CN106712465B - 一种用于变流器的功率组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于变流器的功率组件，包括：n个单相桥臂式智能功率元件，各智能功率元件上设有直流快插式凹形接口；用于与各智能功率元件的直流快插式凹形接口连接的快插式复合母排；用于容纳n个智能功率元件的箱体，箱体的前侧设有容各智能功率元件插拔的开口，箱体的后侧设有容各智能功率元件的直流快插式凹形接口贯穿的开口，箱体和复合母排可拆卸连接；与复合母排可拆卸连接的电力电子电容器。在使用时将n个智能功率元件置于箱体中，并与复合母排进行插接，将复合母排和电力电子电容器进行连接，以构成可用于变流器的功率组件，通过快插式组装，安装维护方便，当某元件出现故障时，只需进行拆卸维修或替换故障元件即可。

Description

一种用于变流器的功率组件

技术领域

本发明涉及变流器领域，特别是涉及一种用于变流器的功率组件。

背景技术

功率组件为变流器的核心部件，广泛应用于轨道交通、工业变频等领域。目前的功率组件通常在内部集成散热器、标准封装功率半导体器件、低感母排、门极驱动器、支撑电容、结构件等多种零部件，构成独立的单元，可单独或组合成完整的整流、逆变或逆变+斩波功能部件使用。具备一定的高集成化、组件化和通用化特点。但受到器件布局、结构设计和零部件繁多的限制，体积较大、重量较重，转运进而拆装维护不便。普通变流器功率组件为集成很多零散部件的一体化设计，结构复杂。

因此，如何解决变流器的功率组件结构复杂，安装维护困难的问题，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于变流器的功率组件，可以有效解决变流器的功率组件结构复杂，安装维护困难的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种用于变流器的功率组件，包括：n个单相桥臂式智能功率元件，各所述智能功率元件上设有直流快插式凹形接口；用于与各所述智能功率元件的直流快插式凹形接口连接的快插式复合母排；用于容纳n个所述智能功率元件的箱体，所述箱体的前侧设有容各所述智能功率元件插拔的开口，所述箱体的后侧设有容各所述智能功率元件的直流快插式凹形接口贯穿的开口，所述箱体和所述复合母排可拆卸连接；与所述复合母排可拆卸连接的电力电子电容器。

优选地，所述智能功率元件包括：功率元件主体部，所述功率元件主体部的后端面上设有用于和所述复合母排插接的所述直流快插式凹形接口，所述功率元件主体部的前端面上设有快插式水接头、交流输出端子、光纤通讯接口和电信号接口。

优选地，所述箱体为长方体型箱体，所述箱体内壁上设有槽道和销孔；所述智能功率元件上设有用于和所述槽道以及销孔配合以使所述智能功率元件插入所述箱体内的导轨和导销。

优选地，所述箱体上还设有用于定位所述复合母排的定位销，所述复合母排上设有与所述定位销配合的定位孔。

优选地，所述复合母排上设有与各所述直流快插式凹形接口对应的快插槽，所述复合母排上还设有预设个数的第一电极端子。

优选地，所述复合母排上还设有预设个数的第一固定孔，所述电力电子电容器上设有与所述复合母排上的各所述固定孔对应的第二固定孔。

优选地，所述电力电子电容器设有安装孔，与各所述第一电极端子连接的第二电极端子。

优选地，还包括：用于固定已安装到位的各所述智能功率元件的固定片。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的一种用于变流器的功率组件，包括：n个单相桥臂式智能功率元件，各智能功率元件上设有直流快插式凹形接口；用于与各智能功率元件的直流快插式凹形接口连接的快插式复合母排；用于容纳n个智能功率元件的箱体，箱体的前侧设有容各智能功率元件插拔的开口，箱体的后侧设有容各智能功率元件的直流快插式凹形接口贯穿的开口，箱体和复合母排可拆卸连接；与复合母排可拆卸连接的电力电子电容器。该功率组件将智能功率元件、复合母排、箱体、电力电子电容器组合起来，在使用时将n个智能功率元件置于箱体中，并与复合母排进行插接，将复合母排和电力电子电容器进行连接，以构成可用于变流器的功率组件，基于单相桥臂式智能功率元件的组件可根据不同的控制单元或系统，做成实现多元件并联、逆变、整流和斩波等不同的输出特性，通过快插式组装，安装维护方便，当某元件出现故障时，只需进行拆卸维修或替换故障元件即可，且输出特性多变，应用场合广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供的用于变流器的功率组件的结构示意图；

