CN211557798U - 一种功率单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种功率单元，包括壳体、散热器、风道和功率器件，散热器、风道和功率器件均容置在壳体内，壳体内部空间分隔成下层安装空间和上层安装空间；散热器包括下层散热器和上层散热器；风道包括下层风道和上层风道；下层风道和上层风道分别安装在下层安装空间和上层安装空间内；下层散热器和上层散热器分别安装在下层风道和上层风道内。本实用新型的功率单元配备下层散热器和上层散热器至少两个散热器，至少两个散热器分层安装在下层风道和上层风道内，下层风道和上层风道相互独立，互不干涉。本实用新型的功率单元采用风冷式散热方案，通过散热器、风道和功率器件之间巧妙的布局设计，解决了超大功率变频器的散热问题。

Description

一种功率单元

技术领域

本实用新型涉及变频器技术领域，具体涉及一种功率单元。

背景技术

在变频器产品中，功率单元作为核心部分，尤为重要，直接决定着整个系统的性能、可靠性和功率密度。目前，中压变频器以其突出的节电能力而得到了越来越广泛的应用，近年来容量10MVA以上的超大功率变频器需求也越来越多。

对于超大功率变频器而言，设计的最大难度在于散热。目前变频器主要有液冷和风冷两种散热方式，液冷散热方式效果好但成本高，风冷散热方式成本低但冷却效果相对较差。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种散热效果好、成本低的功率单元。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：

一种功率单元，包括壳体、散热器、风道和功率器件，所述散热器、风道和功率器件均容置在所述壳体内，所述壳体内部空间分隔成下层安装空间和上层安装空间；所述散热器包括下层散热器和上层散热器；所述风道包括下层风道和上层风道；所述下层风道和上层风道分别安装在所述下层安装空间和上层安装空间内；所述下层散热器和上层散热器分别安装在所述下层风道和上层风道内。

进一步地，还包括电容组件，所述电容组件包括下层母线电容和上层母线电容，所述下层母线电容和上层母线电容分别安装在所述下层安装空间和上层安装空间内。

进一步地，所述下层母线电容部分安装在所述下层风道内，所述上层母线电容部分安装在所述上层风道内。

进一步地，所述下层安装空间和上层安装空间内还分别安装有下层母线铜排和上层母线铜排，其中所述下层母线铜排与所述下层母线电容电连接，所述上层母线铜排与所述上层母线电容电连接。

进一步地，所述下层母线铜排与上层母线铜排通过至少一个连接铜排并联，形成一个整体。

进一步地，所述壳体上开设有与所述下层风道的两端分别连通的下进风口和下出风口；所述壳体上还开设有与所述上层风道的两端分别连通的上进风口和上出风口。

进一步地，所述散热器的安装位置与所述功率器件相对应。

进一步地，所述功率器件包括整流桥和IGBT模块，所述整流桥安装在下层安装空间和上层安装空间两者其一内，所述IGBT模块安装在下层安装空间和上层安装空间两者另一内。

进一步地，还包括控制单板，所述控制单板安装在所述IGBT模块的上方。

进一步地，还包括输入铜排和输出铜排，所述输入铜排与所述整流桥电连接，所述输出铜排与所述IGBT模块电连接。

进一步地，所述输入铜排和输出铜排的输入孔和输出孔上均罩设有防尘挡板。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的功率单元配备下层散热器和上层散热器至少两个散热器，至少两个散热器分层安装在下层风道和上层风道内，下层风道和上层风道相互独立，互不干涉。本实用新型的功率单元采用风冷式散热方案，通过散热器、风道和功率器件之间巧妙的布局设计，解决了超大功率变频器的散热问题。

附图说明

图1是本实用新型的功率单元配备的较佳实施例的第一结构示意图；

图2是本实用新型的功率单元配备的较佳实施例的第二结构示意图；

图3是本实用新型的功率单元配备的较佳实施例的第三结构示意图；

图4是本实用新型的功率单元配备的较佳实施例的第四结构示意图；

图5是本实用新型的功率单元配备的较佳实施例的第五结构示意图。

附图标记包括：

100—壳体 110—前面板 111—下进风口

112—上进风口 120—后面板 121—下出风口

122—上出风口 130—下层安装空间 140—上层安装空间

150—把手 200—散热器 210—下层散热器

220—上层散热器 300—风道 310—下层风道

320—上层风道 410—下输入铜排 420—熔断器

430—防尘挡板 510—上输出铜排 520—光纤口

610—控制单板 700—功率器件 710—整流桥

720—IGBT模块 800—电容组件 810—下层母线电容

820—上层母线电容 830—下层母线铜排

840—上层母线铜排 850—连接铜排

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参照图1-图5，为本实用新型的一较佳实施例，该功率单元包括壳体 100、散热器200、风道300和功率器件700，所述散热器200、风道300和功率器件700均容置在所述壳体100内，所述壳体100内部空间分隔成下层安装空间130和上层安装空间140；所述散热器200包括下层散热器210和上层散热器220；所述风道300包括下层风道310和上层风道320；所述下层风道310和上层风道320分别安装在所述下层安装空间130和上层安装空间 140内；所述下层散热器210和上层散热器220分别安装在所述下层风道310 和上层风道320内。

