專利名稱：一種逆變器功率單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種逆變器裝置，具體是用于大功率光伏并網(wǎng)電站的逆變器裝置中的功率單元。
背景技術(shù)：
隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，用于大規(guī)模光伏并網(wǎng)電站的大功率光伏逆變器向低成本、高功率密度、小型化方向發(fā)展。傳統(tǒng)的大功率光伏并網(wǎng)逆變器裝置中的功率單元的結(jié)構(gòu)參閱圖1，包括風(fēng)機(jī)1-1、散熱器1-2、電解電容1-3(16只)、疊層母排1-4、4個(gè)電流傳感器1-5、驅(qū)動(dòng)電路1_6、4個(gè)功率模塊1-7，其中，散熱器1-2由基板和齒條組成，電解電容1-3數(shù)量較多，通過疊層母排1-4將電解電容1-3的正負(fù)極接入功率模塊1-7的輸入端，4個(gè)功率模塊1-7以并聯(lián)方式一起安裝在散熱器1-2的基板之上。每個(gè)功率模塊1-7的輸出端配備相應(yīng)的電流傳感器1-5，4個(gè)功率模塊1-7和4個(gè)電流傳感器1-5均布置在散熱器1-2的正面上方；驅(qū)動(dòng)電路1-6位于功率模塊1-7的正面上方；多個(gè)電解電容1-3位于散熱器1-2長邊的·一側(cè)，風(fēng)機(jī)1-1安裝在散熱器1-2短邊一側(cè)，并且風(fēng)機(jī)1-1固定在基板上，風(fēng)機(jī)1-1的出風(fēng)口對(duì)準(zhǔn)散熱器1-2的齒條吹風(fēng)，也就是說，電解電容1-3與風(fēng)機(jī)1-1分別設(shè)置于散熱器1-2的相鄰兩側(cè)面上。上述傳統(tǒng)的功率單元普遍存在以下幾點(diǎn)不足之處
I、功率變換采用多功率模塊1-7并聯(lián)方式，多功率模塊1-7并聯(lián)存在動(dòng)靜態(tài)不均流問題，容易導(dǎo)致功率模塊1-7在運(yùn)行時(shí)燒毀。2、在較高的開關(guān)頻率下，功率模塊1-7的損耗較大，為平衡散熱，需投入較大面積的散熱器1-2，同時(shí)需要較大風(fēng)量的風(fēng)機(jī)1-1，因此增加了逆變器的成本。3、為提高系統(tǒng)直流電壓等級(jí)，采取多個(gè)電解電容1-3串并聯(lián)方式，使得疊層母排
1-4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，分布電感較大；且電解電容1-3使用壽命較短，更換次數(shù)多，維護(hù)成本聞。4、位于風(fēng)機(jī)1-1進(jìn)風(fēng)口處的功率模塊1-7由于臨近風(fēng)扇，溫度較低，而位于風(fēng)機(jī)
1-1出風(fēng)口的功率模塊1-7由于遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)，溫度較高，因此，存在風(fēng)道的熱累積效應(yīng)，會(huì)影響功率模塊1-7的使用率和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述傳統(tǒng)功率單元的不足而提供一種運(yùn)行可靠、成本低、使用壽命長、效率高的逆變器功率單元。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明包括有風(fēng)機(jī)、散熱器、疊層母排、電流傳感器、功率模塊、底板，底板位于底部，底板的上方左側(cè)設(shè)有薄膜電容，薄膜電容的頂部通過疊層母排連接一個(gè)功率模塊的輸入端；底板的上方右側(cè)設(shè)有散熱器，散熱器的上表面上固定設(shè)置所述功率模塊，所述功率模塊的上方緊貼有驅(qū)動(dòng)電路及其保護(hù)電路，在所述功率模塊的上方且緊靠其輸出端固定連接一個(gè)電流傳感器，所述功率模塊的輸出端固接一個(gè)穿過電流傳感器中心的AC銅排；散熱器的后側(cè)設(shè)置一個(gè)固定連接散熱器基板的風(fēng)機(jī)。所述驅(qū)動(dòng)電路及其保護(hù)電路包括信號(hào)處理電路、光電隔離電路、功率放大電路、死區(qū)保護(hù)電路、功率開關(guān)電路、驅(qū)動(dòng)電源保護(hù)電路，光電隔離電路的輸入端連接信號(hào)處理電路輸出端,光電隔離電路的輸出端連接功率放大電路的輸入端,功率放大電路的輸出端連接死區(qū)保護(hù)電路的輸入端，死區(qū)保護(hù)電路的輸出端連接功率開關(guān)電路的輸入端；當(dāng)驅(qū)動(dòng)電源正常時(shí)，驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路輸出高電平信號(hào)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電源低于15V時(shí)，驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路輸出低電平信號(hào)，信號(hào)處理電路關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)。進(jìn)一步地，散熱器由散熱器基板和多個(gè)散熱器齒條組成，呈長方體形狀，長方體的長邊沿前后方向，短邊沿左右方向，每個(gè)所述散熱器齒條均沿長方體的長邊方向布置且均垂直固定連接所述散熱器基板的下表面，所述風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口正對(duì)著所述散熱器齒條。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，與傳統(tǒng)逆變器功率單元相比，具有如下有益效果 I、本發(fā)明通過在空間合理布置薄膜電容、疊層母排、功率模塊、驅(qū)動(dòng)電路、電流傳感器、
