CN201674385U - 级联式大功率高压变频功率单元 - Google Patents

级联式大功率高压变频功率单元 Download PDF

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黄韬
李冰
唐东明
丁明进
杨轶成
杨志勇
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Abstract

本实用新型公开了一种级联式大功率高压变频功率单元,包括机壳、输入输出插接件、设置于机壳内的散热器及电解电容组件,其特征在于:所述机壳包括上机壳和下机壳,由上机壳、散热器和输入输出插接件构成上机壳组件,所述散热器设置于上机壳内,输入输出插接件设置于上机壳后部;由矩形电容阵列、底板、电容定位板与下机壳组合成下机壳组件,所述电解电容组件设置于由下机壳和电容定位板、底板构成的内部空间。本实用新型的高压变频功率单元同时考虑了机械上的紧凑性、可维护性和电气上功率器件易安装、可替换性两方面因素,具有结构紧凑、易于装配和维护、电气性能良好等特点。

Description

级联式大功率高压变频功率单元
技术领域
[0001] 本实用新型涉及用于大功率、高压交流异步电动机变频调速的电力变换装置,具 体说是一种模块化、紧凑结构、便于装配及维护的级联式大功率高压变频功率单元,属于高 压变频技术领域。
背景技术
[0002] 电动机节能工程是国家发改委启动的“十一五”国家十大重点节能工程之一,随着 中国经济的快速发展,工业用大中型高压电机在生产中扮演着越来越多的角色,其消耗的 能源占全部耗能总量的近三分之二,如果能将这部分高压电机能源效率提高,降低工业单 产能耗,不但可节省大量宝贵的能源,也提高了企业的竞争力。随着电力电子技术的日益进 步和成熟,级联式电压源型高压变频调速技术在国内外中低功率电机变频调速市场中已经 有了长足的发展和广泛的应用,并逐步扩展到大功率电机的变频调速。而功率单元作为级 联式高压变频器的重要组成部分,是整个变频调速系统的核心部件,它决定了高压变频器 性能的优劣。因此,为了适应市场对大功率高压变频调速系统的需求,有必要提供一种适用 大功率电机的高压变频功率单元。
发明内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种模块化、紧凑结构、便于装配及维护的级联式大功 率高压变频功率单元。
[0004] 为了实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案:由上机壳组件和下机壳组件 组成上下分体式结构,主要组成包括上机壳、下机壳、前散热器、后散热器、矩形电容阵列、 输入输出插接件、电源板、控制板、驱动板、功率器件及连接铜排;
[0005] 一种级联式大功率高压变频功率单元,包括机壳、输入输出插接件、设置于机壳内 的散热器及电解电容组件,其特征在于:所述机壳包括上机壳和下机壳,由上机壳、散热器 和输入输出插接件构成上机壳组件,所述散热器设置于上机壳内,输入输出插接件设置于 上机壳的后部;由矩形电容阵列、底板、电容定位板与下机壳组合成下机壳组件,所述电解 电容组件设置于由下机壳和电容定位板、底板构成的内部空间。上、下机壳组件组合成功率 单元结构框架。
[0006] 前述的级联式大功率高压变频功率单元,其特征在于:所述散热器包括沿垂直方 向布置的相互平行的前散热器和后散热器,所述前散热器、后散热器通过设置于上下及前 后的六块散热器支撑架连接,形成双面散热结构,散热器采用高效铝制插片式散热结构,整 流桥、电源板和一半IGBT (Insulated GateBipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管,简 称IGBT)布置在前散热器表面,旁通二极管、旁通可控硅、控制板、驱动板及另一半IGBT布 置在后散热器表面,根据散热器各自表面安装的功率器件的数量及发热功率设计有不同的 散热面积;由前散热器和后散热器各自背面的散热翅片共同组成了一个统一的上部散热通 风道,用来对两边散热器基体传导过来的功率器件发热量进行散热降温。
3[0007] 前述的级联式大功率高压变频功率单元,其特征在于:下机壳前后分别开设有散 热通风孔,形成下散热通风道,将电容阵列产生的热量强制排出,从而延长电解电容的使用 寿命。功率单元采用后部进风,前部出风冷却方式。
[0008] 前述的级联式大功率高压变频功率单元,其特征在于:所述电解电容组件为矩形 阵列结构布置方式,通过电容底板及定位板将其排列固定在下机壳内部,并用串、并联铜排 彼此电气连接。
[0009] 前述的级联式大功率高压变频功率单元,其特征在于:所述输入输出插接件设置 在上机壳后部,分列其左右两侧。功率单元采用后进线、后出线结构,三路输入,四路输出。
[0010] 前述的级联式大功率高压变频功率单元,其特征在于:所述输入输出插接件为动 触插接头,动触插接头通过卡板固定在上机壳后部。
[0011] 前述的级联式大功率高压变频功率单元,其特征在于:为以最短路径连接至输出 端子,在所述前散热器和后散热器表面设置有IGBT输出铜排穿行方孔,前散热器上IGBT输 出铜排通过该方孔穿过前、后散热器连接至输出端,所述输出铜排通过绝缘卡套支撑并固 定在前、后散热器基体上。
[0012] 前述的级联式大功率高压变频功率单元,其特征在于:所述电解电容组件的矩形 电容阵列正极、负极输出连接铜板为平行、层叠布置方式,正、负极之间设置绝缘板,有效减 少了回路电感的产生。
[0013] 本实用新型所达到的有益效果:本实用新型设计的结构方案同时考虑了机械上的 紧凑性、可维护性和电气上功率器件易安装、可替换性两方面因素,具有结构紧凑、易于装 配和维护、电气性能良好等特点。功率单元内部普遍采用功率母线铜排设计方式,在有效抑 制IGBT开关尖峰产生的同时,也减少了寄生电感,提高了系统可靠性。
附图说明
[0014] 图1是本实用新型大功率单元整体结构示意图;
[0015] 图2是本实用新型前后双散热器结构示意图;
[0016] 图3是本实用新型上机壳组件结构示意图;
[0017] 图4是本实用新型下机壳组件结构示意图。
具体实施方式
[0018] 下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行进一步说明。
[0019] 实施例
[0020] 如图1所示,为本实用新型“大功率单元整体结构示意图”,功率单元是基于上、下 机壳组件的分体式结构,包括上机壳组件16、下机壳组17、输入输出插接件18、电源板7、控 制板8、驱动板9、功率器件及连接铜排;其中,输入输出插接件18通过专用固定卡板安装在 上机壳组件16上,上机壳组件16和下机壳组件17组合成功率单元整体框架,功率单元有 一个上散热通风道14及一个下散热通风道15 ;电源板7、控制板8、驱动板9及各功率器件 分别安装在上机壳组件16中的前散热器3和后散热器4之上,各功率器件之间通过铜排电 气连接,整个功率单元结构简洁、紧凑,易于维护;
[0021] 如图2所示,为本实用新型“前后双散热器结构示意图”,前散热器3和后散热器4通过上下及前后六块散热器支撑架6的连接,组合成双散器结构,功率器件分别安装在前、 后两散热器的表面,前散热器3和后散热器4各自背面的散热翅片共同组成了功率单元的 上散热通风道14,前散热器IGBT输出铜排11穿过前热器3和后散热器4连接至功率单元 输出端,IGBT输出铜排11采用专用绝缘卡套12支撑和固定在前、后散热器表面;
[0022] 如图3所示,为本实用新型“上机壳组件结构示意图”,前散热器3、后散热器4及 其支撑架6组合体与上机壳分别在前部、后部及上部连接,电源板7安装在前散热器3上, 控制板8及驱动板9安装在后散热器4上,各功率器件分别安装在前、后散热器表面,两只 把手10安装在上机壳前侧。
[0023] 如图4所示,为本实用新型“下机壳组件结构示意图”,电解电容19为矩形阵列结 构,布置在下机壳2和电容定位板13、底板5构成的内部空间。
[0024] 本实用新型_级联式大功率高压变频功率单元的输出电流可达到630安培。
[0025] 以上已以较佳实施例公开了本实用新型,然其并非用以限制本实用新型,凡采用 等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案,均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

