CN215934692U - 一种电能转换装置功率单板及电能转换装置 - Google Patents

Abstract

一种电能转换装置功率单板，包括PCB基板，所述PCB基板上设置有：第一功率单元、第二功率单元及第三功率单元；储能电容组；用于安装主控板的主控板安装位；与电网线路相连接的进线端子，所述进线端子经保险丝与所述第一功率单元、第二功率单元及第三功率单元相连；用于接入外部电流信号的电流互感接线端子以及用于感应外部电流信号的外部电流互感器，所述外部电流互感器将感应到的外部电流信号转换为电压信号并输出至主控板。本实用新型功率单板集成度高，布局合理，可以保证电子器件安装的牢靠性，稳定性好，有利于延长器件使用寿命，降低使用及维护成本。

Description

一种电能转换装置功率单板及电能转换装置

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，具体涉及一种电能转换装置及其使用的功率单板。

背景技术

电能转换装置可以通过外部电流传感器实时监测负载电流，然后通过分析负载电流的无功含量、谐波含量、不平衡含量，根据设置值控制PWM信号发生器发出控制信号给内部的绝缘栅双极晶体管(IGBT)，使电能转换装置生成满足要求的无功补偿电流、谐波电流、不平衡电流，最终实现动态无功补偿、谐波治理、不平衡调节的目的。电能转换装置内部电子器件很多，具有数个不同的功能模块，但内部安装空间有限，如何通过对器件的合理布局设计，来保证各模块的散热以及单板上电子器件安装的牢固性，以满足器件在振动、散热等方面的需求，达到延长器件使用寿命的目的，是目前各厂商的亟需解决的问题之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种布局合理、集成度高的电能转换装置功率单板及电能转换装置。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种电能转换装置功率单板，包括PCB基板，所述PCB基板上设置有：第一功率单元、第二功率单元及第三功率单元；储能电容组；用于安装主控板的主控板安装位；与电网线路相连接的进线端子，所述进线端子经保险丝与所述第一功率单元、第二功率单元及第三功率单元相连；用于接入外部电流信号的电流互感接线端子以及感应外部电流信号的外部电流互感器，所述外部电流互感器将感应到的外部电流信号转换为电压信号并输出至主控板。

作为本实用新型电能转换装置功率单板的一种具体实施方案，所述第一功率单元、第二功率单元和第三功率单元均包括：绝缘栅双极晶体管；接收主控板调制信号并输出给所述绝缘栅双极晶体管的隔离驱动板；连接在所述绝缘栅双极晶体管电流通路上的电流检测元件；用于保护所述绝缘栅双极晶体管的继电器；用于组成LCL谐振电路的谐振电容。

作为本实用新型电能转换装置功率单板的一种具体实施方案，所述电流检测元件为电流互感器。

作为本实用新型电能转换装置功率单板的一种具体实施方案，所述隔离驱动板、电流检测元件、继电器和谐振电容安装在所述PCB基板的第一表面，所述绝缘栅双极晶体管安装在所述PCB基板的第二表面。

作为本实用新型电能转换装置功率单板的一种具体实施方案，所述第一功率单元、第二功率单元和第三功率单元还包括设置于所述第一PCB基板上的吸收电容。

作为本实用新型电能转换装置功率单板的一种具体实施方案，所述绝缘栅双极晶体管、隔离驱动板、电流检测元件、继电器和谐振电容的数量均为一个以上。

作为本实用新型电能转换装置功率单板的一种具体实施方案，所述储能电容组由多个直流电容组成。

作为本实用新型电能转换装置功率单板的一种具体实施方案，所述PCB基板上还设置有智能显示模块。

作为本实用新型电能转换装置功率单板的一种具体实施方案，所述智能显示模块为具有无线通信功能的触摸式显示模块。

作为本实用新型电能转换装置功率单板的一种具体实施方案，所述PCB基板上设置有用于和其它功能单板进行电连接的接线端子。

本实用新型还提供了一种电能转换装置，包括箱体，所述箱体内设置有前述电能转换装置功率单板。

由以上技术方案可知，本实用新型将外部电流互感器、保险丝、储能电容组和继电器及IGBT等功率单元器件集成在一块单板上，集成度高，一块单板实现了现有技术中几块单板的功能，从而可以避免不同单板间的连接对单板位置的平整度要求高、容易出现连接不牢靠的问题，降低了产品的设计难度及制造工艺精度要求，也有利于延长电子器件的使用寿命。本实用新型以合理的布局达到分布均匀，散热合理、安装方便、维护性好的目的，兼容性高，降低了使用、维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例功率单板的结构示意图；

图2为本实用新型实施例功率单板的侧视图；

图3为本实用新型实施例电能转换装置的结构示意图。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

为了让本实用新型的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本实用新型实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。

参照图1和图2，本实施例的功率单板包括PCB基板1，PCB基板1上设置有第一功率单元A、第二功率单元B、第三功率单元C，其中，每个功率单元都包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)2、隔离驱动板3、电流检测元件4、继电器5和谐振电容6。功率单元中每个电子器件的数量可根据想要达到的功率相应设置，例如，当功率是P，可将前述电子器件的数量均设置为2个，如本实施例功率单元包括2个绝缘栅双极晶体管2、2个隔离驱动板3、2个电流检测元件4、2个继电器5和2个谐振电容6；如果功率是P/2，可将前述电子器件的数量设置为1个。这样就可以在满足不同客户的功率需求情况下，保持产品尺寸、元器件等的一致性，便于产品的批量生成、测试，节约生产、物料采购等方面的成本。

