大功率变频器功率单元的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于电力电子器件领域，尤其涉及大功率变频器功率单元。包括正极母排、负极母排，正极母排与负极母排层叠设置；层叠设置于正极母排与负极母排之间的绝缘板，绝缘板具有第一侧边与第二侧边；与第一侧边相邻设置的整流器，与第二侧边相邻设置的IGBT模块，以及与IGBT模块相邻设置的电容组。本实用新型将正极母排与负极母排尽可能完全重叠，两者间用绝缘板隔离，整流器相邻设置于绝缘板的第一侧边，IGBT模块相邻设置于绝缘板的第二侧边，叠加走线，形成环路少，电容组离IGBT模块尽可能近，有效减少了直流母线上的杂散电感，有效降低了回路尖峰电压，减少器件因尖峰电压造成的损坏，避免发生炸机，而且使整体变得更得紧凑，满足现场安装需求，出线布局优化，降低成本。
【专利说明】
大功率变频器功率单元
技术领域
[0001]本实用新型属于电力电子器件领域，尤其涉及大功率变频器功率单元。
【背景技术】
[0002]现有技术中的变频器、光伏逆变、EPS电源等产品故障率较高，尺寸偏大。特别大功率产品，其内部存在很高的杂散电感，该杂散电感包括负极母排与IGBT模块连接处的寄生电感、正极母排与IGBT模块连接处的寄生电感及IGBT模块输出部分的内部寄生电感。由于这些电感的存在，直流母线上就会产生巨大的尖峰，而且在硬件及软件保护不及时就会损坏IGBT模块并发生炸机现象，从而造成巨大的损失。还有，现有大功率变频器功率单元结构尺寸较大，有些现场空间小而安装不下，内部母排铜条走线布局不合理，成本高。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种大功率变频器功率单元，旨在解决现有大功率变频器功率单元由于内部存在很高的杂散电感而容易发生炸机及结构尺寸较大的技术问题。
[0004]本实用新型是这样实现的，一种大功率变频器功率单元，包括:
[0005]具有输入端与输出端的正极母排；
[0006]具有输入端与输出端的负极母排，所述正极母排与所述负极母排层叠设置；
[0007]层叠设置于所述正极母排与所述负极母排之间的绝缘板，所述绝缘板具有相背对的第一侧边与第二侧边；
[0008]与所述第一侧边相邻设置的整流器，所述整流器的正极端与所述正极母排的输入端电连接，所述整流器的负极端与所述负极母排的输入端电连接；
[0009]与所述第二侧边相邻设置的IGBT模块，所述IGBT模块的正极端与所述正极母排的输出端电连接，所述IGBT模块的负极端与所述负极母排的输出端电连接;以及
[0010]与所述IGBT模块相邻设置的电容组，所述电容组的一端与所述正极母排电连接，所述电容组的另一端与所述负极母排电连接。
[0011 ]进一步地，所述整流器包括若干整流桥组，每一所述整流桥组包括呈列状分布的若干整流桥。
[0012]进一步地，每一所述整流桥组中的所有所述整流桥的排列方向与所述第一侧边的长度方向相垂直。
[0013]进一步地，所述整流器的正极端与所述正极母排的输入端之间电连接有直流电抗器。
[0014]进一步地，所述整流器与所述直流电抗器沿所述第一侧边的长度方向排布，且所述直流电抗器与所述第一侧边相对设置。
[0015]进一步地，还包括用于对所述IGBT模块散热的第一散热器，所述IGBT模块均可拆卸连接于所述第一散热器上。
[0016]进一步地，还包括用于对所述整流器散热的第二散热器，所述整流器可拆卸连接于所述第二散热器上。
[0017]进一步地，所述IGBT模块与所述电容组之间电连接有高频吸收器。
[0018]进一步地，所述IGBT模块由若干个IGBT管并联组成。
[0019]进一步地，所述整流器的正极端与所述正极母排通过铜条电连接，所述整流器的负极端与所述负极母排通过铜条电连接。
