一种模块化水冷功率单元的制作方法

本实用新型涉及高压变频器技术领域，特别涉及一种模块化水冷功率单元。

背景技术：

高压变频器被广泛的应用于电力、冶金、市政、石化等行业。随着大功率电力电子器件和电气传动技术的进步，高压变频器产业正在进入一个高速发展期。功率单元作为高压变频器的核心部件，对高压变频器的结构形式、尺寸大小和稳定运行起着决定性作用。

目前大功率功率单元的散热主要采用水冷冷却的方式，现有的高压变频器的功率单元都是整体结构，所有元器件及水冷散热器均安装于一个箱体中，模块化程度不高，从而导致变频器扩展性不高、运输装配不便。当功率单元内某个器件发生故障时，需将整个功率单元从变频器中拆出，造成维护困难。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所述问题，本实用新型提供一种模块化水冷功率单元，将高压变频器的功率单元拆分成多个独立功能的箱体，这种分体式的模块化的功率单元结构具有扩展性强、维护方便、散热性能好等优点。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种模块化水冷功率单元，包括整流模块、电容模块和逆变模块；所述的整流模块、电容模块和逆变模块均为箱体式结构，其内部的元器件均安装于各自的箱体内，所述的整流模块、电容模块和逆变模块从左至右依次布置，并通过电容叠层母排相互电气连接。

所述的整流模块上部设有整流模块进水口、下部设有整流模块出水口；所述的逆变模块上部设有逆变模块进水口、下部设有逆变模块出水口。

所述的整流模块包括整流箱体和箱体内部的元器件，所述的整流箱体包括框架、整流前挡板、整流后挡板和侧封板，箱体前端设有拉手，箱体内的元器件包括整流桥、熔断器、温度开关、放电电阻、电源模块、检测电路板、整流叠层母排、输入铜排，整流桥和熔断器通过整流叠层母排、输入铜排进行电气连接。

所述的整流箱体内设有整流水冷板，固定于整流箱体框架的前部，其进水口和出水口分别露出整流箱体前面板的上部和下部，所述的整流桥、温度开关、放电电阻通过螺栓固定于整流水冷板上。

所述逆变模块包括逆变箱体和箱体内部的元器件，所述的逆变箱体包括框架、逆变前挡板、逆变后挡板和侧封板，箱体前端设有拉手，箱体内的元器件包括IGBT、突波电容、温度开关、PCB板、驱动板、逆变叠层母排、输出铜排，逆变叠层母排通过螺栓与IGBT铜排连接端面紧固，输出铜排分别固定于逆变箱体的上下两端并由逆变箱体的后部引出。

所述的逆变箱体内设有逆变水冷板，固定于逆变箱体框架的前部，其进水口和出水口分别露出逆变箱体前面板的上部和下部，IGBT、温度开关通过螺栓固定于逆变水冷板上，驱动板固定在IGBT上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)扩展性强，本实用新型采用分体式、模块化设计，从左至右依次为整流模块、电容模块、逆变模块。此种设计形式，通过增减、替换或改变其中任一模块，就可以实现功率单元很强的扩展性。

2)维护方便，本实用新型各模块通过电容叠层母排进行电气连接。当功率单元中任一模块发生故障时，在拆卸电容叠层母排后，就可以将故障模块单独抽出维护。

3)散热性能好，本实用新型整流模块和逆变模块分别设有各自的进水口和出水口，当本实用新型安装于功率柜体上时，进水口通过进水管并联，出水口通过回水管并联。此种管道并联的设计形式，冷却水分别给整流模块和逆变模块单独散热，拥有更好的散热性能。

附图说明

图1是本实用新型整体等轴侧结构示意图；

图2是本实用新型的整流模块等轴侧结构示意图；

图3是本实用新型的整流散热器器件摆布示意图；

图4是本实用新型的逆变模块等轴侧结构示意图；

图5是本实用新型的逆变散热器器件摆布示意图；

图6是本实用新型的电容模块等轴示意图。

图中：1-整流模块 2-电容模块 3-逆变模块 4-电容叠层母排 5-整流模块进水口 6-整流模块出水口 7-逆变模块进水口 8-逆变模块出水口 9-整流模块框架 10-整流后挡板 11-输入铜排 12-熔断器 13-固线弯角 14-检测电路板 15-电源模块 16-整流桥 17-整流水冷板 18-整流叠层母排 19-整流前挡板 20-航空插座 21-拉手 22-温度开关 23-放电电阻 24-逆变模块框架 25-逆变叠层母排 26-PCB 27-逆变前挡板 28-逆变水冷板 29-绝缘垫块 30-逆变后挡板 31-输出铜排 32-突波吸收电容 33-驱动从板 34-驱动主板 35-IGBT 36-温度开关 37-连接柱 38-侧封板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型提供的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，一种模块化水冷功率单元，包括整流模块1、电容模块2和逆变模块3；所述的整流模块1、电容模块2和逆变模块3均为箱体式结构，其内部的元器件均安装于各自的箱体内，所述的整流模块1、电容模块2和逆变模块3从左至右依次布置，并通过电容叠层母排4相互电气连接。

