专利名称：一种大容量整流水冷功率柜的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体开关技术领域，特别是提供了一种大容量整流水冷功率柜，它适用于3 100MVA大功率变流器中，可广泛应用于中压传动领域。
背景技术：
目前，在电力电子技术领域，发展电力电子器件复合化的同时，也提出了器件的模块化，即把许多零散拼装的器件组合在一起，构成功能强大的变流器。在模块化和复合化的基础上，功率集成电路就很自然地发展起来了。功率集成电路实现了集成电路功率化、功率器件集成化，使功率和信息集成在一起，形成一个整体，成为机电一体化的接口。而功率集成电路的主要技术问题是高低压电路之间的绝缘问题以及温升和散热的有效处理问题。
发明内容
本发明提出一种大容量整流水冷功率柜，能有效控制器件温升、减少电路杂散电感，提高装置输出能力，便于安装组接，可适用于不同工程要求。本发明提供的一种大容量整流水冷功率柜，包括:柜体、整流水冷功率模块、支撑架、模块水路母管、交流输入母排、直流搭接母排、直流输出母排a和直流输出母排b。柜体内从上至下分为三层，每层布置一组整流水冷功率模块，整流水冷功率模块由支撑架固定在柜体内。在柜体内深度方向上，整流水冷功率模块位于柜体中部，模块水路母管位于柜体前部，交流输入母排、直流输出母排a和直流输出母排b位于柜体后部；每组整流水冷功率模块连接两组交流输入母排和一组直流输出母排b ；三组直流输出母排a由直流母排支架和绝缘子并列固定在柜体内，绝缘子设置在直流输出母排a与直流母排支架之间。绝缘子起支撑和电气绝缘的作用。直流输出母排a与整流水冷功率模块上的直流输出母排b之间，通过直流搭接母排连接一起。本发明的整流水冷功率柜的优点在于:将电路中的各电力电子元器件集成于一个功率柜中，有效减小了占用体积。交流输入和直流输出两个电路接口之间互不干涉，合理的利用了柜内的空间。采用水冷散热的方式，有效提高了功率柜的散热能力。简单的分层布置结构，使得功率柜的装卸便利，结构紧凑，体积较小。
图1为本发明的整流水冷功率柜中整流水冷功率模块的电路原理图；图2为本发明的整流水冷功率柜的正面示意图；图3为本发明的整流水冷功率柜的背面示意图。图中:1-柜体；2_整流水冷功率模块；3_支撑架；4_直流输出母排a ;5_直流母排支架；6-绝缘子；7_直流搭接母排；8_交流输入母排；9_模块水路母管；10_直流输出母排b。
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。如图1所示，为本发明的整流水冷功率柜中放置的整流水冷功率模块2的电路原理图。整流水冷功率模块2包括12个电力电子器件Dl D12，两个吸收电阻Rl和R2，两个吸收电容Cl和C2，其中的电力电子器件为晶闸管或二极管。12个电力电子器件压接成3串，D1、D4、D7 和 DlO 为一串，D2、D5、D8 和 Dll 为一串，D3、D6、D9 和 D12 为一串，D1、D2 和D3的负极通过直流输出母排blO引出作为P相，D7、D8和D9的负极(也就是D4、D5和D6的正极)通过直流输出母排blO引出作为M相，D10、D11和D12的正极通过直流输出母排blO弓I出作为N相。Dl和D4、D2和D5、D3和D6、D7和DIO、D8和Dl1、D9和D12之间接有交流输入母排8。P相和M相之间串联有吸收电阻Rl和吸收电容Cl，M相和N相之间串联有吸收电阻R2和吸收电容C2。图2和图3所示，为本发明的整流水冷功率柜的一种实施方式，整流水冷功率柜的外型尺寸为2500x1000x1500 (高x宽x深，单位:mm)。整流水冷功率柜包括:柜体1、整流水冷功率模块2、支撑架3、模块水路母管9、直流搭接母排7、交流输入母排8、直流输出母排a4和直流输出母排blO。柜体I内从上至下分为三层，每层布置一组整流水冷功率模块2，整流水冷功率模块2由支撑架3固定在柜体I内。在柜体I内深度方向上，整流水冷功率模块2位于柜体中部，模块水路母管9位于柜体前部，交流输入母排8、直流输出母排a4和直流输出母排blO位于柜体后部；每组整流水冷功率模块2连接两组交流输入母排8和一组直流输出母排blO。