一种变流器功率模块的制作方法

本发明涉及变流器技术领域，具体涉及一种变流器功率模块。

背景技术：

变流器功率模块是变流器的核心单元。变流器功率模块的各项性能决定了变流器的安全性能。但是，目前应用的功率模块存在体积大，布局不够紧凑，功率密度无法满足系统要求的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简洁、空间布局紧凑、体积小、功率密度高的变流器功率模块。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种变流器功率模块，包括：骨架、散热器、三相整流单元、三相逆变单元，散热器布置在骨架的底部，三相逆变单元和三相整流单元分别布置在散热器的正面和反面。

根据本发明的变流器功率模块，将整流单元、逆变单元的元器件分别布置于散热器正、反面，有助于减小变流器功率模块体积，优化结构布局，提高功率密度。并且仅仅采用骨架作为支撑部件的结构形式，相比现有技术，结构更加简洁。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。

根据本发明的变流器功率模块，在一个优选的实施方式中，三相整流单元的开关元件为整流二极管。整流单元采用二极管整流方式，一方面可以进一步简化结构，另一方面又可以降低成本。

具体地，在一个优选的实施方式中，骨架构造为由若干根折弯梁铆接组成的支架。通过若干根折弯梁铆接组成的骨架，一方面可以使得骨架的结构简单美观，另一方面可以降低骨架的生产制造成本。

具体地，在一个优选的实施方式中，散热器采用冷媒方式散热。散热器双面安装开关元件，采用冷媒冷却，既能保证良好的低热阻值、小温升要求，而且体积小、重量轻，同时又能满足整柜安装与中央空调变流器机组的需求。进一步地，在一个优选的实施方式中，散热器的进、出管接头均采用螺纹管接头。采用螺纹管的接头可以使得散热器的安装和拆缷简单便捷。

进一步地，在一个优选的实施方式中，根据本发明的本发明的变流器功率模块包括第一环氧件和第二环氧件。第一环氧件和第二环氧件分别布置在散热器上与散热器的正面和反面相邻的两个侧面上。通过将环氧件布置在散热器的两侧面，可以有效利用变流器功率模块的布局空间，从而进一步优化变流器功率模块的结构布局，减小模块的体积。

进一步地，在一个优选的实施方式中，根据本发明的本发明的变流器功率模块包括交流输出铜排组件，交流输出铜排组件的其中一端与三相逆变单元的输出端连接，并且交流输出铜排组件固定在第一环氧件上。交流输出铜排组件固定在第一环氧件上，使得交流铜排出书组件定位稳定牢靠，从而可以增强交流输出铜排组件的受力能力。

进一步地，在一个优选的实施方式中，三相整流单元和三相逆变单元均设有温度继电器。通过设置温度继电器，在变流器功率模块的温度超过预设温度时，温度继电器动作，从而控制系统下发停机命令，模块停止工作。进一步地，在一个优选的实施方式中，三相整流单元和三相逆变单元均设有温度传感器。通过温度传感器可以监测散热器的温度，并且进行温度预警和报警。

具体地，在一个优选的实施方式中，散热器通过散热器支撑装置布置在骨架的底部。通过散热器支撑装置固定散热器，可以确保散热器的安装稳定牢靠，从而确保变流器功率模块的可靠性。

与现有技术相比，本发明的优点在于：能够提供一种结构简洁、空间布局紧凑、体积小、功率密度高的变流器功率模块。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块的主视结构；

图2示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块的左视结构；

图3示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块的俯视结构；

图4示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块的后视结构；

图5示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块的仰视结构；

图6示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块的a项剖视结构；

图7示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块的三相逆变单元的安装状态；

图8示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块的三相整流单元的安装状态；

图9示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块的主电路原理。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。

图1示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块10的主视结构。图2示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块10的左视结构。图3示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块10的俯视结构。图4示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块10的后视结构。图5示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块10的仰视结构。图6示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块10的a项剖视结构。图7示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块10的三相逆变单元4的安装状态。图8示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块10的三相整流单元3的安装状态。

