CN207150407U - 功率模块及变流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种功率模块及变流器。功率模块，用于变流器，其包括：IGBT模组，包括相继分布且相交的第一端部、第二端部和第三端部，第一端部和第三端部相对且均设置有接线端子；交流侧接线部件，位于IGBT模组的第一端部侧、与第一端部相邻设置，并与第一端部的接线端子电气连接；电容模组，位于IGBT模组的第三端部侧、与第三端部相邻设置，并与第三端部的接线端子电气连接；直流侧母排，设置于IGBT模组的第二端部侧、并与交流侧接线部件及电容模组相邻设置。本实用新型的功率模块整体结构紧凑，提高安装空间利用率，以便于功率模块整体维护和安装。

Description

功率模块及变流器

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种功率模块及变流器。

背景技术

风力发电是国家倡导的绿色能源之一。风力发电机组能够将风能转化为电能。由于国家电网对并网的电能有频率、相位的规定，而风力发电机组产生的电能不能满足并网要求，因此在风力发电机组和电网之间需要设置相应的变流器。变流器能够将风力发电机组产生的电能转化成符合并网要求的频率、相位的电能。然而，目前风力发电机组中使用的变流器由于布局不合理等因素导致变流器装置整体结构不紧凑，不便于维护和电气性能受限。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种功率模块及变流器。功率模块整体结构紧凑，提高安装空间利用率，以便于功率模块整体维护和安装，提升电气性能。

一方面，本实用新型实施例提出了一种功率模块，用于变流器，其包括：IGBT模组，包括相继分布且相交的第一端部、第二端部和第三端部，第一端部和第三端部相对且均设置有接线端子；交流侧接线部件，位于IGBT模组的第一端部侧、与第一端部相邻设置，并与第一端部的接线端子电气连接；电容模组，位于IGBT模组的第三端部侧、与第三端部相邻设置，并与第三端部的接线端子电气连接；直流侧母排，设置于IGBT模组的第二端部侧、并与交流侧接线部件及电容模组相邻设置。

根据本实用新型实施例的一个方面，交流侧接线部件、IGBT模组及电容模组相应且沿第一方向相继分布；与第一方向相垂直的第二方向上IGBT模组与直流侧母排相应且相继分布。

根据本实用新型实施例的一个方面，交流侧接线部件包括条形板及与条形板的一端连接的转接板，条形板与第一端部相邻设置，且条形板的长度方向与第一端部的延伸方向相同，转接板的自由端与直流侧母排相邻设置。

根据本实用新型实施例的一个方面，转接板为L形结构，与条形板的一端连接时层叠连接。

根据本实用新型实施例的一个方面，电容模组包括母板以及设置于母板上的电容，电容在母板上阵列式分布形成电容阵列，电容模组通过母板与IGBT模组和直流侧母排连接设置。

根据本实用新型实施例的一个方面，母板包括第一连接部和第二连接部，电容设置于第一连接部，第一连接部与IGBT模组相连接，直流侧母排与第二连接部相连接，第二连接部远离第一连接部的一端与交流侧接线部件相邻。

根据本实用新型实施例的一个方面，第一连接部和第二连接部相垂直。

根据本实用新型实施例的一个方面，功率模块进一步包括箱体，交流侧接线部件、IGBT模组、电容模组以及直流侧母排设置于箱体。

根据本实用新型实施例的一个方面，功率模块进一步包括冷却模组，冷却模组与IGBT模组层叠设置，冷却模组的进液管和出液管均与直流侧母排位于箱体的同一侧。

根据本实用新型实施例的功率模块，包括IGBT模组、交流侧接线部件、电容模组以及直流侧母排。IGBT模组自身相对的两侧分别设置有交流侧接线部件和电容模组。交流侧接线部件和电容模组分别与IGBT模组邻近设置。交流侧接线部件及电容模组分别与直流侧母排相邻设置。IGBT模组、交流侧接线部件、电容模组以及直流侧母排的结构布局能够充分利用安装空间，减小了功率模块整体体积，从而提高空间利用率，保证整体结构紧凑，以便于功率模块整体维护和安装。进一步地，由于本实施例的功率模块整体结构紧凑，因此能够节省出一部分空间用于增加电容数量而增大电容模组的电容总容量，从而降低纹波电流的不良影响，有效提高功率模块的功率密度，延长电容使用寿命。

