专利名称：一种功率模块及光伏并网逆变系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种功率模块以及采用该功率模块的光伏并网逆变系统。
背景技术：
太阳能是一种新兴的绿色能源，由于其清洁、高效、永不衰竭、且不受地域资源限制，因此具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、以及维护简便等优点，可广泛应用于社会生活的各个领域，特别是应用于光伏并网电站中。目前，大功率光伏并网逆变装置采用的功率模块的结构布局上尚存在很多不合理之处，比如功率模块内部散热效果欠佳、电容组和IGBT模块等组件之间的引线太长、且其内部空间利用率低、以及安装和维护不方便等，其具体表现如下 I.功率模块的箱体和箱体中的内部组件的散热性能差，散热性能差可能会引起功率模块内部的开关功率管的热击穿，当箱体的温度过高时，甚至会使得逆变系统中的某些部件性能下降，最终导致整个系统不稳定；2.功率模块的箱体中的内部组件布局不合理，使得各组件之间的接线比较零乱，这种布局不仅使得箱体内的空间没有得到合理的利用，而且不便于线路检查以发现线路存在的问题；而且引线过长会影响到功率模块的电气性能指标；3.功率模块的箱体中的内部组件的进出接线口及其它接线口不统一，使得操作和维护不方便。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提出一种结构紧凑、布局合理的功率模块以及采用该功率模块的光伏并网逆变系统。解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该功率模块包括箱体，所述箱体内包括有电容组以及与所述电容组电连接的IGBT组件，所述电容组设置在箱体的一侧壁上，所述IGBT组件设置在箱体的底部。优选的是，所述箱体内还包括有用于对所述IGBT组件进行散热的散热器，所述散热器设置在箱体的底面板上，IGBT组件设置在散热器上方。优选的是，所述电容组包括多个电容，所述多个电容均安装在箱体的所述侧壁上，多个电容在所述侧壁上并列排列成一排或多排，所述多个电容之间串联或并联连接；所述散热器设置在靠近电容组所在侧壁相对一侧侧壁的位置，所述IGBT组件水平安装在所述散热器上。优选的是，箱体内还包括有叠层母排，所述电容组与IGBT组件通过所述叠层母排电连接，所述叠层母排包括第一母排，所述第一母排竖直放置并与电容组所在的侧壁平行，所述电容组设于所述侧壁与第一母排之间，所述多个电容的轴线垂直于箱体的侧壁，所述多个电容之间串联或并联连接后经过第一母排汇聚为电容组的输出端。优选的是，所述叠层母排还包括第二母排，所述第二母排与第一母排连接，第二母排设于所述IGBT组件上方并水平放置，第二母排将所述电容组的输出端分流为多个电容输出接口，所述IGBT组件的输入端包括多个输入接口，所述多个电容输出接口分别与IGBT组件的多个输入接口连接。优选的是，所述箱体的前面板上设有直流输入接口和交流输出接口，所述电容组的输入端与所述直流输入接口连接，箱体内还包括有交流输出铜排和软母排，所述交流输出铜排设于所述交流输出接口中，所述IGBT组件的输出端与交流输出铜排通过所述软母排连接。优选的是，所述箱体的前面板和后面板上分设有进风口和出风口，所述进风口和出风口相对设置，且进风口和出风口的位置均与所述IGBT组件的位置相对应。优选的是，所述箱体内还包括有支撑板，所述支撑板设置在箱体的底面板上，所述散热器设置在所述支撑板上，通过调节支撑板在箱体内的高度从而能够使散热器处于相应位置以便于电容组与IGBT组件之间进行电连接。一种光伏并网逆变系统，包括机房和设置在所述机房内的光伏并网逆变器，所述光伏并网逆变器包括柜体，所述柜体中包括有功率模块，所述功率模块采用上述的功率模块。优选的是，所述光伏并网逆变器的柜体上设有逆变器出风口，功率模块设于所述柜体中，功率模块中箱体的前面板和后面板上分设有进风口和出风口，所述进风口和出风口相对设置，且进风口和出风口的位置均与箱体内的IGBT组件的位置相对应，同时所述出风口的位置还与所述逆变器出风口的位置对应，所述机房上设有通风口，所述通风口的位置与所述逆变器出风口的位置对应，该系统中还包括有抽风机，所述抽风机设于机房外正对逆变器出风口的位置。本实用新型的有益效果是I.本实用新型功率模块的箱体内，各个组件之间的位置布局合理，有效节省了箱体的内部空间；2.箱体内的功能组件之间(即电容组和IGBT组件之间)采用叠层母排进行连接，有效减小了功率模块内部的引线电感；3.直流输入接口、交流输出接口及其它外部接口(如进风口)均设置于箱体前面板上，便于操作和当箱体内的组件出现故障时便于维护；4.该功率模块结构简单，布局整齐，箱体内部的进出线统一，各功率组件间引线短，从而进一步减小了引线电感。