[0020]本实用新型相对于现有技术的技术效果是，将正极母排与负极母排尽可能完全重叠，两者间用绝缘板隔离，整流器相邻设置于绝缘板的第一侧边，IGBT模块相邻设置于绝缘板的第二侧边，叠加走线，形成环路少，电容组离IGBT模块尽可能近，有效减少了直流母线上的杂散电感，有效降低了回路尖峰电压，减少器件因尖峰电压造成的损坏，避免发生炸机，而且使整体变得更得紧凑，满足现场安装需求，出线布局优化，降低成本。
【附图说明】
[0021 ]图1是本实用新型第一实施例提供的大功率变频器功率单元的立体装配图；
[0022]图2是图1的大功率变频器功率单元的主视图；
[0023]图3是图2的大功率变频器功率单元的俯视图；
[0024]图4是图2的大功率变频器功率单元的分解示意图，其中正极母排、负极母排、绝缘板未不；
[0025]图5是图4的大功率变频器功率单元的俯视图；
[0026]图6a、图6b、图6c分别是采用图1的大功率变频器功率单元的变频器进行短路实验的VCE电压、短路电流、驱动电压的测试波形图；
[0027]图7是本实用新型第二实施例提供的大功率变频器功率单元的立体装配图；
[0028]图8是本实用新型第三实施例提供的大功率变频器功率单元的立体装配图。
[0029]正极母排1负极端40b电容组60
[0030]输入端11整流桥组41电容器61
[0031]负极母排20整流桥411直流电抗器71
[0032]输入端21交流输入端子43接触器72
[0033]绝缘板30正极端子44充电电阻73
[0034]第一侧边30a负极端子45第一散热器81
[0035]第二侧边30bIGBT模块50第二散热器82
[0036]整流器40IGBT管51高频吸收器90
[0037]正极端40a交流输出端子52铜条101、102
【具体实施方式】
[0038]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。
[0039]请参阅图1至图5，本实用新型第一实施例提供的大功率变频器功率单元，包括:
[0040]具有输入端11与输出端(图未示)的正极母排10;
[0041]具有输入端21与输出端(图未示)的负极母排20，正极母排10与负极母排20层叠设置；
[0042]层叠设置于正极母排10与负极母排20之间的绝缘板30，绝缘板30具有相背对的第一侧边30a与第二侧边30b ；
[0043]与第一侧边30a相邻设置的整流器40，整流器40的正极端40a与正极母排10的输入端11电连接，整流器40的负极端40b与负极母排20的输入端21电连接；
[0044]与第二侧边30b相邻设置的IGBT模块50，IGBT模块50的正极端与正极母排10的输出端电连接，IGBT模块50的负极端与负极母排20的输出端电连接；以及
[0045]与IGBT模块50相邻设置的电容组60，电容组60的一端与正极母排10电连接，电容组60的另一端与负极母排20电连接。
[0046]将正极母排10与负极母排20尽可能完全重叠，两者间用绝缘板30隔离，整流器40相邻设置于绝缘板30的第一侧边30a，IGBT模块相邻设置于绝缘板30的第二侧边30b，叠加走线，形成环路少，电容组60离IGBT模块50尽可能近，有效减少了直流母线上的杂散电感，有效降低了回路尖峰电压，减少器件因尖峰电压造成的损坏，避免发生炸机，而且使整体变得更得紧凑，满足现场安装需求，出线布局优化，降低成本。
[0047]具体地，整流器40用于将三相交流输入电压整流转换为一直流电。整流器40的正极端40a与负极端40b分别连接于正直流母线与负直流母线。整流器40上连接有三个交流输入端子43，正直流母线与负直流母线上分别连接有正极端子44与负极端子45。交流输入端子43、正极端子44与负极端子45采用免压线设计，通过紧固件锁紧，不用压制接线头，方便现场安装。
[0048]电容组60电性连接至整流器40，用于对整流后的直流电压进行滤波处理，再将滤波处理后的直流电输送给IGBT模块50。每个电容组60包括若干个电容器61，每个电容组60中的电容器61串联且形成有分别与正极母排10、负极母排20电连接的两个接线端。电容组60位于整流器40与IGBT模块50的之间区域，结构紧凑。每个电容组60中的所有电容阵列均匀分布，结构紧凑。电容组60的数量与每一电容组60中的电容器61数量按需配置。
