CN213342072U

CN213342072U - 一种复合型功率单元的散热结构

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Publication number: CN213342072U
Application number: CN202022215761.2U
Authority: CN
Inventors: 朱张平; 梁新
Original assignee: SHENZHEN CUMARK NEW TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: Shenzhen Kumak Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2021-06-01
Anticipated expiration: 2030-09-29

Abstract

本实用新型公开了一种复合型功率单元的散热结构，包括机壳、单元电路和散热器，单元电路包括电路板、整流电路，电解电容和逆变电路，所述的散热器是风冷散热器，包括整流散热器和逆变散热器；机壳包括进风口和出风口，进风口和出风口之间形成纵向的风道；两个单元电路的电路板沿横向分开布置，电路板的纵向轴线与风道的轴线平行；沿电路板纵向轴线的方向，整流电路的功率器件和整流散热器布置在电路板的第一端，逆变电路的功率器件和逆变散热器布置在电路板的第二端，电解电容布置在电路板的中部；所述的散热器和和电解电容布置在风道中。本实用新型的复合型功率单元结构紧凑、功率密度较高。

Description

一种复合型功率单元的散热结构

[技术领域]

本实用新型涉及复合型功率单元，尤其涉及一种复合型功率单元的散热结构。

[背景技术]

高压变频器广泛应用于电力、冶金、石化、矿山等行业中，目前主流高压变频器采用级联型设计，利用叠加升压原理，根据输出电压等级将相应数量的低电压等级的功率单元串联起来，实现高压输出直接驱动高压电机。其中功率单元是整个高压变频器的核心部件。

专利号为CN201921751866.0的实用新型公开了一种级联型高压变频调速器的功率单元，包括两个单元电路，单元电路包括三相全桥整流电路，直流母线、全桥逆变电路和控制板，三相全桥整流电路的输出端通过直流母线接全桥逆变电路的输入端，全桥逆变电路的输出端为单元电路的交流输出端；全桥逆变电路的4个驱动信号输入端分别接控制板的驱动信号输出端；两个单元电路的交流输出端串接后作为功率单元的交流输出端；第一单元电路三相全桥整流电路的交流输入端接第一三相交流电源，第二单元电路三相全桥整流电路的交流输入端接第二三相交流电源。该实用新型的两个单元电路共用一个水冷散热器，由于水冷散热器体积与重量较大，散热器以外的空间利用率低，不利于减小体积、提高功率单元的体积功率密度。

另外，如图11示，传统功率单元整流电路，电解电容组和逆变电路布置比较分散，电解电容组通过旁置形式与逆变电路连接。整流电路的功率器件23、电解电容组22和逆变电路的功率器件24通过硬质铜导电体25或电缆实现电气连接，母线环路大，母线杂散电感、分布电容不能有效降低。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、功率密度较高的复合型功率单元的散热结构。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种复合型功率单元的散热结构，包括机壳、单元电路和散热器，单元电路包括电路板、整流电路，电解电容和逆变电路，所述的散热器是风冷散热器，包括整流散热器和逆变散热器；机壳包括进风口和出风口，进风口和出风口之间形成纵向的风道；两个单元电路的电路板沿横向分开布置，电路板的纵向轴线与风道的轴线平行；沿电路板纵向轴线的方向，整流电路的功率器件和整流散热器布置在电路板的第一端，逆变电路的功率器件和逆变散热器布置在电路板的第二端，电解电容布置在电路板的中部；所述的散热器和和电解电容布置在风道中。

以上所述的散热结构，包括隔板，机壳的前板包括所述的进风口，机壳的后板包括所述的出风口；所述的电路板竖直布置在机壳内，两个单元电路的电路板上下分开布置；所述的隔板布置在机壳中，与机壳的侧板平行；所述的进风口、出风口和风道布置在隔板与机壳的第一侧板之间，所述的电路板布置在隔板与机壳的第二侧板之间。

以上所述的散热结构，隔板的四周分别与机壳的顶板、底板、前板和后板连接；整流电路的功率器件和整流散热器布置在电路板的前端，逆变电路的功率器件和逆变散热器布置在电路板的第后端。

