CN204538985U - 一种模块化功率单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种模块化功率单元，涉及变频器领域，该功率单元包括箱体、电解电容组件、功率器件组件和驱动控制板，箱体的外部设置有输入端和输出端，其输入端与外接电源连接，其输出端与外接负载连接，所述电解电容组件和功率器件组件并排设置于箱体的内部，所述驱动控制板位于电解电容组件和功率器件组件的上方，所述电解电容组件和功率器件组件之间留有一定的间隙，间隙内设置有两个熔断器。本实用新型使得模块化功率单元的装配工序比较简单，能够有效缩短装配时间、减小铜排使用量，降低维修难度和制造成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及变频器领域，具体涉及一种模块化功率单元。
背景技术
高压变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置和调速装置，广泛用于冶金、电力、供水、石油、化工和煤炭领域。目前市场上常用的6KV/10KV高压变频器大多采用模块化功率单元级联结构，该结构通常包括输入变压器、功率单元和控制单元，功率单元的结构较容易复制，具有可互换性和批量生产性。
高压变频器功率单元包括散热器、若干线缆、若干元器件和若干印制板，传统的高压变频器功率单元为了利于功率器件散热，通常采用半敞开式的箱体，将散热器、线缆、元器件和印制板零散的堆叠在箱体内，由于元器件的数量较多，导致安装工序比较繁琐，后期维修比较困难；同时，半敞开式的箱体的体积较大，增大了高压变频器的体积，制造成本较高。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种模块化功率单元，安装比较方便，不仅维修难度较低，而且制造成本较低。
为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：一种模块化功率单元，该功率单元包括箱体、电解电容组件、功率器件组件和驱动控制板，箱体的外部设置有输入端和输出端，其输入端与外接电源连接，其输出端与外接负载连接，所述电解电容组件和功率器件组件并排设置于箱体的内部，所述驱动控制板位于电解电容组件和功率器件组件的上方，所述电解电容组件和功率器件组件之间留有一定的间隙，间隙内设置有两个熔断器。
在上述技术方案的基础上，所述电解电容组件和功率器件组件之间的间隙内与每个熔断器对应之处均设置有一个绝缘基座，所述熔断器固定在对应的绝缘基座上。
在上述技术方案的基础上，所述功率器件组件还包括散热器支架，散热器支架的底部设置有散热器，散热器支架的顶部顺次设置有三相整流桥、第一吸收电容、第一绝缘栅双极晶体管组、第二绝缘栅双极晶体管组和第二吸收电容，所述第一绝缘栅双极晶体管组与第一吸收电容并联，所述第二绝缘栅双极晶体管组与第二吸收电容并联。
在上述技术方案的基础上，所述散热器支架的顶部还设置有第一绝缘柱和第二绝缘柱。
在上述技术方案的基础上，所述第一绝缘栅双极晶体管组和第二绝缘栅双极晶体管组均包括正极、负极和输出极，所述第一绝缘栅双极晶体管组的正极和第二绝缘栅双极晶体管组的正极通过一个正极铜排连接，所述第一绝缘栅双极晶体管组的负极和第二绝缘栅双极晶体管组的负极通过一个负极铜排连接，所述第一绝缘栅双极晶体管组和第一绝缘柱之间设置有第一输出铜排，第一输出铜排的一端与第一绝缘栅双极晶体管组的输出极连接，另一端与第一绝缘柱的外侧连接；所述第二绝缘栅双极晶体管组和第二绝缘柱之间设置有第二输出铜排，第二输出铜排的一端与第二绝缘栅双极晶体管组的输出极连接，另一端与第二绝缘柱的外侧连接，所述第一输出铜排和第二输出铜排均与箱体的输出端连接。
