一種鏡像組合式變頻功率模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種鏡像組合式變頻功率模塊，涉及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的鏡像組合式變頻功率模塊，包括：整流模塊，逆變模塊A和逆變模塊B；所述逆變模塊A與逆變模塊B分別設(shè)置于所述整流模塊兩側(cè)；通過銅排將所述整流模塊與所述逆變模塊A、所述逆變模塊B連接固定；所述逆變模塊A和逆變模塊B內(nèi)部器件采用鏡像對(duì)稱排布。采用本實(shí)用新型不但可以降低變頻功率模塊硬件成本，現(xiàn)場(chǎng)整機(jī)裝配難度以及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)成本的同時(shí)，還能夠提高變頻功率模塊的使用壽命。
【專利說明】一種鏡像組合式變頻功率模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種鏡像組合式變頻功率模塊。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著裝置、拖動(dòng)電機(jī)容量不斷提高，與之配套的節(jié)能高壓變頻器容量也越來越大。 變頻模塊作為高壓變頻器主功率核心部分，其功能、結(jié)構(gòu)、可靠性、安全性等直接影響整個(gè) 高壓變頻器質(zhì)量。
[0003] 在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中，大功率變頻模塊，采用1700V耐壓，等效電流約大于2倍模塊額定 電流的大功率單模塊，傳統(tǒng)的變頻模塊，為了方便生產(chǎn)管理，通常采取一體化設(shè)計(jì)模式。由 于功率模塊熱量集中，600A以內(nèi)模塊散熱采用強(qiáng)迫風(fēng)冷，600A以上必須采用水冷才能滿足 系統(tǒng)散熱。然而，一體化設(shè)計(jì)的不足也顯而易見，例如：?jiǎn)蝹€(gè)變頻模塊的體積大，零件多，增 加了裝配難度，且裝配時(shí)不易操作；單個(gè)變頻模塊重量在180公斤，安裝時(shí)需要借助機(jī)械的 力量，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工程維護(hù)不方便，增加了運(yùn)行維護(hù)成本等；單個(gè)變頻模塊的功率器件發(fā)熱集 中，一體化結(jié)構(gòu)風(fēng)阻大，系統(tǒng)散熱要求高，整機(jī)風(fēng)速要求7?8米；單個(gè)變頻模塊器件均封在 模塊模塊內(nèi)部，如果發(fā)生器件損壞，需要將模塊全部打開更換器件，耗時(shí)費(fèi)力，現(xiàn)場(chǎng)不易更 換。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種鏡像組合式變頻功率模塊，在降低變頻功率模塊硬 件成本，現(xiàn)場(chǎng)整機(jī)裝配難度以及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)成本的同時(shí)，還能夠提高變頻功率模塊的使 用壽命。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：
[0005] -種鏡像組合式變頻功率模塊，包括：整流模塊，逆變橋模塊A和逆變模塊B ;所述 逆變模塊A與逆變模塊B分別設(shè)置于所述整流橋模塊兩側(cè)；通過銅排將所述整流橋模塊與 所述逆變模塊A、所述逆變模塊B連接固定；所述逆變模塊A和逆變模塊B內(nèi)部器件采用鏡 像對(duì)稱排布。
[0006] 需要說明的是，所述逆變模塊A包括：至少兩支IGBT管，正負(fù)母線，及多只電容； 所述至少兩支IGBT管并聯(lián)排布于靠近所述整流橋模塊側(cè)；正負(fù)母線相互平行，且設(shè)置于所 述IGBT管與所述電容之間；所述電容設(shè)置于進(jìn)風(fēng)口側(cè)；
[0007] 所述逆變模塊B包括：至少兩支IGBT管，正負(fù)母線，及多只電容；所述至少兩支 IGBT管并聯(lián)排布于靠近所述整流橋模塊側(cè)；正負(fù)母線相互平行，且設(shè)置于所述IGBT管與所 述電容之間；所述電容設(shè)置于進(jìn)風(fēng)口側(cè)。
[0008] 還需要說明的是，所述整流模塊，包括：散熱器，至少兩個(gè)整流橋，交流輸入銅排， 擋風(fēng)板，及多只電容；
