CN204046403U - 基于igbt的风冷功率单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种基于IGBT的风冷功率单元，包括功率单元框架和安装于功率单元框架内的IGBT模块组件、散热器、风机、支撑电容阵列、放电电阻，功率单元框架为上端开口的长方体，散热器固定于功率单元框架内空间的左上方，IGBT模块组件安设在散热器的外侧，风机固定于功率单元框架内空间的左下方，放电电阻固定于功率单元框架的右上方，支撑电容阵列固定于功率单元框架内空间的右上方，叠层母排固定于IGBT模块组件和支撑电容阵列的外侧，IGBT模块组件、支撑电容阵列和放电电阻通过叠层母排连成电路回路。本实用新型功率等级高，功率密度高，结构简单紧凑，安装拆卸方便，成本低，提高流水线生产效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及变流器领域，尤其是指一种基于IGBT的风冷功率单元。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到重视，风力发电技术也随之迅猛发展。风电变流器是风电技术的关键器件，而功率单元又是风电变流器的核心部件。它通过控制功率元件的开通和关断，来改变输入电压的特性，起到整流和逆变的作用。
功率单元是风电变流器的核心组成部分，目前普遍选用IGBT绝缘栅双极晶体管作为功率单元逆变-整流电路的主开关元件。IGBT是一种新型复合电压控制电力电子器件，具有输入阻抗大、响应速度快、驱动功率小、开关损耗小、通态压降低和工作频率高等优点，广泛地应用于风电变流器中。
目前大部分厂家的变流器功率单元没有采用模块化的设计理念，存在功率密度低，结构复杂，散热效果差，安装和维护不便，流水线生产效率不高等问题。
实用新型内容
为了解决现有变流器功率单元功率密度低、结构复杂、散热效果差、安装和维护不便的问题，本实用新型提出了一种基于IGBT的风冷功率单元，功率等级高，功率密度高，结构简单紧凑，安装拆卸方便，成本低，提高流水线生产效率。
本实用新型所采用的技术方案是：一种基于IGBT的风冷功率单元，包括功率单元框架和安装于功率单元框架内的IGBT模块组件、散热器、风机、支撑电容阵列、放电电阻和IGBT驱动板，所述的功率单元框架为上端开口的长方体，所述的散热器固定于功率单元框架内空间的左上方，所述的IGBT模块组件安设在散热器的外侧，所述的风机固定于功率单元框架内空间的左下方，所述的放电电阻固定于功率单元框架的右上方，所述的支撑电容阵列固定于功率单元框架内空间的右上方，所述的叠层母排固定于IGBT模块组件和支撑电容阵列的外侧，所述的IGBT驱动板固定于功率单元框架内空间的左方中部，IGBT驱动板与IGBT模块组件固定连接且电连接，IGBT驱动板、IGBT模块组件、支撑电容阵列和放电电阻通过叠层母排连成电路回路。
IGBT模块组件、支撑电容阵列和放电电阻通过叠层母排相互并联，放电电阻用以在功率单元停止工作时对支撑电容阵列进行放电，保证操作人员检修功率单元时的安全。IGBT驱动板接收外部的PWM信号并转换成控制信号发送给IGBT模块组件以控制其开断，IGBT驱动板对IGBT模块组件具有短路保护和欠压封锁功能；IGBT驱动板可通过检测IGBT集电极和发射极的电流，当电流超过设定值时，IGBT驱动板切断电路形成短路保护，从而保护IGBT不会内部短路；IGBT驱动板通过检测其内部功率放大电路的电压，当电压小于设定值时，IGBT驱动板封锁控制信号向IGBT门极的传输，从而形成欠压封锁，以此降低IGBT的故障风险。
作为优选，还包括铜排，所述的铜排固定于IGBT模块组件的外侧，所述的IGBT模块组件包括若干个IGBT模块，所述的若干个IGBT模块通过铜排串联。IGBT模块内封装热敏电阻，可以监测其温度。
作为优选，所述的支撑电容阵列包括若干个支撑电容，所述的若干个支撑电容通过叠层母排并联。
作为优选，所述的IGBT模块组件和散热器粘接有导热硅胶。IGBT模块组件底部涂抹上导热硅胶后采用螺纹连接固定在散热器上。
作为优选，所述风机左侧的功率单元框架设有进风口，所述散热器上端的功率单元框架设有出风口。如此设计，从风机左侧进风，从散热器顶部出风。
作为优选，所述的风机通过风机安装板固定在功率单元框架内空间的左下方。
作为优选，所述的叠层母排为“7”字形，所述叠层母排上端为弯折设置的叠层母排正负极，所述的叠层母排正负极固定在功率单元框架的顶部。
作为优选，所述IGBT驱动板的外侧固定有绝缘板。
本实用新型的有益效果是：功率等级高，功率密度高，结构简单紧凑，安装拆卸方便，成本低，提高流水线生产效率。
附图说明
图1是本实用新型的一种结构示意图；
图2是图1的正视图；
图3是图2的左视图。
图中，1-功率单元框架，2-为散热器，3-IGBT模块组件，4-风机，5-IGBT驱动板，6-支撑电容阵列，7-叠层母排，8-铜排，9-放电电阻，10-风机安装板，11-绝缘板，12-叠层母排正负极，13-出风口，14-进风口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1和图2所示，一种基于IGBT的风冷功率单元，包括功率单元框架1、散热器2、IGBT模块组件3、风机4、IGBT驱动板5、支撑电容阵列6、叠层母排7、铜排8、放电电阻9、风机安装板10和绝缘板11。功率单元框架1为上端开口的长方体，散热器2、IGBT模块组件3、风机4、IGBT驱动板5、支撑电容阵列6均放置在功率单元框架1内空间中。
