专利名称：框架式水冷变流器功率单元模块的制作方法
技术领域：
本实用新型属于半导体变流技术领域，涉及一种大功率变流器所用的框架式水冷变流器功率单元模块。
背景技术：
目前，大功率的变流器普遍采用功率单元模块的方式，通过模块外部连接组合而成。这种模式的优点在于配置灵活，通过组合可以配置为不同功率级别的变流器；模块式结构，安装方便，易于实现大批量生产。缺点在于由于元器件较多，集中布置在功率模块后难以形成风道，元器件工作产生的热量不易散去，同时考虑到安全绝缘距离，功率单元模块体积普遍偏大，不适用于类似风电行业这样受空间限制的行业。
发明内容本实用新型提供了一种解决上述问题的方案，本实用新型提供一种适用于兆瓦级大功率变流器高电压、大电流、功率大、散热良好、安全可靠性高、安装方便、结构紧凑的功率单元模块。本实用新型的技术方案是提供一种框架式水冷变流器功率单元模块，其包括长方体形的模块外壳，其特征在于所述模块外壳10内左侧设置有正直流母排3、与所述正直流母排3平行的负直流母排4，所述正直流母排3和负直流母排4组成的层叠母排与所述模块外壳10之间设置有若干个直流母线电容7，所述正直流母排3和负直流母排4组成的所述层叠母排与所述模块外壳10平行布置，形成所述直流母线电容7的散热风道；所述模块外壳内右侧设置有带水冷散热器的IGBT模块I。优选的，所述正直流母排3、负直流母排4层叠布置，中间用高压绝缘纸9进行电气隔离。优选的，所述正直流母排3、负直流母排4上多排并列设置有若干个圆形贯穿的电容安装孔，所述直流母线电容7穿过所述电容安装孔与所述正直流母排3、负直流母排4通过螺栓进行电气连接，所述直流母线电容7的一端固定在所述模块外壳10上。优选的，所述正直流母排3和负直流母排4侧面各有多个连接头11与所述IGBT模块I连接，所述正直流母排3、负直流母排4与所述连接头11构成一个整体母排。优选的，每个所述连接头11上设置有吸收无感电容8，所有所述吸收无感电容8相互并联。优选的，其还包括两块层叠布置的交流母排2，所述交流母排2与所述IGBT模块I用软连接铜排5连接，所述交流母排2与所述模块外壳10之间采用环氧板固定。优选的，所述正直流母排3和负直流母排4采用后出线方式，所述交流母排2采用后出线方式。优选的，所述IGBT模块I的水循环通过水冷管6引至所述模块外壳10外部。本实用新型的框架式水冷变流器功率单元模块具有如下优点解决了功率单元模块器件内部由于器件多而略显杂乱的情况；功率器件通过水循环冷却，直流母线电容通过风冷，互不干涉；没有采用任何电缆电线连接，增加了可靠性；模块采用框架式结构，牢固可靠，有利于整体风道的形成，为母线电容的冷却提供条件。
图I是本实用新型的框架式水冷变流器功率单元模块的外观示意图；图2是本实用新型的左视图；图3是本实用新型的拆除正直流母排和负直流母排后的左视图；图4是本实用新型的正直流母排的示意图；图5是本实用新型的负直流母排的示意图； 图6是本实用新型的正直流母排和负直流母排组合后的示意图；图7是本实用新型的交流母排示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细的描述。如图I至图7所示，本实用新型的框架式水冷变流器功率单元模块采用模块式结构，所有器件均安装在长方体形的模块外壳10内部，以带水冷散热器的IGBT模块I为界线，功率单元模块左侧为直流部分器件，右侧为IGBT模块I、交流部分器件和水冷回路。左侧直流部分包括吸收无感电容8、正直流母排3、负直流母排4、高压绝缘纸9、直流母线电容7。其中正直流母排3和负直流母排4根据直流母线电容7的数量和功率单元模块尺寸开孔，中间垫高压绝缘纸后压装成层叠母排。正直流母排3和负直流母排4左侧折叠开孔，用做几个功率单元模块并联时的连接；正直流母排3和负直流母排4右边折叠成90°直角，用于形成风道，并在风道内放置直流母线电容7，直流母线电容7正负极与正直流母排3、负直流母排4通过螺栓连接；正直流母排3和负直流母排4右侧上下各有4个连接头11，用于和带水冷散热器的IGBT模块I通过螺栓连接，在连接头11处同时并联吸收无感电容8。