CN205304621U - 多管igbt并联的变频器功率单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多管IGBT并联的变频器功率单元，包括箱体、电容、散热器和功率单元组件，箱体从底部至顶部依次设置三层空间区域，分别为第一区、第二区和第三区，多组电容纵向水平叠放于第一区，电容的铝栓朝外；散热器安装于第二区，散热器的翅片朝向第一区设置；功率单元组件安装于第三区，功率单元组件连接电容，功率单元组件上方设置有用于控制功率单元组件的控制板。本实用新型用于解决现有功率单元的体积大，功率单元中的器件布局不合理，没有散热通道，整体散热性较差，内部零件拆卸维护不方便的问题，具有体积小、空间利用率高和便于拆卸维修的优点。

Description

多管IGBT并联的变频器功率单元

技术领域

本实用新型涉及电器技术设备技术领域，具体涉及多管IGBT并联的变频器功率单元。

背景技术

随着市场对兆瓦级大功率变频装置的需求与日俱增，作为变频装置的核心组成部分——功率单元，也必须要求其中的主开关器件IGBT(绝缘栅双极晶体管)具有较高的功率等级和装置容量。当单个的主开关器件IGBT容量无法满足功率要求时，通常采用两种方法提高功率等级：①直接选用更大功率等级的开关器件IGBT；②采用功率等级较小、市场货源充足且价格便宜的IGBT器件，通过并联来满足耐流等级要求。由于直接采用高功率等级的IGBT件成本较高且驱动电路复杂性，而IGBT并联能够提供更高的电流密度、均压热分布、灵活布局以及较高性价比等优势，其中功率单元中IGBT、其它器件及连接层排的结构布局是否合理，严重影响IGBT并联是否均流。

中国专利公开号为CN203522510U的实用新型专利公开了一种高压变频器的功率单元，包括底座、箱体、电容和散热器，箱体被电容固定板分割成上下两层，电容设于底座与电容固定板之间，散热器横置于电容固定板上方，电容固定板与散热器之间设置电容固定组件和功率开关组件，散热器顶部设置分别控制和驱动功率开关组件的控制电路和驱动电路板。此功率单元的体积较大，功率单元中的器件布局不合理，没有散热通道，整体散热性较差，内部零件拆卸维护不方便。

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多管IGBT并联的变频器功率单元，具有体积小、空间利用率高和便于拆卸维修的优点。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：一种多管IGBT并联的变频器功率单元，包括箱体，所述箱体从底部至顶部依次设置三层空间区域，分别为第一区、第二区和第三区，

至少一电容单元，所述电容单元中的电容平放于所述第一区；

至少一散热器，所述散热器安装于所述第二区，所述散热器的翅片朝向所述第一区设置；

功率单元组件，所述功率单元组件设置于所述第三区中，所述功率单元组件连接所述电容，所述功率单元组件上方设置有用于控制所述功率单元组件的控制板。

在上述技术方案的基础上，所述电容单元包括多个电容、正母排和负母排，多个所述电容呈层排布置，所述电容的铝栓连接所述正母排和负母排，所述正母排和负母排平行于所述箱体侧壁。

在上述技术方案的基础上，所述第一区内设置有两电容固定板，每一固定板上固定一所述电容单元，安装于两所述电容固定板上的电容单元镜像对称设置。

在上述技术方案的基础上，所述第二区设置有U型风道隔板和散热器固定板，所述U型风道隔板的两端与所述箱体固接，所述散热器固定板封盖于所述风道隔板上，且与所述风道隔板的两边相连形成容置所述散热器的空间，所述散热器的基板与所述散热器固定板相连，所述散热器的翅片朝向所述下层空间。

在上述技术方案的基础上，所述电容固定板上的电容呈3行8列阵列均布，从上至下分别为第一行、第二行和第三行，每一行的8列电容并联，3行电容依次串联。

在上述技术方案的基础上，所述第三区纵向水平划分成三个区域，分别为前区、中间区和后区，所述功率单元组件包括两IGBT组、熔断器、整流桥、均压电阻和铜排组件，所述铜排组件连接所述IGBT组、熔断器、整流桥和电容；

所述IGBT组分别安装于所述前区，两所述IGBT组镜像对称设置，所述IGBT组正负极朝向与所述电容的铝栓朝向一致；

所述整流桥安装于所述后区；

所述熔断器和所述均压电阻并排设置于所述中间区，所述均压电阻位于所述中间区靠近侧边处，所述均压电阻连接所述电容。

在上述技术方案的基础上，所述铜排组包括A相铜排、B相铜排、C相铜排、两连接铜排、整流桥负极铜排、整流桥正极铜排、IGBT正极铜排、IGBT负极铜排、Z型铜排、输出铜排、负母排和正母排，

