功率模块系统及光伏逆变系统的制作方法

本发明涉及功率模块排布技术领域，特别涉及一种功率模块系统。本发明还涉及一种包括上述功率模块系统的光伏逆变系统。

背景技术：

在多相级联型系统中，相间级联模块的压差随着与相间公共点(n)的距离增加而增加。如图1所示，现有的功率模块01布局为u相单独一行，由多个功率模块01串联连接。v相单独一行、由多个功率模块01串联连接。w相单独一行，由多个功率模块01串联连接。

由于单个功率模块01电压和功率有限，要做到更大功率和更高电压时，必须将多个功率模块01进行串联起来，达到所需的功率和电压。现有的技术方案再绝缘设计时，以最恶劣的终端压差为依据进行设计，在多个功率模块01串联后，行与行之间的电压差比较大，尤其是额定工作电压在35kv甚至更高时，行与行之间的电气间隙和爬电距离非常大，比如35kv，就需要300mm的空气间隙和875mm的爬电距离，从而造成空间浪费，空间利用率很低。

因此，如何减小功率模块系统占用空间，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种功率模块系统，该功率模块系统占用空间减小。本发明的另一目的是提供一种包括上述功率模块系统的光伏逆变系统。

为实现上述目的，本发明提供一种功率模块系统，包括多个功率模块，还包括设置于相邻两列所述功率模块之间的纵向隔板组件，所述纵向隔板组件为绝缘件。

优选地，所述纵向隔板组件包括主隔板、底部隔板和顶部隔板，所述底部隔板和所述顶部隔板分别设置在所述主隔板的底端和顶端，所述底部隔板的宽度大于所述主隔板的厚度，位于所述纵向隔板组件相对两侧的所述功率模块与所述主隔板侧壁固定连接。

优选地，所述功率模块包括固态变压器及位于所述固态变压器相对两侧的低压侧组件和高压侧组件；

所述纵向隔板组件还包括设置在所述高压侧组件一侧增爬隔板，所述增爬隔板与所述主隔板固定连接。

优选地，所述增爬隔板设置在所述主隔板端部相对两侧，所述增爬隔板沿所述主隔板长度方向延伸至所述主隔板顶端和底端。

优选地，所述主隔板每侧均设有多个所述增爬隔板，每侧所述主隔板上多个所述增爬隔板沿所述主隔板宽度方向依次排布。

优选地，所述低压侧组件和所述高压侧组件均为侧边冷却进风，且低压侧组件和所述高压侧组件的进风背向设置，所述低压侧组件和高压侧组件均为顶端出风，所述固态变压器为底端冷却进风，顶端出风。

优选地，所述固态变压器的主体与所述主隔板间隔布置，所述固态变压器的主体与所述主隔板支撑形成供所述低压侧组件、所述高压侧组件及所述固态变压器排风的排风通道，所述主隔板顶端设有与所述排风通道出风口对应的抽风系统。

优选地，多个所述功率模块分别为u相功率模块、v相功率模块和w相功率模块，所述u相功率模块、所述v相功率模块和所述w相功率模块个数相等，且所述u相功率模块、所述v相功率模块和所述w相功率模块均串联设置，尾端所述u相功率模块、尾端所述v相功率模块和尾端所述w相功率模块的负极等电位连接，每列同相上下相邻所述功率模块串联；

所述功率模块在竖向上呈n排布置，n>3，n为整数。

优选地，位于同一列的两相尾部所述功率模块负极连接。

一种光伏逆变系统，包括配电系统及与配电系统电连接的功率模块系统，所述功率模块系统为上述任一项所述的功率模块系统。

在上述技术方案中，本发明提供的功率模块系统包括多个功率模块及设置于相邻两列功率模块之间的纵向隔板组件，纵向隔板组件为绝缘件。

通过上述描述可知，在本申请提供的功率模块系统中，通过在相邻两列功率模块之间设置纵向隔板组件，可以缩短列与列功率模块之间的间距，进而减小功率模块系统占用空间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为传统的功率模块系统的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的第一种功率模块系统的结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的第二种功率模块系统的结构示意图；

