CN216355985U - 一种svg功率模块 - Google Patents

Abstract

一种SVG功率模块，包括箱体以及设置于箱体中的水冷板、母排单元、IGBT单元、控制板。母排单元包括第一母排、第二母排；IGBT单元包括皆设置于水冷板上的第一IGBT组、第二IGBT组、第三IGBT组、第四IGBT组；控制板用于调整IGBT单元的工作状态。在本实用新型实施例中，通过利用母排单元将两个IGBT组电性连接，从而构成一个单H桥电路，四个IGBT组因此构成两个单H桥电路。利用可导电水冷板将两个单H桥电路串联为一个双H桥电路，等同于将传统的两个SVG功率模块整合成一个SVG功率模块，因此能够有效地减小SVG功率模块体积，提高功率密度。

Description

一种SVG功率模块

技术领域

本实用新型涉及静止无功发生装置领域，特别涉及一种SVG功率模块。

背景技术

目前，市场上大多数的SVG功率模块主要由电容组、IGBT组及叠层母排构成一个单H桥电路，由于SVG设备中的每相需要多个功率模块来组成，因此，采用单H桥电路结构的SVG功率模块来构成SVG设备，会导致设备的尺寸及占地面积较大，功率密度低且成本高。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种SVG功率模块，解决了现有SVG功率模块因功率密度小所导致占用体积过大、成本过高的问题。

根据本实用新型实施例的SVG功率模块，包括箱体以及设置于所述箱体中的：

水冷板；

母排单元，包括第一母排、第二母排；

IGBT单元，包括皆设置于所述水冷板上的第一IGBT组、第二IGBT组、第三IGBT组、第四IGBT组，所述第一IGBT组的一端用于交流电的输入，另一端与所述第一母排电性连接，所述第三IGBT组的一端与所述第一母排电性连接，另一端与所述水冷板电性连接，所述第二IGBT组的一端用于交流电的输出，另一端与所述第二母排电性连接，所述第四IGBT组的一端与所述第二母排电性连接，另一端与所述水冷板电性连接；

控制板，用于调整所述IGBT单元的工作状态。

根据本实用新型实施例的SVG功率模块，至少具有如下有益效果：通过利用水冷板，可以对IGBT模块进行散热。母排单元可以将两个IGBT组电性连接，从而构成一个单H桥电路，四个IGBT组因此可构成两个单H桥电路。水冷板具备导电能力，可以将两个单H桥电路串联为一个双H桥电路，这样等同于将传统的两个SVG功率模块整合成一个SVG功率模块，因此能够有效地减小SVG 功率模块体积，提高功率密度。同时，让两个单H桥电路结构共用一块水冷板，有利于降低水冷板的用料成本。

根据本实用新型的实施例，所述第一IGBT组、所述第二IGBT组、所述第三IGBT组、所述第四IGBT组依次设置于所述水冷板的同一侧平面上，且与所述水冷板平行，所述第一IGBT组与所述第三IGBT组布置方向为第一方向，所述第二IGBT组与所述第四IGBT组布置方向为第二方向，所述第一方向与所述第二方向的方向相反。

根据本实用新型的实施例，所述母排单元采用叠层母排。

根据本实用新型的实施例，所述SVG功率模块还包括与所述母排单元电性连接的滤波电容单元。

根据本实用新型的实施例，所述第一母排与所述第二母排分别位于所述水冷板的上侧和下侧，所述滤波电容单元包括两组滤波电容，两组所述滤波电容分别与所述第一母排、所述第二母排一一对应电性连接。

根据本实用新型的实施例，所述SVG功率模块还包括与所述母排单元电性连接的放电电阻。

根据本实用新型的实施例，所述SVG功率模块还包括：

第一连接排，电性连接在所述第三IGBT组的所述另一端与所述水冷板之间；

第二连接排，电性连接在所述第四IGBT组的所述另一端与所述水冷板之间。

根据本实用新型的实施例，所述SVG功率模块还包括：

第三连接排，与所述第一IGBT组的一端电性连接；

第四连接排，与所述第二IGBT组的一端电性连接。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例的SVG功率模块的立体图；

图2是本实用新型实施例的SVG功率模块的后视图；

图3是本实用新型实施例中水冷板、IGBT模块以及滤波电容模块结构示意图；

图4是本实用新型实施例中水冷板以及IGBT模块结构示意图；

附图标记：

箱体100、

水冷板200、

母排单元300、第一母排310、第二母排320、

IGBT单元400、第一IGBT组410、第二IGBT组420、第三IGBT组430、第四IGBT组440、

控制板500、

滤波电容单元600、

放电电阻700、

第一连接排810、第二连接排820、

第三连接排910、第四连接排920。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所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。

在本实用新型的描述中，多个的含义是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，连接、断开等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