图2为本发明一种具体实施方式所提供的用于变流器的功率组件的智能功率元件原理图；

图3为本发明一种具体实施方式所提供的用于变流器的功率组件的原理图；

图4为本发明一种具体实施方式所提供的用于变流器的功率组件的智能功率元件右视图；

图5为本发明一种具体实施方式所提供的用于变流器的功率组件的智能功率元件的左视图；

图6为本发明一种具体实施方式所提供的用于变流器的功率组件爆炸结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于变流器的功率组件，可以有效解决变流器的功率组件结构复杂，安装维护困难的问题。

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1、图2和图3，图1为本发明一种具体实施方式所提供的用于变流器的功率组件的结构示意图；图2为本发明一种具体实施方式所提供的用于变流器的功率组件的智能功率元件原理图；图3为本发明一种具体实施方式所提供的用于变流器的功率组件的原理图。

本发明的一种具体实施方式提供了一种用于变流器的功率组件，包括：n个单相桥臂式智能功率元件1，各智能功率元件上设有直流快插式凹形接口；用于与各智能功率元件1的直流快插式凹形接口连接的快插式复合母排2；用于容纳n个智能功率元件1的箱体3，箱体3的前侧设有容各智能功率元件1插拔的开口，箱体3的后侧设有容各智能功率元件1的直流快插式凹形接口贯穿的开口，箱体3和复合母排2可拆卸连接；与复合母排2可拆卸连接的电力电子电容器4。

在本实施方式中，所谓的单相桥臂式智能功率元件的原理图如图2所示，单个智能功率元件1包括第一IGBT101、第二IGBT102和与这两个IGBT连接的驱动单元103，分别和这两个IGBT连接的电流传感器104，其中，第一IGBT101的集电极为该智能功率元件的正极，第二IGBT102的发射极为该智能功率元件的负极，电流传感器的悬空端为交流极。驱动单元下侧的两个悬空端，左侧的为电信号接口；右侧的为光纤通迅接口。如图1所示，在本实施方式中，优选n为4，即功率组件包括4个单相桥臂式智能功率元件，该功率组件将智能功率元件、复合母排、箱体、电力电子电容器组合起来，在使用时将n个智能功率元件置于箱体中，并与复合母排进行插接，将复合母排和电力电子电容器进行连接，以构成可用于变流器的功率组件，基于单相桥臂式智能功率元件的组件可根据不同的控制单元或系统，做成实现多元件并联、逆变、整流和斩波等不同的输出特性，如图3所示，以功率组件包括四个智能功率元件为例，自左至右依次为第一智能功率元件01、第二智能功率元件02、第三智能功率元件03和第四智能功率元件04，将上述各智能功率元件进行并联组装，各智能功率元件的电信号接口和光纤通讯接口均与外界的控制系统连接，以实现多元件并联、逆变、整流和斩波等不同的输出特性。通过快插式组装，安装维护方便，当某部分出现故障时，只需进行拆卸维修或替换故障元件即可，且输出特性多变，应用场合广。

请参考图4、图5和图6，图4为本发明一种具体实施方式所提供的用于变流器的功率组件的智能功率元件右视图；图5为本发明一种具体实施方式所提供的用于变流器的功率组件的智能功率元件的左视图；图6为本发明一种具体实施方式所提供的用于变流器的功率组件爆炸结构示意图。

在本发明的一种实施方式中智能功率元件1包括：功率元件主体部11，功率元件主体部11的后端面上设有用于和复合母排2插接的直流快插式凹形接口12，功率元件主体部11的前端面上设有用于水冷的快插式水接头13、交流输出端子14、光纤通讯接口15和电信号接口16，其中，交流输出端子14即为图2中电流传感器的交流极，直流快插式凹形接口12包括图2中的正极和负极。快插式水接头、交流输出端子、光纤通讯接口和电信号接口有序排列，近似位于同一平面，极大地提高了智能功率元件的使用性和可维护性。

