CN204835954U - 变流器整流装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种变流器整流装置。该装置包括：两个整流模块11，所述整流模块11包括模块背板21和固定安装在所述模块背板21上的水冷基板22，一个所述整流模块11中的所述水冷基板22的两个侧面上各粘贴有构成单相整流桥23的至少一个绝缘栅双极型晶体管IGBT24，另一个所述整流模块11中的所述水冷基板22的一个侧面上粘贴有构成单相整流桥23的至少一个IGBT24。本实用新型提供的变流器整流装置，通过在水冷基板的两个侧面上各粘贴有一组构成单相整流桥的IGBT，使得整个整流装置仅需两个整流模块即可实现对三相交流电的整流功能，降低了器件成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力技术领域，尤其涉及一种变流器整流装置。
背景技术
目前，风力发电机产生的三相交流电转换为直流电时，需采用变流器中的整流装置将三相交流电转换为直流电。
现有技术中，通常将三相交流电拆分为三组单相交流电，每组单相交流电经过各自对应的整流模块转换为直流电。但此种方式下采用的整流装置的器件成本较高。
实用新型内容
本实用新型的实施例提供一种变流器整流装置，以降低器件成本。
为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：
本实用新型提供一种变流器整流装置，包括：两个整流模块，所述整流模块包括模块背板和固定安装在所述模块背板上的水冷基板，一个所述整流模块中的所述水冷基板的两个侧面上各粘贴有构成单相整流桥的至少一个绝缘栅双极型晶体管IGBT，另一个所述整流模块中的所述水冷基板的一个侧面上粘贴有构成单相整流桥的至少一个IGBT。
如上所述的装置中，所述整流模块还包括：固定安装在所述模块背板上的第一固定板和固定安装在所述第一固定板上的直流母排和叠层母排；所述叠层母排的正极分别与所述直流母排的正极和所述单相整流桥的直流输出正端电连接，所述叠层母排的负极分别与所述直流母排的负极和所述单相整流桥的直流输出负端电连接。
如上所述的装置中，所述整流模块还包括：固定安装在所述模块背板上的第二固定板和固定安装在所述第一固定板和所述第二固定板上构成储能电路的至少一个直流支撑电容；所述储能电路的正端与所述叠层母排的正极电连接，所述储能电路的负端与所述叠层母排的负极电连接。
如上所述的装置中，所述整流模块还包括：固定安装在所述模块背板上的模块侧板、固定安装在所述模块侧板上的驱动板和分别与所述驱动板和所述IGBT固定连接的采样板；所述驱动板与所述采样板电连接，所述采样板与所述IGBT电连接；所述驱动板包括控制电路，所述采样板包括驱动信号下传电路；所述控制电路，用于将外部的上位机输入的脉冲驱动信号输入至所述采样板；所述驱动信号下传电路，用于将所述脉冲驱动信号输入至所述IGBT的控制端。
如上所述的装置中，所述采样板还包括检测信号采集电路，所述驱动板还包括报警信号上传电路；所述检测信号采集电路，用于将采集的所述IGBT的模拟量检测信号分别输入至所述驱动板中的所述控制电路和所述报警信号上传电路；所述控制电路还用于：对所述模拟量检测信号进行反馈变比换算，得到模拟量反馈信号并输出至所述上位机；所述报警信号上传电路，用于根据所述模拟量检测信号生成数字量报警信号并输出至所述上位机。
如上所述的装置中，所述整流模块还包括：固定安装在所述采样板上的交流母排；所述交流母排与所述单相整流桥的交流输入端电连接。
如上所述的装置中，所述整流模块还包括：固定安装在所述第一固定板和所述第二固定板上的取能板，所述取能板位于所述驱动板的正上方；所述取能板的输入正端与所述叠层母排的正极电连接，所述取能板的输入负端与所述叠层母排的负极电连接，所述取能板的输出端与所述驱动板电连接；所述取能板，用于对所述叠层母排输出的电信号进行降压处理，为所述驱动板提供工作电源。
如上所述的装置中，所述取能板与所述驱动板通过电源线电连接，所述电源线采用双绞线走线方式。
如上所述的装置中，所述整流模块还包括：固定安装在所述水冷基板上的构成均压电路的至少一个均压电阻；所述均压电路的正端与所述叠层母排的正极电连接，所述均压电路的负端与所述叠层母排的负极电连接；所述均压电路，用于对所述储能电路中的电信号进行均压。
如上所述的装置中，所述整流模块还包括：固定安装在所述采样板上的构成滤波电路的至少一个滤波电容；所述滤波电路的正端与所述叠层母排的正极电连接，所述滤波电路的负端与所述叠层母排的负极电连接；所述滤波电路，用于对所述叠层母排输出的电信号进行滤波。
如上所述的装置中，所述整流模块还包括：固定安装在所述模块背板上的电容散热风扇，所述电容散热风扇位于所述直流支撑电容的上方；所述电容散热风扇，用于对所述直流支撑电容进行散热。
