专利名称：一种逆变器功率单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种逆变器装置，具体是用于大功率光伏并网电站的逆变器装置中的功率单元。
背景技术：
随着光伏产业的发展，用于大规模光伏并网电站的大功率光伏逆变器向低成本、高功率密度、小型化方向发展。传统的大功率光伏并网逆变器装置中的功率单元的结构参阅图1，包括风机1-1、散热器1-2、电解电容1-3(16只)、叠层母排1-4、4个电流传感器1-5、驱动电路1_6、4个功率模块1-7，其中，散热器1-2由基板和齿条组成，电解电容1-3数量较多，通过叠层母排1-4将电解电容1-3的正负极接入功率模块1-7的输入端，4个功率模块1-7以并联方式一起安装在散热器1-2的基板之上。每个功率模块1-7的输出端配备相应的电流传感器1-5，4个功率模块1-7和4个电流传感器1-5均布置在散热器1-2的正面上方；驱动电路1-6位于功率模块1-7的正面上方；多个电解电容1-3位于散热器1-2长边的·一侧，风机1-1安装在散热器1-2短边一侧，并且风机1-1固定在基板上，风机1-1的出风口对准散热器1-2的齿条吹风，也就是说，电解电容1-3与风机1-1分别设置于散热器1-2的相邻两侧面上。上述传统的功率单元普遍存在以下几点不足之处
I、功率变换采用多功率模块1-7并联方式，多功率模块1-7并联存在动静态不均流问题，容易导致功率模块1-7在运行时烧毁。2、在较高的开关频率下，功率模块1-7的损耗较大，为平衡散热，需投入较大面积的散热器1-2，同时需要较大风量的风机1-1，因此增加了逆变器的成本。3、为提高系统直流电压等级，采取多个电解电容1-3串并联方式，使得叠层母排
1-4结构设计复杂，分布电感较大；且电解电容1-3使用寿命较短，更换次数多，维护成本闻。4、位于风机1-1进风口处的功率模块1-7由于临近风扇，温度较低，而位于风机
1-1出风口的功率模块1-7由于远离风机，温度较高，因此，存在风道的热累积效应，会影响功率模块1-7的使用率和可靠性。
发明内容
本发明的目的是为克服上述传统功率单元的不足而提供一种运行可靠、成本低、使用寿命长、效率高的逆变器功率单元。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是本发明包括有风机、散热器、叠层母排、电流传感器、功率模块、底板，底板位于底部，底板的上方左侧设有薄膜电容，薄膜电容的顶部通过叠层母排连接一个功率模块的输入端；底板的上方右侧设有散热器，散热器的上表面上固定设置所述功率模块，所述功率模块的上方紧贴有驱动电路及其保护电路，在所述功率模块的上方且紧靠其输出端固定连接一个电流传感器，所述功率模块的输出端固接一个穿过电流传感器中心的AC铜排；散热器的后侧设置一个固定连接散热器基板的风机。所述驱动电路及其保护电路包括信号处理电路、光电隔离电路、功率放大电路、死区保护电路、功率开关电路、驱动电源保护电路，光电隔离电路的输入端连接信号处理电路输出端,光电隔离电路的输出端连接功率放大电路的输入端,功率放大电路的输出端连接死区保护电路的输入端，死区保护电路的输出端连接功率开关电路的输入端；当驱动电源正常时，驱动保护电路输出高电平信号，当驱动电源低于15V时，驱动保护电路输出低电平信号，信号处理电路关断驱动信号。进一步地，散热器由散热器基板和多个散热器齿条组成，呈长方体形状，长方体的长边沿前后方向，短边沿左右方向，每个所述散热器齿条均沿长方体的长边方向布置且均垂直固定连接所述散热器基板的下表面，所述风机的出风口正对着所述散热器齿条。本发明采用上述技术方案后，与传统逆变器功率单元相比，具有如下有益效果 I、本发明通过在空间合理布置薄膜电容、叠层母排、功率模块、驱动电路、电流传感器、
散热器及风机，使整个逆变器功率单元的安装面积与散热器的基板的面积相近，体积更小，结构更为紧凑，将各部分集成一体，是高度集成化的功率器件，降低功率单元的成本，节约功率单元的空间，从而能满足小型化的需求。2、本发明中风机的出风口作用于散热器的齿条大部分区域，散热更为均匀，能提高功率模块的使用率和可靠性。3、本发明只使用单独一个功率模块以及单个电流传感器，能减小散热器的面积，安装面积较传统功率单元更小，节约成本，更加方便风机的维护。4、本发明中的驱动电路及其保护电路使得整个功率单元更为安全可靠，能增加其使用周期，增强系统的可靠性。5、本发明采用薄膜电容和功率模块为核心的组合方式，薄膜电容具有无极性、介质损失少、绝缘阻抗高、寿命长的优点，用薄膜电容来代替传统的电解电容使得功率单元具有更好的效果，解决了大功率逆变器中功率单元普遍存在的效率不高、使用寿命短、集成度不闻等问题。
为了易于说明，本发明由下述的附图及具体实施方式
详细描述。图I为背景技术中传统的逆变器功率单元组装结构示意 图2为本发明逆变器功率单元组装结构立体示意 图3为图2的分解 图4是图2中驱动电路及其保护电路的组成 I.风机；2.散热器；2-1散热器基板；2-2散热器齿条；3.薄膜电容；4.叠层母排；5.电流传感器；6.驱动电路及其保护电路；7.功率模块；8. AC铜排；9.散热器左固定板；10.散热器右固定板；11.电容固定板；12.底板。
具体实施例方式如图2-3所示，本发明所述的逆变器功率单元包括风机I、散热器2、多个薄膜电容