在本实施方式中，如图4、图5和图6所示，智能功率元件的功率元件主体部整体接近长方体型。进一步地，箱体为长方体型箱体，箱体内壁上设有槽道和销孔，优选槽道为凸形槽道，销孔为圆形销孔；智能功率元件1上设有用于和槽道以及销孔配合以使智能功率元件插入箱体内的导轨17和导销18，其中，导轨17优选为推入凹形槽道，导销18为圆形导销，智能功率元件的圆形导销和箱体内的销孔配合进行插入定位，导轨用于配合凸形槽道来使得智能功率元件在固定的空间内进行定向移动。各部件配合，使得安装更加便捷、精准。

更进一步地，箱体3上还设有用于定位复合母排的定位销31，复合母排2上设有与定位销31配合的定位孔21。复合母排2上设有与各直流快插式凹形接口对应的快插槽22，复合母排2上还设有预设个数的第一电极端子23。复合母排2上还设有预设个数的第一固定孔24，电力电子电容器4上设有与复合母排上的各第一固定孔对应的第二固定孔41，如图6所示，通过固定件穿过对应的第一固定孔和第二固定孔，以将复合母排和电力电子电容器进行固定连接。电力电子电容器41设有安装孔以将自身固定在变流器中需要的位置，与各第一电极端子23连接的第二电极端子42。

在本实施方式中，优选复合母排上设有四个定位孔、四个第一固定孔、六个第一电极端子和四个快插槽。电力电子电容器包括四个第二固定孔和六个第二电极端子。

进一步地，该功率组件还包括：用于固定已安装到位的各智能功率元件的固定片5。固定片形状似L形，通过该固定片即可推动或拉动智能功率元件。

综上所述，本发明所提供的用于变流器的功率组件，基于单相桥臂式的智能功率元件，通过各智能功率元件的直流快插式凹形接口、推入凹形槽和圆形导销安装到箱体内，通过固定片最终固定到箱体中，使用更加灵活，更换快捷；整个功率组件通过快插的方式进行安装，安装维护方便；且功率密度高、输出特性多变，应用场合广，每个功率元件集成驱动、监测、保护、诊断等智能化控制功能；此外，快插式复合母排以及电容引出端的排列的方式极大的改善了主电路的杂散电感。

以上对本发明所提供一种用于变流器的功率组件进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于变流器的功率组件，其特征在于，包括：n个单相桥臂式智能功率元件，各所述智能功率元件上设有直流快插式凹形接口；用于与各所述智能功率元件的直流快插式凹形接口连接的快插式复合母排；用于容纳n个所述智能功率元件的箱体，所述箱体的前侧设有容各所述智能功率元件插拔的开口，所述箱体的后侧设有容各所述智能功率元件的直流快插式凹形接口贯穿的开口，所述箱体和所述复合母排可拆卸连接；与所述复合母排可拆卸连接的电力电子电容器；用于固定已安装到位的各所述智能功率元件的固定片；

其中，所述智能功率元件包括：功率元件主体部，所述功率元件主体部的后端面上设有用于和所述复合母排插接的所述直流快插式凹形接口，所述功率元件主体部的前端面上设有快插式水接头、交流输出端子、光纤通讯接口和电信号接口。

2.根据权利要求1所述的功率组件，其特征在于，所述箱体为长方体型箱体，所述箱体内壁上设有槽道和销孔；所述智能功率元件上设有用于和所述槽道以及销孔配合以使所述智能功率元件插入所述箱体内的导轨和导销。

3.根据权利要求2所述的功率组件，其特征在于，所述箱体上还设有用于定位所述复合母排的定位销，所述复合母排上设有与所述定位销配合的定位孔。

4.根据权利要求3所述的功率组件，其特征在于，所述复合母排上设有与各所述直流快插式凹形接口对应的快插槽，所述复合母排上还设有预设个数的第一电极端子。

5.根据权利要求4所述的功率组件，其特征在于，所述复合母排上还设有预设个数的第一固定孔，所述电力电子电容器上设有与所述复合母排上的各所述固定孔对应的第二固定孔。

6.根据权利要求5所述的功率组件，其特征在于，所述电力电子电容器设有安装孔，与各所述第一电极端子连接的第二电极端子。