CN201674457U - 层叠式母排结构的高压变频功率单元 - Google Patents
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Abstract
一种层叠式母排结构的高压变频功率单元，有设置在壳体内依次连接的输入端三相整流桥、第一MTC模块和驱动板，第一MTC模块还连接管形电阻，驱动板分别连接逆变模块和第二MTC模块，逆变模块分别连接电容和第二MTC模块，第二MTC模块连接输出端三相整流桥，通过保险板与驱动板相连的三相变压器，输入端三相整流桥的输入端通过快速熔断器连接输入线铜排，输出端三相整流桥连接输出线铜排，输入端三相整流桥与逆变模块之间连接有电解电容组，电解电容组连接接入驱动板的阻容板，电解电容组是通过层叠正、负极及短接母排与逆变模块通进行连接，输入端三相整流桥通过电解电容组与距逆变模块最近距离的铜排搭接。本实用新型体积小重量轻，结构紧凑。
Description
技术领域
本实用新型属于一种高压变频装置，特别是涉及一种用于中高压交流电压，驱动异步电动机的可调频、调压的单相逆变器串联连接的层叠式母排结构的高压变频功率单元。
背景技术
高压变频器是在低压变频器已成功应用的基础上发展起来的，从功率控制角度来讲，高压变频调压是典型的控制定子电磁功率从而间接控制转子电磁功率的调速，进而实现了异步机的机械功率控制，达到调节转速的目的。
每台单相逆变器为典型的单相三电平桥式逆变器，由输入变压器的一个绕组副边供电，经整流、滤波后的直流电压供给单相桥式逆变器。采用专门的PWM调制技术，将直流电压转换为频率和幅值可调的单相交流电压。
目前的变频器一般容易受外界的电磁干扰，这主要是因为内部电容、整流桥、逆变模块(IGBT)、主控板、阻容板、保险板布置的不合理。电解电容组与整流桥以及逆变模块(IGBT)之间连接线路比较长，相互交错。这样就导致变频器抗干扰性能差，工作不稳定。
发明内容
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种紧凑型、体积小，运行安全稳定，散热好的层叠式母排结构的高压变频功率单元。
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种层叠式母排结构的高压变频功率单元，包括有设置在壳体内依次连接的输入端三相整流桥、第一MTC模块和驱动板，所述的第一MTC模块还连接管形电阻，所述的驱动板分别连接逆变模块和第二MTC模块，所述的逆变模块还分别连接电容和第二MTC模块，所述的第二MTC模块连接输出端三相整流桥，还设置有通过保险板与驱动板相连的三相变压器，所述的输入端三相整流桥的输入端还通过快速熔断器连接输入线铜排，所述的输出端三相整流桥连接输出线铜排，所述的输入端三相整流桥与逆变模块之间连接有电解电容组，所述的电解电容组接入阻容板，同时阻容板接入驱动板，所述的电解电容组是通过层叠正、负极及短接母排与逆变模块通进行连接，所述的输入端三相整流桥通过电解电容组与距逆变模块最近距离的铜排搭接。
所述的驱动板上还设置有用于热保护的温度电器。
所述的电解电容组中的每一个电解电容的两端各套一个电容圈。
所述的与逆变模块相连接的电解电容组设置在驱动板的内侧并直接卡在壳体上。
由多个所述的两端各套一个电容圈的电解电容组成的电解电容组与驱动板之间依次设置有由短接母排和正级母排构成的与电解电容组的一端紧密相邻的第一层，由聚四氟乙烯的绝缘纸构成的用于与负极层的负级母排隔离开的第二层，由负级母排构成的第三层，由不饱和树脂玻璃纤维模塑料的绝缘板构成的用于与驱动板隔离开的第四层，所述的绝缘板与驱动板紧密相邻。
本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型的层叠式母排结构的高压变频功率单元，将数个电解电容利用绝缘耐高温材质的电容圈固定在功率单元壳体上，使用层叠母排把电解电容组和逆变模块(IGBT)连接起来。从而减少成本，实现了整体功率单元内部结构更优化，节省内部空间，缩小了单元体积和重量，使整体结构更紧凑，提高了产品的可靠性、稳定性和安全性，并与整流桥、MTC模块进行短铜排搭接，使其连接距离最短，并每个单元内部都装有滤波器，达到最好滤波抗干扰效果，使高压功率单元工作更加稳定。