另一个方面，本实用新型实施例提供一种变流器，用于风力发电机组，其包括如上述的功率模块。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本实用新型实施例的功率模块的部分结构示意图；

图2是本实用新型实施例的功率模块的整体结构示意图。

在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。

标记说明：

1、IGBT模组；11、第一端部；12、第二端部；13、第三端部；2、交流侧接线部件；21、条形板；22、转接板；3、电容模组；31、母板；31a、第一连接部；31b、第二连接部；32、电容；4、直流侧母排；5、导热板；6、箱体；61、顶板；62、底板；63、侧板；64、固定架；7、柔性进线母排；8、进液管；9、出液管；X、第一方向；Y、第二方向。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本实用新型的原理，但不能用来限制本实用新型的范围，即本实用新型不限于所描述的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供的功率模块，用于变流器，能够实现交流和直流的转换。尤其是在风力发电领域，变流器作为重要的电气设备，其使用寿命和工作稳定性大大影响风力发电机组的发电效率。以下实施例以功率模块应用于风力发电机组中使用的变流器来进行描述。但本实用新型实施例的功率模块的应用并不限于风力发电领域，也可以安装于其他领域中的变流器上，并对其进行保护。

为了更好地理解本实用新型，下面结合图1至图2根据本实用新型实施例的功率模块进行详细描述。

本实用新型实施例的功率模块，其包括IGBT模组1、与IGBT模组1电气连接的交流侧接线部件2、与IGBT模组1电气连接的电容模组3以及与电容模组3电气连接的直流侧母排4。IGBT模组1包括相继分布且相交的第一端部11、第二端部12和第三端部13。第一端部11和第三端部13相对且均设置有接线端子。交流侧接线部件2位于IGBT模组1的第一端部11侧、与第一端部11相邻设置，并与第一端部11的接线端子电气连接。电容模组3位于IGBT模组1的第三端部13侧、与第三端部13相邻设置，并与第三端部13的接线端子电气连接。直流侧母排4设置于IGBT模组1的第二端部12侧、并与交流侧接线部件2及电容模组3相邻设置。

本实用新型实施例的功率模块，由于IGBT模组1、交流侧接线部件2、电容模组3以及直流侧母排4相邻设置，布局紧凑，能够充分利用安装空间，缩小功率模块整体体积，保证整体结构紧凑，从而提高空间利用率，以便于功率模块整体维护和安装。

另外，由于直流侧母排4与交流侧接线部件2及电容模组3相邻设置，而不是与交流侧接线部件2、IGBT模组1和电容模组3沿同一方向间隔设置，从而相对于现有技术的功率模块，本实用新型实施例的功率模块能够为电容模组3增加电容数量预留出空间。电容模组3通过增加电容数量来实现增容后，能够降低纹波电流对本实施例的功率模块造成的不良影响，提升功率模块电气性能。

交流侧接线部件2与电容模组3分别设置于IGBT模组1自身相对的两侧。交流侧接线部件2与第一端部11的接线端子电气连接，从而缩短了交流侧接线部件2与IGBT模组1的接线端子的连接距离，也即缩短了两者之间的换流路径。交流侧接线部件2与IGBT模组1的接线端子之间在换流过程中出现的杂散电感而导致不均流。由于本实施例的交流侧接线部件2与IGBT模组1的接线端子直接连接且连接距离被缩短，从而能够降低不均流带来的不良影响。

可选地，交流侧接线部件2、IGBT模组1及电容模组3相应且沿第一方向X相继分布。IGBT模组1的第一端部11和第三端部13沿第一方向X设置于IGBT模组1自身相对的两侧。在与第一方向X相垂直的第二方向Y上，IGBT模组1与直流侧母排4相应且相继分布。IGBT模组1的第二端部12和直流侧母排4在第二方向Y上间隔设置。功率模块整体结构布局方正，整体的长度和宽度尺寸设计合理，从而保证功率模块整体结构紧凑。