[0009] 所述至少兩個(gè)整流橋設(shè)置于散熱器的上方，所述散熱器后端設(shè)有所述擋風(fēng)板，所 述交流輸入銅排通過擋風(fēng)板與所述整流橋連接；所述電容設(shè)置于進(jìn)風(fēng)口處。
[0010] 還需要說明的是，所述整流橋模塊與所述逆變模塊A和逆變模塊B的外部殼體采 用半開放模式，所述電容、IGBT管、整流橋都設(shè)置于可打開殼體側(cè)。
[0011] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種鏡像組合式變頻功率模塊。本實(shí)用新型通過所述 逆變模塊A與逆變模塊B分別設(shè)置于所述整流橋模塊兩側(cè)；通過銅排將所述整流橋模塊與 所述逆變模塊A、所述逆變模塊B連接固定；所述逆變模塊A和逆變模塊B內(nèi)部器件采用鏡 像對(duì)稱排布。由于本實(shí)用新型采用了多只IGBT管并聯(lián)實(shí)現(xiàn)單只大功率IGBT管，從而使得 本實(shí)用新型可以降低變頻功率模塊硬件成本；由于本實(shí)用新型采用了鏡像組合式的模塊實(shí) 現(xiàn)了單個(gè)變頻模塊功能，從而使得采用本實(shí)用新型的變頻功率模塊的現(xiàn)場(chǎng)整機(jī)裝配難度下 降，且現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)成本也同時(shí)降低；用于本實(shí)用新型采用了模塊殼體采取半開放模式，散 熱器取電容前置結(jié)構(gòu)形式，使得冷風(fēng)先通過電解電容后再到散熱器，在滿足主功率器件良 好散熱的情況下，大大的提1? 了電解電容的使用壽命，從而提1? 了變頻功率1?塊的使用壽 命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種鏡像組合式變頻功率模塊示意圖；
[0013] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種鏡像組合式變頻功率模塊中逆變模塊A結(jié)構(gòu) 示意圖；
[0014] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種鏡像組合式變頻功率模塊中逆變模塊B結(jié)構(gòu) 示意圖；
[0015] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種鏡像組合式變頻功率模塊中整流橋模塊結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0016] 附圖標(biāo)號(hào)說明：
[0017] 1.逆變模塊A 2.整流模塊 3.逆變模塊B 16.銅排
[0018] 4.電容 5.正母線 6.負(fù)母線 7.頂板
[0019] 8.底板 9.散熱器安裝支架 10.輸出銅排 11.擋風(fēng)板
[0020] 12.電容安裝環(huán)和安裝架 14.散熱器 13.吸收電容 15. IGBT
[0021] 4'電容 5'正母線 6'負(fù)母線 7'頂板
[0022] 8'底板 9'散熱器安裝支架 10'輸出銅排 11'擋風(fēng)板
[0023] C電容安裝環(huán)和安裝架 If散熱器 舊IGBT 13'吸收電容
[0024] 1 "散熱器 2 "整流橋 3 "電容 4 "電容安裝環(huán)和安裝架
[0025] 5 "散熱器安裝支架 6 "交流輸入銅排 7 "擋風(fēng)板 8 "頂板
[0026] 9 "底板 10 "正負(fù)母線連排。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種鏡像組合式變頻功率模塊示意圖 進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028] 如圖1所示，分別為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種鏡像組合式變頻功率模塊示意 圖；
[0029] 本實(shí)用新型提供的一種鏡像組合式變頻功率模塊包括：整流橋模塊2,逆變橋模 塊A和逆變模塊B ;所述逆變模塊A與逆變模塊B分別設(shè)置于所述整流橋模塊2兩側(cè)；通過 銅排16將所述整流橋模塊與所述逆變模塊A、所述逆變模塊B連接固定；所述逆變模塊A和 逆變模塊B內(nèi)部器件采用鏡像對(duì)稱排布。
