級聯式大功率高壓變頻功率單元的製作方法
2023-12-11 00:40:27
專利名稱：級聯式大功率高壓變頻功率單元的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及用於大功率、高壓交流異步電動機變頻調速的電力變換裝置，具 體說是一種模塊化、緊湊結構、便於裝配及維護的級聯式大功率高壓變頻功率單元，屬於高 壓變頻技術領域。
背景技術：
電動機節能工程是國家發改委啟動的「十一五」國家十大重點節能工程之一，隨著 中國經濟的快速發展，工業用大中型高壓電機在生產中扮演著越來越多的角色，其消耗的 能源佔全部耗能總量的近三分之二，如果能將這部分高壓電機能源效率提高，降低工業單 產能耗，不但可節省大量寶貴的能源，也提高了企業的競爭力。隨著電力電子技術的日益進 步和成熟，級聯式電壓源型高壓變頻調速技術在國內外中低功率電機變頻調速市場中已經 有了長足的發展和廣泛的應用，並逐步擴展到大功率電機的變頻調速。而功率單元作為級 聯式高壓變頻器的重要組成部分，是整個變頻調速系統的核心部件，它決定了高壓變頻器 性能的優劣。因此，為了適應市場對大功率高壓變頻調速系統的需求，有必要提供一種適用 大功率電機的高壓變頻功率單元。
發明內容本實用新型的目的是提供一種模塊化、緊湊結構、便於裝配及維護的級聯式大功 率高壓變頻功率單元。為了實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案由上機殼組件和下機殼組件 組成上下分體式結構，主要組成包括上機殼、下機殼、前散熱器、後散熱器、矩形電容陣列、 輸入輸出插接件、電源板、控制板、驅動板、功率器件及連接銅排；一種級聯式大功率高壓變頻功率單元，包括機殼、輸入輸出插接件、設置於機殼內 的散熱器及電解電容組件，其特徵在於所述機殼包括上機殼和下機殼，由上機殼、散熱器 和輸入輸出插接件構成上機殼組件，所述散熱器設置於上機殼內，輸入輸出插接件設置於 上機殼的後部；由矩形電容陣列、底板、電容定位板與下機殼組合成下機殼組件，所述電解 電容組件設置於由下機殼和電容定位板、底板構成的內部空間。上、下機殼組件組合成功率 單元結構框架。前述的級聯式大功率高壓變頻功率單元，其特徵在於所述散熱器包括沿垂直方 向布置的相互平行的前散熱器和後散熱器，所述前散熱器、後散熱器通過設置於上下及前 後的六塊散熱器支撐架連接，形成雙面散熱結構，散熱器採用高效鋁製插片式散熱結構，整 流橋、電源板和一半IGBT (Insulated GateBipolar Transistor，絕緣柵雙極型電晶體，簡 稱IGBT)布置在前散熱器表面，旁通二極體、旁通可控矽、控制板、驅動板及另一半IGBT布 置在後散熱器表面，根據散熱器各自表面安裝的功率器件的數量及發熱功率設計有不同的 散熱面積；由前散熱器和後散熱器各自背面的散熱翅片共同組成了一個統一的上部散熱通 風道，用來對兩邊散熱器基體傳導過來的功率器件發熱量進行散熱降溫。
3[0007]前述的級聯式大功率高壓變頻功率單元，其特徵在於下機殼前後分別開設有散 熱通風孔，形成下散熱通風道，將電容陣列產生的熱量強制排出，從而延長電解電容的使用 壽命。功率單元採用後部進風，前部出風冷卻方式。前述的級聯式大功率高壓變頻功率單元，其特徵在於所述電解電容組件為矩形 陣列結構布置方式，通過電容底板及定位板將其排列固定在下機殼內部，並用串、並聯銅排 彼此電氣連接。前述的級聯式大功率高壓變頻功率單元，其特徵在於所述輸入輸出插接件設置 在上機殼後部，分列其左右兩側。功率單元採用後進線、後出線結構，三路輸入，四路輸出。前述的級聯式大功率高壓變頻功率單元，其特徵在於所述輸入輸出插接件為動 觸插接頭，動觸插接頭通過卡板固定在上機殼後部。前述的級聯式大功率高壓變頻功率單元，其特徵在於為以最短路徑連接至輸出 端子，在所述前散熱器和後散熱器表面設置有IGBT輸出銅排穿行方孔，前散熱器上IGBT輸 出銅排通過該方孔穿過前、後散熱器連接至輸出端，所述輸出銅排通過絕緣卡套支撐並固 定在前、後散熱器基體上。前述的級聯式大功率高壓變頻功率單元，其特徵在於所述電解電容組件的矩形 電容陣列正極、負極輸出連接銅板為平行、層疊布置方式，正、負極之間設置絕緣板，有效減 少了迴路電感的產生。本實用新型所達到的有益效果本實用新型設計的結構方案同時考慮了機械上的 緊湊性、可維護性和電氣上功率器件易安裝、可替換性兩方面因素，具有結構緊湊、易於裝 配和維護、電氣性能良好等特點。功率單元內部普遍採用功率母線銅排設計方式，在有效抑 制IGBT開關尖峰產生的同時，也減少了寄生電感，提高了系統可靠性。
