功率模块的制作方法

1.本实用新型涉及级联型变流器设计技术领域，具体涉及一种功率模块。


背景技术：

2.功率模块级联是目前中高压变流装置中较为常见的系统拓扑型式，其主要特点是采用多个功率模块进行级联，系统拓扑中每个功率模块是基本相同的，如图 1所示。
3.功率模块是级联型变流器的核心部件，模块一般包含：散热器、半导体器件、模块控制器和直流电容等部件组成。市面上各个厂家功率模块其内部结构、材料不尽相同，但都会将功率模块安装在固定的框架上，当模块发生故障需要维护时，通常需要将模块有框架上拆下。模块控制器组件是模块内部的核心部分，用于控制电力电子器件工作，完成模块各状态的检测，并将各项信息反馈给上级控制器，通常包含精密的芯片及电子器件，也是模块最为容易受损的部分，维护频率高。而模块的体积、重量，及位置，都可能增加拆卸模块的难度，同时对于没有配置快速接头的水冷型模块，拆卸模块需要对变流器放水及重新注水等操作，大幅增加维护所需时间。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种功率模块，模块控制器组件方便与模块本体分离，因此能够在不拆除模块的本体的情况下，将模块控制器组件从模块上拆出进行维护，从而可以大幅提升变流器的维护效率。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：
6.一种功率模块，包括模块外壳、模块骨架及模块控制组件，其中，模块控制组件以可拆卸的方式分别与模块外壳的正面面板和背面面板连接，正面面板上与模块控制组件连接的部分以可拆卸的方式与模块骨架连接。
7.根据本实用新型的功率模块，模块控制组件安装于功率模块内部，与模块内部电力电子器件连接，拆下正面面板上与模块控制组件连接的部分后的空间，便于将模块控制器组件与功率模块的机械与电连接分离，最终可以将模块控制组件从模块中取出，功率模块本体无需拆下，无需拆除冷却管路，当模块控制组件拆出后，其原有的空间，可以在不拆出功率模块本体的条件下为其他电力电子器件提供维护空间。因此，根据本实用新型的功率模块，可以在功率模块整体不拆出变流器的情况下，对功率模块进行维护，大幅减少维护时间，降低维护难度，从而可以大幅提升变流器的维护效率。
8.对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
9.根据本实用新型的功率模块，在一个优选的实施方式中，模块控制组件包括模块控制板、取能电源板和安装板，其中，模块控制板和取能电源板布置在安装板上，并且模块控制板与取能电源板电性连接，安装板两端以可拆卸的方式分别布置在正面面板和背面面板上。
10.上述结构形式的模块控制组件，结构简单，易于与模块外壳实现稳定可靠的连接，
且便于进行装拆。
11.进一步地，在一个优选的实施方式中，正面面板上与安装板连接的部分设置有第一折弯结构，安装板上与背面面板上连接的部分设置有第二折弯结构。
12.通过上述折弯结构，使得整个模块控制板的安装和拆卸更加简单和便捷。
13.进一步地，在一个优选的实施方式中，第一折弯结构内设置有预埋螺母，第二折弯结构上设置有预埋螺柱。
14.通过上述预设紧固件的方式，能够进一步提高整个模块控制板的装拆的便捷性。
15.具体地，在一个优选的实施方式中，安装板上设有与预埋螺母对应的第一安装孔，采用螺栓穿过第一安装孔与预埋螺母固定，背面面板上设有与预埋螺柱对应的第二安装孔，预埋螺柱穿过第二安装孔，采用螺母与预埋螺柱固定。
16.上述具体的安装方式，简单便捷，结构稳定可靠。
17.具体地，在一个优选的实施方式中，第一折弯结构和第二折弯结构均为90
°
折弯。
18.上述角度的折弯结构，使得模块控制组件的安装更加简单便捷。
19.具体地，在一个优选的实施方式中，安装板的主体为具有互相连接的第一延伸部和第二延伸部的l形板状结构。
20.上述结构形式的安装板结构简单，易于加工制作，使得模块控制组件的装拆简单便捷。
21.具体地，在一个优选的实施方式中，模块控制板、取能电源板采用绝缘支撑件及螺栓安装在安装板上。
22.上述方式组装成的模块控制组件，结构简单安全。
23.进一步地，在一个优选的实施方式中，本实用新型的功率模块还包括布置在正面面板上的模块散热器，正面面板上与模块散热器连接的部分固定在模块外壳上。
24.上述布置形式，使得整个功率模块能够很好地利用其内部空间，尽可能使得结构紧凑。
25.进一步地，在一个优选的实施方式中，功率模块采用快速插拔水接头与水冷系统连接。
26.功率模块的进出水口配置快速插拔水接头，故障时可以通过拔出快速插拔水接头将功率模块自水冷系统中隔离，将整个功率模块拆出后进行维护。
27.相比现有技术，本实用新型的优点在于：可以在功率模块整体不拆出变流器的情况下，对功率模块进行维护，大幅减少维护时间，降低维护难度，从而可以大幅提升变流器的维护效率。
附图说明
28.在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：
29.图1示意性显示了级联型svg拓扑；
30.图2示意性显示了本实用新型实施例的功率模块的整体结构；
31.图3示意性显示了本实用新型实施例的功率模块的分体结构；