图I是本实用新型中功率模块的箱体内部的结构布局图(未安装叠层母排)；图2是本实用新型中功率模块的箱体内部的结构布局图(安装有叠层母排)；图3是本实用新型功率模块散热通道的结构示意图；图4是本实用新型功率模块的箱体前面板的结构示意图。图中1-电容组；2_IGBT组件；3_散热器；4_第一母排；5_第二母排；6_软母排；7-交流输出铜排；8_进风口 ；9-出风口 ； 10-直流输入接口 ； 11-交流输出接口。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述。一种功率模块，包括箱体，所述箱体内包括有电容组以及与所述电容组电连接的IGBT组件，所述电容组设置在箱体的一侧壁上，所述IGBT组件设置在箱体的底部。一种光伏并网逆变系统，包括机房和设置在所述机房内的光伏并网逆变器，所述光伏并网逆变器包括柜体，所述柜体中包括有功率模块，所述功率模块采用所述的功率模块。实施例I :本实用新型功率模块包括箱体，所述箱体内包括有电容组I以及与所述电容组I 电连接的IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,即绝缘栅双极型晶体管)组件2,所述电容组I设置在箱体的一侧壁上，所述IGBT组件2设置在箱体的底部。如图1-4所示，本实施例中，电容组设置在箱体的左侧壁上。优选的是，所述箱体内还包括有用于对所述IGBT组件2进行散热的散热器3，散热器3设置在箱体的底面板上，IGBT组件2具体是安装在散热器3上。如图I所示，本实施例中，所述电容组包括多个电容，所述多个电容均安装在箱体的左侧壁上，多个电容在所述左侧壁上并列排列成多排，多个电容的轴线均垂直于箱体的左侧壁，所述多个电容之间串联或并联连接；散热器3设置在靠近箱体的右侧壁的位置，所述IGBT组件2水平安装在所述散热器3上。如图2所示,本实施例中,箱体内还包括有叠层母排,所述电容组I与IGBT组件2通过所述叠层母排电连接，其中，所述叠层母排包括第一母排4和第二母排5 :所述第一母排4竖直放置并与电容组I所在的左侧壁平行，所述电容组I设于箱体的左侧壁与第一母排4之间，所述多个电容之间串联或并联连接后经过第一母排4汇聚形成电容组的输出端；所述第二母排5与第一母排4连接，第二母排5设于IGBT组件2上并水平放置，第二母排5将电容组I的输出端分流为多个电容输出接口，IGBT组件2的输入端包括多个输入接口，所述多个电容输出接口分别与IGBT组件2的多个输入接口连接。如图3所示，本实施例中，所述箱体的前面板上设有直流输入接口 10和交流输出接口 11，所述电容组I的输入端与所述直流输入接口 10连接；如图2所示，箱体内还包括有交流输出铜排7和软母排6，所述交流输出铜排7设于所述交流输出接口 11中，所述IGBT组件2的输出端与交流输出铜排7通过所述软母排6连接。其中，所述箱体的前面板和后面板上分设有进风口 8和出风口，所述进风口 8和出风口 9相对设置，且进风口 8和出风口 9的位置均与所述IGBT组件2的位置相对应。优选的是，如图1、2所示，本实施例中，所述箱体内还包括有支撑板，所述支撑板设置在箱体的底面板上，所述散热器3设置在所述支撑板上，通过调节支撑板在箱体内的高度从而能够使散热器处于相应位置以便于电容组与IGBT组件之间进行电连接；而且试验证明，当电容组与IGBT组件均设置处于最优位置处时，功率模块的有效电感最小，发热最少。由于在实践中不同的功率模块所包括的电容组中的电容数量不同，功率模块的有效电感不同，若使得有效电感最小，该最优位置也相应的不同，按照支撑板与箱体的底面板之间的距离来计算其高度，则其高度范围为箱体的侧棱长的1/10-1/2。优选的是，所述支撑件采用金属材料制作，以便于增强散热器的散热效果。本实施例中，所述支撑件采用覆铝锌板材料制成。一种光伏并网逆变系统，包括机房、抽风机、以及设置在所述机房内的光伏并网逆变器，所述光伏并网逆变器包括柜体，所述柜体中包括有功率模块，所述功率模块采用上述的功率模块。其中，所述光伏并网逆变器的柜体上设有逆变器出风口，所述逆变器出风口的位置与出风口 9的位置对应，所述机房上设有通风口，所述通风口的位置与所述逆变器出风口的位置对应，所述抽风机设于机房外正对逆变器出风口的位置。本实施例中，由于所述机房的通风口设置于正对所述逆变器出风口的位置，从而可以方便功率模块和逆变器热量的排出。