本实用新型的功率单元配备下层散热器210和上层散热器220至少两个散热器，至少两个散热器分层安装在下层风道310和上层风道320内，下层风道310和上层风道320相互独立，互不干涉。本实用新型的功率单元采用风冷式散热方案，通过散热器200、风道300和功率器件700之间巧妙的布局设计，解决了超大功率变频器的散热问题。以下对上述各个组成部分分别作进一步详细介绍。

该功率单元主要包括壳体100、散热器200、风道300、控制单板610和功率器件700。

可以理解的是，在本实施例中，所述壳体100的内部空间并不仅局限于分隔成下层安装空间130和上层安装空间140这两个安装空间，还可以根据具体需要包括其它更多的安装空间。

如图1和图2所示，壳体100整体大致呈盒状，包括相对设置的前面板 110和后面板120。当然可以理解的是，壳体100还包括上面板、下面板以及左右侧面板，因上述几个面板与本申请发明点的关系并不密切，故在此不做过多阐述。

其中，前面板110是该功率单元的正面，其下部开设有与所述下层风道 310的前端连通的下进风口111。后面板120是该功率单元的后面，其下部开设有与所述下层风道310的后端连通的下出风口121。可以理解的是，本申请不限制下进风口111和下出风口121的具体位置，例如还可以是前面板110 的下部开设有下出风口121，而后面板120的下部开设有下进风口111。

前面板110的下部布置有输入铜排410和熔断器420。所述输入铜排410 的输入孔上均罩设有防尘挡板430，防尘挡板430既可以减少壳体100内部积灰，同时也为保证了下层风道310的进风量。

前面板110的上部开设有与所述上层风道320的前端连通的上进风口 112。与上进风口112的位置相对应地，后面板120的上部开设有与所述上层风道320的后端连通的上出风口122。同样地，本申请也不限制上进风口112 和上出风口122的具体位置，例如还可以是前面板110的下部开设有上出风口122，而后面板120的下部开设有上进风口112。

前面板110的上部布置有输出铜排510和用于安装光纤的光纤口520。所述输出铜排510的输出孔上也均罩设有防尘挡板430，防尘挡板430既可以减少壳体100内部积灰，同时也为保证了上层风道320的进风量。

优选地，前面板110和后面板120上还固定安装有便于搬运的把手150。

如图3和图4所示，壳体100内部空间分隔成下层安装空间130和上层安装空间140，下层安装空间130和上层安装空间140上下相互叠放。下层安装空间130和上层安装空间140内主要安装有功率器件700、电容组件800 和控制单板610。

功率器件700安装在壳体100的前部，具体地，功率器件700包括整流桥710和IGBT模块720。电容组件800包括下层母线电容810、上层母线电容820、下层母线铜排830、上层母线铜排840和连接铜排850。

其中，如图3所示，整流桥710安装在下层安装空间130内，其交流端与输入铜排410电连接，其直流端与电容组件800电连接，具体是通过下层母线铜排830与下层母线电容810连接在一起。

如图4所示，IGBT模块720安装在上层安装空间140内，其直流端与电容组件800电连接，具体是通过上层母线铜排840与上层母线电容820连接在一起，更具体地是IGBT模块720的直流端与上层母线铜排840的前端连接。IGBT模块720的另一端与输出铜排510电连接，电流经过IGBT模块 720逆变后输出。

可以理解的是，本申请不限制整流桥710和IGBT模块720的数量，其数量根据具体需要而定。在本申请的其它实施例中，整流桥710和IGBT模块720的上下位置对调，即整流桥710安装在上层安装空间140内，而IGBT 模块720安装在下层安装空间130内。

控制单板610用于控制功率器件700，如图5所示，在本实施例中控制单板610安装在所述IGBT模块720的上方。本申请不限制控制单板610的具体位置，控制单板610也可以根据需要安装在壳体100内的其它位置。

如图3和图4所示，电容组件800安装在壳体100的后部，母线电容的数量，可以根据具体需要而定，例如在本实施例中，电容组件800包括下层母线电容810和上层母线电容820。所述下层母线电容810和上层母线电容 820分别安装在所述下层安装空间130和上层安装空间140内。具体地，所述下层母线电容810部分安装在所述下层风道310内，所述上层母线电容820 部分安装在所述上层风道320内，当冷空气在下层风道310和上层风道320 流过时，可以将下层母线电容810和上层母线电容820产生的热量带走，为电容组件800降温散热。