以上所述的散热结构，隔板包括电解电容避让孔、逆变电路功率器件避让孔和整流电路功率器件避让孔；与电路板连接的电解电容穿过电解电容避让孔进入风道，与电路板连接的逆变电路功率器件穿过逆变电路功率器件避让孔贴合到逆变散热器上，与电路板连接的整流电路功率器件穿过整流电路功率器件避让孔贴合到整流散热器上。

以上所述的散热结构，单元电路包括三个交流输入端子和一个交流输出端子，交流输入端子的后端和交流输出端子的后端分别与电路板连接，交流输入端子的前端和交流输出端子的前端分别固定在机壳的前板外面。

以上所述的散热结构，电解电容以插件锡焊的方式与电路板连接，整流电路的功率器件和逆变电路的功率器件分别通过螺纹压接的方式与电路板连接。

以上所述的散热结构，整流散热器为两个单元电路共用一个，或每个单元电路配备一个；逆变散热器为两个单元电路共用一个，或每个单元电路配备一个。

以上所述的散热结构，机壳包括导流板，所述的导流板布置在风道中，位于两个单元电路的电解电容之间；导流板的方向与风道的轴线正交。

本实用新型的复合型功率单元结构紧凑、功率密度较高。

[附图说明]

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。

图1是本实用新型实施例1复合型功率单元的立体图。

图2是本实用新型实施例1复合型功率单元的主视图。

图3是本实用新型实施例1复合型功率单元带有局部剖视的立体图。

图4是本实用新型实施例1复合型功率单元的后视图。

图5是图2中的A向剖视图。

图6是图2中的B向剖视图。

图7是本实用新型实施例1单元电路的立体图。

图8是本实用新型实施例2复合型功率单元的结构图。

图9是本实用新型实施例3复合型功率单元的结构图。

图10是本实用新型实施例4复合型功率单元的结构图。

图11是现有技术单元电路的立体图。

[具体实施方式]

本实用新型实施例1复合型功率单元的结构如图1至图7所示，包括机壳10、单元电路20和风冷散热器，单元电路20包括电路板21、整流电路，电解电容22和逆变电路。

风冷散热器包括两个独立的整流散热器31和两个独立的逆变散热器32.每个单元电路20各配备一个整流散热器31和一个逆变散热器32。

机壳10包括前板11、后板12、左侧板13、右侧板14、顶板15、底板16、隔板17和导流板18。

机壳10的前板11有多个进风口111，机壳10的后板12包括两个出风口121。进风口111和出风口121之间形成风道。隔板17布置在机壳10中，与机壳10的两块侧板平行。隔板17的四周分别与机壳10的顶板、底板、前板11和后板12连接，将气道与电气室分隔开。

进风口111、出风口121和风道布置在隔板17与左侧板13之间，电路板21竖直布置在机壳10内，位于隔板17与右侧板14之间。

电路板21的纵向轴线与风道的轴线平行。两个单元电路20的沿电路板21的横向分开，在机壳中上下分开布置。沿电路板21的纵向轴线，整流电路的功率器件23和整流散热器31布置在电路板21的前端，逆变电路的功率器件24和逆变散热器32布置在电路板21的后端，电解电容22布置在电路板21的中部。整流散热器31、逆变散热器32和和电解电容22布置在风道中，通过强迫对流换热方式进行散热。

单元电路20包括三个交流输入端子25和一个交流输出端子26，交流输入端子25的后端和交流输出端子26的后端分别与电路板21连接，交流输入端子25的前端和交流输出端子26的前端分别固定在机壳10的前板11外面。

隔板18上有电解电容22的避让孔、整流电路的功率器件23的避让孔和逆变电路的功率器件24的避让孔。如图7所示，电解电容22以插件锡焊的方式与电路板21连接，整流电路的功率器件23和逆变电路的功率器件24分别通过螺纹压接的方式与电路板21连接。整流电路的功率器件23穿过隔板的避让孔，其散热面与整流散热器31贴合，逆变电路的功率器件24穿过隔板的避让孔，其散热面与逆变散热器32贴合。电解电容22穿过隔板了避让孔，进入到风道中。

导流板18固定在隔板上，布置在风道中，位于两个单元电路20的电解电容22之间。导流板18的方向与风道的轴线正交，合理分配流经风道横截面的空气流量，让热量集中的地方获得相对较大的空气流量。