在上述技术方案的基础上，所述电解电容组件包括安装底座，安装底座的顶部设置有若干电容固定圈，每个电容固定圈内均设置有一个电解电容，所有电解电容依次并联，所述电解电容的顶部设置有叠层母线印制板，叠层母线印制板与每个电解电容对应之处均设置有正极端和负极端。
在上述技术方案的基础上，三相整流桥包括第一输入点、第二输入点和第三输入点，所述箱体的输入端设置有3根电缆：第一电缆、第二电缆和第三电缆，第一电缆的一端与箱体的输入端连接，另一端通过一个熔断器与三相整流桥的第一输入点连接；第二电缆的一端与箱体的输入端连接，另一端通过另一个熔断器与三相整流桥的第二输入点连接；第三电缆的一端与箱体的输入端连接，另一端与三相整流桥的第三输入点连接；
三相整流桥输出侧负极与叠层母线印制板的负极电连接，三相整流桥输出侧正极与叠层母线印制板的正极电连接，叠层母线印制板的负极与负极铜排电连接，叠层母线印制板的正极与正极铜排电连接，第一绝缘栅双极晶体管组的输出端通过第一输出铜排与箱体外部的输出端电连接，第二绝缘栅双极晶体管组的输出端通过第二输出铜排与箱体外部的输出端电连接。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
(1)本实用新型中的模块化功率单元，包括箱体、电解电容组件、功率器件组件和驱动控制板，电解电容组件和功率器件组件设置于箱体的内部，电解电容组件和功率器件组件均能够先在箱体外装配，然后直接放入箱体中，与现有技术中将散热器、线缆、元器件和印制板零散的堆叠在箱体内相比，能够简化模块化功率单元的装配工序，有效缩短装配时间。
(2)本实用新型中的模块化功率单元，其电解电容的顶部设置有叠层母线印制板，叠层母线印制板通过电缆与功率器件连接，能够减少铜排使用量，降低制造成本。
(3)本实用新型中的一种模块化功率单元，电解电容组件和功率器件组件之间通过电缆连接，可以较大的压缩功率单元的体积，减小散热器尺寸，从而在保证功率单元质量的前提下，做到结构合理紧凑，装配维护方便；第一绝缘柱能够增大第一输出铜排的牢固程度和第一绝缘栅双极晶体管组的装配应力，第二绝缘柱能够增大第二输出铜排的牢固程度和第二绝缘栅双极晶体管组的装配应力，进而使得模块化功率单元更稳定。
附图说明
图1为本实用新型实施例中模块化功率单元的爆炸图；
图2为本实用新型实施例中功率器件组件的结构示意图；
图3为本实用新型实施例中电容组件的结构示意图。
图中：1-驱动控制板，2-电解电容组件，3-绝缘基座，4-功率器件组件，5-箱体，6-三相整流桥，7-第一吸收电容，8-第二吸收电容，9-散热器支架，10-第一绝缘柱，11-第一绝缘栅双极晶体管组，12-第二绝缘柱，13-第二绝缘栅双极晶体管组，14-散热器，15-叠层母线印制板，16-电解电容，17-安装底座，18-第一输出铜排，19-负极铜排，20-正极铜排，21-第二输出铜排，22-电容固定圈。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。
参见图1所示，本实用新型实施例提供一种模块化功率单元，包括箱体5、电解电容组件2、功率器件组件4和驱动控制板1，箱体5的外部设置有输入端和输出端，输入端与外接电源连接，输出端与外接负载连接，电解电容组件2和功率器件组件4并排设置于箱体5的内部，电解电容组件2和功率器件组件4之间留有一定的间隙，该间隙内设置两个绝缘基座3，每个绝缘基座3的顶部均设置有一个熔断器。
熔断器设置在电解电容组件2和功率器件组件4的间隙中，驱动控制板1位于电解电容组件2和功率器件组件4的上方，与现有技术中将电解电容组件2、功率器件组件、驱动控制板1和熔断器随意摆放相比，能够节约空间。电解电容组件2和功率器件组件4预先在箱体5的外部配置，然后装入箱体5的内部，能够简化装配工序，有效缩短装配时间。
