CN205178847U - 一种中压大功率变频器水冷功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中压大功率变频器水冷功率模块，包括内部设置有冷却水路的模块框架、由前至后依次固定在模块框架中部的IGCT组件、二极管组件、限流电感以及限流电阻，IGCT组件和二极管组件的左右两侧分别设置有箝位电容和供散热器冷却水进出的集水器，模块框架后部安装有高压大电流连接器，模块框架前部下方安装有高压隔离电源模块，模块框架的主电路元器件间全部采用铜排连接；该功率模块具有布局合理、结构紧凑、重量轻、可维修性好等优点，主要应用于中压大功率推进变频器。

Description

一种中压大功率变频器水冷功率模块

技术领域

本实用新型属于电力推进技术领域，具体涉及一种新型中压大功率变频器功率模块。

背景技术

随着电力电子技术及系统集成技术的飞速发展，船舶综合电力推进技术备受关注。船舶综合电力推进有着传统推进方式所不可比拟的优点，在军民用船舶中的应用也越来越多，大功率推进变频器是船舶综合电力推进系统的核心设备之一。

目前，中压大功率变频器在工业生产中应用比较广泛，技术也日趋成熟，但常规的大功率变频器因体积和重量大，且不能满足正面维修等原因，在船舶等领域的应用受到很大限制。因此，在满足正常功能的前提下，对大功率变频器进行优化设计很有必要。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术的缺点和不足，本实用新型提供了一种在保证可靠性和可维修性的前提下，具有结构紧凑、布局合理等特点的新型中压大功率变频器功率模块。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种中压大功率变频器水冷功率模块，包括内部设置有冷却水路的模块框架、由前至后依次固定在模块框架中部的IGCT组件、二极管组件、限流电感以及限流电阻，IGCT组件和二极管组件的左右两侧分别设置有箝位电容和供散热器冷却水进出的集水器，模块框架后部安装有高压大电流连接器，模块框架前部下方安装有高压隔离电源模块，模块框架的主电路元器件间全部采用铜排连接。

所述的一种中压大功率变频器水冷功率模块，其冷却水路和连接铜排彼此分离，分别布置在模块框架的左右两侧。

所述的一种中压大功率变频器水冷功率模块，其IGCT组件、集水器和二极管组件通过铝合金压装底板安装在模块框架上。

所述的一种中压大功率变频器水冷功率模块，其集水器焊接在模块框架上。

本实用新型的有益效果在于：主要结构件均采用高强度铝合金材料制成，可以有效的实现模块的轻量化设计，将供散热器冷却水进出的集水器集成到框架中，既简化了集水器的固定，又增加了框架的强度，内部的冷却水路连接和主电路连接母排分别布置在模块两侧，这种水—电分离式设计，既利于水路和母排安装检修，也有利于模块的镜像式设计。

附图说明

图1为本实用新型的俯视图；

图2为本实用新型IGCT组件和二极管组件的压装结构图；

图3为中点箝位式三电平逆变器的电气原理图。

各附图标记为：1—模块框架，2—IGCT组件，3—集水器，4—二极管组件，5—限流电感，6—限流电阻，7—大电流连接器，8—箝位电容，9—高压隔离电源模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1、图2所示，本实用新型公开了一种中压大功率变频器水冷功率模块，它采用IGCT作为主功率器件，是中点箝位式三电平逆变器的一个桥臂，包括内部设置有冷却水路的高强度铝合金的模块框架1、由前至后依次固定在模块框架1中部的模块的核心部分IGCT组件2、二极管组件4、两个限流电感5以及两组限流电阻6，IGCT组件2和二极管组件4的左右两侧分别设置有一组箝位电容8和一个供散热器冷却水进出的集水器3，模块框架1后部安装有三套高压大电流连接器7，为模块的输入电流提供通道，模块框架1前部下方安装有为IGCT驱动电路提供电源的高压隔离电源模块9，模块框架1的主电路元器件间全部采用铜排连接，所述的冷却水路和连接铜排彼此分离，分别布置在模块框架1的左右两侧，功率模块内水路—电路采用分离式设计，当水路连接在功率模块左侧时，主电路连接母排就布置在模块右侧；反之，当水路连接在功率模块右侧时，主电路连接母排就布置在模块左侧，这种水-电分离式设计，既利于水路和母排安装检修，也有利于模块的镜像式设计。

进一步，所述的IGCT组件2、集水器3和二极管组件4通过高强度铝合金压装底板安装在模块框架1上，在满足结构强度的基础上实现了轻量化设计；所述的型材制成的集水器3焊接在模块框架1上，既方便了集水器3的固定，又增加了框架的强度。

参照图3所示，单个本实用新型的功率模块装配完成后，由三组该模块以共直流母线的连接方式组成一种中点箝位式三电平逆变器，输入的交流电经前端整流器整流后，由柜体内公共直流母线提供给各逆变模块。

功率模块后部三个高压大电流连接器7插头通过软连接母排与公共直流母线搭接，然后由对应的连接器插座通过母排经限流电感5后将电流引入逆变功率组件，逆变后的电流通过与IGCT组件2中间一个水冷散热器连接的母排输出，经滤波后给负载电机供电。

功率模块中，高压隔离电源模块9输入端通过电缆与外部220V的工频交流电源连接，给IGCT组件2提供驱动电源，功率组件中的IGCT驱动板通过光纤与外部控制电路连接，接受控制信号，同时其状态信号通过光纤反馈给外部控制电路。

功率器件IGCT组件2和二极管组件4由水冷散热器双面冷却，散热器既导电又散热，水冷柜中的冷却水经水泵加压后进入各功率柜中的主水管，由功率模块中的集水器经细软管分散给各水冷散热器、限流电感及限流电阻，冷却水在散热器中完成热交换后汇聚到集水器，经另一根主水管回到水冷柜。

采用本功率模块的大功率变频器逆变器，其直流侧母线电压可达6000V，输出侧电压可达3300V，通过多种形式的模块匹配组合，可以满足多种不同功率等级大功率推进变频器的要求；本实用新型所涉及的大功率变频器水冷功率模块，经多种型式试验考核，均满足试验要求，稳定可靠。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种中压大功率变频器水冷功率模块，其特征在于：包括内部设置有冷却水路的模块框架（1）、由前至后依次固定在模块框架（1）中部的IGCT组件（2）、二极管组件（4）、限流电感（5）以及限流电阻（6），IGCT组件（2）和二极管组件（4）的左右两侧分别设置有箝位电容（8）和供散热器冷却水进出的集水器（3），模块框架（1）后部安装有高压大电流连接器（7），模块框架（1）前部下方安装有高压隔离电源模块（9），模块框架（1）的主电路元器件间全部采用铜排连接。

2.根据权利要求1所述的一种中压大功率变频器水冷功率模块，其特征在于，所述的冷却水路和连接铜排彼此分离，分别布置在模块框架（1）的左右两侧。

3.根据权利要求1所述的一种中压大功率变频器水冷功率模块，其特征在于，所述的集水器（3）焊接在模块框架（1）上。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种中压大功率变频器水冷功率模块，其特征在于，所述的IGCT组件（2）、集水器（3）和二极管组件（4）通过铝合金压装底板安装在模块框架（1）上。