一种IGBT模块结构单元的制作方法

本技术涉及新能源电力系统储能，具体而言，涉及一种igbt模块结构单元。

背景技术：

1、随着新能源发电装机规模不断扩张，新能源发电在电网中的比例越来高，但由于新能源发电单机容量小、数量多、布点分散，且具有显著的间歇性、波动性、随机性等特征。高比例新能源并网势必对电力系统供需平衡、安全稳定控制等带来前所未有的挑战。为提升和管制储能系统的稳定性，必须进行系统设备上模块级核心技术攻关。

2、现有的数字储能系统中通常需要采用多个igbt以支持大电流的需求，多个igbt在工作过程中会产生大量的热损耗，且多个igbt之间容易产生较大的温差，引起内部阻抗不均，从而导致均流效果不佳，影响储能系统的使用效果。

3、有鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现思路

1、本实用新型解决的问题是，现有技术中，多个igbt之间容易产生较大的温差，引起内部阻抗不均，从而导致均流效果不佳，影响储能系统的使用效果。

2、为解决上述问题，本实用新型公开了一种igbt模块结构单元，包括主回路散热器，所述主回路散热器包括主回路散热板，在所述主回路散热板的一侧设置有散热翅片，在所述主回路散热板的另一侧固定设置有若干并联连接的igbt，在所述主回路散热器的一端设置有若干制冷风扇，所述制冷风扇与所述主回路散热板和散热翅片均垂直设置，所述制冷风扇吹出的风沿散热翅片之间的间隙流动，在所述制冷风扇的外周设置有风扇罩，所述风扇罩与主回路散热板固定连接，用于将制冷风扇吹出的风导向散热翅片之间的间隙。

3、通过上述设置，所述制冷风扇吹出的风的流向与散热翅片长度延伸方向相同，从而使得风可以顺利通过散热翅片之间的间隙流动，再加上将igbt模块结构单元设置在设备中时，散热翅片远离主回路散热板的一端被设备中的其他部件阻挡，从而使得散热翅片之间的间隙形成了两端开口的密封风道，进一步提升了风压，从而使得所述主回路散热器可以快速带走igbt工作时产生的热量，有效地控制了igbt的温升以及相互之间的温差，使得其内部阻抗降低，使得igbt模块具备更佳的均流效果。

4、进一步的，在所述igbt与主回路散热器之间设置导热硅脂，所述导热硅脂的厚度小于等于100μm。

5、所述导热硅脂可以通过丝网印刷涂敷设置，从而获得极薄的涂敷厚度和良好的均匀性，微米级厚度的导热硅脂可以显著地降低热阻，提高热传递效果，从而提升igbt的散热效率。

6、进一步的，在所述主回路散热板上设置有igbt的一侧还设置有电池侧正极铜排、第一并联铜排、上叠排、突波吸收电容和下叠排、第二并联铜排和快速熔断器，所述igbt有四个，其中两个igbt的第一端与第一并联铜排连接，另外两个igbt的第一端与第二并联铜排连接，所述电池侧正极铜排通过所述快速熔断器与所述第二并联铜排连接，四个所述igbt的第二端与所述上叠排、突波吸收电容、下叠排连接。

7、通过上述设置可以实现igbt的并联连接，从而支持储能系统的大电流需求。

8、进一步的，所述上叠排和突波吸收电容的第一连接管脚与所述igbt第二端的一个电源端子同步压接固定，所述下叠排和突波吸收电容的第二连接管脚与所述igbt第二端另一个电源端子同步压接固定。

9、通过上述设置，使得上叠排与突波吸收电容、下叠排与突波吸收电容之间均形成了最短的电流通路，然后接入储能系统的主回路，减少了杂感电流等的产生，从而使得igbt模块在开通或者关断时的均流效果更好。

10、进一步的，在所述上叠排上设置有倾斜部，以便所述突波吸收电容的安装。

11、所述倾斜部的设置使得所述上叠排上部预留出更大的安装空间，便于所述突波吸收电容的安装。

12、进一步的，所述电池侧正极铜排、第一并联铜排、上叠排、下叠排、第二并联铜排均为紫铜t2材质。

13、紫铜t2具有良好的导电通流能力，可以有效地降低运行时产生的热量。

14、进一步的，所述电池侧正极铜排、第一并联铜排、上叠排、下叠排、第二并联铜排均经过浸塑绝缘处理。

15、通过上述设置，使得igbt模块结构单元满足了设备的绝缘耐压需求。

16、进一步的，在所述主回路散热板上还设置有绑线支架，所述绑线支架设置在igbt的上侧，用于固定igbt的控制线束。

17、该设置便于将多个igbt的控制线束进行梳理捆扎，使得igbt模块结构单元更为整齐美观。

18、进一步的，所述主回路散热器为铝合金材质，且所述主回路散热器通过插齿工艺生产。

19、通过插齿工艺生产的主回路散热器，其主回路散热板和散热翅片之间没有使用其他介质，有效地避免了两者结合界面之间的热阻，大大提高了主回路散热板和散热翅片之间的传热导热能力，从而提高了主回路散热器的散热效率。