散热器2通过螺纹连接固定于功率单元框架1内空间的左上方。
IGBT模块组件3底部涂抹上导热硅胶后通过螺纹连接固定于散热器2的外侧，IGBT模块组件3包括两个IGBT模块，每个IGBT模块内部封装两个IGBT，IGBT通过螺纹固定于IGBT模块组件3外侧的铜排8串联成全桥电路。IGBT模块内还封装热敏电阻，可以监测其温度。
如图3所示，风机4通过风机安装板10螺纹连接固定于功率单元框架内空间1的左下方。风机4左侧的功率单元框架设有进风口14，散热器2上端的功率单元框架设有出风口13，即从风机4左侧进风，从散热器2顶部出风。
支撑电容阵列6包括12个支撑电容，12个支撑电容整齐排列并固定于功率单元框架1内空间的右上方。支撑电容阵列6的支撑电容之间通过叠层母排7并联。
叠层母排7固定于IGBT模块组件3和支撑电容阵列6的外侧。叠层母排7为上部为水平、下部为竖直的“7”字形，叠层母排7上端水平部分固定于IGBT模块组件3的外侧，叠层母排7下端竖直部分固定于支撑电容阵列6的外侧，叠层母排7上端水平部分的顶端还设有弯折设置的叠层母排正负极12，叠层母排正负极12固定在功率单元框架1的顶部。
放电电阻9固定于功率单元框架1的右上方，通过接线与叠层母排正负极12相连接。
IGBT驱动板5固定于功率单元框架1内空间的左方中部，IGBT驱动板5与IGBT模块组件3固定连接且电连接。IGBT驱动板5不仅可以控制IGBT门极的开断，而且可以起到部分电路保护作用，IGBT驱动板5的上方安装绝缘板11，可以起保护作用。
IGBT模块组件3、支撑电容阵列6和放电电阻9通过叠层母排7相互并联，放电电阻9用以在功率单元停止工作时对支撑电容阵列6进行放电，保证操作人员检修功率单元时的安全。
IGBT驱动板5接收外部的PWM信号并转换成控制信号发送给IGBT模块组件3以控制其开断，IGBT驱动板5对IGBT模块组件3具有短路保护和欠压封锁功能；IGBT驱动板5可通过检测IGBT集电极和发射极的电流，当电流超过设定值时，IGBT驱动板5切断电路形成短路保护，从而保护IGBT不会内部短路；IGBT驱动板5通过检测其内部功率放大电路的电压，当电压小于设定值时，IGBT驱动板5封锁控制信号向IGBT门极的传输，从而形成欠压封锁，以此降低IGBT的故障风险。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于IGBT的风冷功率单元，其特征在于：包括功率单元框架和安装于功率单元框架内的IGBT模块组件、散热器、风机、支撑电容阵列、放电电阻和IGBT驱动板，所述的功率单元框架为上端开口的长方体，所述的散热器固定于功率单元框架内空间的左上方，所述的IGBT模块组件安设在散热器的外侧，所述的风机固定于功率单元框架内空间的左下方，所述的放电电阻固定于功率单元框架的右上方，所述的支撑电容阵列固定于功率单元框架内空间的右上方，所述的叠层母排固定于IGBT模块组件和支撑电容阵列的外侧，所述的IGBT驱动板固定于功率单元框架内空间的左方中部，IGBT驱动板与IGBT模块组件固定连接且电连接，IGBT驱动板、IGBT模块组件、支撑电容阵列和放电电阻通过叠层母排连成电路回路。
2.根据权利要求1所述的基于IGBT的风冷功率单元，其特征在于：还包括铜排，所述的铜排固定于IGBT模块组件的外侧，所述的IGBT模块组件包括若干个IGBT模块，所述的若干个IGBT模块通过铜排串联。
3.根据权利要求1所述的基于IGBT的风冷功率单元，其特征在于：所述的支撑电容阵列包括若干个支撑电容，所述的若干个支撑电容通过叠层母排并联。
4.根据权利要求1所述的基于IGBT的风冷功率单元，其特征在于：所述的IGBT模块组件和散热器粘接有导热硅胶。
5.根据权利要求1所述的基于IGBT的风冷功率单元，其特征在于：所述风机左侧的功率单元框架设有进风口，所述散热器上端的功率单元框架设有出风口。
6.根据权利要求1或5所述的基于IGBT的风冷功率单元，其特征在于：所述的风机通过风机安装板固定在功率单元框架内空间的左下方。
7.根据权利要求1所述的基于IGBT的风冷功率单元，其特征在于：所述的叠层母排为“7”字形，所述叠层母排上端为弯折设置的叠层母排正负极，所述的叠层母排正负极固定在功率单元框架的顶部。
8.根据权利要求1所述的基于IGBT的风冷功率单元，其特征在于：所述IGBT驱动板的外侧固定有绝缘板。
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Cited By (3)
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| CN110336452A (zh) * | 2018-03-30 | 2019-10-15 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种变流器功率模组 |
| CN115514193A (zh) * | 2022-11-17 | 2022-12-23 | 杭州思拓瑞吉科技有限公司 | 一种功率器件及其制造方法 |
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- 2014-09-19 CN CN201420540162.XU patent/CN204046403U/zh not_active Expired - Lifetime
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