CN201450442U - 单桥臂水冷变流器装置 - Google Patents

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Inventor
蔡军
钱宏辉
陈玮
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Nari Technology Co Ltd
State Grid Electric Power Research Institute
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Nanjing NARI Group Corp
State Grid Electric Power Research Institute
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Abstract

单桥臂水冷变流器装置，其组成包括：箱体、带水冷散热器的IGBT模块、交流母排、由正负直流母排叠合而成的低电感层叠母排、均压电阻、直流母线电容、吸收无感电容、冷却风扇，正负直流母排的一侧边内折，与模块侧安装板形成直流母线电容的散热风道，冷却风扇安装于散热风道上方的箱体顶部，直流母线电容的正、负极分别通过螺栓与正直流母排、负直流母排电气连接，均压电阻通过所述的螺栓安装在低电感层叠母排外侧面。本装置功率器件通过水循环冷却，直流母线电容通过强迫风冷，互不干涉；没有采用任何电缆电线连接，增加了可靠性；模块外壳采用铜质外壳并可靠接地，增加了安全性，同时屏蔽了由于IGBT快速导通关断引起的电磁辐射和干扰。

Description

单桥臂水冷变流器装置
技术领域
本实用新型涉及一种大功率变流器所用的单桥臂水冷变流器功率单元模块，属于半导体变流技术领域。
背景技术
目前，大功率的变流器普遍采用以单个变流器桥臂作为一个功率单元模块的方式，通过模块外部连接组合而成。这种模式的优点在于：配置灵活，通过组合可以配置为不同功率级别的变流器；模块式结构，安装方便，易于实现大批量生产。缺点在于：由于元器件较多，集中布置在功率模块后难以形成风道，元器件损耗产生的热量不易散去，同时考虑到安全绝缘距离，功率单元模块体积普遍偏大，不适用于像风电行业这样受空间限制的行业。
发明内容
本实用新型的目的在于：针对以上现有的大功率的变流器散热性能差、体积偏大的不足，提出一种单桥臂水冷变流器装置。
为了达到以上的目的：本实用新型单桥臂水冷变流器装置，其组成包括：箱体、安装于箱体内的带水冷散热器的IGBT模块、两块层叠布置的交流母排、由正直流母排与负直流母排叠合而成的低电感层叠母排、均压电阻、直流母线电容、吸收无感电容、冷却风扇、以及水冷管，所述箱体具有模块侧安装板，所述正直流母排、负直流母排的一侧边内折，与模块侧安装板形成用于安装直流母线电容的空间，该空间同时作为直流母线电容的散热风道，冷却风扇安装于该散热风道上方的箱体顶部，直流母线电容的正、负极分别通过螺栓与正直流母排、负直流母排电气连接，均压电阻通过所述的螺栓安装在低电感层叠母排外侧面。
本实用新型的有益效果如下：解决了功率单元模块器件内部由于器件多而略显杂乱的情况；功率器件通过水循环冷却，直流母线电容通过强迫风冷，互不干涉；没有采用任何电缆电线连接，增加了可靠性；模块外壳采用铜质外壳并可靠接地，增加了安全性，同时屏蔽了由于IGBT快速导通关断引起的电磁辐射和干扰。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型单桥臂水冷变流器装置立体图1。
图2为本实用新型单桥臂水冷变流器装置立体图2。
图3为本实用新型单桥臂水冷变流器装置去掉IGBT侧安装板和模块侧安装板的立体图。
图4为本实用新型单桥臂水冷变流器装置主视图。
图5为本实用新型单桥臂水冷变流器装置低电感层叠母排结构图。
图6为本实用新型单桥臂水冷变流器装置交流母排结构图。
具体实施方式
本实施例的单桥臂水冷变流器装置如图1、图2、图3、图4所示，单桥臂水冷变流器装置，其组成包括：箱体14、安装于箱体内的带水冷散热器的IGBT模块(1)、两块层叠布置的交流母排(2)、由正直流母排(3)与负直流母排(4)叠合而成的低电感层叠母排、均压电阻(5)、直流母线电容(9)、吸收无感电容(10)、冷却风扇(6)、以及水冷管(8)，所述箱体具有模块侧安装板(12)，所述正直流母排(3)、负直流母排(4)的一侧边内折，与模块侧安装板(12)形成用于安装直流母线电容(9)的空间，该空间同时作为直流母线电容(9)的散热风道，冷却风扇(6)安装于该散热风道上方的箱体顶部，直流母线的正、负极分别通过螺栓与正直流母排(3)、负直流母排(4)电气连接，均压电阻(5)通过所述的螺栓安装在低电感层叠母排外侧面。
本单桥臂水冷变流器装置采用箱体式结构，所有器件均安装在功率单元模块箱体内部，如图2所示，以带水冷散热器的IGBT模块(1)为界线，功率单元模块箱体侧面左侧为直流部分器件，右侧为IGBT模块(1)、交流部分器件和水冷回路。左侧直流部分包括吸收无感电容(10)、正直流母排(3)、负直流母排(4)、高压绝缘纸(13)、均压电阻(5)、直流母线电容(9)、冷却风扇(6)。其中正直流母排(3)和负直流母排(4)根据直流母线电容(9)的数量和功率单元模块箱体尺寸开孔，中间垫高压绝缘纸后压装成层叠母排，如图5所示，正直流母排(3)和负直流母排(4)头部折叠开孔，用做几个功率单元模块并联时的连接，正直流母排(3)、负直流母排(4)为上出线方式，正直流母排(3)、负直流母排(4)之间具有高压绝缘纸(13)，实现两者电气隔离。如图6所示，交流母排(2)底部折叠开孔，便于和外部铜排连接。
本实施例中，交流母排(2)与IGBT模块(1)之间通过软连接铜排(7)连接；交流母排(2)与功率单元模块箱体之间放置高压绝缘纸以及环氧树脂板隔离后安装固定。
如图1、图3所示，箱体具有IGBT侧安装板(11)，IGBT模块(1)与IGBT侧安装板(11)固定。模块侧安装板(12)上开设有电容安装孔，直流母线电容(9)通过该电容安装孔与本装置的箱体固定连接。
正直流母排(3)、负直流母排(4)所组成的层叠母排与模块侧安装板(12)平行布置，形成直流母线电容散热风道。正直流母排(3)和负直流母排(4)右侧上下各有3个连接头，用于和带水冷散热器的IGBT模块(1)通过螺栓有机连接，在连接处同时并联吸收无感电容(10)。右侧带水冷散热器的IGBT模块(1)与IGBT侧安装板(11)通过螺栓连接，水冷散热器通过进出水冷管(8)与外部连接进行水循环。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形式的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (7)