如上所述的装置中，所述整流模块还包括：固定安装在所述模块背板上的模块底板和固定安装在所述模块底板上的散热栅格；所述散热栅格，用于对所述整流模块进行散热。
如上所述的装置中，所述整流模块还包括：固定安装在所述水冷基板上的进水管和出水管。
本实用新型实施例的变流器整流装置，通过在水冷基板的两个侧面上各粘贴有一组构成单相整流桥的IGBT，使得整个整流装置仅需两个整流模块即可实现对三相交流电的整流功能，降低了器件成本。
附图说明
图1为本实用新型提供的变流器整流装置一个实施例的外形结构示意图；
图2为图1所示的变流器整流装置的横截面示意图；
图3为本实用新型提供的变流器整流装置另一个实施例中的整流模块的立体图；
图4为图3所示的整流模块的立体图的分解图；
图5为图3所示的变流器整流装置的电气逻辑示意图；
图6为图3所示的整流模块中的驱动板的电气逻辑示意图；
图7为图3所示的变流器整流装置的工作流程示意图。
其中：11-整流模块；21-模块背板；22-水冷基板；23-单相整流桥；24-绝缘栅双极型晶体管IGBT；31-第一固定板；32-直流母排；33-叠层母排；34-第二固定板；35-储能电路；36-直流支撑电容；37-模块侧板；38-驱动板；39-采样板；40-控制电路；41-驱动信号下传电路；42-上位机；43-检测信号采集电路；44-报警信号上传电路；45-交流母排；46-取能板；47-均压电路；48-均压电阻；49-滤波电路；50-滤波电容；51-电容散热风扇；52-模块底板；53-散热栅格；54-进水管；55-出水管；56-固定支撑板；57-模块上盖板；58-第一安装把手；59-第二安装把手。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例的变流器整流装置进行详细描述。
实施例一
图1为本实用新型提供的变流器整流装置一个实施例的外形结构示意图。图2为图1所示的变流器整流装置的横截面示意图。如图1和图2所示，本实施例的变流器整流装置可以包括：两个整流模块11。
请结合参阅图1-图2，两个整流模块11中均包括模块背板21和固定安装在模块背板21上的水冷基板22，区别在于：一个整流模块11中的水冷基板22的两个侧面上各粘贴有构成单相整流桥23的至少一个绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，简称IGBT)24，而另一个整流模块11中的水冷基板22仅有一个侧面上粘贴有一组构成单相整流桥23的至少一个IGBT24。
具体的，IGBT24作为整流模块的核心器件，由于其为高频开关器件，工作时发热量非常大，因此对冷却设计要求非常高。将IGBT24直接粘贴在水冷基板22上且采用双面粘贴方式，即满足实际需要，又可以节省额外的器件成本。
本实用新型实施例的变流器整流装置，通过在水冷基板的两个侧面上各粘贴有一组构成单相整流桥的IGBT，使得整个整流装置仅需两个整流模块即可实现对三相交流电的整流功能，降低了器件成本。
实施例二
图3为本实用新型提供的变流器整流装置另一个实施例中的整流模块的立体图。图4为图3所示的整流模块的立体图的分解图。图5为图3所示的变流器整流装置的电气逻辑示意图。
如图3、图4和图5所示，本实施例的变流器整流装置中的整流模块11在图1的基础上还可以包括：固定安装在模块背板21(如图3、图4所示)上的第一固定板31(如图4所示)和固定安装在第一固定板31上的直流母排32和叠层母排33。叠层母排33的正极分别与直流母排32的正极和单相整流桥23(如图5所示)的直流输出正端电连接，叠层母排33的负极分别与直流母排32的负极和单相整流桥23的直流输出负端电连接。直流母排32与单相整流桥23之间通过叠层母排33电连接，可减少杂散电感，减小单相整流桥23中的IGBT24(图3中未示出)在接通或断开时压降，对IGBT24起到保护作用。
进一步的，本实施例的变流器整流装置中的整流模块11在图1的基础上还可以包括：固定安装在模块背板21上的第二固定板34(如图4所示)和固定安装在第一固定板31和第二固定板34上构成储能电路35(如图5所示)的至少一个直流支撑电容36(图3中未示出)。储能电路35的正端与叠层母排33的正极电连接，储能电路35的负端与叠层母排33的负极电连接。直流支撑电容36位于水冷基板22(如图3、图4所示)和IGBT24的上方。直流母排32与储能电路35之间通过叠层母排33电连接，可减少杂散电感，进而减少储能电路35中直流支撑电容36上的纹波，对直流支撑电容36起到保护作用。优选的，可以通过增大直流支撑电容36的连接端子，加强直流支撑电容36的散热效果，减小直流支撑电容36的温升，以满足需要。