3、叠层母排4、电流传感器5、驱动电路及其保护电路6、功率模块7、AC铜排8、底板12等。
底板12位于功率单元底部，在底板12的上方左侧安装薄膜电容3，薄膜电容3的底部由电容固定板11固定在底板12上，薄膜电容3的顶部通过叠层母排4连接功率模块7的输入端。底板12的上方右侧安装散热器2，在散热器2的左侧设置散热器左固定板9，右侧设置散热器右固定板10，散热器左固定板9和散热器右固定板10均通过螺丝将散热器2固定在底板12上。散热器2呈长方体形状，长方体的长边是沿着前后方向，短边是左右方向。散热器2由散热器基板2-1和多个散热器齿条2-2组成。每个散热器齿条2-2均沿着长方体的长边方向布置，并且均垂直固定在基板2-1的下表面上。散热器2的出风通道与散热器齿条
2-2的布置方向一致，即散热器2的出风通道在散热器2的前后长边方向上。散热器齿条
2-2由招质或招合金或铜质或铜合金材料构成。在散热器2的上表面上固定一个功率模块7，功率模块7额定功率是传统的4个功 率模块的额定功率之和，这样不仅避免大功率模块并联时动静态不均流问题，也避免多模块并联时的温度不一致的问题。在功率模块7的上方紧贴驱动电路及其保护电路6，在功率模块7的上方固定连接一个电流传感器5，电流传感器5紧靠功率模块7的输出端。功率模块7的输出端固定AC铜排8，AC铜排8同时穿过电流传感器5的中心。使用单个电流传感器5来检测功率模块7的输出端电流的大小，这样避免了多个传感器并联时的采样误差，提高了采样的精度。在散热器2的后侧安装一个风机1，风机I通过螺丝固定在散热器基板2-1上[U1]，风机I的出风口正对散热器齿条2-2吹风，这样有利于散热均匀。风机I的数量仅为I个,且风量不需要太大。如图4所示，本发明的驱动电路及其保护电路6主要包括信号处理电路、光电隔离电路、功率放大电路、死区保护电路、功率开关电路、驱动电源保护电路。光电隔离电路的输入端连接到信号处理电路的相应输出端上，光电隔离电路的输出端连接到功率放大电路的输入端，功率放大电路的输出端连接到死区保护电路的输入端，死区保护电路的输出端连接到功率开关电路的输入端，驱动电源保护电路则对驱动电路的电源进行保护。其中，驱动电源保护电路主要由电阻、稳压管、三极管和光耦组成。当驱动电源正常时，保护电路输出信号为高电平，上拉电阻能够排除外界对输出信号的干扰，一旦驱动电源低于15V,光率禹导通，保护电路输出信号为低电平，信号处理电路立即关断驱动信号，并输出故障信号。问题较短基板的一侧究竟是哪一侧？要结合附图来写，是位于哪个部件的一侧？
现结合附图3-1来说明，在图中标明了前后左右的方位。
权利要求
1.一种逆变器功率单元，包括风机(I)、散热器(2)、叠层母排(4)、电流传感器(5)、功率模块(7 )、底板(12 )，底板(12 )位于底部，其特征是底板(12 )的上方左侧设有薄膜电容(3)，薄膜电容(3)的顶部通过叠层母排(4)连接一个功率模块(7)的输入端；底板(12)的上方右侧设有散热器(2)，散热器(2)的上表面上固定设置所述功率模块(7)，所述功率模块(7)的上方紧贴有驱动电路及其保护电路(6)，在所述功率模块(7)的上方且紧靠其输出端固定连接一个电流传感器(5)，所述功率模块(7)的输出端固接一个穿过电流传感器(5)中心的AC铜排(8);散热器(2)的后侧设置一个固定连接散热器(2)的风机(I)。
2.根据权利要求I所述的一种逆变器功率单元，其特征是所述驱动电路及其保护电路(6)包括信号处理电路、光电隔离电路、功率放大电路、死区保护电路、功率开关电路、驱动电源保护电路，光电隔离电路的输入端连接信号处理电路输出端，光电隔离电路的输出端连接功率放大电路的输入端，功率放大电路的输出端连接死区保护电路的输入端，死区保护电路的输出端连接功率开关电路的输入端；当驱动电源正常时，驱动保护电路输出高电平信号，当驱动电源低于15V时，驱动保护电路输出低电平信号，信号处理电路关断驱动信号。
3.根据权利要求I所述的一种逆变器功率单元，其特征是散热器(2)由散热器基板(2-1)和多个散热器齿条(2-2)组成，呈长方体形状，长方体的长边沿前后方向，短边沿左右方向，每个所述散热器齿条(2-2)均沿长方体的长边方向布置且均垂直固定连接所述散热器基板(2-1)的下表面，所述风机(I)的出风口正对着所述散热器齿条(2-2)。
全文摘要
本发明公开一种用于大功率光伏并网电站的逆变器的功率单元，底板的上方左侧设有薄膜电容，薄膜电容的顶部通过叠层母排连接一个功率模块的输入端；底板的上方右侧设有散热器，散热器的上表面上固定设置所述功率模块，功率模块的上方紧贴有驱动电路及其保护电路，在功率模块的上方且紧靠其输出端固定连接一个电流传感器，功率模块的输出端固接一个穿过电流传感器中心的AC铜排；散热器的后侧设置一个固定连接散热器基板的风机；通过在空间合理布置，使整个功率单元的安装面积与散热器基板的面积相近，结构更为紧凑，是高度集成化的功率器件，能降低成本、节约空间、满足小型化的需求。
文档编号H05K7/20GK102882408SQ201210423909
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者周伟, 刘卫法, 朱冬宏, 田群, 钱纪明, 张凯 申请人:金海新源电气江苏有限公司