一种整流逆变大功率模块及储能变流器的制作方法

本实用新型涉及储能变流器技术领域，更具体地说，涉及一种整流逆变大功率模块及储能变流器。

背景技术：

目前，在储能变流器产品中，功率模块作为核心部分，尤为重要，直接决定着整个系统的性能、可靠性和功率密度。目前储能市场主流功率为500k，大功率较少。但从储能行业发展看，大功率是未来的趋势，大功率需要由大功率模块来实现。储能变流器一般都会根据实际应用进行并联组合使用，必须考虑适应性，因此对变流器功率密度要求会越来越高。功率模块中不同的器件布局会导致电气性能相差很大，目前的功率模块的布局无法满足大功率的需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种整流逆变大功率模块及储能变流器，解决了现有技术中储能变流器中的功率模块的布局不适合大功率等的问题。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种整流逆变大功率模块，包括壳体，在所述壳体内安装有多个功率器件以及用于控制所述功率器件的控制主板，所述壳体内具有用于安装多个所述功率器件的第一层安装空间以及用于安装所述控制主板的第二层安装空间，每一所述功率器件安装在所述第一层安装空间内，所述控制主板安装在所述第二层安装空间，每一所述功率器件的正极与负极之间通过叠层铜排相连接。

在本实用新型的整流逆变大功率模块中，多个所述功率器件分别是由多个母线电容并联形成的总母线电容器件、由多个吸收电容并联形成总吸收电容器件以及由多个IGBT并联形成的总IGBT器件，所述第一层安装空间内被划分为并排排列的两个区域空间且分别设为第一区域空间和第二区域空间，所述总母线电容器件安装在所述第一区域空间，所述总吸收电容器件和总IGBT器件安装在所述第二区域空间；用于安装所述总IGBT器件和所述总母线电容器件的安装面在同一平面上。

在本实用新型的整流逆变大功率模块中，所述第一区域空间远离所述第二区域空间的一端设置有直流铜排，所述第二区域空间远离所述第一区域空间的一端设置有交流铜排，所述直流铜排与所述交流铜排相对设置；所述直流铜排与所述交流铜排之间连接有直线状的电导线，所述电导线经过所述总母线电容器件、总吸收电容器件和总IGBT器件并使所述总母线电容器件、总吸收电容器件和总IGBT器件相互串联。

在本实用新型的整流逆变大功率模块中，所述控制主板与所述功率器件之间设置有电磁屏蔽板。

在本实用新型的整流逆变大功率模块中，所述控制主板与所述电磁屏蔽板之间设置有绝缘膜。

在本实用新型的整流逆变大功率模块中，所述第二层安装空间位于所述第一层安装空间的上层，所述第一层安装空间的下层设置有第三层安装空间，在所述第三层安装空间内安装有散热器。

在本实用新型的整流逆变大功率模块中，所述壳体的相对两侧分别设置有进风侧壁和出风侧壁，所述进风侧壁上开设有进风口，所述出风侧壁上开设有出风口，所述进风侧壁和所述出风侧壁分别位于所述壳体的两端所设置的所述直流铜排和所述交流铜排之间，且所述进风侧壁和所述出风侧壁分别沿所述第一层安装空间、第二层安装空间和第三层安装空间的垂向设置。

在本实用新型的整流逆变大功率模块中，所述进风侧壁上设置有把手；所述进风侧壁上还开设有用于对外通信的通信接口。

在本实用新型的整流逆变大功率模块中，所述直流铜排的直流接口和所述交流铜排的交流接口分别裸露在外。

本实用新型还提供了一种储能变流器，包括上述的整流逆变大功率模块以及用于供每一所述整流逆变大功率模块共用的滤波电感器。

实施本实用新型的整流逆变大功率模块及储能变流器，具有以下有益效果：本实用新型的整流逆变大功率模块将功率器件布局在下层，控制主板布局在上层，功率连接采用叠层铜排连接，提高整个模块的可靠性的同时使得功率器件之间的安装距离减小，因此提升整个模块的功率密度，整体紧凑有序，布局合理，不仅提升了整体性能，还节省空间。

附图说明

图1为本实用新型的整流逆变大功率模块的第一角度的外部结构示意图；

图2为本实用新型的整流逆变大功率模块的第一角度的内部结构示意图；

图3为本实用新型的整流逆变大功率模块的第二角度的内部结构示意图；

图4为本实用新型的整流逆变大功率模块的第三角度的内部结构示意图；

图5为本实用新型的整流逆变大功率模块的第四角度的内部结构示意图；

图6为本实用新型的整流逆变大功率模块的外视示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的整流逆变大功率模块及储能变流器的结构作进一步说明：

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示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。

本实用新型较佳实施例提供了一种储能变流器，其包括至少一个整流逆变大功率模块以及用于供每一个整流逆变大功率模块共用的滤波电感器。其中，整流逆变大功率模块的数量根据需要而定，可以一个、两个、三个或更多个，但同用一个滤波电感器，这样大大降低整流逆变大功率模块的体积和重量，同时为系统节省了空间，可以使得整个产品设计的更为紧凑，产品更有竞争优势。

