专利名称：大功率变流模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模块化的电器组件，尤其是用于电源的逆变转换中的中的大功率 变流模块。
背景技术：
功率模块一般被定义为包含一个以上半导体芯片并提供独立于电气路径的散热 路径的器件。功率模块1975年进入市场，已经成为一个成功的案例。在几乎所有的电力电 子系统中，功率模块是一个重要的构成组件。尤其是如今的风力发电和电动汽车市场更加 需要具有高功率密度的功率模块。IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由 BJT (双 极型三极管)和MOS (绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件， 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度 大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT 综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。被广泛用于变频期和逆变器中，目 前，IGBT模块一般作为分列元件，安装比较困难，由于IGBT模块具有快速频繁开关的特点， 散热问题比较突出，目前利用IGBT模块构建整体的功率模块，目前未见报道。
发明内容
本发明的目的在于鉴于功率模块在市场上具有较好的应用前景，而IGBT模块具 有优良的电气性能，在妥善解决IGBT模块散热难点的前提下，提供一种新的大功率变流模 块。本发明的目的是这样实现的一种大功率变流模块，其特征在于由壳体将IGBT 模块、散热风机和电容器组包裹于其中，形成一体化变流模块，其中a)壳体上设有交流端接口、直流端接口、IGBT模块控制接口和散热风机电源接 口 ；各接口与壳体绝缘；b) IGBT模块的散热板和电容器组并列固定在壳体的上部；散热风机固定在IGBT 模块下方的壳体中；c)所述的电容组包括缓冲电容和支撑电容，它们并联于IGBT模块的直流端；d) IGBT模块的交流端通过母排与交流端接口连接，IGBT模块的直流端通过母排 与直流端接口连接；散热风机的工作电源通过散热风机的电源接口提供；e)与IGBT模块安装位置对应的壳体上设有散热排气孔，与散热风机吸气口对应 的壳体上设有进风孔，散热风机的出风口指向IGBT模块的散热板。在本发明中所述的缓冲电容为薄膜电容，所述的支撑电容为金属化薄膜电容。在本发明中所述的缓冲电容由4个独立的电容并联后组成，所述的支撑电容由6 个独立的电容并联后组成。在本发明中所述的散热风机为离心式散热风机；所述的壳体采用金属材料制
3作。在本发明中所述的IGBT模块的交流端接口、IGBT模块控制接口和散热风机的电 源接口位于壳体的下方，所述的IGBT模块的直流端接口位于壳体的上方。在本发明中所述的IGBT模块控制接口包括模块排线接口、光纤输入接口、光纤 输出接口和电源接口，IGBT模块的控制端通过引线与相应的IGBT模块控制接口对接。本发明的优点在于采取了模块化设计的电抗器散热结构通过模块壳体将电抗器 包裹住，可以有效控制电抗器发热直接与机柜内环境进行热交换，另外模块壳体包裹电抗 器形成的强制风冷风道可以提高风机的散热效率。本发明与目前传统电抗器散热结构相 比，具有明显的技术优势。
图1是本发明的结构示意图。图2是本发明的内部电原理图。图中1、IGBT模块，2、电容组，3、散热风机，4、壳体，5、散热排气孔，6、进风孔，7、
功率模块控制接口区，8、交流端接口，9、直流端接口。
