一种电力转换装置的制作方法

本实用新型是一种电力转换装置，属于电力设备领域。

背景技术：

电力是以电能作为动力的能源，20世纪出现的大规模电力系统是人类工程科学史上最重要的成就之一，是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统。它将自然界的一次能源通过机械能装置转化成电力，再经输电、变电和配电将电力供应到各用户。电是一种自然现象，指电荷运动所带来的现象。自然界的闪电就是电的一种现象。电是像电子和质子这样的亚原子粒子之间产生的排斥力和吸引力的一种属性。它是自然界四种基本相互作用之一。电子运动现象有两种：我们把缺少电子的原子说为带正电荷，有多余电子的原子说为带负电荷。

在自然界中，已经陆续发现有很多自然能源，为了将这些自然能源投入到生活使用中，便需要通过电力转换的过程，近年来，为防止温室效应与有效运用能源资源，可再生能源的地位越发举足轻重。太阳能发电和风力发电在提供电力的同时，可抑制温室气体(CO2)产生，其市场正在快速发展。电力电子技术能使电力能源得到高效利用，有助于抑制发电时的CO2排放量，并扩大可再生能源的运用。用于太阳能发电、风力发电等的大容量电力转换设备，为提高太阳能发电(百万瓦级太阳能)和UPS的容量，多数情况会将多个中小容量IGBT模块并联使用。

现有技术公开了申请号为：201620192920.2的一种电力转换装置，不会导致零件数增加的问题以及组装作业繁琐化的问题，并能提高电容器的冷却性能。在将安装有电容器(4)的电路基板(2B)收容在收容壳体(10)的内部的电力转换装置(1)中，收容壳体(10)具有主盖部(12a)及电容器收容部(12b)，所述主盖部(12a)与电路基板(2B)的电容器安装面(2Ba)相对配置，所述电容器收容部(12b)在主盖部(12a)上形成为在与电容器(4)对应的部位向外部突出的形态，从而将电容器(4)收容在内部，主盖部(12a)与电容器收容部(12b)成形为一体。现有技术在太阳能发电或者风力发电的过程中常常需要到电力转换设备，为了实现大容量电力转换设备，多数情况会将多个中小容量IGBT模块并联使用，但这种方式却存在布线电感会产生高浪涌电压的问题，造成电力转换效率低，无法充分的利用自然资源。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种电力转换装置，以解决现有技术在太阳能发电或者风力发电的过程中常常需要到电力转换设备，为了实现大容量电力转换设备，多数情况会将多个中小容量IGBT模块并联使用，但这种方式却存在布线电感会产生高浪涌电压的问题，造成电力转换效率低，无法充分的利用自然资源的问题。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种电力转换装置，其结构包括散热板、转换器、固定螺丝、显示屏、接线端口、工作指示灯、故障指示灯、电缆接口，所述转换器的上端与散热板采用机械连接，所述电缆接口安装在转换器的前端面且位于故障指示灯的下端，所述接线端口设有两个以上均匀安装在转换器前端面的上下部位，所述转换器的内部设有电容器、线圈、大电阻、电抗器、基板、IGBT模板、小电阻、固定器、集成芯片，所述电容器熔接在转换器的底板内壁，所述线圈通过电容器与大电阻相配合，所述大电阻设有两个且熔接在IGBT模板的左端，所述电抗器、基板均焊接在大电阻与IGBT模板相对应电容器的一端，所述小电阻、固定器、集成芯片均焊接在IGBT模板的右端，所述IGBT模板包括螺母、接线端子、模板基座、控制端子、安装口、接线端子基座、密封树脂填充层、注塑外壳、焊接层、铜基板、绝缘基板、管芯端电极、管芯、铝线、高压硅胶填充层、内部连线，所述接线端子为长排形结构且通过螺母螺纹连接在模板基座的上端面，所述模板基座左右两端的各均匀安装有两个控制端子，所述模板基座的四个角上通过设有的安装口机械连接在转换器的内部，所述接线端子内部的底端设有接线端子基座与模板基座相配合，所述接线端子基座的底端通过内部连线贯穿于高压硅胶填充层与管芯端电极采用电连接，所述管芯与管芯端电极之间填充有焊接层，所述管芯端电极的底端设有绝缘基板与铜基板相配合，所述模板基座的外表面设有注塑外壳，所述接线端子基座位于密封树脂填充层的内部，所述管芯通过铝线电连接于管芯端电极，所述接线端子与接线端口的内部信号端连接，所述管芯连接有门极连接端、发射极层、N发射极口、P+基极、N基极、N缓冲层、P+层、集电极，所述门极连接端设在发射极层的内层中部，所述N发射极口与P+基极相配合，所述P+基极的底端依次设有N基极、N缓冲层、P+层、集电极，所述集电极配合于管芯端电极通过内部连线与接线端子采用电连接。