[0049]IGBT模块50电连接至电容组60，用于将直流电压转换为频率、幅值和相位均可调的交流电压。每一 IGBT模块50设置有一个交流输出端子52。交流输出端子52采用免压线设计，通过紧固件锁紧，不用压制接线头，方便现场安装。
[0050]进一步地，整流器40包括若干整流桥组41，每一整流桥组41包括呈列状分布的若干整流桥411。将每一整流桥组41中的所有整流桥411的正极相连接形成整流器40的正极端40a，将每一整流桥组41中的所有整流桥411的正极相连接形成整流器40的负极端40b。该配置容易装配。在本实施例中，三个整流桥组41分别对应三相交流电，将三相交流电整流转换为一直流电。
[0051 ]进一步地，每一整流桥组41中的所有整流桥411的排列方向与第一侧边30a的长度方向相垂直。整流器40中的整流桥411的排布方式，让结构紧凑。
[0052]进一步地，整流器40的正极端40a与正极母排10的输入端11之间电连接有直流电抗器71。直流电抗器71将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值，保持整流电流连续，减小电流脉动值，改善输入功率因数，并可以抑制变流装置产生的谐波。
[0053]进一步地，整流器40与直流电抗器71沿第一侧边30a的长度方向排布，且直流电抗器71与第一侧边30a相对设置。该布局结构紧凑。
[0054]进一步地，直流电抗器71与正极母排1的输入端11之间设有接触器7 2。实现电路的开闭控制。接触器72设置于第一侧边30a、整流器40与直流电抗器71之间的区域，结构紧凑。接触器72与充电电阻73并联后与电容组60串联一起接在直流母线之间。充电电阻73相邻于整流器40设置，结构紧凑。
[0055]进一步地，还包括用于对IGBT模块50散热的第一散热器81，IGBT模块50均可拆卸连接于第一散热器81上。具体地，第一散热器81包括导热板及排列设置于导热板上的散热片。IGBT模块50工作中产生的热量通过第一散热器81散热，提高IGBT模块50的使用寿命。整流器40与第一散热器81分开设置，减少彼此的干扰，使散热更合理，降低成本。IGBT模块50采用紧固件可拆卸连接于第一散热器81上，装配容易，连接牢固。
[0056]进一步地，还包括用于对整流器40散热的第二散热器82，整流器40可拆卸连接于第二散热器82上。具体地，第二散热器82包括导热板及排列设置于导热板上的散热片。整流器40工作中产生的热量通过第二散热器82散热，提高整流器40的使用寿命。整流器40采用紧固件可拆卸连接于第二散热器82上，装配容易，连接牢固。
[0057]进一步地，电容、第一散热器81、第二散热器82设置于绝缘板30的同一侧，结构紧凑，也便于气流流动，快速散热，降低器件工作温度。
[0058]进一步地，IGBT模块50与电容组60之间电连接有高频吸收器90。高频吸收器90可使得电容器61上的波形迅速减缓，使高频振荡迅速衰减，减少直流母线上的杂散电感。
[0059]进一步地，IGBT模块50由若干个IGBT管51并联组成。IGBT模块50数量与每个IGBT模块50中的IGBT管51数量按需配置。
[0000]进一步地，整流器40的正极端40a与正极母排10通过铜条101电连接，整流器40的负极端40b与负极母排20通过铜条102电连接。图2中的双点划线分别表示正极电流与负极电流。所有正负铜条尽可能叠加走线，形成环路尽量小。优化出线布局，所有铜条及铜板少，成本低。
[0061 ]在本实施例中，大功率变频器功率单元中的每一IGBT模块50由两个IGBT管51并联形成，以满足预定工况要求。具体型号为AC100-T3-132/200KW。
