CN205051588U - 一种应用于全功率变流器的功率单元结构 - Google Patents

Abstract

一种应用于全功率变流器的功率单元结构，其多个IGBT驱动板和多个IGBT一一对应，IGBT驱动板和IGBT焊接，构成IGBT模块(2)。IGBT模块(2)紧贴在水冷板(8)表面。多个IGBT模块(2)并联，并列排成一行。每个IGBT模块(2)的交流端连接交流排(4)，每个IGBT模块(2)的直流端连接直流母排(5)；直流母排(5)的正极母排连接IGBT模块(2)的正极，直流母排(5)的负极母排连接IGBT模块(2)的负极；两块并联驱动板(3)位于IGBT模块(2)的上部；铜柱(7)的另一端固定在水冷板(8)上；交流排(4)的下部安装有支撑架(13)；多个缓冲吸收电容(6)和多个IGBT模块(2)一一对应安装在IGBT模块(2)的直流侧出口端。

Description

一种应用于全功率变流器的功率单元结构

技术领域

本实用新型涉及一种应用于风电全功率变流器上的功率单元结构。

背景技术

随着风电变流器功率等级的提高，全功率变流器已经成为风电变流器技术发展的一个趋势。功率单元作为大型风电变流器的核心部件，由于其特殊的使用环境，要求其安全可靠、结构紧凑、维护方便、并且具有很高的功率密度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种应用于风电全功率变流器的功率单元结构。

本实用新型功率单元包括多个IGBT，多个缓冲吸收电容，多个IGBT驱动板，一块水冷板，两块并联驱动板，直流母排，交流排及交流引出排等。

所述的IGBT驱动板位于IGBT上方，每个IGBT对应一块IGBT驱动板。IGBT上的焊针与IGBT驱动板上的焊点焊接，焊接后的IGBT驱动板位于IGBT正上方。焊接成一体的IGBT驱动板和IGBT构成一个IGBT模块，依靠螺栓整体固定，紧贴在水冷板的两面。

直流母排分为正极母排和负极母排两部分，正极母排和负极母排有直流侧和汇流侧两端。正极母排、负极母排分别连接在IGBT直流侧的正、负极引脚上，正、负极母排的汇流侧共留出4个引脚和功率单元的公共母排连接，这种结构可以有效的减少杂散电感。直流母排采用热压封边工艺，有效的保证了电气性能。

缓冲吸收电容和IGBT模块一一对应，缓冲吸收电容和直流母排通过螺栓，将直流母排正负极连接IGBT端压接在IGBT模块的正负极引脚上，使缓冲吸收电容和IGBT模块正负极引脚距离最小，从而有效吸收直流侧的电压尖峰。

交流排将各个IGBT模块的交流侧连接在一起，交流排位于所述功率单元的最前面，并通过交流引出排将IGBT模块的交流侧转向功率单元下面。

两块并联驱动板分布在功率单元的两侧，分别平铺在并联的多个IGBT模块上面，采用支撑结构支撑。并联驱动板的每根驱动排线直接接到所述的IGBT驱动板上，使并联驱动板到IGBT模块的距离最短。

IGBT模块紧贴在水冷板两面，由承载结构支撑。

水冷板的两面均固定有IGBT模块。

并联的IGBT模块每面可以作为三相交流电的一相使用，从而有效压缩了功率单元的空间，降低了设备成本。

本实用新型的效果：

(1)紧凑的结构和良好的扩展性。本实用新型的结构将功率模块交直流分开，具有清晰的功能划分，将三相交流电的一相接在功率单元的一面上作为整流或逆变使用，使功率单元的结构更加紧凑。

(2)在功率单元上取消了传统功率单元上的直流滤波电容，使功率单元的重量大大减轻，方便了后期的维护。

附图说明

图1a和图1b本实用新型功率单元整体结构示意图，图中；1交流引出排，2IGBT模块，3并联驱动板，4交流排，5直流母排，6缓冲吸收电容，7铜柱，8水冷板，9防护板，10前面板，11把手，12底板，13支撑架。

图2功率单元分解图；

图3直流母排结构图；

图4交流排结构示意图；

图5交流引出排结构示意图；

图6水冷板结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本实用新型。

本实用新型功率单元包括多个IGBT模块2，多个缓冲吸收电容6，两块并联驱动板3，一块水冷板8，两块直流母排5，两块交流排4，以及两根交流引出排1等。

图1a和图1b所示为本实用新型功率单元的整体结构，其中图1b所示为拆除一块侧板的功率单元的结构。

如图1b所示，并联驱动板3覆盖于IGBT模块2上方。多个IGBT驱动板和多个IGBT一一对应，IGBT驱动板和IGBT上的焊针焊接牢固，构成一体的IGBT模块2。IGBT模块2整体紧贴在水冷板8表面。多个IGBT模块2并联，并列排成一行。每个IGBT模块2的交流端连接交流排4，每个IGBT模块2的直流端连接接直流母排5。直流母排5的正极母排连接IGBT模块2的正极，直流母排5的负极母排连接IGBT模块2的负极。并联驱动板3位于IGBT模块2的上部，依靠铜柱7支撑并固定。铜柱7的另一端固定在水冷板8上。