进一步地，所述转换器的左右两端由设有的两个挡板通过固定螺丝固定构成一个长方体结构。

进一步地，所述小电阻设有两个以上且与大电阻均为圆柱形结构，所述大电阻的直径为10mm、小电阻的直径为3mm。

进一步地，所述工作指示灯设在故障指示灯的上端且位于同一平面上。

进一步地，所述转换器上机械连接有显示屏且位于接线端口与散热板之间。

进一步地，所述转换器的外表面采用不锈钢的材料所制成，具有防生锈耐腐蚀的特点。

进一步地，所述显示屏采用液晶显示器，具有真实高效的显示效果。

进一步地，所述散热板由散热翅片、底板、方管、导热鳍片组成。

进一步地，所述底板上均匀等距的设有两个以上的散热翅片，所述底板的正中心部位上安装有方管，所述方管上焊接有两个的导热鳍片并与散热翅片相配合，所述底板焊接在转换器的上端面。

有益效果

本实用新型一种电力转换装置，本实用适合用在太阳能发电和风力发电的电力转换中，在实现电力的转换时，将电缆接口与发电设备进行对接，配对成功后，工作指示灯亮起，说明可以进行使用操作，由于设有的显示屏4可以清楚的知道发电过程中的电力转换的电平数值，本实用设计了大容量IGBT模板，大容量IGBT模板采用了三电平电力转换方式，管芯是一个非通即断的开关，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，开关元件的最大额定电压电流，AT-NPC方式为1200V/900A，NPC方式则为1200V/600A，本开关元件使用了“V系列”芯片和RBReverse Blocking-IGBT芯片，另外利用电磁互感作用将IGBT模块内部电感抑制在较低水平管芯是靠的是它的栅源极的电压变换来完成工作的，当栅源极加+12V(大于6V，一般取12V到15V)时IGBT导通，栅源极不加电压或者是加负压时，IGBT关断，加负压就是为了可靠关断，管芯有三个端子，分别是G，D，S，在G和S两端加上电压后，内部的电子发生转移(半导体材料的特点，这也是为什么用半导体材料做电力电子开关的原因)，本来是正离子和负离子一一对应，半导体材料呈中性，但是加上电压后，电子在电压的作用下，累积到一边，形成了一层导电沟道，因为电子是可以导电的，变成了导体。如果撤掉加在GS两端的电压，这层导电的沟道就消失了，就不可以导电了，变成了绝缘体，若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通；若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOSFET截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止，将转换器的内部设有大容量IGBT模板，采用了三电平电力转换方式与两级电力转换相比可提高转换效率，通过以二电平电力转换方式一半的电压进行开关，可降低输出侧高次谐波，减少所发生损耗，解决布线电感会产生高浪涌电压的问题，实现装置小型化的同时还提高电力转换效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型一种电力转换装置的结构示意图。

图2为本实用新型一种电力转换装置的镜像结构示意图。

图3为本实用新型转换器的内部结构示意图。

图4为本实用新型IGBT模板的外观结构示意图。

图5为本实用新型IGBT模板的剖视图图。

图6为本实用新型管芯的内部结构示意图。

图7为本实用新型管芯的电路图。

图8为本实用新型IGBT模板的镜像结构示意图。

图9为本实用新型转换器内部的另一角度结构示意图。

图10为本实用新型散热板的结构示意图。

图中：散热板-1、转换器-2、固定螺丝-3、显示屏-4、接线端口-5、工作指示灯-6、故障指示灯-7、电缆接口-8、电容器-21、线圈-22、大电阻-23、电抗器-24、基板-25、IGBT模板-26、小电阻-27、固定器-28、集成芯片-29、螺母-261、接线端子-262、模板基座-263、控制端子-264、安装口-265、接线端子基座-266、密封树脂填充层-267、注塑外壳-268、焊接层-269、铜基板-2610、绝缘基板-2611、管芯端电极-2612、管芯-2613、铝线-2614、高压硅胶填充层-2615、内部连线-2616、门极连接端-26131、发射极层-26132、N发射极口-26133、P+基极-26134、N基极-26135、N缓冲层-26136、P+层-26137、集电极-26138、散热翅片-101、底板-102、方管-103、导热鳍片-104。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