具体的，储能电路35中可包括6个直流支撑电容36，6个直流支撑电容36采取两并三串的结构(如图5所示)。
进一步的，本实施例的变流器整流装置中的整流模块11在图1的基础上还可以包括：固定安装在模块背板21上的模块侧板37(如图3、图4所示)、固定安装在模块侧板37上的驱动板38和分别与驱动板38和IGBT24固定连接的采样板39。驱动板38与采样板39电连接，采样板39与IGBT24电连接。驱动板38包括控制电路40(如图5所示)，采样板39包括驱动信号下传电路41(如图5所示)。控制电路40用于将外部的上位机42(如图5所示)输入的脉冲驱动信号输入至采样板39中的驱动信号下传电路41。驱动信号下传电路41用于将脉冲驱动信号输入至IGBT24的控制端。其中，驱动板38可通过插针与采样板39直接电连接，采样板39可通过螺丝压接的方式与IGBT24连接。驱动板38位于水冷基板22和IGBT24的前方。
进一步的，采样板39还包括检测信号采集电路43(如图5所示)，驱动板38还包括报警信号上传电路44(如图5所示)。检测信号采集电路43用于将采集的IGBT24的模拟量检测信号分别输入至驱动板38中的控制电路40和报警信号上传电路44。控制电路40还用于：对模拟量检测信号进行反馈变比换算，得到模拟量反馈信号并输出至上位机42。报警信号上传电路44用于根据模拟量检测信号生成数字量报警信号并输出至上位机42。
具体的，模拟量检测信号包括电压模拟量检测信号、电流模拟量检测信号和温度模拟量检测信号，均表现为电压的形式。反馈变比换算公式如下：IReal＝UAD_I*A，其中，UAD_I为电流模拟量检测信号对应的电压值，IReal为反馈变比换算后得到的电流模拟量反馈信号的值。TReal＝B+(UAD_T-C)*D，其中，UAD_T为温度模拟量检测信号对应的电压值，TReal为反馈变比换算后得到的温度模拟量反馈信号的值。参数A、B、C、D可根据实际测试结果确定。
进一步的，本实施例的变流器整流装置中的整流模块11在图1的基础上还可以包括：固定安装在采样板39上的交流母排45。交流母排45与单相整流桥23的交流输入端电连接。
进一步的，如图4、图5所示，本实施例的变流器整流装置中的整流模块11在图1的基础上还可以包括：固定安装在第一固定板31和第二固定板34上的取能板46，取能板46位于驱动板38的正上方。取能板46的输入正端与叠层母排33的正极电连接，取能板46的输入负端与叠层母排33的负极电连接，取能板46的输出端与驱动板38电连接。取能板46用于对叠层母排33输出的电信号进行降压处理，为驱动板38提供工作电源，例如将叠层母排33输出的1100伏(V)的高压电进行降压处理得到24V的低压电输入至驱动板38。优选的，取能板46与驱动板38通过电源线电连接，电源线可采用双绞线走线方式，避免走线形成环路，产生环形干扰。由于驱动板38需要上传模拟量反馈信号和数字量报警信号，信号电压小，与强电在同一个模块内，电磁环境恶劣，容易受到干扰，因此将取能板46设置于驱动板38的正上方，保证连接两者的电源线尽量短，同时避免电源线过长带来的问题。
图6为图3所示的整流模块中的驱动板的电气逻辑示意图。如图6所示，驱动板38中的控制电路40将外部的上位机42输入的脉冲驱动信号输入至采样板39，并对采样板39采集的模拟量检测信号进行反馈变比换算，得到模拟量反馈信号并输出至上位机42。驱动板38中的报警信号上传电路44根据采样板39采集的模拟量检测信号生成数字量报警信号并输出至上位机42。取能板46为驱动板38中的控制电路40提供工作电源。可选的，驱动板38中还可以包括供电电路，用于接收取能板46输出的电信号，并输出至驱动板38中的控制电路40。
进一步的，如图5所示，本实施例的变流器整流装置中的整流模块11在图1的基础上还可以包括：固定安装在水冷基板22上的构成均压电路47的至少一个均压电阻48。均压电路47的正端与叠层母排33的正极电连接，均压电路47的负端与叠层母排33的负极电连接。均压电路47用于对储能电路35中的电信号进行均压。均压电路47中的多个均压电阻48串联。
进一步的，如图4-图5所示，本实施例的变流器整流装置中的整流模块11在图1的基础上还可以包括：固定安装在采样板39上的构成滤波电路49的至少一个滤波电容50。滤波电路49的正端与叠层母排33的正极电连接，滤波电路49的负端与叠层母排33的负极电连接。滤波电路49用于对叠层母排33输出的电信号进行滤波，即对叠层母排33输出的电流信号进行纹波过滤，降低共模干扰问题。