为了增加交流引出排5的强度，在交流排4下部安装了支撑架13。

如图4所示，为了实现从交流引出排1到各个IGBT的均流，使交流引出排1的接口到各个IGBT模块2交流侧之间电流路径长度基本一致，在交流排4的中央位置开有横向的均流槽，并将交流引出排1和交流排4的连接位置位于交流排4的中央。

如图1b所示，为了有效的解决IGBT模块2散热问题，IGBT模块2的一端紧贴在水冷板8上。

如图2所示，直流母排5的一端连接IGBT模块2的直流侧，直流母排5的另一端为公共直流端，公共直流端的4个引脚中，两个为正极母排，两个为负极母排，4个引脚均匀交错间隔分布在公共直流端，这种结构既有利于公共直流侧承载大电流，又有效的减少了系统的杂散电感。

如图2所示，排列成一排并联的多个IGBT模块2对应一个并联驱动板3，一排IGBT模块2沿水冷板8方向排列，并联驱动板3通过铜柱7支撑在IGBT模块2的上方，这种结构有效减少了从并联驱动板3到各个IGBT模块2之间连线的长度，减少了外界的干扰。

如图1b和图2所示，为了最大的增加缓冲电容的效果，缓冲电容6和IGBT模块2一一对应，安装在IGBT模块2的直流侧出口端。

如图1b所示，为了便于功率单元的安装和维护，在所述功率单元的前面板10上安装了把手11。

如图1b所示，为了方便整个功率单元的安装、维护并保护水冷板8，在水冷板8下面安装了底板12。

如图1b所示，为了保护并联驱动板3和IGBT模块2，功率单元的两侧安装了保护板9和前面板10。

如图2所示，为了支撑交流排4，在水冷板8上固定有支撑架13，为了方便交流接线，安装了交流引出排1，交流引出排1和交流排4连接。

Claims (7)

1.一种应用于全功率变流器的功率单元结构，其特征在于，所述的功率单元结构包括多个IGBT模块(2)，多个缓冲吸收电容(6)，两块并联驱动板(3)，一块水冷板(8)，两块直流母排(5)，两块交流排(4)，以及两根交流引出排(1)；

多个IGBT驱动板和多个IGBT一一对应，IGBT驱动板和IGBT上的焊针焊接牢固，构成一体的IGBT模块(2)；IGBT模块(2)紧贴在水冷板(8)表面；多个IGBT模块(2)并联，并列排成一行；每个IGBT模块(2)的交流端连接交流排(4)，每个IGBT模块(2)的直流端连接直流母排(5)；直流母排(5)的正极母排连接IGBT模块(2)的正极，直流母排(5)的负极母排连接IGBT模块(2)的负极；两块并联驱动板(3)位于IGBT模块(2)的上部；铜柱(7)的另一端固定在水冷板(8)上；交流排(4)的下部安装有支撑架(13)；多个缓冲吸收电容(6)和多个IGBT模块(2)一一对应安装在IGBT模块(2)的直流侧出口端。

2.按照权利要求1所述的应用于全功率变流器的功率单元结构，其特征在于，所述的并联驱动板(3)分布在功率单元的两侧，分别平铺在并联的多个IGBT模块上面；并联驱动板的每根驱动排线连接到所述的IGBT驱动板上。

3.按照权利要求1所述的应用于全功率变流器的功率单元结构，其特征在于，在所述的交流排(4)的中央位置开有横向的均流槽，交流引出排(1)和交流排(4)的连接位置位于交流排(4)的中央。

4.按照权利要求1所述的应用于全功率变流器的功率单元结构，其特征在于，所述的IGBT模块(2)的一端紧贴在水冷板(8)上；所述的水冷板(8)的两面均固定有IGBT模块(2)。

5.按照权利要求1所述的应用于全功率变流器的功率单元结构，其特征在于，所述的直流母排(5)的另一端为公共直流端，公共直流端的4个引脚均匀交错间隔分布在公共直流端。

6.按照权利要求1所述的应用于全功率变流器的功率单元结构，其特征在于，所述的功率单元的两侧分别安装有保护板(9)和前面板(10)。

7.按照权利要求1所述的应用于全功率变流器的功率单元结构，其特征在于，所述的水冷板8上安装有交流引出排(1)，交流引出排(1)和交流排(4)连接。