由于三组整流水冷功率模块2是分层布置，因此，三组直流输出母排blO亦分层布置在柜体内的后部，六组交流输入母排8也每两个布置在一层。由于整流水冷功率模块2体积相对较大，因此功率柜内布置也较为简单，这样的设计使得整个整流水冷功率柜分为三个功能区，水路与电路相隔开，便于安装和维护，避免了各个接口间的干扰，且结构功能清晰。每组直流输出母排a4由直流母排支架5和绝缘子6并列固定在柜体I内，绝缘子6设置在直流输出母排a4与直流母排支架5之间，直流母排支架5固定在柜体I上。每组直流输出母排a4与相对放置在柜体内一层的整流水冷功率模块2连接的直流输出母排b 10之间，通过直流搭接母排7连接，实现电气连接。交流输入母排8利用了直流输出母排a4、blO和整流水冷功率模块2之间的空间进行放置。因此，每组交流输入母排8也是分层布置的。每组内的交流母排上加工外接母排固定孔，方便外接母排或软导线与其连接。三组直流输出母排a4之间保持一定的安全距离，而每组直流输出母排a4与柜体I的安全距离由绝缘子6来保证。绝缘子6既有良好的电气绝缘性能，同时也具有一定的机械强度，能保证将直流输出母排a4很好的固定。直流搭接母排7在结构上设计了一段软连接母排，可以调整整流水冷功率模块2安装时产生的安装误差，使得直流输出母排a4与直流输出母排blO之间的电气连接更紧密、更可靠。
权利要求
1.一种大容量整流水冷功率柜，其特征在于:包括柜体、整流水冷功率模块、支撑架、模块水路母管、交流输入母排、直流搭接母排、直流输出母排a和直流输出母排b ； 柜体内从上至下分为三层，每层布置一组整流水冷功率模块，整流水冷功率模块由支撑架固定在柜体内；在柜体内深度方向上，整流水冷功率模块位于柜体中部，模块水路母管位于柜体前部，交流输入母排、直流输出母排a和直流输出母排b位于柜体后部；每组整流水冷功率模块连接两组交流输入母排和一组直流输出母排b ； 三组直流输出母排a由直流母排支架和绝缘子并列固定在柜体内，绝缘子设置在直流输出母排a与直流母排支架之间；直流输出母排a与直流输出母排b通过直流搭接母排连接一起。
2.根据权利要求1所述的一种大容量整流水冷功率柜，其特征在于:所述的整流水冷功率模块，包括12个电力电子器件Dl D12，两个吸收电阻Rl和R2，两个吸收电容Cl和C2 ; 12个电力电子器件压接成3串，D1、D4、D7和DlO为一串，D2、D5、D8和Dll为一串，D3、D6、D9和D12为一串；D1、D2和D3的负极通过直流输出母排b引出作为P相，D7、D8和D9的负极通过直流输出母排b引出作为M相，DIO、Dll和D12的正极通过直流输出母排b引出作为N相；D1和D4、D2和D5、D3和D6、D7和DIO、D8和Dl1、D9和D12之间接有交流输入母排；P相和M相之间串联有吸收电阻Rl和吸收电容Cl，M相和N相之间串联有吸收电阻R2和吸收电容C2。
3.根据权利要求2所述的一种大容量整流水冷功率柜，其特征在于:所述的电力电子器件为晶闸管或二极管。
全文摘要
本发明提供了一种大容量整流水冷功率柜，属于大功率半导体开关技术领域。该功率柜包括柜体、整流水冷功率模块、支撑架、模块水路母管、交流输入母排、直流搭接母排、直流输出母排a和直流输出母排b。柜体内从上至下分为三层，每层布置一组整流水冷功率模块，每组整流水冷功率模块连接两组交流输入母排和一组直流输出母排b；柜体内在深度方向上，整流水冷功率模块位于柜体中部，前部布置模块水路母管，后部布置有交流输入母排、直流输出母排a和直流输出母排b。本发明的整流水冷功率柜，能有效控制器件温升、减少电路杂散电感，提高装置输出能力，便于安装组接，可适用于不同工程要求。
文档编号H05K7/20GK103178723SQ201310118170
公开日2013年6月26日 申请日期2013年4月7日 优先权日2013年4月7日
发明者李崇坚, 王成胜, 段巍, 李向欣, 朱春毅, 唐磊, 杨琼涛, 周亚宁, 兰志明, 李凡 申请人:冶金自动化研究设计院, 北京金自天正智能控制股份有限公司