圖1是本實用新型大功率單元整體結構示意圖；圖2是本實用新型前後雙散熱器結構示意圖；圖3是本實用新型上機殼組件結構示意圖；圖4是本實用新型下機殼組件結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行進一步說明。實施例如圖1所示，為本實用新型「大功率單元整體結構示意圖」，功率單元是基於上、下 機殼組件的分體式結構，包括上機殼組件16、下機殼組17、輸入輸出插接件18、電源板7、控 制板8、驅動板9、功率器件及連接銅排；其中，輸入輸出插接件18通過專用固定卡板安裝在 上機殼組件16上，上機殼組件16和下機殼組件17組合成功率單元整體框架，功率單元有 一個上散熱通風道14及一個下散熱通風道15 ；電源板7、控制板8、驅動板9及各功率器件 分別安裝在上機殼組件16中的前散熱器3和後散熱器4之上，各功率器件之間通過銅排電 氣連接，整個功率單元結構簡潔、緊湊，易於維護；如圖2所示，為本實用新型「前後雙散熱器結構示意圖」，前散熱器3和後散熱器4通過上下及前後六塊散熱器支撐架6的連接，組合成雙散器結構，功率器件分別安裝在前、 後兩散熱器的表面，前散熱器3和後散熱器4各自背面的散熱翅片共同組成了功率單元的 上散熱通風道14，前散熱器IGBT輸出銅排11穿過前熱器3和後散熱器4連接至功率單元 輸出端，IGBT輸出銅排11採用專用絕緣卡套12支撐和固定在前、後散熱器表面；如圖3所示，為本實用新型「上機殼組件結構示意圖」，前散熱器3、後散熱器4及 其支撐架6組合體與上機殼分別在前部、後部及上部連接，電源板7安裝在前散熱器3上， 控制板8及驅動板9安裝在後散熱器4上，各功率器件分別安裝在前、後散熱器表面，兩隻 把手10安裝在上機殼前側。如圖4所示，為本實用新型「下機殼組件結構示意圖」，電解電容19為矩形陣列結 構，布置在下機殼2和電容定位板13、底板5構成的內部空間。本實用新型_級聯式大功率高壓變頻功率單元的輸出電流可達到630安培。以上已以較佳實施例公開了本實用新型，然其並非用以限制本實用新型，凡採用 等同替換或者等效變換方式所獲得的技術方案，均落在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求一種級聯式大功率高壓變頻功率單元，包括機殼、輸入輸出插接件、設置於機殼內的散熱器及電解電容組件，其特徵在於所述機殼包括上機殼和下機殼，由上機殼、散熱器和輸入輸出插接件構成上機殼組件(16)，所述散熱器設置於上機殼內，輸入輸出插接件(18)設置於上機殼後部；由矩形電容陣列、底板(5)、電容定位板(13)與下機殼(2)組合成下機殼組件(17)，所述電解電容組件設置於由下機殼和電容定位板、底板構成的內部空間。
2.根據權利要求1所述的級聯式大功率高壓變頻功率單元，其特徵在於所述散熱器 包括沿垂直方向布置的相互平行的前散熱器(3)和後散熱器(4)，所述前散熱器(3)、後散 熱器(4)通過設置於上下及前後的六塊支撐架(6)連接，整流橋、電源板和一半IGBT布置 在前散熱器表面，旁通二極體、旁通可控矽、控制板、驅動板及另一半IGBT布置在後散熱器 表面，由前散熱器(3)和後散熱器(4)各自背面的散熱翅片共同組成一個統一的上部散熱 通風道(14)。
3.根據權利要求1或2所述的級聯式大功率高壓變頻功率單元，其特徵在於下機殼 前後分別開設有散熱通風孔，形成下散熱通風道(15)。
4.根據權利要求1或2所述的級聯式大功率高壓變頻功率單元，其特徵在於所述電 解電容組件為矩形陣列結構布置方式，通過電容底板及定位板將其排列固定在下機殼內 部，並用串、並聯銅排彼此電氣連接。
5.根據權利要求1所述的級聯式大功率高壓變頻功率單元，其特徵在於所述電解電 容組件的矩形電容陣列正極、負極輸出連接銅板為平行、層疊布置，正、負極之間設置絕緣 板。
6.根據權利要求1所述的級聯式大功率高壓變頻功率單元，其特徵在於所述輸入輸 出插接件(18)設置在上機殼後部，分列其左右兩側。
7.根據權利要求6所述的級聯式大功率高壓變頻功率單元，其特徵在於所述輸入輸 出插接件(18)為動觸插接頭，動觸插接頭通過卡板固定在上機殼後部。
8.根據權利要求2所述的級聯式大功率高壓變頻功率單元，其特徵在於在所述前散 熱器和後散熱器表面設置有IGBT輸出銅排穿行方孔，前散熱器上IGBT輸出銅排(11)通 過該方孔穿過前、後散熱器連接至輸出端，所述輸出銅排通過絕緣卡套(12)支撐並固定在 前、後散熱器基體上。
專利摘要本實用新型公開了一種級聯式大功率高壓變頻功率單元，包括機殼、輸入輸出插接件、設置於機殼內的散熱器及電解電容組件，其特徵在於所述機殼包括上機殼和下機殼，由上機殼、散熱器和輸入輸出插接件構成上機殼組件，所述散熱器設置於上機殼內，輸入輸出插接件設置於上機殼後部；由矩形電容陣列、底板、電容定位板與下機殼組合成下機殼組件，所述電解電容組件設置於由下機殼和電容定位板、底板構成的內部空間。本實用新型的高壓變頻功率單元同時考慮了機械上的緊湊性、可維護性和電氣上功率器件易安裝、可替換性兩方面因素，具有結構緊湊、易於裝配和維護、電氣性能良好等特點。
文檔編號H05K7/20GK201674385SQ20102020663
公開日2010年12月15日 申請日期2010年5月27日 優先權日2010年5月27日
發明者丁明進, 唐東明, 李冰, 楊志勇, 楊軼成, 黃韜 申請人:國電南京自動化股份有限公司