所述的流模块1上部设有整流模块进水口5、下部设有整流模块出水口6。逆变模块3上部设有逆变模块进水口7、下部设有逆变模块出水口8。当本实用新型安装于功率柜体上时，整流模块1和逆变模块3的进水口通过进水管并联，出水口通过出水管并联。

如图2所示，所述的整流模块1包括整流箱体和箱体内部的元器件，所述的整流箱体包括框架9、整流前挡板19、整流后挡板10和侧封板38，箱体前端设有拉手21，箱体内的元器件包括整流桥16、熔断器12、温度开关22、放电电阻23、电源模块15、检测电路板14、整流叠层母排18、输入铜排11，整流桥16和熔断器12通过整流叠层母排18、输入铜排11进行电气连接。

整流前挡板19和整流后挡板10分别固定于整流模块1框架9的前后两端，整流前挡板19上安装有2个拉手21便于整流模块1的整体拆装，整流前挡板19上同时安装有航空插座20用于和逆变模块3的电气连接。电源模块15安装于整流模块1的中间部位，检测电路板14位于电源模块15的上部，熔断器12安装于整流模块1的后部。固线弯角13固定于整流模块1框架9内的上下两端用于线缆的固定。

所述的整流箱体内设有整流水冷板17，其固定于整流箱体框架9的前部。如图3所示，所述的整流桥16、温度开关22、放电电阻23通过螺栓固定于整流水冷板17上，整流水冷板17的进水口和出水口分别露出整流箱体前面板的上部和下部。

如图4所示，所述逆变模块2包括逆变箱体和箱体内部的元器件，所述的逆变箱体包括框架24、逆变前挡板27、逆变后挡板30和侧封板38，箱体前端设有拉手21，箱体内的元器件包括IGBT35、突波电容32、温度开关36、PCB板26、驱动板33和34、逆变叠层母排25、输出铜排31，IGBT35与逆变叠层母排25和输出铜排31进行电气连接。

逆变前挡板27和整流后挡板30分别固定于逆变模块3框架24的前后两端，逆变前挡板27上安装有2个拉手21便于逆变模块3的整体拆装，逆变前挡板27上同时安装有航空插座20用于和整流模块1的电气连接。逆变叠层母排25通过螺栓与IGBT35铜排连接端面紧固。PCB26和突波吸收电容32固定在逆变叠层母排25上。输出铜排31通过绝缘垫块29分别固定于逆变模块3的上下两端并引出到逆变模块3的后部。

所述的逆变箱体内设有逆变水冷板28，其固定于逆变箱体框架24的前部。如图5示，IGBT35、温度开关36通过螺栓固定于逆变水冷板28上，驱动板33和34固定在位于逆变模块的IGBT35上，逆变水冷板28的进水口和出水口分别露出逆变箱体前面板的上部和下部。

如图6示，所述的电容模块2为箱体式结构，箱体前端两侧设有拉手21，箱体前端中部设有电容叠层母排的连接柱37，用于连接电容叠层母排4。所述的电容模块2的箱体内部封装电容，封装电容与电容叠层母排4的连接柱37电气连接。现有的市场上购买的用于功率单元上使用的电容器即为整体的封装结构，封装时，箱体外形按图5提供的外形进行封装。

本实用新型采用了分体式、模块化设计。此种设计形式，通过修改整流模块1或逆变模块3的内部配置以及增减电容模块2内的电容数量，来提高或降低功率单元的设计功率，使功率单元具有了较强的扩展性和一致性。

本实用新型当功率单元中的任一模块发生故障时，在拆卸电容叠层母排4后就可以将故障模块单独抽出进行维护。因单个模块的重量要远轻于整个功率单元的重量，方便了功率单元的拆装和维护。

当本实用新型安装于功率柜体上时，整流模块1和逆变模块3的进水口通过进水管并联，出水口通过出水管并联。此种设计形式，冷却水分别给整流模块1和逆变模块3进行冷却散热，使本实用新型拥有更好的散热性能。

以上实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。