在一个实施例中，交流侧接线部件2包括条形板21及与条形板21的一端连接的转接板22。条形板21与第一端部11相邻设置，且条形板21的长度方向与第一端部11的延伸方向相同。条形板21与第一端部11的接线端子电气连接。在一个示例中，IGBT模组1包括多个并联的IGBT模块。条形板21通过接线端子与各个IGBT模块电气连接。转接板22的自由端与直流侧母排4相邻设置。转接板22的自由端用于与外部导线相连接。交流侧接线部件2通过条形板21直接与IGBT模组1的接线端子电气连接，并通过转接板22直接与外部结构件电气连接。本实施例的条形板21和转接板22沿第二方向Y相继分布，从而缩短了交流侧接线部件2与IGBT模组1两者之间的换流路径，能够减小杂散电感导致的不均流，降低不均流对功率模块的不良影响。

可选地，转接板22为L形结构，与条形板21的一端连接时层叠连接。转接板22的一端与条形板21的一端层叠连接且两者为可拆卸连接，另一端为用于与外部结构件电气连接的自由端。在一个示例中，转接板22包括相互垂直的第一板件和第二板件，其中，第一板件的自由端与条形板21朝向直流侧母排4的一端层叠连接，第二板件的自由端为转接板22的自由端。转接板22的结构设计合理，能够有效地减小自身占用的安装空间，从而减小交流侧接线部件2整体占用的安装空间，进而使得功率模块整体结构紧凑。

本实施例的电容模组3包括母板31以及设置于母板31上的电容32。电容模组3通过母板31与IGBT模组1和直流侧母排4连接设置。电容32在母板31上阵列式分布以形成电容阵列。

可选地，母板31包括第一连接部31a和第二连接部31b。第一连接部31a和第二连接部31b相交设置。优选地，第一连接部31a和第二连接部31b相互垂直，使得母板31整体呈L形结构。电容32设置于第一连接部31a。第一连接部31a与IGBT模组1的第三端部13的接线端子电气连接。直流侧母排4与第二连接部31b相连接。第二连接部31b远离第一连接部31a的一端与交流侧接线部件2相邻。第一连接部31a与IGBT模组1的第三端部13相邻，第二连接部31b与IGBT模组1的第二端部12相邻，从而第一连接部31a和第二连接部31b围绕IGBT模组1周向相继分布。第一连接部31a、第二连接部31b和IGBT模组1三者邻近设置的方式，进一步保证功率模块结构紧凑，能够充分利用安装空间。

由于母板31的第一连接部31a整个区域用于设置电容32，并通过第二连接部31b与直流侧母排4电气连接，从而相对于现有技术，在同样大小的安装空间内，本实施例的母板31能够在第一连接部31a上设置更多数量的电容32，以此增加电容模组3的总容量，减小纹波电流对功率模块造成的不良影响。

本实施例的功率模块还包括箱体6。交流侧接线部件2、IGBT模组1、电容模组3以及直流侧母排4设置于箱体6。箱体6为功率模块提供安装基础。箱体6包括顶板61、底板62以及多个侧板63。顶板61和底板62分别与多个侧板63中各个侧板63相连接。本实施例的箱体6的底板62设置有用于安装固定电容模组3的安装支架、用于连接固定IGBT模组1的安装工位以及用于固定直流侧母排4的固定架64。在一个示例中，直流侧母排4设置于箱体6的外部，连接固定于箱体6的固定架64上，方便后续在直流侧母排4的正电极和负电极上连接导电件。

可选地，多个侧板63中相邻两个侧板63中的一者设置有通孔，功率模块还包括与交流侧接线部件2电气连接并穿出通孔的柔性进线母排7，另一者设置有用于固定直流侧母排4的固定架64。在一个示例中，柔性进线母排7与转接板22的自由端通过螺钉可拆卸电气连接。

本实施例的功率模块还包括冷却模组。冷却模组与IGBT模组1层叠设置。本实施例的IGBT模组1包括导热板5以及设置于导热板5上的多个IGBT模块。导热板5与冷却模组层叠设置。冷却模组采用液体冷却方式，例如水冷。冷却模组包括进液管8和出液管9。进液管8和出液管9与直流侧母排4处于箱体6的同一侧，从而方便进液管8和出液管9与外部供液设备连接。当将功率模块安装于变流器中的柜体时，进液管8和出液管9直接从柜体的开口同时伸出，方便操作人员直接对进液管8和出液管9与外部供液设备进行连接操作。

