CN216564175U - 一种新型散热方式的低损耗功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型散热方式的低损耗功率模块。为了解决现有大功率有源无功补偿装置的内部结构布局冗杂，体积庞大，散热效果较差的问题；本实用新型采用括箱体、前面板、后面板、散热器、盖板、1号支撑板、2号支撑板、3号支撑板、防尘网、风机和支撑板固定件，箱体、前面板、后面板和盖板组成一个矩形箱子，1号支撑板、2号支撑板、和3号支撑板通过支撑板固定件固定在箱体内，1号支撑板、2号支撑板、和3号支撑板均与箱体的底部平行，风机和散热器安装在箱体的底部，前面板和后面板内安装有防尘网。优点是通过功能化分层设计，在保证散热的情况下，把大功率模块化有源SVG的体积最小化，方便现场施工安装。

Description

一种新型散热方式的低损耗功率模块

技术领域

本实用新型涉及有源无功补偿技术领域，尤其涉及一种新型散热方式的低损耗功率模块。

背景技术

有源无功补偿是指采用全控型大功率电力电子器件IGBT组成的自换相桥式电路，来进行无功补偿的装置。经过电抗器并联在电网上，适当的调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或者直接控制其交流侧电流，使该电路吸收或者发出满足要求的无功功率，实现动态无功补偿的目的。目前，大功率有源无功补偿装置都有着较大体积，其内部结构设计冗杂，功能线路杂乱，干涉内部风道，导致热量散不出，使得温度升高，损耗较大，温度过高则会降低模块背部电子元件的性能，甚至减少元件的使用寿命，减短模块使用寿命。庞大的体积也使得现场施工困难。现有结构布局冗杂，体积庞大，散热效果较差，需进一步调整优化。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种APF滤波器用散热装置”，其公告号CN113099691A，公开日为2021为7月9日，包括所述APF滤波器的前端面上安装有进风板，且进风板通过螺钉与APF滤波器螺纹连接，所述进风板的内壁上安装有进气风扇，且进气风扇设置有三个，所述进风板的上端设置有指示灯，且指示灯设置有三个，所述APF滤波器两侧的后端均设置有排风槽，所述APF滤波器的后端设置有网线接头，所述网线接头的一侧设置有动力线接头。该发明的内部空间结构紧凑，没有采用分层设计达不到好的散热效果。

发明内容

本实用新型主要解决现有大功率有源无功补偿装置的内部结构布局冗杂，体积庞大，散热效果较差的问题；提供一种新型散热方式的低损耗功率模块。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本实用新型包括箱体、前面板、后面板、散热器、盖板、1号支撑板、2号支撑板、3号支撑板、防尘网、风机和支撑板固定件，所述的箱体、盖板、前面板和后面板组成一矩形箱子，所述的散热器安装在所述箱体底部，所述的1号支撑板、2号支撑板、和3号支撑板通过支撑板固定件固定在所述箱体内，所述的1号支撑板和3号支撑板在同一平面内，所述的1号支撑板、2号支撑板、3号支撑板和所述的箱体底部组成三层空间结构，所述的风机安装在所述的箱体的底部，所述的前面板和后面板上安装有防尘网。采用此方案箱体底部、1号支撑板和2号支撑板组成了三层架构空间，用来安装各功能板，箱体底部、3号支撑板组成了两层架构空间，用来安装电容功能板，最大化的利用了模块的内部空间，在风机出风口处安装有向上倾斜的导流板是为了更好的控制风的流向，达到更好的散热效果，安装防尘网是为了保护箱体内的线路和器件不会被灰尘所干扰，可以延长线路和器件的使用寿命。

作为优选，所述的前面板上设有两个散热孔区，两个散热孔区安装有防尘网，底部的散热孔区为Q1散热孔区，所述的前面板中间位置的散热孔区为Q2散热孔区；后面板上设有两个散热孔区，两个散热孔区安装有防尘网，底部的散热孔区为H1散热孔区，所述的后面板中间位置的散热孔区为H2散热孔区。采用此方案是为了通过风机更好的将箱体内的热量带出箱体，结合风机能达到快速降温的效果。

