CN202713172U - 风电变流器的功率模块 - Google Patents

风电变流器的功率模块 Download PDF

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CN202713172U CN 201220300009 CN201220300009U CN202713172U CN 202713172 U CN202713172 U CN 202713172U CN 201220300009 CN201220300009 CN 201220300009 CN 201220300009 U CN201220300009 U CN 201220300009U CN 202713172 U CN202713172 U CN 202713172U
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高绪华
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Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种风电变流器的功率模块。所述功率模块包括分别作为单相桥臂的三个功率单元，其中，每一个功率单元包括：支撑框架；设置于支撑框架的正母排、地母排和负母排；两端分别连接到正母排和地母排的第一均压电阻单元；两端分别连接到负母排和地母排的第二均压电阻单元；两端分别连接到正母排和地母排的第一母线支撑电容单元；两端分别连接到负母排和地母排的第二母线支撑电容单元；两端分别连接到正母排和负母排的吸收电容；智能功率模块(IPM)，具有分别连接到正母排和负母排的两个输入端和一个输出端；设置于支撑框架的散热器，其中，三个功率单元的正母排、负母排和地母排相互连接。

Description

风电变流器的功率模块
技术领域
本实用新型涉及一种风电变流器的功率模块，更具体地讲，涉及一种具有分别作为单相桥臂的三个功率单元的风电变流器的功率模块。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。我国风能资源丰富，近几年来，风电产业发展迅速。目前，风力发电机组尤其是海上风力发电机组正向着大功率方向发展，已经有很多风力发电机组厂家开始研制10MW的风力发电机组。风电变流器可以优化风力发电系统的运行，改善风机效率和传输链的工作状况，减少发电机损耗，提高运行效率，提升风能利用率。随着风力发电机组的单机容量向大功率化发展和海上风电日益成为发展趋势，风电行业对高集成的大功率变流器的需求也日益增加。变流器作为将风力发电机组所发电能回馈至电网的唯一通路，风电场业主对其容量、可靠性、响应速度和并网特性等性能要求都非常高。但是，由于风力发电机组通常在低温、潮湿、盐雾或高温等复杂环境中运行，因此，作为风电变流器基础的功率模块的设计至关重要。
目前，直驱风力发电机组所采用的交直交大功率风电变流器中，其整流和逆变功率电路往往采用两个大功率模块，每个功率模块将三相三个桥臂集成在一个散热器上，驱动和保护等等都在一起，电路复杂，接口、接线比较多。三相集成在一起的大功率模块，若发生故障，例如一个管子坏掉，则需要将整个大模块拆卸下来，因此，维修非常不方便。而且，若三个桥臂中有一个桥臂损坏，管子瞬间爆炸引起喷溅，往往导致其余的桥臂相继损坏，形成连锁反应。另外，三相集成在一起的功率模块体积比较大，往往导致散热不好，这将对散热器的设计提出很高的要求。
实用新型内容
鉴于现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种模块化设计的风电变流器的功率模块。
根据本实用新型的实施例的一种风电变流器的功率模块，包括：分别作为单相桥臂的三个功率单元，其中，每一个功率单元包括：支撑框架；设置于支撑框架的正母排、地母排和负母排；两端分别连接到正母排和地母排的第一均压电阻单元；两端分别连接到负母排和地母排的第二均压电阻单元；两端分别连接到正母排和地母排的第一母线支撑电容单元；两端分别连接到负母排和地母排的第二母线支撑电容单元；两端分别连接到正母排和负母排的吸收电容；智能功率模块(IPM)，具有分别连接到正母排和负母排的两个输入端和用于输出作为功率单元的输出的交流电的一个输出端；设置于支撑框架的散热器，其中，三个功率单元的正母排、负母排和地母排相互连接。
另外，所述散热器为水冷却散热器。
另外，所述第一均压电阻单元和第二均压电阻单元分别包括串联的两个电阻器。
另外，所述第一母线支撑电容单元和第二母线支撑电容单元分别包括并联的四组电容器组，其中，每一个电容器组包括串联的两个电容器。
根据本实用新型的风电变流器的功率模块，其包括分别作为单相桥臂的三个独立的功率单元，每个功率单元包括支撑框架且在支撑框架中设置了各个电气元件以及散热器，所以整个模块体积较小，方便拆解维修，还可以减少由单一电气元件损坏而导致的其它元件的连锁损坏，从而提高了风力发电机组工作的可靠性。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本实用新型的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：
图1为示出根据本实用新型的实施例的风电变流器的功率模块的作为单相桥臂的功率单元的示例性电路图；
图2和图3为示出根据本实用新型的实施例的功率单元的示例性示图。
具体实施方式
现在对本实用新型实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同部件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本实用新型。
根据本实用新型的风电变流器的功率模块包括分别作为单相桥臂的三个独立的功率单元。所述功率单元包括支撑框架、散热器以及安装或设置于所述支撑框架的各种电气元件。
以下，结合图1来说明根据本实用新型实施例的作为单相桥臂的功率单元的示例性电路结构。
如图1所示，所述功率单元包括正母排12、地母排13和负母排14，其中，所述正母排12、地母排13和负母排14设置于支撑框架。
所述功率单元还包括两端分别连接到正母排12和地母排13的第一均压电阻单元101和两端分别连接到负母排和地母排的第二均压电阻单元102、两端分别连接到正母排和地母排的第一母线支撑电容单元201和两端分别连接到负母排和地母排的第二母线支撑电容单元202、两端分别连接到正母排和负母排的吸收电容器9以及智能功率模块(IPM)8。
这里，所述IPM8具有分别连接到正母排和负母排的两个输入端和用于输出作为功率单元的输出的交流电的一个输出端。
所述第一母线支撑电容单元201和第二母线支撑电容单元202在整个风电变器中起着储能、平波的作用，且分别包括并联的四组电容器组，其中，每一个电容器组包括串联的两个支撑电容器2。
所述第一均压电阻单元101和第二均压电阻单元102用于确保支撑电容的电压安全，且分别包括串联的两个均压电阻器10。
吸收电容器9用于吸收IPM8的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)关断时由于杂散电感引起的电压突波，保证IGBT的电压安全。
图2和图3为示出根据本实用新型的实施例的功率单元的示例性示图。如图2和图3所示，所述功率单元包括支撑框架5，且在所述支撑框架5上安装或设置了参照图1所描述的各种电气元件。
此外，所述支撑框架5中还设置了散热器15。这里所述散热器15优选为水冷散热器。
此外，如图所示，所述正母排12、地母排13和负母排14以叠层母排的方式被设置，因此当所述智能功率模块8连接到上述母排时可减少杂散电容的影响。
此外，所述支撑框架5中设置了用于支撑电容器的电容托板3和电容托盘4等。
根据本实用新型的风电变流器的功率模块，其包括分别作为单相桥臂的三个独立的功率单元，每个功率单元包括支撑框架且在支撑框架中设置了各个电气元件以及散热器，所以整个模块体积较小，方便拆解维修，还可以减少由单一电气元件损坏而导致的其它元件的连锁损坏，从而提高了风力发电机组工作的可靠性。
虽然已表示和描述了本实用新型的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本实用新型的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (4)

