CN206250988U - 功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种功率模块。所述功率模块包括：功率模块主体，容纳有所述功率模块所需的全部电容器中的一部分电容器；电容池，与功率模块主体分离，并且容纳有所述功率模块所需的全部电容器中除了所述一部分电容器以外的剩余电容器；快插组件，电连接在电容池和功率模块主体之间。所述功率模块通过从功率模块主体中分离出一部分电容器并将其放置在与功率模块主体分离的电容池内，可以避免分离出的电容器因功率模块主体内的故障而连带发生故障，从而减少了功率模块的故障损失并降低了故障维修成本，此外，还减小了功率模块主体的重量，便于制造与后期维护。

Description

功率模块

技术领域

本实用新型涉及一种功率模块，该功率模块可用于风电变流器等装置。

背景技术

功率模块是风电变流器的核心器件，一般情况下，当功率模块内的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)等器件发生失效时，功率模块内的电容器也会受到冲击，距离失效的IGBT远的电容器损坏的概率相对较小，距离失效的IGBT近的电容器损坏的概率非常高。原因是当IGBT发生失效时，发生的短路电弧或者冲击力会把周围的电子器件(例如，直流支撑电容器)直接损坏掉。

由于功率模块中的IGBT的失效率较高，导致功率模块中的电容器也随同一起失效，因而造成额外的成本损失。为了降低功率模块的失效成本和减少后期的维护成本，本领域需要一种技术来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种新型的功率模块。

根据本实用新型的一方面，提供一种能够有效避免因功率模块内的IGBT等器件失效而使功率模块内的电容器一起失效的功率模块。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种结构简单、易于制造与维护的功率模块。

为了实现该目的，本实用新型采用如下技术方案：一种功率模块包括：功率模块主体，容纳有所述功率模块所需的全部电容器中的一部分电容器；电容池，与所述功率模块主体分离，并且容纳有所述功率模块所需的全部电容器中除了所述一部分电容器以外的剩余电容器；快插组件，电连接在所述电容池和所述功率模块主体之间。

进一步地，所述电容池通过连接母排与所述快插组件并联连接。

进一步地，所述功率模块主体通过插接方式与所述快插组件电连接。

进一步地，所述快插组件的数量与所述功率模块主体的数量相对应。

进一步地，所述电容池包括电容器固定底座和电容器固定板，所述剩余电容器被放置在所述电容器固定底座内，所述电容器固定板被布置在所述电容器固定底座的上方以固定所述剩余电容器。

进一步地，所述电容池还包括所述叠层母排，所述叠层母排被布置在电容器固定板的上方并电连接在所述剩余电容器与快插组件之间。

进一步地，在所述叠层母排上设置有制动单元连接点和电容池间连接点，所述制动单元连接点用于与功率模块外部的制动单元电连接，所述电容池间连接点用于与其它电容池电连接。

进一步地，在所述叠层母排上设置有快插组件连接点，所述快插组件连接点通过所述连接母排与所述快插组件电连接，所述快插组件连接点的数量与所述功率模块主体的数量相对应。

进一步地，所述功率模块所需的全部电容器均是直流支撑电容器。

本实用新型还提供一种风电变流器，所述风电变流器包括如上所述的功率模块。

与现有技术相比，根据本实用新型的功率模块具有以下有益效果：通过从功率模块主体中分离出一部分电容器并将其放置在与功率模块主体分离的电容池内，可以避免分离出的电容器因功率模块主体内的故障而连带发生故障，从而减少了功率模块的故障损失并降低了故障维修成本，此外，还减小了功率模块主体的重量，便于制造与后期维护。

附图说明

图1是本实用新型功率模块的内部结构图。

图2是本实用新型电容池的内部结构图。

图3是本实用新型电容池与快插组件连接的实物图。

图4是本实用新型电容池与快插组件连接的示意图。

在所有附图中相同的附图标记均表示相同的组件，附图标记如下：

100：功率模块，10：电容池，30：功率模块主体，301：功率模块主体，302：功率模块主体，20：快插组件，201：快插组件，202：快插组件；

1：直流支撑电容器，2：叠层母排，3：快插组件连接点，4：电容器固定板，5：电容池间连接点，6：制动单元连接点，7：电容器固定底座；

8：连接母排。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型的实施例以用于风电变流器的功率模块为例来进行说明，但其应用不仅限于此。

在现有技术中，一般来讲，根据电气性能等设计要求，在一个功率模块中设置有多个直流支撑电容器。在此基础上，本实用新型的实施例是对现有技术的技术方案(一个功率模块中设置有十六个直流支撑电容器)进行的改进。下面以十六个直流支撑电容器为例来描述根据本实用新型的实施例的功率模块100。

图1是根据本实用新型的实施例的功率模块100的内部结构图。功率模块100包括：电容池10、快插组件20、功率模块主体30。功率模块主体30与电容池10分离，快插组件20电连接在电容池10和功率模块主体30之间，快插组件20的数量与功率模块主体30的数量相对应。

在这个实施例中，根据总体的电气性能要求(例如，电容容量、排线布置、温升标准等)，功率模块100包含两个功率模块主体30(即功率模块主体301和302，统称为功率模块主体30)和一个电容池10。相应地，功率模块100还包含两个快插组件20(即，快插组件201和202，统称为快插组件20)。可选地，基于不同的应用需求，功率模块100可包含其它任意数量的功率模块主体30、快插组件20和电容池10。

功率模块主体30与电容池10均容纳有一定数量的电容器，所有电容器的总数量满足功率模块100的设计要求，例如，在功率模块100包含两个功率模块主体30的情况下，功率模块100内应容纳三十二个电容器。在该示例中，所述电容器均为直流支撑电容器，基于不同的应用需求也可以是其它种类的电容器或电子器件。