实施例1

请参阅图1-图9，本实用新型提供一种电力转换装置，其结构包括散热板1、转换器2、固定螺丝3、显示屏4、接线端口5、工作指示灯6、故障指示灯7、电缆接口8，所述转换器2的上端与散热板1采用机械连接，所述电缆接口8安装在转换器2的前端面且位于故障指示灯7的下端，所述接线端口5设有两个以上均匀安装在转换器2前端面的上下部位，所述转换器2的内部设有电容器21、线圈22、大电阻23、电抗器24、基板25、IGBT模板26、小电阻27、固定器28、集成芯片29，所述电容器21熔接在转换器2的底板内壁，所述线圈22通过电容器21与大电阻23相配合，所述大电阻23设有两个且熔接在IGBT模板26的左端，所述电抗器24、基板25均焊接在大电阻23与IGBT模板26相对应电容器21的一端，所述小电阻27、固定器28、集成芯片29均焊接在IGBT模板26的右端，所述IGBT模板26包括螺母261、接线端子262、模板基座263、控制端子264、安装口265、接线端子基座266、密封树脂填充层267、注塑外壳268、焊接层269、铜基板2610、绝缘基板2611、管芯端电极2612、管芯2613、铝线2614、高压硅胶填充层2615、内部连线2616，所述接线端子262为长排形结构且通过螺母261螺纹连接在模板基座263的上端面，所述模板基座263左右两端的各均匀安装有两个控制端子264，所述模板基座263的四个角上通过设有的安装口265机械连接在转换器2的内部，所述接线端子262内部的底端设有接线端子基座266与模板基座263相配合，所述接线端子基座266的底端通过内部连线2616贯穿于高压硅胶填充层2615与管芯端电极2612采用电连接，所述管芯2613与管芯端电极2612之间填充有焊接层269，所述管芯端电极2612的底端设有绝缘基板2611与铜基板2610相配合，所述模板基座263的外表面设有注塑外壳268，所述接线端子基座266位于密封树脂填充层267的内部，所述管芯2613通过铝线2614电连接于管芯端电极2612，所述接线端子262与接线端口5的内部信号端连接，所述管芯2613连接有门极连接端26131、发射极层26132、N发射极口26133、P+基极26134、N基极26135、N缓冲层26136、P+层26137、集电极26138，所述门极连接端26131设在发射极层26132的内层中部，所述N发射极口26133与P+基极26134相配合，所述P+基极26134的底端依次设有N基极26135、N缓冲层26136、P+层26137、集电极26138，所述集电极26138配合于管芯端电极2612通过内部连线2616与接线端子262采用电连接，所述转换器2的左右两端由设有的两个挡板通过固定螺丝3固定构成一个长方体结构，所述小电阻27设有两个以上且与大电阻23均为圆柱形结构，所述大电阻23的直径为10mm、小电阻27的直径为3mm，所述工作指示灯6设在故障指示灯7的上端且位于同一平面上，所述转换器2上机械连接有显示屏4且位于接线端口5与散热板1之间，所述转换器2的外表面采用不锈钢的材料所制成，具有防生锈耐腐蚀的特点，所述显示屏4采用液晶显示器，具有真实高效的显示效果。