所述A相铜排、B相铜排、C相铜排并排横向平铺于所述IGBT组上方，所述A相铜排、C相铜排分别连接所述熔断器，所述B相铜排连接所述整流桥；

两所述连接铜排分别设置于所述A相铜排和所述C相铜排的外侧，且连接所述熔断器和所述整流桥；

所述正母排和负母排分别连接所述电容的正极和负极，所述负母排与所述正母排平行设置，所述负母排与所述正母排之间设置有绝缘板；

所述整流桥正极铜排和整流桥负极铜排并排纵向平铺于所述整流桥上方，所述整流桥负极铜排的两端向下折弯连接所述负母排，所述整流桥正极铜排的两端向下折弯连接所述正母排；

所述IGBT正极铜排呈折弯状，所述IGBT正极铜排的水平端连接所述IGBT组的正极，所述IGBT正极铜排的竖直端连接所述正母排；

所述IGBT负极铜排呈折弯状，所述IGBT负极铜排与所述IGBT正极铜排之间设置有呈折弯状的绝缘纸，所述IGBT负极铜排的水平端连接所述IGBT组，所述GBT负极铜排的竖直端连接所述负母排；

所述Z型铜排的两水平端分别连接所述IGBT组和所述输出铜排，所述输出铜排位于所述IGBT组上方，两所述输出铜排水平横向平铺于所述A相铜排和所述C相铜排的外侧。

在上述技术方案的基础上，所述前区的四角处分别设置有支柱，所述支柱上水平架设有控制安装板，所述控制安装板上安装所述控制板。

在上述技术方案的基础上，所述箱体上设置有上风口和出风口，所述上风口和所述出风口分别位于所述散热器两端的相对位置处，所述上风口和所述出风口之间形成上散热通道，用于所述散热器散热；

所述上风口下方的箱体上设置有下风口，所述下风口位于所述电容单元的相对位置处，所述下风口与所述出风口之间形成下散热通道，用于所述电容单元散热。

在上述技术方案的基础上，所述箱体的前后侧板上分别设置有把手。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型中的功率单元的箱体的内部空间上下分层、水平分区，每一层每一区的元器件紧凑布局，提高了功率单元内部的空间利用率，减小功率单元的的体积，便于各元器件的拆卸、维护。

(2)本实用新型的电容镜向对称设置，布局紧凑美观，充分压缩箱体体积，节省材料，降低成本。

(3)本实用新型设置铜排组件的结构简单、布局合理，减少了主回路的杂散电感，有效的保证了IGBT组的均流稳态工作；两道独立的上散热通道和下散热通道，分别用于对散热器和电容散热，箱体内的整体散热性较好，有效的提高了个元器件的使用寿命；控制板安装在IGBT组的上方，保证IGBT组到控制板上的驱动线束最短。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型的机箱的结构示意图。

图3为本实用新型的安装部分元器件的结构示意图。

图4为本实用新型的旁面分离的结构示意图。

图5为本实用新型的安装控制板的结构示意图。

图6为本实用新型的上侧和旁侧均爆炸分离的结构示意图。

图7为本实用新型的内部散热器上方器件布局示意图。

图8为本实用新型的侧面结构示意图。

图中：10-箱体，11-底框，111-前侧板，112-底板，113-后侧板，12-上封盖，13-竖把手，14-横把手，21-风道隔板，22-上风口，23-下风口，24-出风口，30-散热器，31-散热器固定板，32-支柱，40-电容，41-电容固定板，42-电容卡箍，43-负母排，44-正母排，45-绝缘板，46-均压电阻，50-IGBT组，60-熔断器，70-整流桥，80-铜排组件，81-A相铜排，82-B相铜排，83-C相铜排，84-连接铜排，85-整流桥负极铜排，86-整流桥正极铜排，87-IGBT负极铜排，88-Z型铜排，89-输出铜排，90-控制安装板，91-控制板。

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。

功率单元，包括箱体10、电容40、散热器30和功率单元组件，箱体10包括U型钣金底框11和U型上封盖12，底框11与上封盖12交错卡合形成箱体10，且底框1的两侧面分别安装有前侧板111和后侧板113，底框1的底面安装有底板112，其中前侧板111上靠上封盖12两侧边处设置有两竖把手13，后侧板113上中部设置有横把手14，为了方便描述现规定前侧板111至后侧板113的水平方向为横向，与横向水平垂直的方向为纵向即上封盖12两侧壁之间的方向；

从底板112至箱体10顶部将箱体10内部空间依次分成三层空间区域，分别为第一区、第二区和第三区，

其中，第一区内设置有两电容固定板41，两电容固定板41平行于上封盖12的两侧面，每一电容固定板41上固定一电容单元，一电容单元呈3行8列布置，则电容固定板41上设置有3行8列个电容安装孔，且电容安装孔对应设置有电容卡箍42，电容40固定于电容卡箍42内，安装于两电容固定板41上的电容40镜像对称设置，且两侧电容40的铝栓朝向上封盖12的侧壁，电容固定板41上的每一行的8列电容40并联，3行电容40依次串联，；