根据功率模块主体的纹波要求等性能要求，每个功率模块主体分别容纳特定数量的电容器。在这个示例中，功率模块主体301和302分别容纳十个直流支撑电容器，以满足功率模块主体的纹波要求。剩余的十二个电容器被放置在电容池10内(在图2中示出)。

功率模块主体30插接在快插组件20的相应接口上，电容池10通过连接母线并联连接到快插组件20，这样，电容池10通过电连接到快插组件20来与相应的功率模块主体30并联连接。装配好的功率模块100被放置在风电变流器的机柜内。当风电变流器工作时，各个功率模块主体之间通过直流母线进行能量的交换，电容池10通过其上方的柜内风扇散热。

图2是根据本实用新型的实施例的电容池10的内部结构图。如图2所示，电容池10包括：电容器固定底座7、电容器固定板4和叠层母排2。在电容池固定底座7内容纳了十二个直流支撑电容器1，所述直流支撑电容器1之间相互并联连接。电容器固定板4被布置在电容器固定底座7的上方以固定所述直流支撑电容器1。电容器固定板4采用绝缘材料制成，在电容器固定板4中设置有十二个通孔，通孔的形状和数量与电容池10容纳的电容器的形状和数量相适应。叠层母排2被布置在电容器固定板4的上方，叠层母排2通过电容器固定板4上的通孔与所述直流支撑电容器1连接。

在叠层母排2上设置有制动单元连接点6、快插组件连接点3和电容池间连接点5，制动单元连接点6用于与风电变流器的制动单元电连接，快插组件连接点3与快插组件20电连接，电容池间连接点5用于与其它电容池电连接。制动单元连接点6、快插组件连接点3和电容池间连接点5的数量分别与需要连接的制动单元、功率模块主体和电容池的数量相对应。

图3是根据本实用新型的实施例的示出电容池10与快插组件20连接的实物图。图4是根据本实用新型的实施例的示出电容池10与快插组件20连接的示意图。

如图3和图4所示，通过利用连接母排8将快插组件连接点3与各个快插组件20的相应接点电连接，电容池10并联连接到各个快插组件20，在这个示例中，电容池10通过连接母排8并联连接到快插组件201和202。功率模块主体30可通过插接等方式与相应的快插组件20电连接，例如，图1所示的功率模块主体301插接在快插组件201上，功率模块主体302插接在快插组件202上。通过电容池10与多个快插组件20的并联连接，电容池10可以并联连接到多个功率模块主体30。此外，通过多个电容池10之间的电连接(例如，并联连接)，多个功率模块主体30可以相互电连接。按照上述方式，可以将本实施例的电路结构拓扑为多种结构。

以上描述了根据本实用新型的优选的实施例，一个功率模块100内包含一个电容池10、两个快插组件20和两个功率模块主体30，该实施例的结构设计合理，在电气性能和制造成本上都能达到良好的效果。可选地，根据制造成本、加工与后期维护难度等设计需求，可以在一个功率模块内布置任意其它数量的电容池、快插组件和功率模块主体，功率模块的结构不仅限于在此描述的实施例。

与现有技术相比，根据本实用新型的实施例的功率模块100不仅能起到原有的作用，还能通过利用电容池等器件将部分电容器与功率模块主体分离来减少因功率模块主体失效而导致的电容器的连锁失效，从而降低制造与后期维护的成本，此外，由于减小了功率模块主体的重量和体积，使得现场人员的实际维护更加方便，因此，根据本实用新型的技术方案能够实现高度的可维护性。

上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本实用新型的优选实施例进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变化和改进，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种功率模块，其特征在于，所述功率模块包括：

功率模块主体(30)，容纳有所述功率模块所需的全部电容器中的一部分电容器；

电容池(10)，与所述功率模块主体(30)分离，并且容纳有所述功率模块所需的全部电容器中除了所述一部分电容器以外的剩余电容器；

快插组件(20)，电连接在所述电容池(10)和所述功率模块主体(30)之间。

2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述电容池(10)通过连接母排(8)与所述快插组件(20)并联连接。

3.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块主体(30)通过插接方式与所述快插组件(20)电连接。

4.根据权利要求3所述的功率模块，其特征在于，所述快插组件(20)的数量与所述功率模块主体(30)的数量相对应。

5.根据权利要求4所述的功率模块，其特征在于，所述电容池(10)包括电容器固定底座(7)和电容器固定板(4)，所述剩余电容器被放置在所述电容器固定底座(7)内，所述电容器固定板(4)被布置在所述电容器固定底座(7)的上方以固定所述剩余电容器。

6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述电容池(10)还包括叠层母排(2)，所述叠层母排(2)被布置在所述电容器固定板(4)的上方并电连接在所述剩余电容器与所述快插组件(20)之间。

7.根据权利要求6所述的功率模块，其特征在于，在所述叠层母排(2)上设置有制动单元连接点(6)和电容池间连接点(5)，所述制动单元连接点(6)用于与所述功率模块外部的制动单元电连接，所述电容池间连接点(5)用于与其它电容池电连接。

8.根据权利要求6所述的功率模块，其特征在于，在所述叠层母排(2)上设置有快插组件连接点(3)，所述快插组件连接点(3)通过连接母排(8)与所述快插组件(20)并联连接，所述快插组件连接点(3)的数量与所述功率模块主体(30)的数量相对应。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块所需的全部电容器均是直流支撑电容器。

10.一种风电变流器，其特征在于，所述风电变流器包括如权利要求1至9中任一项所述的功率模块。