如图1至图8所示，本发明实施例的变流器功率模块10包括：骨架1、散热器2、三相整流单元3、三相逆变单元4，散热器2布置在骨架1的底部，三相逆变单元4和三相整流单元3分别布置在散热器2的正面和反面。本发明实施例的变流器功率模块，将整流单元、逆变单元的元器件分别布置于散热器正、反面，有助于减小变流器功率模块体积，优化结构布局，提高功率密度。并且仅仅采用骨架作为支撑部件的结构形式，相比现有技术，结构更加简洁。

具体地，在一个优选的实施方式中，骨架1构造为由若干根折弯梁铆接组成的支架。通过若干根折弯梁铆接组成的骨架，一方面可以使得骨架的结构简单美观，另一方面可以降低骨架的生产制造成本。具体地，在一个优选的实施方式中，散热器2采用冷媒方式散热。散热器双面安装开关元件，采用冷媒冷却，既能保证良好的低热阻值、小温升要求，而且体积小、重量轻，同时又能满足整柜安装与中央空调变流器机组的需求。进一步地，在一个优选的实施方式中，散热器2的进、出管接头均采用螺纹管接头。采用螺纹管的接头可以使得散热器的安装和拆缷简单便捷。具体地，在一个优选的实施方式中，散热器通过散热器支撑装置9布置在骨架的底部。具体地，散热器支撑装置9安装于骨架1的底部，通过铆接固定，散热器2安装在散热器支撑装置9上。通过散热器支撑装置固定散热器，可以确保散热器的安装稳定牢靠，从而确保变流器功率模块的可靠性。

本发明实施例的变流器功率模块10，在一个优选的实施方式中，三相整流单元3的开关元件为整流二极管31。整流单元采用二极管整流方式，一方面可以进一步简化结构，另一方面又可以降低成本。在一个优选地实施方式中，三相逆变单元4的开关元件为igbt模块41。进一步地，在一个优选的实施方式中，本发明实施例的变流器功率模块10还包括第一环氧件5和第二环氧件6。第一环氧件5和第二环氧件6分别布置在散热器2上与散热器2的正面和反面相邻的两个侧面上。通过将环氧件布置在散热器的两侧面，可以有效利用变流器功率模块的布局空间，从而进一步优化变流器功率模块的结构布局，减小模块的体积。进一步地，在一个优选的实施方式中，本发明实施例的变流器功率模块10还包括交流输出铜排组件26，交流输出铜排组件7的其中一端与三相逆变单元4的输出端连接，并且交流输出铜排组件7固定在第一环氧件5上。交流输出铜排组件固定在第一环氧件上，使得交流铜排出书组件定位稳定牢靠，从而可以增强交流输出铜排组件的受力能力。具体地，交流输出铜排组件26一端连接于igbt模块41的交流输出端子上，另一端连接于外部负载，交流输出铜排组件26由两块铜排叠层而成，并固定在第一环氧件5上。

进一步地，在一个优选的实施方式中，三相整流单元3和三相逆变单元4均设有温度继电器7。通过设置温度继电器，在变流器功率模块的温度超过预设温度时，温度继电器动作，从而控制系统下发停机命令，模块停止工作。进一步地，在一个优选的实施方式中，三相整流单元3和三相逆变单元4均设有温度传感器8。通过温度传感器可以监测散热器的温度，并且进行温度预警和报警。具体地，三相逆变单元4还包括放电电阻器42和线托43，并且三相逆变单元4布置在散热器2的正面，三相整流单元3还包括厚膜电阻器32，并且三相整流单元3布置在散热器的反面。