附图说明
图1是本实用新型整体结构示意图；
图2是单个电解电容与电容圈组合的结构示意图；
图3是滤波电解电容组套上电容圈安装在功率单元壳体上正面的结构示意图；
图4是滤波电解电容组套上电容圈安装在功率单元壳体上背面的结构示意图；
图5是电解电容组上安装短接母排和正级母排的结构示意图；
图6是在短接母排，正级母排上面安装一层聚四氟乙烯的绝缘纸的结构示意图；
图7是在聚四氟乙烯的绝缘纸上面安装一层负级母排的结构示意图；
图8是在负级母排上又安装了一层绝缘板的结构示意图；
图9是在绝缘板上安装上驱动板的结构示意图。
图中的标号分别是：
1-电解电容组；2-驱动板；3-快速熔断器；4-输入线铜排；5-输入端三相整流桥；6-第一MTC模块；7-逆变模块；8-电容；9-散热器；10-输出端三相整流桥；11-第二MTC模块；12-输出线铜排；13-阻容板；14-管形电阻；15-保险板；16-三相变压器；17-温度继电器；18-壳体；20-电容圈；21-电解电容；22-短接母排；23-正级母排；24-聚四氟乙烯的绝缘纸；25-负级母排；26-绝缘板。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明本实用新型的层叠式母排结构的高压变频功率单元如下：
如图1所示，本实用新型的层叠式母排结构的高压变频功率单元，包括有设置在壳体18内依次连接的输入端三相整流桥5、第一MTC模块6和驱动板2，所述的驱动板2上还设置有用于热保护的温度电器17。所述的第一MTC模块6还连接管形电阻14，管形电阻14的作用是限流保护。所述的驱动板2分别连接逆变模块7和第二MTC模块11，所述的逆变模块7还分别连接电容8和第二MTC模块11，所述的第二MTC模块11连接输出端三相整流桥10，还设置有通过保险板15与驱动板2相连的三相变压器16，三相变压器16的作用是给驱动板供电。所述的输入端三相整流桥5的输入端还通过快速熔断器3连接输入线铜排4，所述的输出端三相整流桥10连接输出线铜排12，所述的输入端三相整流桥5与逆变模块7之间连接有电解电容组1，所述的电解电容组1接入阻容板13，同时阻容板13接入驱动板2，阻容板13的作用是：形成旁通回路，对整个高压功率单元起到旁通保护作用，使三组串联的电解电容保持均压，避免电容击穿损坏。所述的电解电容组1是通过层叠正、负极及短接母排与逆变模块7通进行连接，所述的输入端三相整流桥5通过电解电容组1与距逆变模块7最近距离的铜排搭接。
输入端三相整流桥5主要用于将从进线输入线铜排4输入的交流电转换成直流电。第一MTC模块6的作用是给电解电容组充电。然后再通过滤波电解电容组1滤波后输入到逆变模块(IGBT)7，通过逆变模块7对其进行转换，输出交流电，并通过输出线铜排12输出。如果本实用新型的功率单元出现故障，输出端三相整流桥10与第二MTC模块11形成的旁通回路会把整个功率单元旁通起来，避免了整个变频器停止，大大提高了系统运行的可靠性。上述逆变模块7对电流的逆变过程需要通过驱动板2来实现。
首先是高压变频功率单元散热器的选择：
散热器热阻Rsa＝(Tc-Ta)/PT(AV)-Rcs
Rcs一般介于0.01-0.03℃/W之间。
(这是单个模块用散热器热阻，若散热器上安装几个模块，则用nPT(AV)代入即可。)其中，TC：壳温 Ta：环境温度 PTAV：通态耗散平均功耗 Rcs：模块接触热阻。求出Rsa后，选定散热器型号规格，其热阻应比计算出的热阻小，查散热器的热阻曲线即可选得合适散热器尺寸。
根据以上公式推算，所以选择散热器DXC-779型。此散热器截面积为89cm2，周长为2620mm，重量24kg/m。
如图2所示，所述的电解电容组1中的每一个电解电容21的两端各套一个电容圈20。
如图3、图4所示，所述的与逆变模块7相连接的电解电容组1设置在驱动板2的内侧并直接卡在壳体18上。
