紧凑型功率单元和紧凑型功率柜的制作方法

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其是涉及一种紧凑型功率单元和紧凑型功率柜。

背景技术：

功率单元是使用功率电力电子器件进行整流、滤波、逆变的高压变频器部件，是构成高压变频器主回路的主要部分。功率单元一般包括：整流桥、可控硅、电解电容和IGBT，其中整流桥的作用是整流(将交流变成直流)，可控硅使用在充电电路和旁通回路上，起“开关”作用，电解电容对整流桥整流后的直流进行滤波，IGBT的作用是逆变(将直流变为交流)。

现有的功率单元基本采用散热器组件整板安装，通过结构设计在功率柜按照各自功能分散布置，导致安装复杂、占用空间大，且可控硅和快熔元件散热效果不佳。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种紧凑型功率单元和紧凑型功率柜，结构紧凑、安装维护方便且散热效果好。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种紧凑型功率单元，包括外壳，在外壳内安装有多个平行的散热器组件，在散热器组件之间均设置有平行于散热器组件的绝缘板；散热器组件和绝缘板紧密排列；

各个散热器组件均通过导轨装置安装至外壳中；可控硅固定设置于散热器组件内；

外壳设置有风机接口，风机接口用于与散热风机连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，紧凑型功率单元，包括外壳，在外壳内安装有多个平行的散热器组件，在散热器组件之间均设置有平行于散热器组件的绝缘板；散热器组件和绝缘板紧密排列；

各个散热器组件均通过导轨装置安装至外壳中；可控硅固定设置于散热器组件内；

外壳设置有风机接口，风机接口用于与散热风机连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，还包括设置于散热器组件正面的多个快速熔断器，快速熔断器与可控硅一一对应连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，还包括设置于散热器组件背面的多个阻容吸收元件，阻容吸收元件与可控硅一一对应连接。

结合第一方面及其第一至三种可能的实施方式之一，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，外壳底部设置有进风口，两个相邻的绝缘板之间构成独立风道。

结合第一方面的第四种可能的实施方式之一，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，进风口设置有过滤装置。

结合第一方面及其第一至三种可能的实施方式之一，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，风机接口设置于散热器组件的上方。

结合第一方面及其第一至三种可能的实施方式之一，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，散热器组件的个数为6个。

结合第一方面及其第一至三种可能的实施方式之一，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，外壳设置有柜门，柜门与散热器组件正面相对。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种紧凑型功率柜，包括第一方面及其各可能实施方式之一提供的紧凑型功率单元、散热风机和支架，散热风机与风机接口连接，支架与外壳连接。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的紧凑型功率单元和紧凑型功率柜，散热器组件和绝缘板紧密排列，结构紧凑、占用空间小；散热器组件采用导轨安装，安装拆卸灵活方便，便于维护；采用封闭风道结构并且连接散热风机，既可以提高可控硅和快速熔断器的散热效果，又增强了功率器件的出力、降低了故障率。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种紧凑型功率单元的正视示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种紧凑型功率单元的俯视示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种紧凑型功率单元的后视示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种紧凑型功率柜的结构示意图。

图标：

11-外壳；12-散热器组件；13-绝缘板；14-导轨装置；15-风机接口；16-快速熔断器；31-阻容吸收元件；32-铜排；100-紧凑型功率单元；200-散热风机；300-支架。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

通常一套可控硅整流装置单桥由六只可控硅及与之配套的散热器、快速熔断器、脉冲触发板件、铜排以及配套的阻容吸收元件构成。大功率功率柜按照散热器不同，有铜铝散热器、热管散热器、水冷散热器等多种形式，采用铜铝散热器的散热方式分为无风机自然散热和强迫风循环散热两种。

目前，采用风冷散热的整流装置一般选用铝制散热器，通过结构设计在功率柜内安装以上器件，按照各自功能离散布置在散热器组件整板上。在散热器顶部另行设计风道，借助安装在柜门或柜体内部的风机完成风循环散热。一般整流装置零散安装于功率柜内，器件布置分散使铜排及电缆过多，造成安装复杂、空间利用率低、出现故障时不易维修、电磁屏蔽效果差等问题。

基于此，本实用新型实施例提供的一种紧凑型功率单元和紧凑型功率柜，结构紧凑、安装维护方便且散热效果好。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种紧凑型功率单元进行详细介绍。

实施例1

本实用新型实施例1提供了一种紧凑型功率单元，参见图1所示的紧凑型功率单元的正视示意图，包括外壳11、多个散热器组件12、多个绝缘板13、多个导轨装置14和风机接口15。