本实用新型实施例2复合型功率单元的结构如图8所示，风冷散热器包括一个整流散热器31和一个逆变散热器32.两个单元电路20共用一个整流散热器31，共用一个逆变散热器32。

本实用新型实施例3复合型功率单元的结构如图9所示，风冷散热器包括一个整流散热器31和两个逆变散热器32.两个单元电路20共用一个整流散热器31，每个单元电路20各配备一个逆变散热器32。

本实用新型实施例4复合型功率单元的结构如图10所示，风冷散热器包括两个整流散热器31和一个逆变散热器32.两个单元电路20各配备一个整流散热器31，每个单元电路20共用一个逆变散热器32。

本实用新型以上实施例的复合型功率单元有以下特点：

1)对比传统风冷式功率单元，复合型风冷式功率单元的功率密度提高了66.8％；2)对比传统风冷式功率单元，复合型风冷式功率单元的体积减小了40％；3)对比传统风冷式功率单元，复合型风冷式功率单元的母线杂散电感降低了约45％；4)对比传统风冷式功率单元，电解电容温升降低5K以上，有利于提高电解电容的使用寿命；5)对比传统风冷式功率单元，安装工艺相对简便，大幅提高生产效率、降低人工成本。

本实用新型以上实施例二合一的复合型风冷式功率单元可以用于风冷式新型高压变频器或类似电力电子装置(如：高压无功补偿(SVG)装置，高压岸电电源等)，具有体积小、重量轻、功率密度高、抗干扰能力强的特点，可以促进新型高压变频器或类似电力电子装置在各个领域的应用。

Claims

1.一种复合型功率单元的散热结构，包括机壳、单元电路和散热器，单元电路包括整流电路，电解电容和逆变电路，其特征在于，单元电路包括电路板，所述的散热器是风冷散热器，包括整流散热器和逆变散热器；机壳包括进风口和出风口，进风口和出风口之间形成纵向的风道；两个单元电路的电路板沿横向分开布置，电路板的纵向轴线与风道的轴线平行；沿电路板纵向轴线的方向，整流电路的功率器件和整流散热器布置在电路板的第一端，逆变电路的功率器件和逆变散热器布置在电路板的第二端，电解电容布置在电路板的中部；所述的散热器和和电解电容布置在风道中。

2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，包括隔板，机壳的前板包括所述的进风口，机壳的后板包括所述的出风口；所述的电路板竖直布置在机壳内，两个单元电路的电路板上下分开布置；所述的隔板布置在机壳中，与机壳的侧板平行；所述的进风口、出风口和风道布置在隔板与机壳的第一侧板之间，所述的电路板布置在隔板与机壳的第二侧板之间。

3.根据权利要求2所述的散热结构，其特征在于，隔板的四周分别与机壳的顶板、底板、前板和后板连接；整流电路的功率器件和整流散热器布置在电路板的前端，逆变电路的功率器件和逆变散热器布置在电路板的第后端。

4.根据权利要求2所述的散热结构，其特征在于，隔板包括电解电容避让孔、逆变电路功率器件避让孔和整流电路功率器件避让孔；与电路板连接的电解电容穿过电解电容避让孔进入风道，与电路板连接的逆变电路功率器件穿过逆变电路功率器件避让孔贴合到逆变散热器上，与电路板连接的整流电路功率器件穿过整流电路功率器件避让孔贴合到整流散热器上。

5.根据权利要求2所述的散热结构，其特征在于，单元电路包括三个交流输入端子和一个交流输出端子，交流输入端子的后端和交流输出端子的后端分别与电路板连接，交流输入端子的前端和交流输出端子的前端分别固定在机壳的前板外面。

6.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，电解电容以插件锡焊的方式与电路板连接，整流电路的功率器件和逆变电路的功率器件分别通过螺纹压接的方式与电路板连接。

7.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，整流散热器为两个单元电路共用一个，或每个单元电路配备一个；逆变散热器为两个单元电路共用一个，或每个单元电路配备一个。

8.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，机壳包括导流板，所述的导流板布置在风道中，位于两个单元电路的电解电容之间；导流板的方向与风道的轴线正交。