如图5～图9所示，由多个所述的两端各套一个电容圈20的电解电容21组成的电解电容组1与驱动板2之间依次设置有由短接母排22和正级母排23构成的与电解电容组1的一端紧密相邻的第一层，由聚四氟乙烯的绝缘纸24构成的用于与负极层的负级母排隔离开的第二层，由负级母排25构成的第三层，上述的三层组合就是层叠母排，在层叠母排上再设置由不饱和树脂玻璃纤维模塑料的绝缘板26构成的用于与驱动板2隔离开的第四层，所述的绝缘板26与驱动板2紧密相邻。
所述滤波电解电容组1采用直接安装在本实用新型的层叠式母排结构的高压变频功率单元的壳体上的安装方法，主要作用是使其与逆变模块7之间连接线路更简化，连接距离更加短，这样由于缩短了电流传输的距离，使得传输过程中产生的干扰大大降低。从而使输出到逆变模块7的电流更加平稳、波动更加小，而输入到逆变模块7的电流再经过逆变处理后输出交流电。
本实用新型的层叠式母排结构的高压变频功率单元，将电解电容组通过绝缘耐高温的电容圈套固定在功率单元壳体上，并通过层叠式母排连接逆变模块(IGBT)，这样既节省了空间精简的结构体积，也提高了电气的稳定性和可靠性，也缩短了电流传输的距离，避免电流传输时造成的电磁干扰。此外，电解电容组还起到了滤波作用。将经过三相整流桥模块的交流变直流后的电流进行滤波输出到逆变模块(IGBT)，将直流变成交流，然后通过两根出线母排直接输出，当功率单元出现故障时，则单元通过阻容板对着的三相整流桥和MTC模块搭接的旁通回路进行旁通保护。
Claims (5)
1.一种层叠式母排结构的高压变频功率单元，包括有设置在壳体(18)内依次连接的输入端三相整流桥(5)、第一MTC模块(6)和驱动板(2)，所述的第一MTC模块(6)还连接管形电阻(14)，所述的驱动板(2)分别连接逆变模块(7)和第二MTC模块(11)，所述的逆变模块(7)还分别连接电容(8)和第二MTC模块(11)，所述的第二MTC模块(11)连接输出端三相整流桥(10)，还设置有通过保险板(15)与驱动板(2)相连的三相变压器(16)，其特征在于，所述的输入端三相整流桥(5)的输入端还通过快速熔断器(3)连接输入线铜排(4)，所述的输出端三相整流桥(10)连接输出线铜排(12)，所述的输入端三相整流桥(5)与逆变模块(7)之间连接有电解电容组(1)，所述的电解电容组(1)接入阻容板(13)，同时阻容板(13)接入驱动板(2)，所述的电解电容组(1)是通过层叠正、负极及短接母排与逆变模块(7)通进行连接，所述的输入端三相整流桥(5)通过电解电容组(1)与距逆变模块(7)最近距离的铜排搭接。
2.根据权利要求1所述的层叠式母排结构的高压变频功率单元，其特征是：所述的驱动板(2)上还设置有用于热保护的温度电器(17)。
3.根据权利要求1所述的层叠式母排结构的高压变频功率单元，其特征是：所述的电解电容组(1)中的每一个电解电容(21)的两端各套一个电容圈(20)。
4.根据权利要求3所述的层叠式母排结构的高压变频功率单元，其特征是：所述的与逆变模块(7)相连接的电解电容组(1)设置在驱动板(2)的内侧并直接卡在壳体(18)上。
5.根据权利要求4所述的层叠式母排结构的高压变频功率单元，其特征是：由多个所述的两端各套一个电容圈(20)的电解电容(21)组成的电解电容组(1)与驱动板(2)之间依次设置有由短接母排(22)和正级母排(23)构成的与电解电容组(1)的一端紧密相邻的第一层，由聚四氟乙烯的绝缘纸(24)构成的用于与负极层的负级母排隔离开的第二层，由负级母排(25)构成的第三层，由不饱和树脂玻璃纤维模塑料的绝缘板(26)构成的用于与驱动板(2)隔离开的第四层，所述的绝缘板(26)与驱动板(2)紧密相邻。
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| CN103066859A (zh) * | 2011-10-19 | 2013-04-24 | 台达电子企业管理（上海）有限公司 | 一种大功率高压变频器功率单元 |
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