[0062]该大功率变频器功率单元在提高性能的同时，合理巧妙利用结构空间，分布相关硬件，体积减少30%左右，结构成本降低20%左右。采用该大功率变频器功率单元的变频器，进行短路实验，PN电压为800V，测试波形见图6a、图6b、图6c，短路电流初始为0，从tl到t2过程中逐渐增大，t2小波动以后快速持平，最大值为2.24kA；在11时刻驱动电压快速上升，从tl到t2过程中驱动电压逐渐增大，最大值为18.4V，在t2时刻快速下降恢复至初始值；在tl时亥IjVCE电压快速下降，从tl到t2过程中VCE电压持平，在t2时刻VCE电压快速上升后出现振荡，最大值为968V;波形基本没有大尖峰，并比较平滑。现场使用时，基本解决无故损坏IGBT而炸机问题。
[0063]请参阅图7，本实用新型第二实施例提供的大功率变频器功率单元，与第一实施例提供的大功率变频器功率单元大致相同，与第一实施例不同的是，
[0064]大功率变频器功率单元中的每一IGBT模块50由两个IGBT管51并联形成，以满足预定工况要求。具体型号为AC100-T3-220/400KW。
[0065]请参阅图8，本实用新型第三实施例提供的大功率变频器功率单元，与第一实施例提供的大功率变频器功率单元大致相同，与第一实施例不同的是，
[0066]大功率变频器功率单元中的每一 IGBT模块50由三个IGBT管51并联形成，以满足预定工况要求。具体型号为AC100-T3-450/560KW。
[0067]以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种大功率变频器功率单元，其特征在于，包括: 具有输入端与输出端的正极母排； 具有输入端与输出端的负极母排，所述正极母排与所述负极母排层叠设置； 层叠设置于所述正极母排与所述负极母排之间的绝缘板，所述绝缘板具有相背对的第一侧边与第二侧边； 与所述第一侧边相邻设置的整流器，所述整流器的正极端与所述正极母排的输入端电连接，所述整流器的负极端与所述负极母排的输入端电连接； 与所述第二侧边相邻设置的IGBT模块，所述IGBT模块的正极端与所述正极母排的输出端电连接，所述IGBT模块的负极端与所述负极母排的输出端电连接;以及 与所述IGBT模块相邻设置的电容组，所述电容组的一端与所述正极母排电连接，所述电容组的另一端与所述负极母排电连接。2.如权利要求1所述的大功率变频器功率单元，其特征在于，所述整流器包括若干整流桥组，每一所述整流桥组包括呈列状分布的若干整流桥。3.如权利要求2所述的大功率变频器功率单元，其特征在于，每一所述整流桥组中的所有所述整流桥的排列方向与所述第一侧边的长度方向相垂直。4.如权利要求1所述的大功率变频器功率单元，其特征在于，所述整流器的正极端与所述正极母排的输入端之间电连接有直流电抗器。5.如权利要求4所述的大功率变频器功率单元，其特征在于，所述整流器与所述直流电抗器沿所述第一侧边的长度方向排布，且所述直流电抗器与所述第一侧边相对设置。6.如权利要求1至5任一项所述的大功率变频器功率单元，其特征在于，还包括用于对所述IGBT模块散热的第一散热器，所述IGBT模块均可拆卸连接于所述第一散热器上。7.如权利要求1至5任一项所述的大功率变频器功率单元，其特征在于，还包括用于对所述整流器散热的第二散热器，所述整流器可拆卸连接于所述第二散热器上。8.如权利要求1至5任一项所述的大功率变频器功率单元，其特征在于，所述IGBT模块与所述电容组之间电连接有高频吸收器。9.如权利要求1至5任一项所述的大功率变频器功率单元，其特征在于，所述IGBT模块由若干个IGBT管并联组成。10.如权利要求1至5任一项所述的大功率变频器功率单元，其特征在于，所述整流器的正极端与所述正极母排通过铜条电连接，所述整流器的负极端与所述负极母排通过铜条电连接。
【文档编号】H02M7/00GK205490096SQ201620151527
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月29日
【发明人】田家明
【申请人】苏州伟创电气设备技术有限公司