其中，第二区设置有U型风道隔板21和散热器固定板31，U型风道隔板21的两端分别与箱体10的前侧板111和后侧板112固接，散热器固定板31封盖于风道隔板21上，且与风道隔板21的两边相连形成容置散热器30的空间，散热器30的基板与散热器固定板31相连，散热器30的翅片朝向下层空间；

其中，第三区从前侧板111至后侧板112的方向纵向划分成三个区域，分别为前区、中间区和后区，功率单元组件包括两IGBT组50、熔断器60、整流桥70、均压电阻46和铜排组件80，铜排组件80连接IGBT组50、熔断器60、整流桥70和电容40；

IGBT组50安装于前区的散热器固定板31上，每一IGBT组50横向并排设置三IGBT，两IGBT组50镜像对称设置，IGBT组50正负极朝向与电容40的铝栓朝向一致；

整流桥70安装于后区散热器固定板31上；

熔断器60和均压电阻46并排纵向设置于中间区散热器固定板31上，均压电阻46位于中间区靠近侧边处，均压电阻46连接电容40；

其中，铜排组包括A相铜排81、B相铜排82、C相铜排83、两连接铜排84、整流桥负极铜排85、整流桥正极铜排86、IGBT正极铜排、IGBT负极铜排87、Z型铜排88、输出铜排89、负母排43和正母排44，

A相铜排81、B相铜排82、C相铜排83并排横向平铺于IGBT组50上方，A相铜排81、C相铜排83的一端向中间区延伸分别连接熔断器60，B相铜排82的一端向后区延伸连接整流桥70，A相铜排81、B相铜排82、C相铜排83的另一端向外延伸出箱体10的前侧板111外连接绝缘支柱；

两连接铜排84分别设置于A相铜排81和C相铜排83的外侧，且连接熔断器60和整流桥70；

正母排44和负母排43分别连接电容40的正极和负极，负母排43与正母排44平行，且与上封盖12侧板平行，负母排43与正母排44之间设置有绝缘板45；

整流桥正极铜排86和整流桥负极铜排85并排纵向平铺于整流桥70上方，整流桥负极铜排85的两端向下折弯连接负母排43，整流桥正极铜排86的两端向下折弯连接正母排44；

IGBT正极铜排呈折弯状，IGBT正极铜排的水平端连接IGBT组50的正极，IGBT正极铜排的竖直端连接正母排44；

IGBT负极铜排87呈折弯状，IGBT负极铜排87与IGBT正极铜排之间设置有呈折弯状的绝缘纸，IGBT负极铜排87的水平端连接IGBT组50，GBT负极铜排的竖直端连接负母排43；

Z型铜排88的两水平端分别连接IGBT组50和输出铜排89，输出铜排89位于IGBT组50上方，两输出铜排89水平横向平铺于A相铜排81和C相铜排83的外侧，两输出铜排89的一端伸出箱体10的前侧板111外连接绝缘支柱；

其中，前区的四角处的散热器固定板31上分别设置有支柱32，支柱32上水平架设有控制安装板90，控制安装板90为IGBT组50的正上方，控制安装板90上安装控制板91和电源板；

箱体10的前侧板111上设置上风口22，后侧板113上设置出风口24，上风口22和出风口24分别位于散热器30两端的相对位置处，上风口22、出风口24、散热器固定板31和风道隔板21共同围成上散热通道，用于散热器30散热；

上风口22下方的箱体10的前侧板11上设置有四个下风口23，下风口23位于上风口22的下方，下风口23位于电容的相对位置处，下风口23、出风口24和风道隔板21之间形成下散热通道，用于电容40散热。

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 (10)

1.一种多管IGBT并联的变频器功率单元，其特征在于：包括箱体(10)，所述箱体(10)从底部至顶部依次设置三层空间区域，分别为第一区、第二区和第三区，

至少一电容单元，所述电容单元中的电容(40)平放于所述第一区；

至少一散热器(30)，所述散热器(30)安装于所述第二区，所述散热器(30)的翅片朝向所述第一区设置；

功率单元组件，所述功率单元组件设置于所述第三区中，所述功率单元组件连接所述电容(40)，所述功率单元组件上方设置有用于控制所述功率单元组件的控制板(91)。

2.如权利要求1所述的多管IGBT并联的变频器功率单元，其特征在于：所述电容单元包括多个电容(40)、正母排和负母排，多个所述电容(40)呈层排布置，所述电容的铝栓连接所述正母排和负母排，所述正母排和负母排平行于所述箱体(10)侧壁。

3.如权利要求1所述的多管IGBT并联的变频器功率单元，其特征在于：所述第一区内设置有两电容固定板(41)，每一固定板上固定一所述电容单元，安装于两所述电容固定板(41)上的电容单元镜像对称设置。