进一步的，本实施例的变流器整流装置中的整流模块11在图1的基础上还可以包括：固定安装在模块背板21上的电容散热风扇51(如图3、图4所示)，电容散热风扇51位于直流支撑电容36的上方。电容散热风扇51用于对直流支撑电容36进行散热，且与整个整流模块11的散热风向保持一致，增加散热效率，降低直流支撑电容36温升。整流模块11还可以包括位于电容散热风扇51上方的固定支撑板56(如图3、图4所示)。固定支撑板56与第一固定板31和第二固定板34连接，起加强支撑作用。整流模块11还可以包括位于固定支撑板56上方的模块上盖板57(如图3、图4所示)，起密封作用。
进一步的，本实施例的变流器整流装置中的整流模块11在图1的基础上还可以包括：固定安装在模块背板21上的模块底板52(如图3、图4所示)和固定安装在模块底板52上的散热栅格53(如图3、图4所示)。散热栅格53用于对整流模块11进行散热，可以采用网格形式。
进一步的，本实施例的变流器整流装置中的整流模块11在图1的基础上还可以包括：固定安装在水冷基板22上的进水管54(如图3、图4所示)和出水管55(如图3、图4所示)，前面的水管为出水管55，后面的水管为进水管54，冷却水在水冷基板22内循环，与外部的水冷系统连接并循环。
进一步的，本实施例的变流器整流装置中的整流模块11在图1的基础上还可以包括：固定安装在模块底板52上的第一安装把手58(如图3、图4所示)和固定安装在第一固定板31和第二固定板34上的第二安装把手59(如图3、图4所示)。
下面结合图7对本实施例的变流器整流装置的工作逻辑进行详细描述。图7为图3所示的变流器整流装置的工作流程示意图。如图7所示，变流器系统上电，整流装置中的直流母排、叠层母排充电，当叠层母排电压上升到取能板开启阈值500V时，取能板开始工作，为驱动板提供工作电源。驱动板得电后，上电自检，自检过程完成后，上传状态至上位机。上位机进行状态检测和实时判断，若有故障，则继续进行状态检测和实时判断直至故障解除，若无故障，则根据预先设置的数据计算脉冲驱动信号的宽度并将脉冲驱动信号下传至驱动板。驱动板将脉冲驱动信号下传至采样板，采样板将脉冲驱动信号下传至IGBT。IGBT开始工作，采样板将采集的IGBT的模拟量检测信号上传至驱动板。驱动板接收模拟量检测信号，一方面对模拟量检测信号进行反馈变比换算，将得到的模拟量反馈信号上传至上位机，以供上位机重新计算脉冲驱动信号的宽度，另一方面，根据模拟量检测信号判断是否存在过压、过流或过温故障，若否，则生成表示无故障的数字量报警信号并上传至上位机以供上位机进行状态检测和实时判断；若是则生成表示有故障的数字量报警信号并上传至上位机以供上位机进行状态检测和实时判断，同时停止将脉冲驱动信号下传至采样板。
本实用新型实施例的变流器整流装置，通过在水冷基板的两个侧面上各粘贴有一组构成单相整流桥的IGBT，使得整个整流装置仅需两个整流模块即可实现对三相交流电的整流功能，降低了器件成本。在直流母排与各器件(IGBT、直流支撑电容等)之间增加叠层母排，降低了杂散电感，对器件起到保护作用。取能板与驱动板直连，保证了连接两者的电源线尽量短，同时避免了电源线过长带来的问题。采用滤波电路对叠层母排输出的电信号进行滤波，降低了共模干扰问题。采用外部的电容散热风扇对直流支撑电容进行散热，降低了直流支撑电容的温升。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (13)
1.一种变流器整流装置，其特征在于，包括：两个整流模块(11)，所述整流模块(11)包括模块背板(21)和固定安装在所述模块背板(21)上的水冷基板(22)，一个所述整流模块(11)中的所述水冷基板(22)的两个侧面上各粘贴有构成单相整流桥(23)的至少一个绝缘栅双极型晶体管IGBT(24)，另一个所述整流模块(11)中的所述水冷基板(22)的一个侧面上粘贴有构成单相整流桥(23)的至少一个IGBT(24)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述整流模块(11)还包括：固定安装在所述模块背板(21)上的第一固定板(31)和固定安装在所述第一固定板(31)上的直流母排(32)和叠层母排(33)；
所述叠层母排(33)的正极分别与所述直流母排(32)的正极和所述单相整流桥(23)的直流输出正端电连接，所述叠层母排(33)的负极分别与所述直流母排(32)的负极和所述单相整流桥(23)的直流输出负端电连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述整流模块(11)还包括：固定安装在所述模块背板(21)上的第二固定板(34)和固定安装在所述第一固定板(31)和所述第二固定板(34)上构成储能电路(35)的至少一个直流支撑电容(36)；