本实用适合用在太阳能发电和风力发电的电力转换中，在实现电力的转换时，将电缆接口8与发电设备进行对接，配对成功后，工作指示灯6亮起，说明可以进行使用操作，由于设有的显示屏4可以清楚的知道发电过程中的电力转换的电平数值，本实用设计了大容量IGBT模板26，大容量IGBT模板26采用了三电平电力转换方式，如图4所示为IGBT模板26的外观图，图7为电路图，管芯2613是一个非通即断的开关，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，开关元件的最大额定电压电流，AT-NPC方式为1200V/900A，NPC方式则为1200V/600A，本开关元件使用了“V系列”芯片和RBReverse Blocking-IGBT芯片，另外利用电磁互感作用将IGBT模块内部电感抑制在较低水平管芯2613是靠的是它的栅源极的电压变换来完成工作的，当栅源极加+12V(大于6V，一般取12V到15V)时IGBT导通，栅源极不加电压或者是加负压时，IGBT关断，加负压就是为了可靠关断，管芯2613有三个端子，分别是G，D，S，在G和S两端加上电压后，内部的电子发生转移(半导体材料的特点，这也是为什么用半导体材料做电力电子开关的原因)，本来是正离子和负离子一一对应，半导体材料呈中性，但是加上电压后，电子在电压的作用下，累积到一边，形成了一层导电沟道，因为电子是可以导电的，变成了导体。如果撤掉加在GS两端的电压，这层导电的沟道就消失了，就不可以导电了，变成了绝缘体，若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通；若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOSFET截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。

实施例2

请参阅图1-图10，所述散热板1由散热翅片101、底板102、方管103、导热鳍片104组成，所述底板102上均匀等距的设有两个以上的散热翅片101，所述底板102的正中心部位上安装有方管103，所述方管103上焊接有两个的导热鳍片104并与散热翅片101相配合，所述底板102焊接在转换器2的上端面。

将转换器2的上端设计有散热板1，由于IGBT模板26位电子设备，电子设备在工作过程中容易发热，通过设有的散热板1，方管103的内部可装有冷却水，通过导热鳍片104的作用下降热量通过散热翅片101散发到大气中，实现转换器2的散热功能，为了使散热板1散热效果更佳，在使用中要在电子元件与散热片接触面涂上一层导热硅脂，使元器件发出的热量更有效地传导到散热片上，再经散热片散发到周围空气中去。

本实用新型所述的IGBT模板26是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。

其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，本实用新型解决的问题是现有技术在太阳能发电或者风力发电的过程中常常需要到电力转换设备，为了实现大容量电力转换设备，多数情况会将多个中小容量IGBT模块并联使用，但这种方式却存在布线电感会产生高浪涌电压的问题，造成电力转换效率低，无法充分的利用自然资源，本实用新型通过上述部件的互相组合，将转换器的内部设有大容量IGBT模板，采用了三电平电力转换方式与两级电力转换相比可提高转换效率，通过以二电平电力转换方式一半的电压进行开关，可降低输出侧高次谐波，减少所发生损耗，解决布线电感会产生高浪涌电压的问题，实现装置小型化的同时还提高电力转换效率，具体如下所述：

所述IGBT模板26包括螺母261、接线端子262、模板基座263、控制端子264、安装口265、接线端子基座266、密封树脂填充层267、注塑外壳268、焊接层269、铜基板2610、绝缘基板2611、管芯端电极2612、管芯2613、铝线2614、高压硅胶填充层2615、内部连线2616，所述接线端子262为长排形结构且通过螺母261螺纹连接在模板基座263的上端面，所述模板基座263左右两端的各均匀安装有两个控制端子264，所述模板基座263的四个角上通过设有的安装口265机械连接在转换器2的内部，所述接线端子262内部的底端设有接线端子基座266与模板基座263相配合，所述接线端子基座266的底端通过内部连线2616贯穿于高压硅胶填充层2615与管芯端电极2612采用电连接，所述管芯2613与管芯端电极2612之间填充有焊接层269，所述管芯端电极2612的底端设有绝缘基板2611与铜基板2610相配合，所述模板基座263的外表面设有注塑外壳268，所述接线端子基座266位于密封树脂填充层267的内部，所述管芯2613通过铝线2614电连接于管芯端电极2612，所述接线端子262与接线端口5的内部信号端连接，所述管芯2613连接有门极连接端26131、发射极层26132、N发射极口26133、P+基极26134、N基极26135、N缓冲层26136、P+层26137、集电极26138，所述门极连接端26131设在发射极层26132的内层中部，所述N发射极口26133与P+基极26134相配合，所述P+基极26134的底端依次设有N基极26135、N缓冲层26136、P+层26137、集电极26138，所述集电极26138配合于管芯端电极2612通过内部连线2616与接线端子262采用电连接。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。