三电平功率模块及风能变流器的制作方法

本实用新型涉及风能发电设备领域，具体涉及一种三电平功率模块及风能变流器。

背景技术：

目前，在风能变流器产品中，功率模块作为核心部分，尤为重要，直接决定这整个系统的性能、可靠性和功率密度。目前风能市场主流功率模块为两电平。三电平功率模块较少。但从风能行业发展看，三电平风能变流器的整机效率高，同等情况下发电量会更多，应该是未来的趋势，而三电平风能变流器就需要由三电平功率模块来实现。

在风电塔筒内的空间有限，由于风电塔筒的内部空间有限，现有技术中功率模块的尺寸较大，功率密度低，难以布置在风电塔筒有限的内部空间中。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种扫描笔，旨在解决现有技术功率模块体积大、功率密度低导致难以布置于风电塔筒的内部空间中的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种三电平功率模块，包括壳体、直流电容组、igbt模块、模块控制板和驱动板，所述壳体内具有第一安装区和与所述第一安装区上下并排设置的第二安装区；

所述直流电容组包括第一直流电容阵列和第二直流电容阵列，所述第一直流电容阵列和所述第二直流电容阵列左右并排设置于所述第一安装区，所述第一直流电容阵列包括多个具有正极和n极的直流电容，所述第二直流电容阵列b包括多个具有负极和n极的直流电容；

所述igbt模块、所述模块控制板和所述驱动板设置于所述第二安装区。

可选地，相邻的两所述直流电容中，相邻电极的极性交错设置。

可选地，所述第二安装区包括依次层叠的第一层安装空间、第二层安装空间和第三层安装空间；

所述igbt模块设置于所述第二层安装空间，所述模块控制板和所述驱动板设置于所述第三层安装空间。

可选地，所述igbt模块包括两个并联连接的igbt，两个所述igbt沿左右方向并排设置于所述第二层安装空间。

可选地，所述三电平功率模块还包括安装板，所述安装板与所述壳体固定连接，所述安装板设置于所述第三层安装空间，所述模块控制板和所述安装板固定于所述安装板上。

可选地，所述三电平功率模块还包括散热器，所述散热器设置于所述第一层安装空间。

可选地，所述三电平功率模块还包括覆设于所述直流电容上的叠层母排，所述叠层母排的上部设有三根铜排，三根所述铜排分别电连接各所述直流电容的正极、各所述直流电容的n极和各所述直流电容的负极。

可选地，所述铜排上设有向上凸出的并联部。

可选地，所述三电平功率模块还包括交流排和霍尔传感器，所述交流排沿左右方向布置，所述交流排穿过所述霍尔传感器。

为解决上述技术问题，本实用新型的另一技术方案是：一种风能变流器，包括所述的三电平功率模块。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的三电平功率模块提高各部件的安装密度，缩减三电平功率模块的尺寸，从而提高三电平功率模块的功率密度。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中的三电平功率模块的正面结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中的三电平功率模块的侧面示意图；

图3为本实用新型一实施例中的三电平功率模块的立体图；

图4为本实用新型一实施例中的三电平功率模块的另一视角的立体图；

图5为本实用新型一实施例中的三电平功率模块的并联结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1至附图5及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参照图1、图2所示，本实用新型实施例提供了一种三电平功率模块，包括壳体1、直流电容组、igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)模块3、模块控制板4和驱动板5，壳体1内具有第一安装区11和与第一安装区11上下并排设置的第二安装区12。

直流电容组包括第一直流电容阵列a和第二直流电容阵列b，第一直流电容阵列a和第二直流电容阵列b左右并排设置于第一安装区11，第一直流电容阵列a包括多个具有正极和n极的直流电容2，第二直流电容阵列b包括多个具有负极和n极的直流电容2。

igbt模块3、模块控制板4和驱动板5设置于第二安装区12。

从整体上来说，壳体1上部具有第一安装区11，壳体1的下部具有第二安装区12，两个安装区并排设置，一方面，能够降低三电平功率模块的整体厚度，另一方面，便于不同类型的部件分别安装，提高各部件的安装密度，缩减三电平功率模块的尺寸。比如说，在第一安装区11，第一直流电容阵列a和第二直流电容阵列b左右并排，在第一直流电容阵列a和第二直流电容阵列b中，直流电容2呈阵列分布，如此，能够极大地提高直流电容2的分布密度，从而提供三电平功率模块的功率密度。igbt模块3、模块控制板4和驱动板5属于板状结构，将igbt模块3、模块控制板4和驱动板5集中安装于第二安装区12，便于提高板状结构的安装密度，从而提高三电平功率模块的功率密度。