散熱器及風(fēng)機(jī)，使整個(gè)逆變器功率單元的安裝面積與散熱器的基板的面積相近，體積更小，結(jié)構(gòu)更為緊湊，將各部分集成一體，是高度集成化的功率器件，降低功率單元的成本，節(jié)約功率單元的空間，從而能滿足小型化的需求。2、本發(fā)明中風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口作用于散熱器的齒條大部分區(qū)域，散熱更為均勻，能提高功率模塊的使用率和可靠性。3、本發(fā)明只使用單獨(dú)一個(gè)功率模塊以及單個(gè)電流傳感器，能減小散熱器的面積，安裝面積較傳統(tǒng)功率單元更小，節(jié)約成本，更加方便風(fēng)機(jī)的維護(hù)。4、本發(fā)明中的驅(qū)動(dòng)電路及其保護(hù)電路使得整個(gè)功率單元更為安全可靠，能增加其使用周期，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。5、本發(fā)明采用薄膜電容和功率模塊為核心的組合方式，薄膜電容具有無極性、介質(zhì)損失少、絕緣阻抗高、壽命長的優(yōu)點(diǎn)，用薄膜電容來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電解電容使得功率單元具有更好的效果，解決了大功率逆變器中功率單元普遍存在的效率不高、使用壽命短、集成度不聞等問題。


為了易于說明，本發(fā)明由下述的附圖及具體實(shí)施方式
詳細(xì)描述。圖I為背景技術(shù)中傳統(tǒng)的逆變器功率單元組裝結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明逆變器功率單元組裝結(jié)構(gòu)立體示意 圖3為圖2的分解 圖4是圖2中驅(qū)動(dòng)電路及其保護(hù)電路的組成 I.風(fēng)機(jī)；2.散熱器；2-1散熱器基板；2-2散熱器齒條；3.薄膜電容；4.疊層母排；5.電流傳感器；6.驅(qū)動(dòng)電路及其保護(hù)電路；7.功率模塊；8. AC銅排；9.散熱器左固定板；10.散熱器右固定板；11.電容固定板；12.底板。
具體實(shí)施例方式如圖2-3所示，本發(fā)明所述的逆變器功率單元包括風(fēng)機(jī)I、散熱器2、多個(gè)薄膜電容
3、疊層母排4、電流傳感器5、驅(qū)動(dòng)電路及其保護(hù)電路6、功率模塊7、AC銅排8、底板12等。
底板12位于功率單元底部，在底板12的上方左側(cè)安裝薄膜電容3，薄膜電容3的底部由電容固定板11固定在底板12上，薄膜電容3的頂部通過疊層母排4連接功率模塊7的輸入端。底板12的上方右側(cè)安裝散熱器2，在散熱器2的左側(cè)設(shè)置散熱器左固定板9，右側(cè)設(shè)置散熱器右固定板10，散熱器左固定板9和散熱器右固定板10均通過螺絲將散熱器2固定在底板12上。散熱器2呈長方體形狀，長方體的長邊是沿著前后方向，短邊是左右方向。散熱器2由散熱器基板2-1和多個(gè)散熱器齒條2-2組成。每個(gè)散熱器齒條2-2均沿著長方體的長邊方向布置，并且均垂直固定在基板2-1的下表面上。散熱器2的出風(fēng)通道與散熱器齒條
2-2的布置方向一致，即散熱器2的出風(fēng)通道在散熱器2的前后長邊方向上。散熱器齒條
2-2由招質(zhì)或招合金或銅質(zhì)或銅合金材料構(gòu)成。在散熱器2的上表面上固定一個(gè)功率模塊7，功率模塊7額定功率是傳統(tǒng)的4個(gè)功 率模塊的額定功率之和，這樣不僅避免大功率模塊并聯(lián)時(shí)動(dòng)靜態(tài)不均流問題，也避免多模塊并聯(lián)時(shí)的溫度不一致的問題。在功率模塊7的上方緊貼驅(qū)動(dòng)電路及其保護(hù)電路6，在功率模塊7的上方固定連接一個(gè)電流傳感器5，電流傳感器5緊靠功率模塊7的輸出端。功率模塊7的輸出端固定AC銅排8，AC銅排8同時(shí)穿過電流傳感器5的中心。使用單個(gè)電流傳感器5來檢測功率模塊7的輸出端電流的大小，這樣避免了多個(gè)傳感器并聯(lián)時(shí)的采樣誤差，提高了采樣的精度。在散熱器2的后側(cè)安裝一個(gè)風(fēng)機(jī)1，風(fēng)機(jī)I通過螺絲固定在散熱器基板2-1上[U1]，風(fēng)機(jī)I的出風(fēng)口正對(duì)散熱器齒條2-2吹風(fēng)，這樣有利于散熱均勻。風(fēng)機(jī)I的數(shù)量僅為I個(gè),且風(fēng)量不需要太大。如圖4所示，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路及其保護(hù)電路6主要包括信號(hào)處理電路、光電隔離電路、功率放大電路、死區(qū)保護(hù)電路、功率開關(guān)電路、驅(qū)動(dòng)電源保護(hù)電路。