成的逆变桥、母排母线8、隔离变压器6、开关电源 13、控制电路板12和并联在逆变桥上的吸收电容15，整流桥10、滤波电容器7和逆变桥并 联连接，输入端头17与整流桥10连接，所述的输出端与逆变桥连接，控制电路板12与逆变 桥连接，隔离变压器6和开关电源13串联在输入端头17与控制电路板12之间，在控制电 路板12上设有信号检测端和控制信号输出端。这些元器件的布置如图2所示，壳体4分为上层和下层，壳体4上层具有面板，隔 离变压器6和开关电源13固定在面板上。滤波电容器7阵列布置在壳体4上层，且滤波电 容器7中的各电容之间通过大面积母排母线8串并联连接，在壳体4下层设有与壳体4固 定的散热器14，在散热器14上从右到左依次固定电阻9、整流桥10、由绝缘栅双极晶体管 (IGBT)ll组成的逆变桥和控制电路板12，在逆变桥的上方设有五根平行设置的条形母排 母线8，输入端头17和输出端头16设置条形母排母线8的一端，与输入端头17连接的条形 母排母线8另一端设置在整流桥10上，与输出端头16连接的条形母排母线8另一端设置 在逆变桥上，吸收电容15设置在逆变桥和母排母线8之间。散热器14上的电力电子器件与壳体4底座上的滤波电容器7采用母排母线8连 接，并且充分考虑了母排的叠层，以增加电容，减小电感。采用这种整体母排母线8连接的 方式，可以使单元内部连接器件大幅度减少，还使单元内部走线清晰，达到使单元简洁明快 的效果。逆变桥采用高电压等级3300V的绝缘栅双极晶体管(IGBT)ll，系统采用每相三 单元，三相九单元结构。系统结构简洁、可靠性高。适用于电压等级3kV、6kV，功率等级从 220kVA至1750kVA，包括在内1750kVA各种类型高压变频器的模块化功率单元1。
权利要求一种用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元，其特征在于，其包括扁平的矩形壳体(4)，在壳体(4)内设有高压变频调速电路，在所述壳体(4)上设有将壳体(4)吊装起来的抽拉式吊装结构。
2.根据权利要求1所述的用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元，其特征在 于，所述的抽拉式吊装结构包括吊板导轨(3)和固定在壳体(4)上的单元吊架(5)，所述的 单元吊架(5)钩挂在吊板导轨(3)上。
3.根据权利要求2所述的用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元，其特征在 于，所述的功率单元(1)有若干个，且通过各自的吊装结构吊装在高压变频器的柜体内，在 该柜体内设有环氧槽钢架(2)，上述的吊板固定在环氧槽钢架(2)上，且吊板按符合电气绝 缘距离的要求间隔排列。
4.根据权利要求1或2或3所述的用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元， 其特征在于，所述的高压变频调速电路包括输入端头(17)、输出端头(16)、整流桥(10)、滤 波电容器(7)、绝缘栅双极晶体管(11)组成的逆变桥、母排母线(8)、隔离变压器(6)、开关 电源(13)、控制电路板(12)和并联在逆变桥上的吸收电容(15)，整流桥(10)、滤波电容器 (7)和逆变桥并联连接，所述的输入端头(17)与整流桥(10)连接，所述的输出端与逆变桥 连接，控制电路板(12)与逆变桥连接，隔离变压器(6)和开关电源(13)串联在输入端头 (17)与控制电路板(12)之间。
5.根据权利要求4所述的用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元，其特征在 于，所述的壳体(4)分为上层和下层，滤波电容器(7)阵列布置在壳体(4)上层，且滤波电 容器(7)中的各电容之间通过大面积母排母线(8)连接，在壳体(4)下层设有与壳体(4) 固定的散热器(14)，在散热器(14)上依次固定电阻(9)、整流桥(10)、由绝缘栅双极晶体管 (11)组成的逆变桥和控制电路板(12)，在控制电路板(12)上设有信号检测端和控制信号 输出端，逆变桥的上方设有连接上述元器件的若干根相互平行的条形母排母线(8)。
6.根据权利要求5所述的用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元，其特征在 于，所述的输入端头(17)和输出端头(16)设置条形母排母线(8)的一端，与输入端头(17) 连接的条形母排母线(8)另一端设置在整流桥(10)上，与输出端头(16)连接的条形母排 母线(8)另一端设置在逆变桥上，吸收电容(15)与母排母线(8)并位于母排母线(8)下方。
7.根据权利要求6所述的用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元，其特征在 于，所述的散热器(14)上的电力电子器件与所述壳体(4)底座上的滤波电容器(7)采用叠 层的母排母线(8)连接。
8.根据权利要求7所述的用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元，其特征在 于，所述的壳体(4)上层具有面板，上述的隔离变压器(6)和开关电源(13)固定在面板上。
9.根据权利要求8所述的用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元，其特征在 于，所述的逆变桥采用高电压等级3300V或者6000V的绝缘栅双极晶体管(11)，系统采用每 相三单元，三相九单元结构。
专利摘要本实用新型提供了一种用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元，属于高压变频器技术领域。它解决了现有的功率单元体积大、安装复杂，组成的系统结构复杂、可靠性受到很大影响的问题。本用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元，包括扁平的矩形壳体，在壳体内设有高压变频调速电路，在壳体上设有将壳体吊装起来的抽拉式吊装结构。本用于高压变频器的经济型结构模块化功率单元，简化了系统结构，结构布局紧凑、体积小巧、安装维护方便。
文档编号H05K7/20GK201608630SQ20092029494
公开日2010年10月13日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者刘高峰, 石旭东, 辛同磊, 郑亚丽 申请人:卧龙电气集团股份有限公司;杭州卧龙电气研究院有限公司