所述储能电路(35)的正端与所述叠层母排(33)的正极电连接，所述储能电路(35)的负端与所述叠层母排(33)的负极电连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述整流模块(11)还包括：固定安装在所述模块背板(21)上的模块侧板(37)、固定安装在所述模块侧板(37)上的驱动板(38)和分别与所述驱动板(38)和所述IGBT(24)固定连接的采样板(39)；
所述驱动板(38)与所述采样板(39)电连接，所述采样板(39)与所述IGBT(24)电连接；
所述驱动板(38)包括控制电路(40)，所述采样板(39)包括驱动信号下传电路(41)；
所述控制电路(40)，用于将外部的上位机(42)输入的脉冲驱动信号输入至所述采样板(39)；
所述驱动信号下传电路(41)，用于将所述脉冲驱动信号输入至所述IGBT(24)的控制端。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述采样板(39)还包括检测信号采集电路(43)，所述驱动板(38)还包括报警信号上传电路(44)；
所述检测信号采集电路(43)，用于将采集的所述IGBT(24)的模拟量检测信号分别输入至所述驱动板(38)中的所述控制电路(40)和所述报警信号上传电路(44)；
所述控制电路(40)还用于：对所述模拟量检测信号进行反馈变比换算，得到模拟量反馈信号并输出至所述上位机(42)；
所述报警信号上传电路(44)，用于根据所述模拟量检测信号生成数字量报警信号并输出至所述上位机(42)。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述整流模块(11)还包括：固定安装在所述采样板(39)上的交流母排(45)；
所述交流母排(45)与所述单相整流桥(23)的交流输入端电连接。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述整流模块(11)还包括：固定安装在所述第一固定板(31)和所述第二固定板(34)上的取能板(46)，所述取能板(46)位于所述驱动板(38)的正上方；
所述取能板(46)的输入正端与所述叠层母排(33)的正极电连接，所述取能板(46)的输入负端与所述叠层母排(33)的负极电连接，所述取能板(46)的输出端与所述驱动板(38)电连接；
所述取能板(46)，用于对所述叠层母排(33)输出的电信号进行降压处理，为所述驱动板(38)提供工作电源。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述取能板(46)与所述驱动板(38)通过电源线电连接，所述电源线采用双绞线走线方式。
9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述整流模块(11)还包括：固定安装在所述水冷基板(22)上的构成均压电路(47)的至少一个均压电阻(48)；
所述均压电路(47)的正端与所述叠层母排(33)的正极电连接，所述均压电路(47)的负端与所述叠层母排(33)的负极电连接；
所述均压电路(47)，用于对所述储能电路(35)中的电信号进行均压。
10.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述整流模块(11)还包括：固定安装在所述采样板(39)上的构成滤波电路(49)的至少一个滤波电容(50)；
所述滤波电路(49)的正端与所述叠层母排(33)的正极电连接，所述滤波电路(49)的负端与所述叠层母排(33)的负极电连接；
所述滤波电路(49)，用于对所述叠层母排(33)输出的电信号进行滤波。
11.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述整流模块(11)还包括：固定安装在所述模块背板(21)上的电容散热风扇(51)，所述电容散热风扇(51)位于所述直流支撑电容(36)的上方；
所述电容散热风扇(51)，用于对所述直流支撑电容(36)进行散热。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述整流模块(11)还包括：固定安装在所述模块背板(21)上的模块底板(52)和固定安装在所述模块底板(52)上的散热栅格(53)；
所述散热栅格(53)，用于对所述整流模块(11)进行散热。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述整流模块(11)还包括：固定安装在所述水冷基板(22)上的进水管(54)和出水管(55)。
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