20、进一步的，在所述主回路散热器上设置有若干模块固定件，所述模块固定件用于所述igbt模块结构单元的固定设置。

21、所述模块固定件用于与使用设备连接，从而将所述igbt模块结构单元安装到相应的使用设备中。

22、相对于现有技术，本实用新型所述的一种igbt模块结构单元具有以下优势：

23、1)通过将igbt设置在主回路散热器上，再在主回路散热器的翅片侧设置制冷风扇和风扇罩，在散热器翅片之间形成密封风道，制冷风扇吹出的风通过密封风道流动，将igbt产生的热损耗快速带走，从而有效地控制igbt的温升和不同igbt之间的温差，从而降低了内部阻抗，优化了多个并联igbt连通和断开时的均流，通过经济方式强制风冷散热，将装置的温升控制在理想范围，保证了储能系统的稳定可靠运行；

24、2)上述设置使得环境温度更稳定，从而使igbt动态参数如均流受温度的影响降低；

25、3)上叠排、下叠排、突波吸收电容与igbt电源端子直接搭接固定，用最短的电流通路接入回路，可有效减少杂散电感的产生，使得igbt模块在开通或关断过程中更均流；

26、4)模块化的结构设置可以直接应用于设备研发，缩短研发周期；

27、5)本实用新型提供的igbt模块结构单元，结构紧凑，安装维护方便。

技术特征：

1.一种igbt模块结构单元，其特征在于，包括主回路散热器(2)，所述主回路散热器(2)包括主回路散热板(201)，在所述主回路散热板(201)的一侧设置有散热翅片(202)，在所述主回路散热板(201)的另一侧固定设置有若干并联连接的igbt(5)，在所述主回路散热器(2)的一端设置有若干制冷风扇(1)，所述制冷风扇(1)与所述主回路散热板(201)和散热翅片(202)均垂直设置，所述制冷风扇(1)吹出的风沿散热翅片(202)之间的间隙流动，在所述制冷风扇(1)的外周设置有风扇罩(101)，所述风扇罩(101)与主回路散热板(201)固定连接，用于将制冷风扇(1)吹出的风导向散热翅片(202)之间的间隙。

2.如权利要求1所述的igbt模块结构单元，其特征在于，在所述igbt(5)与主回路散热器(2)之间设置导热硅脂，所述导热硅脂的厚度小于等于100μm。

3.如权利要求1所述的igbt模块结构单元，其特征在于，在所述主回路散热板(201)上设置有igbt(5)的一侧还设置有电池侧正极铜排(3)、第一并联铜排(4)、上叠排(6)、突波吸收电容(7)和下叠排(8)、第二并联铜排(10)和快速熔断器(11)，所述igbt(5)有四个，其中两个igbt(5)的第一端与第一并联铜排(4)连接，另外两个igbt(5)的第一端与第二并联铜排(10)连接，所述电池侧正极铜排(3)通过所述快速熔断器(11)与所述第二并联铜排(10)连接，四个所述igbt(5)的第二端与所述上叠排(6)、突波吸收电容(7)、下叠排(8)连接。

4.如权利要求3所述的igbt模块结构单元，其特征在于，所述上叠排(6)和突波吸收电容(7)的第一连接管脚与所述igbt(5)第二端的一个电源端子同步压接固定，所述下叠排(8)和突波吸收电容(7)的第二连接管脚与所述igbt(5)第二端另一个电源端子同步压接固定。

5.如权利要求3所述的igbt模块结构单元，其特征在于，在所述上叠排(6)上设置有倾斜部(601)，以便所述突波吸收电容(7)的安装。

6.如权利要求3所述的igbt模块结构单元，其特征在于，所述电池侧正极铜排(3)、第一并联铜排(4)、上叠排(6)、下叠排(8)、第二并联铜排(10)均为紫铜t2材质。

7.如权利要求3所述的igbt模块结构单元，其特征在于，所述电池侧正极铜排(3)、第一并联铜排(4)、上叠排(6)、下叠排(8)、第二并联铜排(10)均经过浸塑绝缘处理。

8.如权利要求1所述的igbt模块结构单元，其特征在于，在所述主回路散热板(201)上还设置有绑线支架(9)，所述绑线支架(9)设置在igbt(5)的上侧，用于固定igbt(5)的控制线束。

9.如权利要求1-8中任一项所述的igbt模块结构单元，其特征在于，所述主回路散热器(2)为铝合金材质，且所述主回路散热器(2)通过插齿工艺生产。

10.如权利要求1-8中任一项所述的igbt模块结构单元，其特征在于，在所述主回路散热器(2)上设置有若干模块固定件(12)，所述模块固定件(12)用于所述igbt模块结构单元的固定设置。

技术总结
本技术提供一种IGBT模块结构单元，包括主回路散热器，主回路散热器包括主回路散热板，在主回路散热板的一侧设置有散热翅片，在主回路散热板的另一侧固定设置有若干并联连接的IGBT，在主回路散热器的一端设置有若干制冷风扇，制冷风扇与主回路散热板和散热翅片均垂直设置，在制冷风扇的外周设置有风扇罩，风扇罩与主回路散热板固定连接，用于将制冷风扇吹出的风导向散热翅片之间的间隙。本技术通过将IGBT设置在主回路散热器上，再在主回路散热器的翅片侧设置制冷风扇和风扇罩，在散热器翅片之间形成密封风道，将IGBT产生的热损耗快速带走，有效地控制IGBT的温升和不同IGBT之间的温差，从而降低了内部阻抗，优化了多个并联IGBT连通和断开时的均流。

技术研发人员：徐成梅,慈松,刘智全,王建强,王运方
受保护的技术使用者：云储新能源科技有限公司
技术研发日：20230417
技术公布日：2024/1/14