在图1中以散热器组件12是6个为例进行说明，在每个散热器组件中均设置有可控硅(图1中未示出，可控硅在散热器组件内部)，可选地，可以在每个散热器组件中均设置有正反两个可控硅。

在外壳11内的多个散热器组件均平行排列，在两个相邻的散热器组件之间均设置有平行于散热器组件的绝缘板，实现各散热器组件的电气隔离。如图1中所示，各个散热器组件和绝缘板均紧密排列，以提高壳体内空间的利用率。

具体地，上述紧密排列可以是散热器组件和绝缘板完全贴合，两者之间也可以留有较小间距(以方便每个散热器组件从其中抽出)，或者散热器侧面的翅形突起与绝缘板贴合。上述散热器组件可以采用铝制散热器，其具有中空的散热通道。

在此需要说明的是两侧的两个散热器组件与外壳相接触，优选地外壳的两个侧板由绝缘材料制成。两个相邻的绝缘板之间或绝缘板与上述外壳的两个侧板之间构成独立的封闭风道结构，可以提高各个散热器组件的散热效率。

考虑到方便可控硅的安装维护，各个散热器组件均通过导轨装置安装至外壳中，其中可控硅预先压装到对应的散热器组件中。上述导轨装置包括导轨和导轨匹配的滑块；导轨固定于外壳的底面，滑块固定于散热器组件的底部。该导轨装置优选为直线导轨，且该直线导轨与外壳的开口垂直，通过该直线导轨各个散热器组件可以从开口中抽出，便于可控硅维护。可控硅和散热器组件模块化设计，可快速更换，结构紧凑，生产维护简单，当其中某个可控硅损坏时，可以单独抽出该散热器更换可控硅，方便快捷。

在图1中还示出了风机接口15，该风机接口设置与外壳的上部，与各个散热器组件自身的散热通道以及绝缘板或侧板构成的封闭风道结构相对。参见图2所示的紧凑型功率单元的俯视示意图，该风机接口为了与散热风机进行匹配安装进行了束口处理，使该接口尺寸与风机适配。在上述外壳底部设置有进风口，在风机开动时外界空气从进风口流入，从风机出流出，将内部的热量散入外界空气中。使用风机的风冷方式，安装简便且占用空间小，节省成本。上述风机可以采用轴流风扇、离心风扇或贯流式风扇，其中轴流风扇结构紧凑，占用空间小，离心风扇的特点是有限流率和高风压，贯流式风扇特点是低流速和低风压，通常用于冷却设备的大表面。

为了避免外部粉尘杂物进入功率单元内部，保证设备安全，在进风口还设置有过滤装置，作为一种可选的方式，该过滤装置可以是防尘过滤网。

由于影响功率单元出力的三个因素是可控硅的触发、保护和散热，通过上述散热装置的设置，可以增强了功率单元的出力并且降低元件故障率。

参见图1，其中还示出了快速熔断器16，每个快速熔断器与可控硅一一对应连接，并且快速熔断器也贴装在对应的散热器组件12上，通过散热器组件带走其产生的热量。

参见图3所示的紧凑型功率单元的后视示意图，其中示出了阻容吸收元件31和铜排32，阻容吸收元件与可控硅一一对应连接。每个阻容吸收元件均紧密排列在散热器组件的后部，除了可以通过散热器组件带走其产生的热量，还不干扰铜排排列，铜排安装结构清晰，便于相序排列。可以理解的是，功率单元中需要连接的部分均可以通过铜排连接。

在外壳上还设置有柜门，该柜门与散热器组件正面相对，当功率单元安装完毕，将柜门闭合，整个功率单元保持一个相对密闭的散热风道，可以避免粉尘杂物进入，保证设备安全。

本实用新型实施例提供的紧凑型功率单元，散热器组件和绝缘板紧密排列，结构紧凑、占用空间小；散热器组件采用导轨安装，安装拆卸灵活方便，便于维护；采用封闭风道结构并且连接散热风机，既可以提高可控硅和快速熔断器的散热效果，又增强了功率器件的出力、降低了故障率。

实施例2

本实用新型实施例2提供了一种紧凑型功率柜，参见图4所示的紧凑型功率柜的结构示意图，包括实施例1提供的紧凑型功率单元100、散热风机200和支架300，其中散热风机与风机接口连接，支架与外壳连接。

本实施例提供的功率柜还可以包括测量元件等。

本实用新型实施例提供的紧凑型功率柜，与上述实施例提供的紧凑型功率单元具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例的方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。