[0030] 需要說明的是，由于本實(shí)用新型變頻功率模塊采用了分體機(jī)構(gòu)模式，各個(gè)單體模 塊相互獨(dú)立，從而使得現(xiàn)場(chǎng)整機(jī)系統(tǒng)裝配時(shí)，模塊可分別柜內(nèi)就位后，再利用銅排16將其 連接固定。模塊安裝不需要借助機(jī)械的力量，為現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試帶來方便。
[0031] 基于以上實(shí)施例，以下設(shè)IGBT管采用常規(guī)1700V耐壓，額定電流600A ;電容采用 450V耐壓電解電容；本實(shí)用新型的具體實(shí)現(xiàn)如下：
[0032] 如圖2所示，為本實(shí)用新型所述逆變模塊A結(jié)構(gòu)示意圖；所述逆變模塊A包括：至 少兩支IGBT管15,正負(fù)母線5,至少兩個(gè)電容4 ;所述至少兩支IGBT管15并聯(lián)排布于靠近 所述整流橋模塊側(cè)；正負(fù)母5線相互平行，且設(shè)置于所述IGBT管15與所述電容4之間；所 述電容4設(shè)置于進(jìn)風(fēng)口側(cè)；
[0033] 如圖3所示，為本實(shí)用新型所述逆變模塊B結(jié)構(gòu)示意圖；所述逆變模塊B包括：至 少兩支IGBT管15'，正負(fù)母線Y，電容f ;至少兩支IGBT管15'，正負(fù)母線Y，至少兩 個(gè)電容4';所述至少兩支IGBT管15'并聯(lián)排布于靠近所述整流橋模塊側(cè)；正負(fù)母線5' 相互平行，且設(shè)置于所述IGBT管15'與所述電容4'之間；所述電容設(shè)置于進(jìn)風(fēng)口側(cè)。 [0034] 需要說明的是，所述逆變模塊內(nèi)部各個(gè)器件在散熱器上并聯(lián)間隔碼放，減短有效 風(fēng)道長(zhǎng)度，避免散熱器熱量疊加影響散熱。為了強(qiáng)化并聯(lián)IGBT動(dòng)作一致性，優(yōu)化IGBT并聯(lián) 均流效果，逆變模塊輸出銅排1(V與并聯(lián)IGBT呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
[0035] 如圖4所示，為本實(shí)用新型所述整流橋模塊結(jié)構(gòu)示意圖；所述整流橋模塊包括：散 熱器4 "，至少兩個(gè)整流橋2 "，交流輸入銅排6 "，擋風(fēng)板7 "，至少兩個(gè)電容3 ";
[0036] 所述至少兩個(gè)整流橋2 "設(shè)置于散熱器4 "的上方，所述散熱器4 "后端設(shè)有所 述擋風(fēng)板7 "，所述交流輸入銅排6 "通過擋風(fēng)板7 "與所述整流橋2 "連接；所述電容 3 "設(shè)置于進(jìn)風(fēng)口處。
[0037] 需要說明的是，本實(shí)用新型變頻模塊為交-直-交電壓型變頻模塊，直流濾波環(huán)節(jié) 采用450V耐壓電解電容濾除直流量中的脈動(dòng)成分。模塊逆變環(huán)節(jié)采用常規(guī)1700V耐壓，額 定電流600A IGBT模塊多支并聯(lián)實(shí)現(xiàn)模塊kA級(jí)功率輸出，從而大大降低變頻模塊硬件成 本。
[0038]以上所述整流橋模塊與所述逆變模塊A和逆變模塊B的外部殼體采用半開放模 式，所述電容、IGBT管、整流橋都設(shè)置于可打開殼體側(cè)。由于以上所述各個(gè)模塊的殼體采取 半開放模式，從而使得散熱器取電容前置結(jié)構(gòu)形式，使得冷風(fēng)先通過電解電容后再到散熱 器，在滿足主功率器件良好散熱的情況下，大大的提高了電解電容的使用壽命。
[0039] 需要說明的是，以上所述逆變模塊與整流橋模塊的設(shè)計(jì)共同點(diǎn)為：電容支架上裝 有電解電容，將所述帶有電解電容的電容支架安裝于散熱器的前端（進(jìn)風(fēng)口端）。此處所述 的電容設(shè)置形式稱為電容前置結(jié)構(gòu)形式。
[0040] 為了加強(qiáng)變頻模塊散熱，采取電容前置的結(jié)構(gòu)形式，使得冷風(fēng)先通過電解電容后 再到散熱器，在滿足主功率器件良好散熱的情況下，大大的提高了電解電容的使用壽命。模 塊滿載1200A，需要風(fēng)速4. 5?5,溫升38?42。
[0041] 為了降低IGBT尖鋒電壓，結(jié)構(gòu)上采用正負(fù)母線平行設(shè)計(jì)，中間采用EM6絕緣材料 進(jìn)行電氣隔離，滿足電氣絕緣要求。