所述下层安装空间130和上层安装空间140内还分别安装有下层母线铜排830和上层母线铜排840，其中所述下层母线铜排830与所述下层母线电容810电连接，所述上层母线铜排840与所述上层母线电容820电连接。即下层母线电容810的上端与下层母线铜排830连接，其下端安装在所述下层风道310内；上层母线电容820的上端与上层母线铜排840连接，其下端安装在所述上层风道320内。

所述下层母线铜排830与上层母线铜排840通过至少一个连接铜排850 并联，形成一个整体。在本申请的优选实施例中，下层母线铜排830与上层母线铜排840的左右两侧各通过两个连接铜排850连接在一起。

可以理解的是，本申请不限制功率器件700和电容组件800的相对位置，例如在本申请的其他实施例中，可以是功率器件700安装在壳体100的后部，而电容组件800安装在壳体100的前部。

如图1-图4所示，散热器200包括下层散热器210和上层散热器220，所述下层散热器210和上层散热器220分别安装在所述下层风道310和上层风道320内。所述散热器200的安装位置与所述功率器件700相对应，可以快速将功率器件700产生的热量带走。具体地，下层散热器210安装在整流桥710的下方，下层母线电容810的前方；上层散热器220安装在IGBT模块720的下方，上层母线电容820的前方。

下层散热器210和上层散热器220均采用现有技术中常用的散热器，其具体结构在此不再赘述。

冷空气分别从位于前面板110上的下进风口111和上进风口112进入下层风道310和上层风道320，分别先后吹过下层散热器210、下层母线电容 810和上层散热器220、上层母线电容820，对整流桥710、下层母线电容810 和IGBT模块720、上层母线电容820进行充分地散热降温。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本实用新型的构思，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种功率单元，包括壳体(100)、散热器(200)、风道(300)和功率器件(700)，所述散热器(200)、风道(300)和功率器件(700)均容置在所述壳体(100)内，其特征在于：所述壳体(100)内部空间分隔成下层安装空间(130)和上层安装空间(140)；所述散热器(200)包括下层散热器(210)和上层散热器(220)；所述风道(300)包括下层风道(310)和上层风道(320)；所述下层风道(310)和上层风道(320)分别安装在所述下层安装空间(130)和上层安装空间(140)内；所述下层散热器(210)和上层散热器(220)分别安装在所述下层风道(310)和上层风道(320)内。

2.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于：还包括电容组件(800)，所述电容组件(800)包括下层母线电容(810)和上层母线电容(820)，所述下层母线电容(810)和上层母线电容(820)分别安装在所述下层安装空间(130)和上层安装空间(140)内。

3.根据权利要求2所述的功率单元，其特征在于：所述下层母线电容(810)部分安装在所述下层风道(310)内，所述上层母线电容(820)部分安装在所述上层风道(320)内。

4.根据权利要求3所述的功率单元，其特征在于：所述下层安装空间(130)和上层安装空间(140)内还分别安装有下层母线铜排(830)和上层母线铜排(840)，其中所述下层母线铜排(830)与所述下层母线电容(810)电连接，所述上层母线铜排(840)与所述上层母线电容(820)电连接。

5.根据权利要求4所述的功率单元，其特征在于：所述下层母线铜排(830)与上层母线铜排(840)通过至少一个连接铜排(850)并联，形成一个整体。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的功率单元，其特征在于：所述壳体(100)上开设有与所述下层风道(310)的两端分别连通的下进风口(111)和下出风口(121)；所述壳体(100)上还开设有与所述上层风道(320)的两端分别连通的上进风口(112)和上出风口(122)。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的功率单元，其特征在于：所述散热器(200)的安装位置与所述功率器件(700)相对应。

8.根据权利要求7所述的功率单元，其特征在于：所述功率器件(700)包括整流桥(710)和IGBT模块(720)，所述整流桥(710)安装在下层安装空间(130)和上层安装空间(140)两者其一内，所述IGBT模块(720)安装在下层安装空间(130)和上层安装空间(140)两者另一内。

9.根据权利要求8所述的功率单元，其特征在于：还包括控制单板(610)，所述控制单板(610)安装在所述IGBT模块(720)的上方。

10.根据权利要求8所述的功率单元，其特征在于：还包括输入铜排(410)和输出铜排(510)，所述输入铜排(410)与所述整流桥(710)电连接，所述输出铜排(510)与所述IGBT模块(720)电连接。

11.根据权利要求10所述的功率单元，其特征在于：所述输入铜排(410)和输出铜排(510)的输入孔和输出孔上均罩设有防尘挡板(430)。

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