如图1-4所示，在较佳实施例中，整流逆变大功率模块包括壳体1，在壳体1内安装有多个功率器件以及用于控制功率器件的控制主板2。多个功率器件分别是用于稳定电压的总母线电容器件3、用于吸收谐波电流的总吸收电容器件4以及总IGBT器件5。总母线电容器件3是由多个母线电容并联形成。总吸收电容器件4是由多个吸收电容并联形成。总IGBT器件5是由多个IGBT并联形成。其中，母线电容、吸收电容、IGBT的数量根据需要而定。

需要说明的是，控制主板2、母线电容、吸收电容、IGBT均是现有技术中常用的，其具体结构不再进行详细赘述。

如图4所示，壳体1内具有用于安装多个功率器件的第一层安装空间21以及用于安装控制主板2的第二层安装空间22，每一个功率器件安装在第一层安装空间21内，也就是说，总母线电容器件3、总吸收电容器件4、总IGBT器件5安装在第一层安装空间21内，控制主板2安装在第二层安装空间22，每一个功率器件的正极与负极之间通过叠层铜排相连接。叠层铜排是现有技术中已有的，这里不再进行详细赘述。通过将功率器件布局在下层，控制主板2布局在上层，功率连接采用叠层铜排连接，提高整个模块的可靠性的同时使得功率器件之间的安装距离减小，因此提升整个模块的功率密度，整体紧凑有序，布局合理，不仅提升了整体性能，还节省空间。

用于安装总IGBT器件5和总母线电容器件3的安装面在同一平面上，这样设计会使叠层铜排更加简洁，同时方便加工、可靠性高以及成本更有优势。

第二层安装空间22位于第一层安装空间21的上层，第一层安装空间21的下层设置有第三层安装空间23，在第三层安装空间23内安装有散热器7。考虑功率升级需求，模块IGBT大功率段封装一致，只需根据功率进行散热器7柔性配置，就可实现整机的不同功率需求，比如小功率可采用铝制散热器，中功率可采用热管散热器，更大功率可采用液冷散热器等等。

整流逆变大功率模块的壳体内划分为第一层安装空间21、第二层安装空间22、第三层安装空间23，将散热器7、功率器件、主控制板2分别安装在各自层的空间，相互独立又联系，这样使得装配变得更简便。

第一层安装空间21内被划分为并排排列的两个区域空间且分别设为第一区域空间10和第二区域空间20，总母线电容器件3安装在第一区域空间10，总吸收电容器件4和总IGBT器件5安装在第二区域空间20，进一步提升整个模块的功率密度，整体进一步紧凑有序，节省空间。

在壳体1的两端分别设置有直流铜排8和交流铜排9，二者相对设置。具体地，第一区域空间10远离第二区域空间20的一端设置有直流铜排8，第二区域空间20远离第一区域空间10的一端设置有交流铜排9，直流铜排8与交流铜排9相对设置，以便使功率模块的回路短，布局顺畅，清晰明了。其中，直流铜排8与交流铜排9之间连接有直线状的电导线(图中未标示)，直线状的电导线经过总母线电容器件3、总吸收电容器件4和总IGBT器件5并使总母线电容器件3、总吸收电容器件4和总IGBT器件5相互串联。该直线状的电导线实现了最短回路。

如图5所示，控制主板2与功率器件之间设置有电磁屏蔽板11，既可以实现控制主板2安装固定，又能起到很好屏蔽功能，有效屏蔽部分高频信号，保证控制主板2区域的电磁环境，提高通信的可靠性。IGBT都是高频信号，同时铜排、电容都有些谐波，这些都对控制主板2工作有影响，增加电磁屏蔽板11可以很好的屏蔽控制主板2底层的影响。电磁屏蔽板11是现有技术常用的电磁屏蔽板，目前已有的电磁屏蔽材料制成的电磁屏蔽板11均在本发明的保护范围之内。

如图5所示，控制主板2与电磁屏蔽板11之间设置有绝缘膜12，绝缘膜12主要是绝缘电的常用绝缘材料制成的，目前已有的绝缘材料制成的绝缘膜12均在本实用新型的保护范围之内。在电磁屏蔽板11上面附绝缘膜12，这样控制主板2与电磁屏蔽板11之间无需较大距离，可降低控制主板2与下层的距离，从而节省空间，提高整个模块的功率密度。

如图6所示，壳体1的相对两侧分别设置有进风侧壁13和出风侧壁14，进风侧壁13上开设有进风口131，出风侧壁14上开设有出风口(图中未标示)，进风侧壁13和出风侧壁14分别位于壳体1的两端所设置的直流铜排8和交流铜排9之间，且进风侧壁13和出风侧壁14分别沿第一层安装空间21、第二层安装空间22和第三层安装空间23的垂向设置。该设计简洁、方便，采用风冷散热，前进风、后出风，使整个风道最短，直接对热集中的散热器7进行散热，散热更有效。

进风侧壁13上设置有把手15，方便抽拉进行组装、维护等。

进风侧壁13上还开设有用于对外通信的通信接口16，直流铜排8的直流接口81和所述交流铜排9的交流接口91分别裸露在外，方便检测和维护的需求，极大的提升了整机的安装和维修效率。

应当理解的是，对本领域技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，但这些改进或变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围之内。