图4为本发明实施例所提供的第三种功率模块系统的结构示意图；

图5为本发明实施例所提供的第四种功率模块系统的结构示意图；

图6为本发明实施例所提供的第五种功率模块系统的结构示意图；

图7为本发明实施例所提供的第六种功率模块系统的结构示意图；

图8为本发明实施例所提供的功率模块系统的侧视图；

图9为本发明实施例所提供的纵向隔板组件的三维结构图；

图10为本发明实施例所提供的纵向隔板组件的结构示意图。

其中图1-10中：01、功率模块；

100、功率模块；101、第一接线端子；102、第二接线端子；110、高压侧组件；120、固态变压器；130、低压侧组件；

200、纵向隔板组件；201、顶部隔板；202、底部隔板；203、主隔板；204、增爬隔板。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种功率模块系统，该功率模块系统占用空间减小。本发明的另一核心是提供一种包括上述功率模块系统的光伏逆变系统。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图10。

在一种具体实施方式中，本发明具体实施例提供功率模块系统包括多个功率模块100及设置于相邻两列功率模块100之间的纵向隔板组件200，纵向隔板组件200为绝缘件。其中纵向隔板组件可以为一个，功率模块100形成列数可以为两列，也可以为三列或四列等。如图2至图7所示，优选，相邻两列功率模块100之间均分别设有一个纵向隔板组件200。

具体的，纵向隔板组件200可以为平板式结构，功率模块100可以与纵向隔板组件200间隔分布，为了减小空间及便于安装功率模块100，优选，功率模块100安装在纵向隔板组件200背向设置的两个侧面上。

具体的，多个功率模块100可以呈矩阵排布。

其中功率模块100包括第一接线端子101和第二接线端子102，两者极性不同，在任一时刻，所有的模块100的第一接线端子101极性相同、第二接线端子102的极性相同。本申请可以暂定接线端子101为正，接线端子102为负。

多个功率模块100分别为u相功率模块、v相功率模块和w相功率模块，u相功率模块、v相功率模块和w相功率模块个数相等，且u相功率模块、v相功率模块和w相功率模块均串联设置，尾端u相功率模块、尾端v相功率模块和尾端述w相功率模块的负极等电位连接，每列同相上下相邻功率模块100串联。每相每列内部相邻功率模块100上下之间串联，即u相功率模块串联，v相功率模块串联，w相功率模块串联。功率模块100在竖向上呈n排布置，n>3，n为整数。

其中u相功率模块电气连接、v相功率模块电气连接和w相功率模块电气连接可以呈u型或s型排布。具体的，v相功率模块位于w相功率模块和u相功率模块之间。

优选，为了便于相邻两相连接，处于同一列的两相尾部模块的负极连接在一起。处于同一列的两相尾部模块可以为尾端w相功率模块和尾端v相功率模块或者尾端v相功率模块和尾端u相功率模块。

由于设置总线隔板组件，降低每列内部上下相邻功率模块100之间的电压差，从而可以减少每列内部上下相邻功率模块100之间的空气距离。

图2所示，第一种功率模块系统中，u相功率模块包括10个功率模块100串联组成，尾端u相功率模块位于第4行第3列，首端u相功率模块位于第3行第1列。v相功率模块包括10个功率模块100串联组成，尾端v相功率模块位于第2行第6列，首端v相功率模块位于第1行第4列。w相功率模块包括10个功率模块100串联组成，尾端w相功率模块位于第3行第6列，首端w相功率模块位于第4行第8列。此种排布为每列相邻两个功率模块100之间的间距相等。

u相的第4行第3列功率模块100、v相的第2行第6列功率模块100、w相的第4行第8列功率模块100的第二接线端子102导电连接在一起。每列功率模块100之间通过纵向隔板组件200进行电气隔离。每相内部的功率模块100通过s形接线方式进行电气连接。对于s形接线方式的两相，将每相的尾部功率模块100放在一列中，进行中性点n的相邻共用。

图2所示的第一种功率模块系统、图3所示的第二种功率模块系统、图4所示的第三种功率模块系统、图5所示的第四种功率模块系统、图6所示的第五种功率模块系统均为4行8列布局，每相由10个模块组成，32个单元位置空缺出2个单元，达到每相功率模块100数相同。

图7所示的为功率模块100呈5行6列方式布置，共有30个模块100，每相功率模块100为十个，接线方式为u形接线方式。每列与列之间设置纵向隔板组件200，在高度允许的情况下，此方案的空间利用率最高。

通过上述描述可知，在本申请具体实施例所提供的功率模块系统中，通过在相邻两列功率模块100之间设置纵向隔板组件200，可以缩短列与列功率模块100之间的间距，进而减小功率模块系统占用空间。