  1. 一种级联式大功率高压变频功率单元,包括机壳、输入输出插接件、设置于机壳内的散热器及电解电容组件,其特征在于:所述机壳包括上机壳和下机壳,由上机壳、散热器和输入输出插接件构成上机壳组件(16),所述散热器设置于上机壳内,输入输出插接件(18)设置于上机壳后部;由矩形电容阵列、底板(5)、电容定位板(13)与下机壳(2)组合成下机壳组件(17),所述电解电容组件设置于由下机壳和电容定位板、底板构成的内部空间。
  2. 2.根据权利要求1所述的级联式大功率高压变频功率单元,其特征在于:所述散热器 包括沿垂直方向布置的相互平行的前散热器(3)和后散热器(4),所述前散热器(3)、后散 热器(4)通过设置于上下及前后的六块支撑架(6)连接,整流桥、电源板和一半IGBT布置 在前散热器表面,旁通二极管、旁通可控硅、控制板、驱动板及另一半IGBT布置在后散热器 表面,由前散热器(3)和后散热器(4)各自背面的散热翅片共同组成一个统一的上部散热 通风道(14)。
  3. 3.根据权利要求1或2所述的级联式大功率高压变频功率单元,其特征在于:下机壳 前后分别开设有散热通风孔,形成下散热通风道(15)。
  4. 4.根据权利要求1或2所述的级联式大功率高压变频功率单元,其特征在于:所述电 解电容组件为矩形阵列结构布置方式,通过电容底板及定位板将其排列固定在下机壳内 部,并用串、并联铜排彼此电气连接。
  5. 5.根据权利要求1所述的级联式大功率高压变频功率单元,其特征在于:所述电解电 容组件的矩形电容阵列正极、负极输出连接铜板为平行、层叠布置,正、负极之间设置绝缘 板。
  6. 6.根据权利要求1所述的级联式大功率高压变频功率单元,其特征在于:所述输入输 出插接件(18)设置在上机壳后部,分列其左右两侧。
  7. 7.根据权利要求6所述的级联式大功率高压变频功率单元,其特征在于:所述输入输 出插接件(18)为动触插接头,动触插接头通过卡板固定在上机壳后部。
  8. 8.根据权利要求2所述的级联式大功率高压变频功率单元,其特征在于:在所述前散 热器和后散热器表面设置有IGBT输出铜排穿行方孔,前散热器上IGBT输出铜排(11)通 过该方孔穿过前、后散热器连接至输出端,所述输出铜排通过绝缘卡套(12)支撑并固定在 前、后散热器基体上。
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GR01 Patent grant
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Assignee: NANJING SAC NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD.

Assignor: Nanjing Automation Co., Ltd., China Electronics Corp.

Contract record no.: 2011320000493

Denomination of utility model: Cascaded high-power high-voltage variable-frequency power unit

Granted publication date: 20101215

License type: Exclusive License

Record date: 20110401

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