本实施例的电流检测元件4采用电流互感器。绝缘栅双极晶体管2和功率单元中其它的电子器件分别安装在PCB基板1中的不同表面上，如隔离驱动板3、电流检测元件4、继电器5和谐振电容6安装在PCB基板1的上表面(第一表面)，绝缘栅双极晶体管2安装在PCB基板1的下表面(第二表面)，以方便设置散热器，对绝缘栅双极晶体管2进行散热。

功率单元中的继电器5用于保护绝缘栅双极晶体管2，避免其在上电时、运行中受到大电流的冲击。隔离驱动板3用于接收主控板提供的脉冲调制信号PWM，并将信号经过电路放大、隔离输出给绝缘栅双极晶体管2，控制绝缘栅双极晶体管2的开关动作。谐振电容6用于组成LCL谐振电路，滤除电能转换装置输出的高频波纹。电流检测元件4连接在绝缘栅双极晶体管2的电流通路上。作为本实用新型的一种优选实施方案，功率单元还可以包括吸收电容7，吸收电容用于吸收绝缘栅双极晶体管2在开关过程中产生的尖峰电压，避免绝缘栅双极晶体管2损坏。吸收电容7的数量也可以设置2个。

在PCB基板1上还设置有由多个直流电容8组成的储能电容组，储能电容组用于存储能量，达到稳定直流电压的目的，并为四相电流(A、B、C、N相)的交互流动提供通路。为了保护功率单元，在PCB基板1上还集成了保险丝9，保险丝9位于每一功率单元(继电器)及其对应的进线端子10之间，在电流异常升高到一定的高度和热度的时候(功率单板流过大电流或者受到大的电流冲击时)，保险丝9可熔断切断电流，断开电能转换装置与电网的连接，起到保护后端元器件的目的，避免装置受损。进线端子10设置于三相电的接线连接处，用于连接电网的A、B、C、N、PE相线，实现供电功能，电能转换装置通过进线端子10和电网连接。

本实施例在PCB基板1上还集成了外部电流互感器11和电流互感接线端子12，电流互感接线端子12用于接入外部的电流信号，从而外部电流互感器11可以检测到外部电网的电流信号，并将电流信号转换为电压信号，输出至主控板(未图示)上。在PCB基板1上设置有用于安装主控板的主控板安装位13。PCB基板1上还设置有用于和其它功能单板进行电连接的接线端子(未标号)。作为本实用新型又一优选的实施方式，在PCB基板1上还设置有智能显示模块14，智能显示模块14用于实现电能转换装置的人机交互功能，智能显示模块14可采用触摸式显示模块，并集成无线通信功能，从而除了可以显示各种数据、工作状态外，还可以远程通信，实现数据的实时传输、在线数据检测、在线遥控装置及故障报警提示等功能，提高电能转换装置的智能化水平。

图3为本实施例电能转换装置的结构示意图，如图3所示，电能转换装置包括箱体20，在箱体20内通过隔板21形成上下两个空间，功率单板22安装在隔板21的上表面，位于箱体20内部的上层空间内，箱体20内部的下层空间还设置有散热器23、风扇24及逆变单板25。将功率单板22设置于箱体20内的上层空间，散热器23对IGBT进行散热后产生的热量不会经过功率单板22上的电子器件，可以有效地对不适合在高温环境下的电子器件进行保护，以延长这些电子器件的使用寿命。

本实用新型将保险丝、储能电容组和继电器及IGBT等功率单元器件集成在一块单板上，以合理的布局达到分布均匀，散热合理、安装方便、维护简便的目的，而且使用单板结构，相比于多块子板以拼接等方式进行组合，稳定性更好，安装牢靠，也有利于延长电子器件的使用寿命，降低使用、维护成本。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (10)

1.一种电能转换装置功率单板，包括PCB基板，其特征在于：所述PCB基板上设置有：

第一功率单元、第二功率单元及第三功率单元；

储能电容组；

用于安装主控板的主控板安装位；

与电网线路相连接的进线端子，所述进线端子经保险丝与所述第一功率单元、第二功率单元及第三功率单元相连；

用于接入外部电流信号的电流互感接线端子以及用于感应外部电流信号的外部电流互感器，所述外部电流互感器将感应到的外部电流信号转换为电压信号并输出至主控板。

2.如权利要求1所述的电能转换装置功率单板，其特征在于：所述第一功率单元、第二功率单元和第三功率单元均包括：

绝缘栅双极晶体管；

接收主控板调制信号并输出给所述绝缘栅双极晶体管的隔离驱动板；

连接在所述绝缘栅双极晶体管电流通路上的电流检测元件；

用于保护所述绝缘栅双极晶体管的继电器；

用于组成LCL谐振电路的谐振电容。

3.如权利要求2所述的电能转换装置功率单板，其特征在于：所述电流检测元件为电流互感器。

4.如权利要求2所述的电能转换装置功率单板，其特征在于：所述隔离驱动板、电流检测元件、继电器和谐振电容安装在所述PCB基板的第一表面，所述绝缘栅双极晶体管安装在所述PCB基板的第二表面。

5.如权利要求2所述的电能转换装置功率单板，其特征在于：所述第一功率单元、第二功率单元和第三功率单元还包括设置于所述PCB基板上的吸收电容。

6.如权利要求1所述的电能转换装置功率单板，其特征在于：所述储能电容组由多个直流电容组成。

7.如权利要求1所述的电能转换装置功率单板，其特征在于：所述PCB基板上还设置有智能显示模块。

8.如权利要求7所述的电能转换装置功率单板，其特征在于：所述智能显示模块为具有无线通信功能的触摸式显示模块。

9.如权利要求1所述的电能转换装置功率单板，其特征在于：所述PCB基板上设置有用于和其它功能单板进行电连接的接线端子。

10.电能转换装置，包括箱体，其特征在于：所述箱体内设置有如权利要求1至9任一项所述的电能转换装置功率单板。

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