右侧带水冷散热器的IGBT模块I与模块外壳10通过螺栓连接，IGBT模块I的水冷散热器(未图示)通过水冷管6与外部连接进行水循环；IGBT模块I用软连接铜排5与交流母排2进行连接；交流母排2左侧折叠开孔，便于和外部铜排(未图示)连接；交流母排2与模块外壳10之间放置高压绝缘纸以及环氧树脂板隔离后安装固定。以上实施例仅为本实用新型其中的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.框架式水冷变流器功率单元模块，其包括长方体形的模块外壳，其特征在于所述模块外壳(10)内左侧设置有正直流母排(3)、与所述正直流母排(3)平行的负直流母排(4)，所述正直流母排(3)和负直流母排(4)组成的层叠母排与所述模块外壳(10)之间设置有若干个直流母线电容(7)，所述模块外壳(10)内右侧设置有带水冷散热器的IGBT模块(I)。
2.根据权利要求I所述的框架式水冷变流器功率单元模块，其特征在于所述正直流母排(3)、负直流母排(4)层叠布置，中间用高压绝缘纸(9)进行电气隔离。
3.根据权利要求I所述的框架式水冷变流器功率单元模块，其特征在于所述正直流母排(3)、负直流母排(4)上多排并列设置有若干个圆形贯穿的电容安装孔，所述直流母线电容(7)穿过所述电容安装孔与所述正直流母排(3)、负直流母排(4)通过螺栓进行电气连接，所述直流母线电容(7)的一端固定在所述模块外壳(10)上。
4.根据权利要求I所述的框架式水冷变流器功率单元模块，其特征在于所述正直流母排(3)和负直流母排(4)组成的层叠母排与所述模块外壳(10)平行布置，形成所述直流母线电容(7)的散热风道。
5.根据权利要求I所述的框架式水冷变流器功率单元模块，其特征在于所述正直流母排(3)和负直流母排(4)侧面各有多个连接头(11)与所述IGBT模块(I)连接，所述正直流母排(3 )、负直流母排(4 )与所述连接头(11)构成一个整体母排。
6.根据权利要求5所述的框架式水冷变流器功率单元模块，其特征在于每个所述连接头(11)上设置有吸收无感电容(8)，所有所述吸收无感电容(8)相互并联。
7.根据权利要求I所述的框架式水冷变流器功率单元模块，其特征在于其还包括两块层叠布置的交流母排(2)，所述交流母排(2)与所述IGBT模块(I)用软连接铜排(5)连接，所述交流母排(2)与所述模块外壳(10)之间采用环氧板固定。
8.根据权利要求7所述的框架式水冷变流器功率单元模块，其特征在于所述正直流母排(3)和负直流母排(4)采用后出线方式，所述交流母排(2)采用后出线方式。
9.根据权利要求I所述的框架式水冷变流器功率单元模块，其特征在于所述IGBT模块(I)的水循环通过水冷管(6)引至所述模块外壳(10)外部。
专利摘要本实用新型公开了一种框架式水冷变流器功率单元模块，其包括长方体形的模块外壳，所述模块外壳内左侧设置有正直流母排、与所述正直流母排平行的负直流母排，所述正直流母排和负直流母排组成的所述层叠母排与所述模块外壳平行布置，形成所述直流母线电容的散热风道；所述模块外壳内右侧设置有带水冷散热器的IGBT模块。本实用新型具有如下优点解决了功率单元模块器件内部由于器件多而略显杂乱的情况；功率器件通过水循环冷却，直流母线电容通过风冷，互不干涉；没有采用任何电缆电线连接，增加了可靠性；模块采用框架式结构，牢固可靠，有利于整体风道的形成，为母线电容的冷却提供条件。
文档编号H05K7/20GK202435250SQ20122003559
公开日2012年9月12日 申请日期2012年2月6日 优先权日2012年2月6日
发明者孙祖勇, 瞿兴鸿, 蔡军, 邵宜祥 申请人:国电南瑞科技股份有限公司