1.单桥臂水冷变流器装置，其特征是组成包括：箱体、安装于箱体内的带水冷散热器的IGBT模块、两块层叠布置的交流母排、由正直流母排与负直流母排叠合而成的低电感层叠母排、均压电阻、直流母线电容、吸收无感电容、冷却风扇、以及水冷管，所述箱体具有模块侧安装板，所述正直流母排、负直流母排的一侧边内折，与模块侧安装板形成用于安装直流母线电容的空间，该空间同时作为直流母线电容的散热风道，冷却风扇安装于该散热风道上方的箱体顶部，直流母线电容的正、负极分别通过螺栓与正直流母排、负直流母排电气连接，均压电阻通过所述的螺栓安装在低电感层叠母排外侧面。
2.根据权利要求1所述的单桥臂水冷变流器装置，其特征在于：正直流母排、负直流母排之间具有高压绝缘纸，实现两者电气隔离。
3.根据权利要求1所述的单桥臂水冷变流器装置，其特征在于：所述两块交流母排之间具有高压绝缘纸，实现两者电气隔离，交流母排与IGBT模块之间通过软连接铜排连接。
4.根据权利要求1所述的单桥臂水冷变流器装置，其特征在于：所述模块侧安装板上开设有电容安装孔，所述直流母线电容通过该电容安装孔与本装置的箱体固定连接。
5.根据权利要求1所述的单桥臂水冷变流器装置，其特征在于：所述箱体具有IGBT侧安装板，所述IGBT模块与IGBT侧安装板固定。
6.根据权利要求1所述的单桥臂水冷变流器装置，其特征在于：正直流母排、负直流母排所组成的层叠母排与模块侧安装板平行布置，形成直流母线电容散热风道。
7.根据权利要求1所述的单桥臂水冷变流器装置，其特征在于：正直流母排、负直流母排侧面各具有6个连接头，该连接头与IGBT模块连接，在连接处同时并联吸收无感电容。
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