1.一种风电变流器的功率模块，其特征在于，包括：
分别作为单相桥臂的三个功率单元，
其中，每一个功率单元包括：
支撑框架；
设置于支撑框架的正母排、地母排和负母排；
两端分别连接到正母排和地母排的第一均压电阻单元；
两端分别连接到负母排和地母排的第二均压电阻单元；
两端分别连接到正母排和地母排的第一母线支撑电容单元；
两端分别连接到负母排和地母排的第二母线支撑电容单元；
两端分别连接到正母排和负母排的吸收电容；
智能功率模块(IPM)，具有分别连接到正母排和负母排的两个输入端和用于输出作为功率单元的输出的交流电的一个输出端；
设置于支撑框架的散热器，
其中，三个功率单元的正母排、负母排和地母排相互连接。
2.如权利要求1所述的风电变流器的功率模块，其特征在于，所述散热器为水冷却散热器。
3.如权利要求1所述的风电变流器的功率模块，其特征在于，所述第一均压电阻单元和第二均压电阻单元分别包括串联的两个电阻器。
4.如权利要求1所述的风电变流器的功率模块，其特征在于，所述第一母线支撑电容单元和第二母线支撑电容单元分别包括并联的四组电容器组，其中，每一个电容器组包括串联的两个电容器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103956885A (zh) * 2014-04-24 2014-07-30 江苏大全箱变科技有限公司 风电变流器紧凑型功率单元
CN106549584A (zh) * 2016-12-26 2017-03-29 北京金风科创风电设备有限公司 风电变流器的功率模块

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