本实用新型实施例的功率模块，包括IGBT模组1、交流侧接线部件2、电容模组3以及直流侧母排4。IGBT模组1自身相对的两侧分别设置有交流侧接线部件2和电容模组3。交流侧接线部件2和电容模组3分别与IGBT模组1邻近设置。交流侧接线部件2及电容模组3分别与直流侧母排4相邻设置。IGBT模组1、交流侧接线部件2、电容模组3以及直流侧母排4的结构布局能够充分利用安装空间，减小了功率模块整体体积，从而提高空间利用率，保证整体结构紧凑，以便于功率模块整体维护和安装。进一步地，由于本实施例的功率模块整体结构紧凑，因此能够节省出一部分空间用于增加电容数量而增大电容模组3的电容总容量，从而降低纹波电流的不良影响，有效提高功率模块的功率密度，延长电容32使用寿命。

本实用新型实施例还提供一种变流器。该变流器用于风力发电机组。该变流器包括上述实施例的功率模块。由于本实用新型实施例的功率模块整体结构紧凑，能够实现电容总容量增容，同时受到不均流影响较小，因此本实用新型实施例的变流器可靠性高，稳定性好，故障率低，保证风力发电机组长时间处于正常工作状态。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种功率模块，用于变流器，其特征在于，包括：

IGBT模组(1)，包括相继分布且相交的第一端部(11)、第二端部(12)和第三端部(13)，所述第一端部(11)和第三端部(13)相对且均设置有接线端子；

交流侧接线部件(2)，位于所述IGBT模组(1)的第一端部(11)侧、与所述第一端部(11)相邻设置，并与所述第一端部(11)的所述接线端子电气连接；

电容模组(3)，位于所述IGBT模组(1)的第三端部(13)侧、与所述第三端部(13)相邻设置，并与所述第三端部(13)的所述接线端子电气连接；

直流侧母排(4)，设置于所述IGBT模组(1)的第二端部(12)侧、并与所述交流侧接线部件(2)及电容模组(3)相邻设置。

2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述交流侧接线部件(2)、所述IGBT模组(1)及所述电容模组(3)沿第一方向(X)相继分布；与所述第一方向(X)相垂直的第二方向(Y)上所述IGBT模组(1)与所述直流侧母排(4)相继分布。

3.根据权利要求1或2所述的功率模块，其特征在于，所述交流侧接线部件(2)包括条形板(21)及与所述条形板(21)的一端连接的转接板(22)，所述条形板(21)与所述第一端部(11)相邻设置，且所述条形板(21)的长度方向与所述第一端部(11)的延伸方向相同，所述转接板(22)的自由端与所述直流侧母排(4)相邻设置。

4.根据权利要求3所述的功率模块，其特征在于，所述转接板(22)为L形结构，与所述条形板(21)的一端层叠连接。

5.根据权利要求1或2所述的功率模块，其特征在于，所述电容模组(3)包括母板(31)以及设置于所述母板(31)上的电容(32)，所述电容(32)在所述母板(31)上阵列式分布形成电容阵列，所述电容模组(3)通过所述母板(31)与所述IGBT模组(1)和所述直流侧母排(4)连接设置。

6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述母板(31)包括第一连接部(31a)和第二连接部(31b)，所述电容(32)设置于所述第一连接部(31a)，所述第一连接部(31a)与所述IGBT模组(1)相连接，所述直流侧母排(4)与所述第二连接部(31b)相连接，所述第二连接部(31b)远离所述第一连接部(31a)的一端与所述交流侧接线部件(2)相邻。

7.根据权利要求6所述的功率模块，其特征在于，所述第一连接部(31a)和所述第二连接部(31b)相垂直。

8.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，进一步包括箱体(6)，所述交流侧接线部件(2)、IGBT模组(1)、电容模组(3)以及直流侧母排(4)设置于所述箱体(6)。

9.根据权利要求8所述的功率模块，其特征在于，进一步包括冷却模组，所述冷却模组与所述IGBT模组(1)层叠设置，所述冷却模组的进液管(8)和出液管(9)均与所述直流侧母排(4)位于所述箱体(6)的同一侧。

10.一种变流器，用于风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的功率模块。