在一些实施例中，相邻的两直流电容2中，相邻电极的极性交错设置。具体来说，直流电容2中的电极沿上下方向或者沿左右方向分布，在上下方向和左右方向相邻的两电极的极性不相同，相邻电极极性交错，能够减小杂散电感。

在一些实施例中，请参照图2所示，第二安装区12包括依次层叠的第一层安装空间121、第二层安装空间122和第三层安装空间123。

igbt模块3设置于第二层安装空间122，模块控制板4和驱动板5设置于第三层安装空间123。

将igbt模块3、模块控制板4和驱动板5按照其本身的尺寸分两层安装空间安装，igbt模块3尺寸较大，单独安装于一层安装空间，模块控制板4和驱动板5尺寸相对较小，安装于同一层安装空间，使得每层安装空间的利用率提高，提高了第二安装区12的安装密度，进而缩减三电平功率模块的尺寸，提高三电平功率模块的功率密度。

另外，igbt模块3安装于第二层安装空间122，模块控制板4、驱动板5安装于第三层安装空间123，模块控制板4、驱动板5至igbt模块3的距离减小，模块控制板4与igbt模块3安装位置接近，驱动板5至igbt模块3的安装位置接近，缩短了模块控制板4与igbt模块3之间的驱动线缆，以及缩短了驱动板5至igbt模块3之间的驱动线缆，更加有利于驱动控制，也方便接线。

在一些进一步地实施例中，请参照图4所示，igbt模块3包括两个并联连接的igbt31，两个igbt31沿左右方向并排设置于第二层安装空间122。两个igbt31位于同一层安装空间，并以并联的方式电连接，如此，能够减小驱动差异，提高并联的稳定性。

另外，igbt31沿左右方向并排设置，同时第一直流电容阵列a和第二直流电容阵列b沿左右方向并排设置，使得三电平功率模块本身呈左右对称的结构，三电平功率模块布局更加规范、合理。

在一些进一步地实施例中，请参照图1、图2及图4所示，三电平功率模块还包括安装板6，安装板6与壳体1固定连接，安装板6设置于第三层安装空间123，模块控制板4和安装板6固定于安装板6上。

另外，安装板6至少具有一层导电层，具体来说，安装板6可以是金属材质，或者说安装板6上设有一层导电层，从而使得安装板6具有屏蔽功能，对igbt31与驱动板5具有电磁屏蔽，对igbt31与模块控制板4具有电磁屏蔽的作用，保证驱动板5和模块控制板4所在区域的电磁环境，保证通信的可靠性。

对于安装板6的固定方式，具体来说，安装板6的两端通过螺钉与壳体1固定连接，如此，使得安装板6可拆卸，便于igbt31在第二层安装空间122的安装。

在一些进一步地实施例中，三电平功率模块还包括散热器，散热器设置于第一层安装空间121。在第一层安装空间121设置散热器，增加三电平功率模块的散热效果，确保三电平功率模块的正常工作温度。

在一些实施例中，请参照图4所示，三电平功率模块还包括覆设于直流电容2上的叠层母排7，叠层母排7的上部设有三根铜排71，三根铜排71分别电连接各直流电容2的正极、各直流电容2的n极和各直流电容2的负极。

在一些进一步地实施例中，请参照图4、图5所示，铜排71上设有向上凸出的并联部711。多个三电平功率模块通过连接件10并联时，如图所示，通过三个连接件10并联，本实施例中的三电平功率模块可以直接通过并联部711连接件10连接，使得多个三电平功率模块形成并联关系。本实施例中的三电平功率模块不需要额外增加转接铜排71，可用直接进行并联连接，装配简单方便，降低铜排71的成本，还可以避免转接铜排71搭接点过多造成的热阻增加的风险。同时，后续维护更换模块时也很方便，只需要拆卸模块连接的6个螺钉即可，不需要过多拆卸其他螺钉。

在一些实施例中，请参照图4所示，三电平功率模块还包括交流排8和霍尔传感器9，交流排8沿左右方向布置，交流排8穿过霍尔传感器9。穿过霍尔传感器9的交流排8水平布局安装，减少交流排8占用上下方向的空间，大大降低了三电平功率模块的高度，也可以使交流排8的连接位置尽量靠前，大大方便后续在整机中交流排8的装配连接。

本实用新型实施例还提供了一种风能变流器，包括前述三电平功率模块。本实施例中，风能变流器具有尺寸小，功率密度高的特点。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本实用新型的构思，均属于本实用新型的保护范围。