4.如权利要求1所述的多管IGBT并联的变频器功率单元，其特征在于：所述第二区设置有U型风道隔板(21)和散热器固定板(31)，所述U型风道隔板(21)的两端与所述箱体(10)固接，所述散热器固定板(31)封盖于所述风道隔板(21)上，且与所述风道隔板(21)的两边相连形成容置所述散热器(30)的空间，所述散热器(30)的基板与所述散热器固定板(31)相连，所述散热器(30)的翅片朝向所述第一区。

5.如权利要求3所述的多管IGBT并联的变频器功率单元，其特征在于：所述电容固定板(41)上的电容呈3行8列阵列均布，从上至下分别为第一行、第二行和第三行，每一行的8列电容并联，3行电容(40)依次串联。

6.如权利要求1所述的多管IGBT并联的变频器功率单元，其特征在于：所述第三区纵向水平划分成三个区域，分别为前区、中间区和后区，所述功率单元组件包括两IGBT组(50)、熔断器(60)、整流桥(70)、均压电阻(46)和铜排组件(80)，所述铜排组件(80)连接所述IGBT组(50)、熔断器(60)、整流桥(70)和电容(40)；

所述IGBT组(50)分别安装于所述前区，两所述IGBT组(50)镜像对称设置，所述IGBT组(50)正负极朝向与所述电容(40)的铝栓朝向一致；

所述整流桥(70)安装于所述后区；

所述熔断器(60)和所述均压电阻(46)并排设置于所述中间区，所述均压电阻(46)位于所述中间区靠近侧边处，所述均压电阻(46)连接所述电容(40)。

7.如权利要求6所述的多管IGBT并联的变频器功率单元，其特征在于：所述铜排组包括A相铜排(81)、B相铜排(82)、C相铜排(83)、两连接铜排(84)、整流桥负极铜排(85)、整流桥正极铜排(86)、IGBT正极铜排、IGBT负极铜排(87)、Z型铜排(88)、输出铜排(89)、负母排(43)和正母排(44)，

所述A相铜排(81)、B相铜排(82)、C相铜排(83)并排横向平铺于所述IGBT组(50)上方，所述A相铜排(81)、C相铜排(83)分别连接所述熔断器(60)，所述B相铜排(82)连接所述整流桥(70)；

两所述连接铜排(84)分别设置于所述A相铜排(81)和所述C相铜排(83)的外侧，且连接所述熔断器(60)和所述整流桥(70)；

所述正母排(44)和负母排(43)分别连接所述电容(40)的正极和负极，所述负母排(43)与所述正母排(44)平行设置，所述负母排(43)与所述正母排(44)之间设置有绝缘板(45)；

所述整流桥正极铜排(86)和整流桥负极铜排(85)并排纵向平铺于所述整流桥(70)上方，所述整流桥负极铜排(85)的两端向下折弯连接所述负母排(43)，所述整流桥正极铜排(86)的两端向下折弯连接所述正母排(44)；

所述IGBT正极铜排呈折弯状，所述IGBT正极铜排的水平端连接所述IGBT组(50)的正极，所述IGBT正极铜排的竖直端连接所述正母排(44)；

所述IGBT负极铜排(87)呈折弯状，所述IGBT负极铜排(87)与所述IGBT正极铜排之间设置有呈折弯状的绝缘纸，所述IGBT负极铜排(87)的水平端连接所述IGBT组(50)，所述GBT负极铜排的竖直端连接所述负母排(43)；

所述Z型铜排(88)的两水平端分别连接所述IGBT组(50)和所述输出铜排(89)，所述输出铜排(89)位于所述IGBT组(50)上方，两所述输出铜排(89)水平横向平铺于所述A相铜排(81)和所述C相铜排(83)的外侧。

8.如权利要求6所述的多管IGBT并联的变频器功率单元，其特征在于：所述前区的四角处分别设置有支柱(32)，所述支柱(32)上水平架设有控制安装板(90)，所述控制安装板(90)上安装所述控制板(91)。

9.如权利要求1所述的多管IGBT并联的变频器功率单元，其特征在于：所述箱体(10)上设置有上风口(22)和出风口(24)，所述上风口(22)和所述出风口(24)分别位于所述散热器(30)两端的相对位置处，所述上风口(22)和所述出风口(24)之间形成上散热通道，用于所述散热器(30)散热；

所述上风口(22)下方的箱体(10)上设置有下风口(23)，所述下风口(23)位于所述电容单元的相对位置处，所述下风口(23)与所述出风口(24)之间形成下散热通道，用于所述电容单元散热。

10.如权利要求1所述的多管IGBT并联的变频器功率单元，其特征在于：所述箱体(10)的前后侧板上分别设置有把手。