光電隔離電路的輸入端連接到信號(hào)處理電路的相應(yīng)輸出端上，光電隔離電路的輸出端連接到功率放大電路的輸入端，功率放大電路的輸出端連接到死區(qū)保護(hù)電路的輸入端，死區(qū)保護(hù)電路的輸出端連接到功率開關(guān)電路的輸入端，驅(qū)動(dòng)電源保護(hù)電路則對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的電源進(jìn)行保護(hù)。其中，驅(qū)動(dòng)電源保護(hù)電路主要由電阻、穩(wěn)壓管、三極管和光耦組成。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電源正常時(shí)，保護(hù)電路輸出信號(hào)為高電平，上拉電阻能夠排除外界對(duì)輸出信號(hào)的干擾，一旦驅(qū)動(dòng)電源低于15V,光率禹導(dǎo)通，保護(hù)電路輸出信號(hào)為低電平，信號(hào)處理電路立即關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并輸出故障信號(hào)。問題較短基板的一側(cè)究竟是哪一側(cè)？要結(jié)合附圖來寫，是位于哪個(gè)部件的一側(cè)？
現(xiàn)結(jié)合附圖3-1來說明，在圖中標(biāo)明了前后左右的方位。
權(quán)利要求
1.一種逆變器功率單元，包括風(fēng)機(jī)(I)、散熱器(2)、疊層母排(4)、電流傳感器(5)、功率模塊(7 )、底板(12 )，底板(12 )位于底部，其特征是底板(12 )的上方左側(cè)設(shè)有薄膜電容(3)，薄膜電容(3)的頂部通過疊層母排(4)連接一個(gè)功率模塊(7)的輸入端；底板(12)的上方右側(cè)設(shè)有散熱器(2)，散熱器(2)的上表面上固定設(shè)置所述功率模塊(7)，所述功率模塊(7)的上方緊貼有驅(qū)動(dòng)電路及其保護(hù)電路(6)，在所述功率模塊(7)的上方且緊靠其輸出端固定連接一個(gè)電流傳感器(5)，所述功率模塊(7)的輸出端固接一個(gè)穿過電流傳感器(5)中心的AC銅排(8);散熱器(2)的后側(cè)設(shè)置一個(gè)固定連接散熱器(2)的風(fēng)機(jī)(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種逆變器功率單元，其特征是所述驅(qū)動(dòng)電路及其保護(hù)電路(6)包括信號(hào)處理電路、光電隔離電路、功率放大電路、死區(qū)保護(hù)電路、功率開關(guān)電路、驅(qū)動(dòng)電源保護(hù)電路，光電隔離電路的輸入端連接信號(hào)處理電路輸出端，光電隔離電路的輸出端連接功率放大電路的輸入端，功率放大電路的輸出端連接死區(qū)保護(hù)電路的輸入端，死區(qū)保護(hù)電路的輸出端連接功率開關(guān)電路的輸入端；當(dāng)驅(qū)動(dòng)電源正常時(shí)，驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路輸出高電平信號(hào)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電源低于15V時(shí)，驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路輸出低電平信號(hào)，信號(hào)處理電路關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種逆變器功率單元，其特征是散熱器(2)由散熱器基板(2-1)和多個(gè)散熱器齒條(2-2)組成，呈長方體形狀，長方體的長邊沿前后方向，短邊沿左右方向，每個(gè)所述散熱器齒條(2-2)均沿長方體的長邊方向布置且均垂直固定連接所述散熱器基板(2-1)的下表面，所述風(fēng)機(jī)(I)的出風(fēng)口正對(duì)著所述散熱器齒條(2-2)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于大功率光伏并網(wǎng)電站的逆變器的功率單元，底板的上方左側(cè)設(shè)有薄膜電容，薄膜電容的頂部通過疊層母排連接一個(gè)功率模塊的輸入端；底板的上方右側(cè)設(shè)有散熱器，散熱器的上表面上固定設(shè)置所述功率模塊，功率模塊的上方緊貼有驅(qū)動(dòng)電路及其保護(hù)電路，在功率模塊的上方且緊靠其輸出端固定連接一個(gè)電流傳感器，功率模塊的輸出端固接一個(gè)穿過電流傳感器中心的AC銅排；散熱器的后側(cè)設(shè)置一個(gè)固定連接散熱器基板的風(fēng)機(jī)；通過在空間合理布置，使整個(gè)功率單元的安裝面積與散熱器基板的面積相近，結(jié)構(gòu)更為緊湊，是高度集成化的功率器件，能降低成本、節(jié)約空間、滿足小型化的需求。
文檔編號(hào)H05K7/20GK102882408SQ201210423909
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者周偉, 劉衛(wèi)法, 朱冬宏, 田群, 錢紀(jì)明, 張凱 申請人:金海新源電氣江蘇有限公司