参见图2所示，功率器件组件4包括散热器支架9，散热器支架9的底部固定有散热器14，散热器支架9的顶部依次设置有三相整流桥6、第一吸收电容7、第一绝缘栅双极晶体管组11、第二绝缘栅双极晶体管组13和第二吸收电容8，第一绝缘栅双极晶体管组11与第一吸收电容7并联，第二绝缘栅双极晶体管组13与第二吸收电容8并联。
散热器支架9的顶部还设置有第一绝缘柱10和第二绝缘柱12，第一绝缘栅双极晶体管组11和第二绝缘栅双极晶体管组13均包括正极、负极和输出极，第一绝缘栅双极晶体管组11的正极和第二绝缘栅双极晶体管组13的正极通过一个正极铜排20连接，第一绝缘栅双极晶体管组11的负极和第二绝缘栅双极晶体管组13的负极通过一个负极铜排19连接，第一绝缘栅双极晶体管组11和第一绝缘柱10之间设置有第一输出铜排18，第一输出铜排18的一端与第一绝缘栅双极晶体管组11的输出极连接，另一端与第一绝缘柱10的外侧连接；第一输出铜排18位于第一绝缘栅双极晶体管组11和第一绝缘柱10，不仅能够增加第一输出铜排18的牢固程度，而且第一绝缘栅双极晶体管组11能够通过第一输出铜排18将装配应力传递给第一绝缘柱10，进而降低第一绝缘栅双极晶体管组11的装配应力。
第二绝缘栅双极晶体管组13和第二绝缘柱12之间设置有第二输出铜排21，第二输出铜排21的一端与第二绝缘栅双极晶体管组13的输出极连接，另一端与第二绝缘柱12的外侧连接，第一输出铜排18和第二输出铜排21均与箱体5的输出端连接。
第二输出铜排21位于第二绝缘栅双极晶体管组13和第二绝缘柱12之间，能够增加第二输出铜排21的牢固程，第二绝缘栅双极晶体管组13能够通过第二输出铜排21将装配应力传递给第二绝缘柱12，进而降低第二绝缘栅双极晶体管组13的装配应力。
参见图3所示，电解电容组件2包括安装底座17，安装底座17的顶部设置有若干电容固定圈22，每个电容固定圈22内均设置有一个电解电容16，所有电解电容16依次并联，电解电容16的顶部设置有叠层母线印制板15，叠层母线印制板15与每个电解电容16对应之处均设置有正极端和负极端。
三相整流桥6包括第一输入点、第二输入点和第三输入点，箱体5的输入端设置有3根电缆：第一电缆、第二电缆和第三电缆，第一电缆的一端与箱体5的输入端连接，另一端通过一个熔断器与三相整流桥6的第一输入点连接；第二电缆的一端与箱体5的输入端连接，另一端通过另一个熔断器与三相整流桥6的第二输入点连接；第三电缆的一端与箱体5的输入端连接，另一端与三相整流桥6的第三输入点连接。
三相整流桥6输出侧负极与叠层母线印制板15的负极电连接，三相整流桥6输出侧正极与叠层母线印制板15的正极电连接，叠层母线印制板15的负极与负极铜排19电连接，叠层母线印制板15的正极与正极铜排20电连接，第一绝缘栅双极晶体管组11的输出端通过第一输出铜排18与箱体5外部的输出端电连接，第二绝缘栅双极晶体管组13的输出端通过第二输出铜排21与箱体5外部的输出端电连接。叠层母线印制板15通过电缆与功率器件组件4连接，能够减小铜排使用量，制造成本较低。
本实用新型不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本实用新型相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。
Claims (7)