具体地，如图1至图8所示，本发明实施例的变流器功率模块10，还包括功率薄膜电容器11、电容器支撑组件12和脉冲分配板13，电容器支撑组件12安装于骨架1上，用于固定功率薄膜电容器11和脉冲分配板13。另外，本发明实施例的变流器功率模块10还包括第三环氧件14、低感母排15、正母排组件16、四芯矩形插头插座17、八芯矩形插头插座18、交流输入铜排组件19、电流传感器20、直流正铜排组件21、直流负铜排组件22、正母排23、负母排24和低感母排25。第三环氧件14安装于骨架1的顶部横梁上，用于固定低感母排15的正接口和正母排组件16。四芯矩形插头插座17安装于骨架1折弯梁上，用于连接控制电源线。八芯矩形插头插座18安装于骨架1折弯梁上，用于连接充电线路及中间直流电路引出线。交流输入铜排组件19其中一端连接于整流二极管31的交流输入端子，另一端连接于外部电源输入线，交流输入铜排组件19由两块铜排叠层而成。电流传感器20安装于交流输入铜排组件19上，通过螺钉紧固，用于检测三相输入电流值。直流正铜排组件21连接三个整流二极管31的正端子，直流负铜排组件22连接三个整流二极管31的负端子。正母排23一端连接于直流正铜排组件21上，另一端连接于正母排组件16上，并和正母排组件16一起固定于第二环氧件6上。负母排24一端连接于直流负铜排组件22上，另一端连接于低感母排25的负端子上，同时负母排24固定于第二环氧件6上。正母排组件16一端位于正母排23下方，与正母排23一起固定于第二环氧件6上，另一端位于第三环氧件14上，作为外接电抗器的接口。低感母排25连接igbt模块41和功率薄膜电容器11相对应极性的端子，低感母排25由铜排层和绝缘层叠合而成，外围边缘用绝缘材料密封，低感母排25呈竖直安装引出水平铜排引脚与igbt模块41相对应极性的端子连接，低感母排25的圆柱形端子与功率薄膜电容器11相对应极性的端子相连接，同时引出水平铜排接口，用于连接外部电抗器的正极性接口，低感母排25引出的水平铜排引脚置于第二环氧件6上方，起到支撑固定作用。本发明实施例的变流器功率模块将组成模块的各个元器件分层安装在模块内，这种结构进一步缩小了外形尺寸，使得空间更为紧凑，同时进一步提高了功率密度，并且使得变流器功率模块集成度高。

图9示意性显示了本发明实施例的变流器功率模块的主电路原理。如图9所示，本发明实施例的变流器功率模块10的主电路原理如下：

本发明实施例的变流器功率模块10包括三个整流二极管(vd1～vd3)，三个igbt模块组件(vt1～vt3)，六个电流传感器(sc1～sc6)，一个电容器c，一个放电电阻(rj1、rj2)，两个外接的厚膜电阻(r11、r12)作为充电电阻，三个交流输入接口a、b、c)、三个交流输出接口(u、v、w)，及连接外部电抗器的电气接口(udc+:a、udc+:b)。实际变流器系统中，三个交流输入接口(a、b、c)前端安装有交流接触器，在给定交流接触器闭合命令之前，系统会通过厚膜电阻器(r11、r12)给电容器c充电，当控制系统检测到电容器c上电压达到要求时，交流接触器闭合，三个交流输入接口(a、b、c)与外部电源连接，从而通过由三个整流二极管(vd1～vd3)组成的整流电路及电抗器l给电容器c继续充电，直至电容器c上电压平均值稳定。当控制系统发送控制命令使由三个igbt模块组件(vt1～vt3)组成的逆变电路工作时，整个电路实现了ac/dc/ac(交流/直流/交流)的变换。当控制系统发送停机命令后，电容器c通过放电电阻(rj1、rj2)放电。电容器c用于起一定的稳定中间直流电压的作用，同时用于抑制igbt开关的过电压。六个电流传感器(sc1～sc6)电用于测量三相交流输入、三相交流输出电流。

根据上述实施例，可见，本发明涉及的变流器功率模块结构简洁、空间布局紧凑、体积小、功率密度高。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。