32.图4示意性显示了本实用新型实施例的功率模块拆除正面面板之后的分体结构；
33.图5示意性显示了本实用新型实施例中模块控制组件的整体结构；
34.图6示意性显示了本实用新型实施例的功率模块的另一方向的整体结构；
35.图7示意性显示了本实用新型实施例的功率模块的另一方向的分体结构；
36.图8示意性显示了本实用新型实施例的功率模块与快速插拔水接头之间的连接结构；
37.图9示意性显示了本实用新型实施例中安装板的整体结构。
38.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
39.下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。
40.图2示意性显示了本实用新型实施例的功率模块10的整体结构。图3示意性显示了本实用新型实施例的功率模块10的分体结构。图4示意性显示了本实用新型实施例的功率模块10拆除正面面板之后的分体结构。图5示意性显示了本实用新型实施例中模块控制组件10的整体结构。图6示意性显示了本实用新型实施例的功率模块10的另一方向的整体结构。图7示意性显示了本实用新型实施例的功率模块10的另一方向的分体结构。图8示意性显示了本实用新型实施例的功率模块10与快速插拔水接头20之间的连接结构。图9示意性显示了本实用新型实施例中安装板23的整体结构。
41.如图2至图7所示，本实用新型实施例的功率模块10，包括模块外壳1、模块骨架及模块控制组件2，其中，模块控制组件2以可拆卸的方式分别与模块外壳1的正面面板11和背面面板12连接，正面面板11上与模块控制组件2连接的部分13以可拆卸的方式与模块骨架连接。
42.根据本实用新型实施例的功率模块，模块控制组件安装于功率模块内部，与模块内部电力电子器件连接，拆下正面面板上与模块控制组件连接的部分后的空间，便于将模块控制器组件与功率模块的机械与电连接分离，最终可以将模块控制组件从模块中取出，功率模块本体无需拆下，无需拆除冷却管路，当模块控制组件拆出后，其原有的空间，可以在不拆出功率模块本体的条件下为其他电力电子器件提供维护空间。因此，根据本实用新型的功率模块，可以在功率模块整体不拆出变流器的情况下，对功率模块进行维护，大幅减少维护时间，降低维护难度，从而可以大幅提升变流器的维护效率。
43.如图4和图5所示，具体地，在本实施例中，模块控制组件2包括模块控制板21、取能电源板22和安装板23，其中，模块控制板21和取能电源板22布置在安装板23上，并且模块控制板21与取能电源板22电性连接，安装板23两端以可拆卸的方式分别布置在正面面板11和背面面板12上。上述结构形式的模块控制组件，结构简单，易于与模块外壳实现稳定可靠的连接，且便于进行装拆。
44.如图4至图6、图9所示，进一步地，在本实施例中，正面面板11上与安装板23连接的部分13设置有第一折弯结构14，安装板23上与背面面板12上连接的部分设置有第二折弯结构24。通过上述折弯结构，使得整个模块控制板的安装和拆卸更加简单和便捷。进一步地，在本实施例中，第一折弯结构14内设置有预埋螺母15，第二折弯结构24上设置有预埋螺柱25。通过上述预设紧固件的方式，能够进一步提高整个模块控制板的装拆的便捷性。具体地，在本实施例中，第一折弯结构14和第二折弯结构24均为90
°
折弯。上述角度的折弯结构，
使得模块控制组件的安装更加简单便捷。
45.如图2所示，具体地，在本实施例中，安装板23上设有与预埋螺母15对应的第一安装孔26，采用螺栓穿过第一安装孔26与预埋螺母14固定，背面面板 12上设有与预埋螺柱25对应的第二安装孔16，预埋螺柱25穿过第二安装孔16，采用螺母与预埋螺柱25固定。上述具体的安装方式，简单便捷，结构稳定可靠。
46.如图9所示，具体地，在本实施例中，安装板23的主体为具有互相连接的第一延伸部和第二延伸部的l形板状结构。上述结构形式的安装板结构简单，易于加工制作，使得模块控制组件的装拆简单便捷。具体地，在本实施例中，模块控制板21和取能电源板22采用绝缘支撑件及螺栓安装在安装板上。上述方式组装成的模块控制组件，结构简单安全。
47.进一步地，在本实施例中，功率模块10还包括布置在正面面板11上的模块散热器，正面面板11上与模块散热器连接的部分固定在模块外壳1上。上述布置形式，使得整个功率模块能够很好地利用其内部空间，尽可能使得结构紧凑。如图8所示，进一步地，在本实施例中，功率模块10采用快速插拔水接头20与水冷系统连接。功率模块的进出水口配置快速插拔水接头，故障时可以通过拔出快速插拔水接头将功率模块自水冷系统中隔离，将整个功率模块拆出后进行维护。
48.根据上述实施例，可见，本实用新型涉及的功率模块，可以在功率模块整体不拆出变流器的情况下，对功率模块进行维护，大幅减少维护时间，降低维护难度，从而可以大幅提升变流器的维护效率。
49.虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，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。本实用新型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。