同时功率模块系统布局更加紧凑，空间利用率更高，在同等空间情况下，可以布置更多功率模块100，工作电压提高。

在一种具体实施方式中，纵向隔板组件200包括主隔板203、底部隔板202和顶部隔板201，底部隔板202和顶部隔板201分别设置在主隔板203的底端和顶端，底部隔板202的宽度大于主隔板203的厚度，位于纵向隔相对两侧的功率模块100与主隔板203侧壁固定连接。具体的，底部隔板202可以作为纵向隔板组件200的支撑结构，底部隔板202的相对两端对称分布在主隔板203的相对两侧。

优选，该功率模块系统还包括用于固定纵向隔板组件200的固定件，优选，固定件与纵向隔板组件200可拆卸连接，提高功率模块100的安装稳定性。

具体的，功率模块100包括固态变压器120及位于固态变压器120相对两侧的低压侧组件130和高压侧组件110。具体的，优选固态变压器120、低压侧组件130和高压侧组件110水平排布。优选该固态变压器应用于高压绝缘场合中，尤其svg(staticvargenerator，静止无功发生器)中。

纵向隔板组件200还包括设置在高压侧组件110一侧增爬隔板204，增爬隔板204与主隔板203固定连接。

如图9和图10所示，在一种具体实施方式中，增爬隔板204设置在主隔板203端部相对两侧，增爬隔板204沿主隔板203长度方向延伸至主隔板203顶端和底端，增爬隔板204的宽度大于主隔板203的厚度。

优选的，主隔板203每侧均设有多个增爬隔板204，每侧主隔板203上多个增爬隔板204沿主隔板203宽度方向依次排布。通过设置增爬隔板204，满足相邻高压侧组件110单元之间的爬电距离要求，同时可以减少纵向隔板组件200的伸出尺寸。

为了提高冷却效果，优选，低压侧组件130和高压侧组件110均为侧边冷却进风，且低压侧组件130和高压侧组件110的进风背向设置，低压侧组件130和高压侧组件110均为顶端出风，固态变压器120为底端冷却进风，顶端出风。具体的，优选，低压侧组件130和高压侧组件均设有用于抽风的风扇，通过抽入冷风分别对低压侧组件130和高压侧组件中电器组件散热。

在一种具体实施方式中，固态变压器120的主体与主隔板203间隔布置，固态变压器120的主体与主隔板203支撑形成供低压侧组件130、高压侧组件110及固态变压器120排风的排风通道，主隔板203顶端设有与排风通道出风口对应的抽风系统。具体的，每个顶端固态变压器120顶端设有一个抽风系统，即主隔板203相对两侧均设有一个抽风系统，当然，也可以同一个主隔板203顶端设有一个抽风系统，即同一主隔板203上安装的功率模块100共用一个抽风系统。

每列内部上下相邻模块之间无需额外增加水平绝缘板，相邻列模组之间设置纵向隔板组件200，形成每列单独的风道，降低散热风道的设计难度，有利于功率模块100更好地散热。

由于低压侧组件130、高压侧组件110和固态变压器120各自都有散热的需求，所以设计成两侧进风w1和w2，顶部出风汇聚到固态变压器120的风道路径w4，固态变压器120底部进风w3，其中w1代表低压侧组件130进风方向，w2代表高压侧组件110进风方向，w3代表固态变压器120进风方向，同时低压侧组件130、高压侧组件110的出风可以均汇集至w3进风中，w4代表最终出风方向。如此涉及避免上下两个相邻单元窜风影响。纵向隔板组件200的应用还可以很好的做到两个相邻列的功率模块100之间的风道独立。减少不同列之间的散热影响，便于广泛推广使用。

为了提高纵向隔板组件200的加工效率，优选，纵向隔板组件200为一体成型结构。具体的，纵向隔板组件200可以为一体注塑成型，纵向隔板组件200可以为不饱和聚酯结构或环氧板结构等。

本申请提供的一种光伏逆变系统，包括配电系统及与配电系统电连接的功率模块系统，其中功率模块系统为上述任一种功率模块系统，前文叙述了关于功率模块系统的具体结构，本申请包括上述功率模块系统，同样具有上述技术效果。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、元件、部件、和/或它们的组合。

尽管可以在文中使用术语第一、第二等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或比段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“下方”、“竖直”、“上方”、“水平”、“横”、“垂直”、“底部”、“中部”、“顶部”、“一侧”、“一端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中机构的不同方位。例如，如果在图中的机构翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。机构可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。