根据图1至图4描述本实用新型实施例的SVG功率模块。

根据本实用新型的SVG功率模块，包括箱体100以及设置于箱体100中的水冷板200、母排单元300、IGBT单元400、控制板500。母排单元300，包括第一母排310、第二母排320；IGBT单元400包括皆设置于水冷板200上的第一 IGBT组410、第二IGBT组420、第三IGBT组430、第四IGBT组440，第一 IGBT组410的一端用于交流电的输入，另一端与第一母排310电性连接，第三 IGBT组430的一端与第一母排310电性连接，另一端与水冷板200电性连接，第二IGBT组420的一端用于交流电的输出，另一端与第二母排320电性连接，第四IGBT组440的一端与第二母排320电性连接，另一端与水冷板200电性连接；控制板500，用于调整IGBT单元400的工作状态。

如图1所示，箱体100为长方体，其六面的面板可拆卸组装。水冷板200 垂直设置于箱体100中，位于控制板500的左侧，水冷板200可与SVG设备的水冷装置连接。继续参考图3，水冷板200为一扁长的长方体，IGBT单元400 中的第一至第四IGBT组依次紧贴在水冷板200上固定安装且排列整齐，水冷板 200采用可导电的金属水冷板，因此使第三IGBT组430、第四IGBT组440可与水冷板之间电性连接。母排单元300可以将两个IGBT组电性连接，从而构成一个单H桥电路，因此四个IGBT组可构成两个单H桥电路，通过利用可导电的金属水冷板将两个单H桥电路串联为一个双H桥电路。控制板500有两组，两组控制板500垂直设置于箱体100中，两组控制板500之间相互平行且与箱体 100侧面的面板平行设置，控制板500可以采用单片机、DSP芯片或ARM芯片，具体可以采用STM32系列处理器。

根据本实用新型实施例的SVG功率模块，通过利用水冷板200，可以对IGBT 单元400进行散热。母排单元300可以将两个IGBT组电性连接，从而构成一个单H桥电路，四个IGBT组因此可构成两个单H桥电路。水冷板200具备导电能力，可以将两个单H桥电路串联为一个双H桥电路，这样等同于将传统的两个SVG功率模块整合成一个SVG功率模块，因此能够有效地减小SVG功率模块体积，提高功率密度。同时，让两个单H桥电路结构共用一块水冷板200，有利于降低水冷板200的用料成本。在箱体100内安装控制板500，有利于在SVG 功率模块进行无功补偿时，通过信号控制来实现动态调节无功的目的。除此之外，根据上述具体实施例中的SVG功率模块，其箱体100结构中各单元的布局合理且紧凑，使SVG功率模块便于安装和维护。同时，将本实用新型实施例中的SVG 功率模块应用于SVG设备中，可以使SVG设备的组装更为紧凑，从而减少管路、绝缘材料及集装箱钢材的用量，因此降低了SVG设备的成本。

需要说明的是，在一些实施例中，一个IGBT组包括两个IGBT，IGBT包括门极、集电极、发射极，IGBT组中的一个IGBT的发射极与另一个IGBT的集电极电性连接。控制板500上的多个控制接端口分别与第一至第四IGBT组中的 IGBT的门极一一对应电性连接，从而可以实现对第一至第四IGBT组的通断控制。而控制板500的输入接口可以接收SVG设备的控制装置传输过来的驱动信号，从而依据驱动信号来控制第一至第四IGBT组的通断。

此外，这里对SVG设备进行一个简述。SVG设备包括了本实用新型实施例的SVG功率模块、控制装置、水冷装置、电抗器。电抗器一端与SVG功率模块电性连接，另一端用于电性连接外部电网。控制装置通过发送驱动信号至控制板 500，从而使得控制板500可以根据驱动信号控制IGBT单元400中多个IGBT 的通断，SVG功率模块输出电压会经过电抗器并联在外部电网上。将水冷装置与水冷板200连接，水冷装置可传输水冷液至水冷板200中，从而实现对IGBT 单元400的散热。

在本实用新型的一些实施例中，如图3所示，第一IGBT组410、第二IGBT 组420、第三IGBT组430、第四IGBT组440依次设置于水冷板200的同一侧平面上，且与水冷板200平行，第一IGBT组410与第三IGBT组430布置方向为第一方向，第二IGBT组420与第四IGBT组440布置方向为第二方向，第一方向与第二方向的方向相反。将四个IGBT组反向交叉且对称地布置在水冷板 200上，便于其他相关元件或单元在装置内更合理地布局，减少不必要的连接排或安装板，简化整体结构。

在本实用新型的一些实施例中，如图3所示，母排单元300采用叠层母排。叠层母排800设计简洁紧凑，有利于节省内部空间，还可以降低电路中的杂散电感与尖峰电压，从而保护IGBT，同时更容易散热冷却。

在本实用新型的一些实施例中，如图1和2所示，SVG功率模块还包括与母排单元300电性连接的滤波电容单元600。滤波电容单元600用于滤平输入直流电的电压纹波，当SVG功率模块的负载发生变化时，使输入的直流电压保持平稳。