1.一种模块化功率单元，该功率单元包括箱体(5)、电解电容组件(2)、功率器件组件(4)和驱动控制板(1)，箱体(5)的外部设置有输入端和输出端，其输入端与外接电源连接，其输出端与外接负载连接，其特征在于：所述电解电容组件(2)和功率器件组件(4)并排设置于箱体(5)的内部，所述驱动控制板(1)位于电解电容组件(2)和功率器件组件(4)的上方，所述电解电容组件(2)和功率器件组件(4)之间留有一定的间隙，间隙内设置有两个熔断器。
2.如权利要求1所述的模块化功率单元，其特征在于：所述电解电容组件(2)和功率器件组件(4)之间的间隙内与每个熔断器对应之处均设置有一个绝缘基座(3)，所述熔断器固定在对应的绝缘基座(3)上。
3.如权利要求1所述的模块化功率单元，其特征在于：所述功率器件组件(4)还包括散热器支架(9)，散热器支架(9)的底部设置有散热器(14)，散热器支架(9)的顶部顺次设置有三相整流桥(6)、第一吸收电容(7)、第一绝缘栅双极晶体管组(11)、第二绝缘栅双极晶体管组(13)和第二吸收电容(8)，所述第一绝缘栅双极晶体管组(11)与第一吸收电容(7)并联，所述第二绝缘栅双极晶体管组(13)与第二吸收电容(8)并联。
4.如权利要求3所述的模块化功率单元，其特征在于：所述散热器支架(9)的顶部还设置有第一绝缘柱(10)和第二绝缘柱(12)。
5.如权利要求4所述的模块化功率单元，其特征在于：所述第一绝缘栅双极晶体管组(11)和第二绝缘栅双极晶体管组(13)均包括正极、负极和输出极，所述第一绝缘栅双极晶体管组(11)的正极和第二绝缘栅双极晶体管组(13)的正极通过一个正极铜排(20)连接，所述第一绝缘栅双极晶体管组(11)的负极和第二绝缘栅双极晶体管组(13)的负极通过一个负极铜排(19)连接，所述第一绝缘栅双极晶体管组(11)和第一绝缘柱(10)之间设置有第一输出铜排(18)，第一输出铜排(18)的一端与第一绝缘栅双极晶体管组(11)的输出极连接，另一端与第一绝缘柱(10)的外侧连接；所述第二绝缘栅双极晶体管组(13)和第二绝缘柱(12)之间设置有第二输出铜排(21)，第二输出铜排(21)的一端与第二绝缘栅双极晶体管组(13)的输出极连接，另一端与第二绝缘柱(12)的外侧连接，所述第一输出铜排(18)和第二输出铜排(21)均与箱体(5)的输出端连接。
6.如权利要求5所述的模块化功率单元，其特征在于：所述电解电容组件(2)包括安装底座(17)，安装底座(17)的顶部设置有若干电容固定圈(22)，每个电容固定圈(22)内均设置有一个电解电容(16)，所有电解电容(16)依次并联，所述电解电容(16)的顶部设置有叠层母线印制板(15)，叠层母线印制板(15)与每个电解电容(16)对应之处均设置有正极端和负极端。
7.如权利要求6所述的模块化功率单元，其特征在于：所述三相整流桥(6)包括第一输入点、第二输入点和第三输入点，所述箱体(5)的输入端设置有3根电缆：第一电缆、第二电缆和第三电缆，第一电缆的一端与箱体(5)的输入端连接，另一端通过一个熔断器与三相整流桥(6)的第一输入点连接；第二电缆的一端与箱体(5)的输入端连接，另一端通过另一个熔断器与三相整流桥(6)的第二输入点连接；第三电缆的一端与箱体(5)的输入端连接，另一端与三相整流桥(6)的第三输入点连接；
三相整流桥(6)输出侧负极与叠层母线印制板(15)的负极电连接，三相整流桥(6)输出侧正极与叠层母线印制板(15)的正极电连接，叠层母线印制板(15)的负极与负极铜排(19)电连接，叠层母线印制板(15)的正极与正极铜排(20)电连接，第一绝缘栅双极晶体管组(11)的输出端通过第一输出铜排(18)与箱体(5)外部的输出端电连接，第二绝缘栅双极晶体管组(13)的输出端通过第二输出铜排(21)与箱体(5)外部的输出端电连接。
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