具体实施例方式附图非限制性地公开了本发明实施例的基本结构及其内部的电原理图，下面结合 附图对本发明的实施例作进一步的描述。由图1可见，大功率变流模块由壳体4将IGBT模块1、散热风机3和电容器组2包 裹于其中，壳体4上设有交流端接口 8、直流端接口 9功率模块控制接口 7和散热风机电源 接口，其中，交流端接口 8、功率模块控制接口 7和散热风机电源接口位于壳体4的下方，直 流端接口 9位于壳体4的上方，各接口与壳体绝缘；所述的IGBT模块1和电容器组2并列 固定在壳体4的上部，散热风机3固定在IGBT模块1下方的壳体4中，与IGBT模块1安装 位置对应的壳体4上设有散热排气孔5，与散热风机3吸气口对应的壳体上设有进风孔6， 散热风机3的出风口指向IGBT模块的散热板。由图2可见，在IGBT模块的直流侧设有电容组，所述的电容组包括缓冲电容和支 撑电容，它们均联于IGBT模块的直流端；在本实施例中，缓冲电容为C57、C58、C59和C6tl，支撑 电容为C51、C52, C53、C54, C55和C56。IGBT模块控制接口包括模块排线接口、光纤输入接口 T、 光纤输出接口 B、光纤输入接口 E以及电源15V、0V和24V接口，其中模块排线接口给功率 模块提供工作电源，同时输出功率模块温度，工作电流和故障代码；光纤输入接口 T、光纤 输出接口 B是向IGBT模块提供导通和断开的光纤控制信号，光纤输入接口 E是向IGBT模 块提供故障报警信号。散热风机3为独立电路，电源15V、0V和24V接口提供模块的备份电 源。在本实施例中，所述的壳体4采用金属制作；散热风机3为轴流风机；支撑电容采 用金属薄膜电容。
权利要求
一种大功率变流模块，其特征在于由壳体将IGBT模块、散热风机和电容器组包裹于其中，形成一体化变流模块，其中a)壳体上设有交流端接口、直流端接口、IGBT模块控制接口和散热风机的电源接口；各接口与壳体绝缘；b)IGBT模块的散热板和电容器组并列固定在壳体的上部；散热风机固定在IGBT模块下方的壳体中；c)所述的电容组包括缓冲电容和支撑电容，它们并联于IGBT模块的直流端；d)IGBT模块的交流端通过母排与交流端接口连接，IGBT模块的直流端通过母排与直流端接口连接；散热风机的工作电源通过散热风机的电源接口提供；e)与IGBT模块安装位置对应的壳体上设有散热排气孔，与散热风机吸气口对应的壳体上设有进风孔，散热风机的出风口指向IGBT模块的散热板。
2.根据权利要求1所述的大功率变流模块，其特征在于所述的缓冲电容为薄膜电容， 所述的支撑电容为金属薄膜电容。
3.根据权利要求2所述的大功率变流模块，其特征在于所述的缓冲电容由4个独立 的电容并联后组成，所述的支撑电容由6个独立的电容并联后组成。
4.根据权利要求1所述的大功率变流模块，其特征在于所述的散热风机为离心式散 热风机；所述的壳体采用金属材料制作。
5.根据权利要求1 4之一所述的大功率变流模块，其特征在于所述的IGBT模块的 交流端接口、IGBT模块控制接口和散热风机的电源接口位于壳体的下方，所述的IGBT模块 的直流端接口位于壳体的上方。
6.根据权利要求5所述的大功率变流模块，其特征在于所述的IGBT模块控制接口包 括模块排线接口、光纤输入接口、光纤输出接口、电源接口，IGBT模块的控制端通过引线与 相应的IGBT模块控制接口对接。
全文摘要
本发明涉及一种大功率变流模块，由壳体将IGBT模块、散热风机和电容器组包裹于其中，壳体上设有交直流端接口、IGBT模块控制接口和散热风机的电源接口；各接口与壳体绝缘；IGBT模块的散热板和电容器组并列固定在壳体的上部；散热风机固定在IGBT模块下方的壳体中；所述的电容组包括缓冲电容和支撑电容，它们并联于IGBT模块的直流端；IGBT模块的交流端通过母排与交流端接口连接，IGBT模块的直流端通过母排与直流端接口连接；散热风机的工作电源通过散热风机的电源接口提供；与IGBT模块安装位置对应的壳体上设有散热排气孔，与散热风机吸气口对应的壳体上设有进风孔，散热风机的出风口指向IGBT模块的散热板。
文档编号H02M1/00GK101944836SQ20101023922
公开日2011年1月12日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者周泳涛, 廖恩荣, 李更生, 沈沛, 王中, 辛志远, 黄晓辉 申请人:南京高传机电自动控制设备有限公司