[0042] 本發(fā)明變頻模塊采用模塊化分體設(shè)計(jì)，模塊按功能分成兩類單體模塊，分別是整 流模塊和逆變模塊。單體模塊可批次生產(chǎn)、調(diào)試、老化，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際負(fù)載功率組合，1個(gè)整 流橋模塊+1個(gè)逆變模塊組可構(gòu)成600A變頻模塊，1個(gè)整流橋模塊+2個(gè)逆變模塊組可構(gòu)成 1200A變頻模塊。
[0043] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種鏡像組合式變頻功率模塊。本實(shí)用新型通過所述 逆變模塊A與逆變模塊B分別設(shè)置于所述整流橋模塊兩側(cè)；通過銅排將所述整流橋模塊與 所述逆變模塊A、所述逆變模塊B連接固定；所述逆變模塊A和逆變模塊B內(nèi)部器件采用鏡 像對(duì)稱排布。由于本實(shí)用新型采用了多只IGBT管并聯(lián)實(shí)現(xiàn)單只大功率IGBT管，從而使得 本實(shí)用新型可以降低變頻功率模塊硬件成本；由于本實(shí)用新型采用了鏡像組合式的模塊實(shí) 現(xiàn)了單個(gè)變頻模塊功能，從而使得采用本實(shí)用新型的變頻功率模塊的現(xiàn)場(chǎng)整機(jī)裝配難度下 降，且現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)成本也同時(shí)降低；用于本實(shí)用新型采用了模塊殼體采取半開放模式，散 熱器取電容前置結(jié)構(gòu)形式，使得冷風(fēng)先通過電解電容后再到散熱器，在滿足主功率器件良 好散熱的情況下，大大的提1? 了電解電容的使用壽命，從而提1? 了變頻功率1?塊的使用壽 命。
[0044] 以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限 于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化 或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán) 利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種鏡像組合式變頻功率模塊，其特征在于，包括：整流模塊，逆變模塊A和逆變模 塊B ;所述逆變模塊A與逆變模塊B分別設(shè)置于所述整流模塊兩側(cè)；通過銅排將所述整流橋 模塊與所述逆變模塊A、所述逆變模塊B連接固定；所述逆變模塊A和逆變模塊B內(nèi)部器件 采用鏡像對(duì)稱排布。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡像組合式變頻功率模塊，其特征在于，所述逆變模塊A包 括：至少兩支IGBT管，正負(fù)母線，及多只電容；所述至少兩支IGBT管并聯(lián)排布于靠近所述 整流橋模塊側(cè)；正負(fù)母線相互平行，且設(shè)置于所述IGBT管與所述電容之間；所述電容設(shè)置 于進(jìn)風(fēng)口側(cè)； 所述逆變模塊B包括：至少兩支IGBT管，正負(fù)母線，及多只電容；所述至少兩支IGBT管 并聯(lián)排布于靠近所述整流橋模塊側(cè)；正負(fù)母線相互平行，且設(shè)置于所述IGBT管與所述電容 之間；所述電容設(shè)置于進(jìn)風(fēng)口側(cè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鏡像組合式變頻功率模塊，其特征在于，所述整流橋模塊，包 括：散熱器，至少兩個(gè)整流橋，交流輸入銅排，擋風(fēng)板，及多只電容； 所述至少兩個(gè)整流橋設(shè)置于散熱器的上方，所述散熱器后端設(shè)有所述擋風(fēng)板，所述交 流輸入銅排通過擋風(fēng)板與所述整流橋連接；所述電容設(shè)置于進(jìn)風(fēng)口處。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的鏡像組合式變頻功率模塊，其特征在于，所述整流橋模塊 與所述逆變模塊A和逆變模塊B的外部殼體采用半開放模式，所述電容、IGBT管、整流橋都 設(shè)置于可打開殼體側(cè)。
【文檔編號(hào)】H02M1/00GK203911726SQ201420322980
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】謝鵬, 王義增, 顧英, 彭麗巧, 張大為 申請(qǐng)人:北京動(dòng)力源科技股份有限公司