在实际工作中，当抽风机工作时，功率模块的箱体内部就会形成前进风后出风的散热通道，箱体内部产生的热量依次通过出风口 9、逆变器出风口、以及机房的通风口排出。实施例2 本实施例与实施例I的区别在于本实施例中功率模块的箱体内不具有实施例I中的支撑板。本实施例中的其他结构以及使用都与实施例I相同，这里不再赘述。实施例3 本实施例与实施例I的区别在于本实施例中，叠层母排的结构与实施例I不相同。本实施例中，所述第一母排4和第二母排5为一体成型。本实施例中的其他结构以及使用都与实施例I相同，这里不再赘述。可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种功率模块,包括箱体,所述箱体内包括有电容组以及与所述电容组电连接的IGBT组件，其特征在于，所述电容组设置在箱体的一侧壁上，所述IGBT组件设置在箱体的底部。
2.根据权利要求I所述的功率模块，其特征在于，所述箱体内还包括有用于对所述IGBT组件进行散热的散热器，所述散热器设置在箱体的底面板上，IGBT组件设置在散热器上方。
3.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述电容组包括多个电容，所述多个电容均安装在箱体的所述侧壁上，多个电容在所述侧壁上并列排列成一排或多排，所述多个电容之间串联或并联连接；所述散热器设置在靠近电容组所在侧壁相对一侧侧壁的位置，所述IGBT组件水平安装在所述散热器上。
4.根据权利要求3所述的功率模块，其特征在于，箱体内还包括有叠层母排，所述电容组与IGBT组件通过所述叠层母排电连接，所述叠层母排包括第一母排，所述第一母排竖直放置并与电容组所在的侧壁平行，所述电容组设于所述侧壁与第一母排之间，所述多个电 容的轴线垂直于箱体的侧壁，所述多个电容之间串联或并联连接后经过第一母排汇聚为电容组的输出端。
5.根据权利要求4所述的功率模块，其特征在于，所述叠层母排还包括第二母排，所述第二母排与第一母排连接，第二母排设于所述IGBT组件上方并水平放置，第二母排将所述电容组的输出端分流为多个电容输出接口，IGBT组件的输入端包括多个输入接口，所述多个电容输出接口分别与IGBT组件的多个输入接口连接。
6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述箱体的前面板上设有直流输入接口和交流输出接口，所述电容组的输入端与所述直流输入接口连接，箱体内还包括有交流输出铜排和软母排，所述交流输出铜排设于所述交流输出接口中，所述IGBT组件的输出端与交流输出铜排通过所述软母排连接。
7.根据权利要求6所述的功率模块，其特征在于，所述箱体的前面板和后面板上分设有进风口和出风口，所述进风口和出风口相对设置，且进风口和出风口的位置均与所述IGBT组件的位置相对应。
8.根据权利要求2-7之一所述的功率模块，其特征在于，所述箱体内还包括有支撑板，所述支撑板设置在箱体的底面板上，所述散热器设置在所述支撑板上，通过调节支撑板在箱体内的高度从而能够使散热器处于相应位置以便于电容组与IGBT组件之间进行电连接。
9.一种光伏并网逆变系统，包括机房和设置在所述机房内的光伏并网逆变器，所述光伏并网逆变器包括柜体，所述柜体中包括有功率模块，其特征在于，所述功率模块采用权利要求1-8任一所述的功率模块。
10.根据权利要求9所述的光伏并网逆变系统，其特征在于，所述光伏并网逆变器的柜体上设有逆变器出风口，功率模块设于所述柜体中，功率模块中箱体的前面板和后面板上分设有进风口和出风口，所述进风口和出风口相对设置，且进风口和出风口的位置均与箱体内的IGBT组件的位置相对应，同时所述出风口的位置还与所述逆变器出风口的位置对应，所述机房上设有通风口，所述通风口的位置与所述逆变器出风口的位置对应，该系统中还包括有抽风机，所述抽风机设于机房外正对逆变器出风口的位置。
专利摘要本实用新型提供一种功率模块，包括箱体，所述箱体内包括有电容组以及与所述电容组电连接的IGBT组件，所述电容组设置在箱体的一侧壁上，所述IGBT组件设置在箱体的底部。相应的，本实用新型还提供一种光伏并网逆变系统。该功率模块结构简单、布局合理，有效解决了光伏逆变系统中功率模块布局不合理的问题。
文档编号H02M7/00GK202798482SQ20122036404
公开日2013年3月13日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者汪槟, 陈长安, 梁欢迎 申请人:特变电工新疆新能源股份有限公司, 特变电工西安电气科技有限公司