在本实用新型的一些实施例中，如图1和2所示，第一母排310与第二母排 320分别位于水冷板200的上侧和下侧，滤波电容单元600包括两组滤波电容，两组滤波电容分别与第一母排310、第二母排320一一对应电性连接。滤波电容为圆柱体，多个滤波电容平铺在箱体100的上面板和下面板上且排列整齐，这种布局有利于箱体100内部的空间利用最大化，也使装置内部元件分布更加均匀，结构更加稳固，同时还使装置地拆卸与安装更加方便。

在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，SVG功率模块还包括与母排单元300电性连接的放电电阻700。由于滤波电容在SVG功率模块工作时会存储一定的电能，通过增加放电电阻700，有利于在SVG功率模块停止工作时，使滤波电容安全放电。具体地，放电电阻700设置于水冷板200左侧的安装板上，安装板与水冷板200连接且位于同一平面，这种布局很好地使装置内各单元之间相互嵌合，因此使得箱体100内部结构更加紧凑。

在本实用新型的一些实施例中，如图4所示，SVG功率模块还包括第一连接排810、第二连接排820。第一连接排810，电性连接在第三IGBT组430的另一端与水冷板200之间；第二连接排820，电性连接在第四IGBT组440的另一端与水冷板200之间。连接排的截面大，散热特性好，便于电路之间的连接。在一些具体的实施例中，水冷板200采用铜、铝、合金或其他导热导电性能良好的金属，第一连接排810和第二连接排820采用铜排、铝排、铜铝过渡排或其他金属材质的连接排。

在本实用新型的一些实施例中，如图4所示，SVG功率模块还包括第三连接排910、第四连接排920。第三连接排910，与第一IGBT组410的一端电性连接；第四连接排920，与第二IGBT组420的一端电性连接。第三连接排910、第四连接排920分别作为SVG功率模块的交流输入端、交流输出端，从而使装置可以实际应用于外部电网中。第三连接排910与第四连接排920可采用铜排，铜排具有良好的导电和散热性能。如图1所示，第三连接排910与第四连接排 920通过箱体100一侧面板上的开孔从而引至箱体100外部，便于SVG功率模块与外部电网电性连接。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种SVG功率模块，其特征在于，包括箱体(100)以及设置于所述箱体(100)中的：

水冷板(200)；

母排单元(300)，包括第一母排(310)、第二母排(320)；

IGBT单元(400)，包括皆设置于所述水冷板(200)上的第一IGBT组(410)、第二IGBT组(420)、第三IGBT组(430)、第四IGBT组(440)，所述第一IGBT组(410)的一端用于交流电的输入，另一端与所述第一母排(310)电性连接，所述第三IGBT组(430)的一端与所述第一母排(310)电性连接，另一端与所述水冷板(200)电性连接，所述第二IGBT组(420)的一端用于交流电的输出，另一端与所述第二母排(320)电性连接，所述第四IGBT组(440)的一端与所述第二母排(320)电性连接，另一端与所述水冷板(200)电性连接；

控制板(500)，用于调整所述IGBT单元(400)的工作状态。

2.根据权利要求1所述的SVG功率模块，其特征在于，所述第一IGBT组(410)、所述第二IGBT组(420)、所述第三IGBT组(430)、所述第四IGBT组(440)依次设置于所述水冷板(200)的同一侧平面上，且与所述水冷板(200)平行，所述第一IGBT组(410)与所述第三IGBT组(430)布置方向为第一方向，所述第二IGBT组(420)与所述第四IGBT组(440)布置方向为第二方向，所述第一方向与所述第二方向的方向相反。

3.根据权利要求1所述的SVG功率模块，其特征在于，所述母排单元(300)采用叠层母排。

4.根据权利要求1所述的SVG功率模块，其特征在于，还包括与所述母排单元(300)电性连接的滤波电容单元(600)。

5.根据权利要求4所述的SVG功率模块，其特征在于，所述第一母排(310)与所述第二母排(320)分别位于所述水冷板(200)的上侧和下侧，所述滤波电容单元(600)包括两组滤波电容，两组所述滤波电容分别与所述第一母排(310)、所述第二母排(320)一一对应电性连接。

6.根据权利要求4或5所述的SVG功率模块，其特征在于，还包括与所述母排单元(300)电性连接的放电电阻(700)。

7.根据权利要求1所述的SVG功率模块，其特征在于，还包括：

第一连接排(810)，电性连接在所述第三IGBT组(430)的所述另一端与所述水冷板(200)之间；

第二连接排(820)，电性连接在所述第四IGBT组(440)的所述另一端与所述水冷板(200)之间。

8.根据权利要求1或7所述的SVG功率模块，其特征在于，还包括：

第三连接排(910)，与所述第一IGBT组(410)的一端电性连接；

第四连接排(920)，与所述第二IGBT组(420)的一端电性连接。

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