作为优选，所述的H2散热孔区的上方靠近箱体处设有贯穿端子接口，所述的H2散热孔区的上方居中位置设有CT采样接口、外部通讯接口、外部控制接口、拨码开关控制口，所述外部控制接口位于外部通讯接口正上方，所述拨码开关控制口位于外部通讯接口正上方且与外部控制接口平行，在箱体内所述的CT采样接口处安装有采样板。采用此方案是为了更好的与外部连接。

作为优选，所述的1号支撑板上还安装有贯穿端子，所述的贯穿端子接口与贯穿端子（8）连接。采用贯穿端子能方便导线的连接。

作为优选，所述的箱体底部还安装有电抗器回路主板和若干个风机安装支架，所述的电抗器回路主板是电感和继电器组成的LK回路板，所述的电抗器回路主板的输入端与贯穿端子连接，所述的电抗器回路主板的输出端与散热器的输入端连接，所述的每个风机安装支架上都安装有一个风机。电抗器板主要完成滤除输出电流高频纹波，箱体底部的风机和散热器组成了底部独立的大功率散热通风道，也是主散热风道。

作为优选，所述的3号支撑板上还安装有IGBT模块、驱动板和DC回路主板，所述的IGBT模块安装在3号支撑板向前面板的一端，所述的IGBT模块14上方插接驱动板，所述的IGBT模块的输出端与DC回路主板的输入端，所述的DC回路主板是由电解电容组成。驱动板用于PWM脉冲信号的输出及IGBT的故障检测。

作为优选，所述的1号支撑板上还安装有铜排、若干个风机固定件和电抗器回路的次回路主板，所述的铜排安装在所述的1号支撑板向3号支撑板的一端，所述的电抗器回路的次回路主板的输入端通过铜排与安装在箱体底部的电抗器回路主板的输出端连接，所述的电抗器回路的次回路主板的输出端与所述的IGBT模块输入端连接，所述的风机固定件上安装有风机。3号支撑板、1号支撑板和风机固定件组成的风机构成了中部独立的散热通风道，也是辅助散热风道。

作为优选，所述的电抗器回路的次回路主板的正上方安装2号支撑板，所述的2号支撑板上安装有有缘无功补偿SVG控制单元板和电源模块，所述的电源模块的输出端与SVG的控制单元板的输入端连接，所述的有缘无功补偿SVG控制单元板的输出端与采样板的输入端、风机、散热器输入端、IGBT模块的输入端和电抗器回路主板的输入端均有连接。采用此方案将控制单元板与功能板分开安装，有利于散热。

作为优选，所述的盖板上还安装有指示灯。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中Q1散热孔区、H1散热孔区、散热器和底部风机支架上的6只风机组成直通散热风道提升散热效果，保证主电感和IGBT模块的性能稳定。

2、本实用新型中Q2散热孔区、H2散热孔区和2号支撑板上的2只风机为辅助散热孔区，进一步提升次电感、电容板上的电解电容和IGBT模块的散热效果。

3、本实用新型中箱体底部、1号支撑板和2号支撑板组成了三层架构空间，用来安装各功能板，组成三个功能区，最大化的利用了模块的内部空间。

4、本实用新型中箱体底部、3号支撑板组成了两层架构空间，用来安装电容功能板，组成两个功能区，最大化的利用了模块的内部空间。

5、本实用新型中各功能板之间的主回路的靠铜排连接，控制回路线路通过排线连接，排线都是两点一线，沿箱体边沿走线，解决控制回路在模块内部飞线的现象。

6、本实用新型中通过功能化分层设计，在保证散热的情况下，把大功率模块化有缘无功补偿SVGSVG的体积最小化，方便现场施工安装。

7. 本实用新型安装防尘网是为了保护箱体内的线路和器件不会被灰尘所干扰，可以延长线路和器件的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的正视结构示意图。

图2为本实用新型的后视结构示意图。

图中1、1号支撑板；2、2号支撑板；3、3号支撑板；4、箱体；5、盖板；6、前面板；7、后面板；8、贯穿端子；9、铜排；10、风机固定件；11、把手；12、风机安装支架；13、散热器；14、IGBT模块；15、CT采样接口；16、外部通讯接口；17、外部控制接口；18、拨码开关控制口；19、贯穿端子接口； 20、指示灯；21、支撑板固定件。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本实施例的一种新型散热方式的低损耗功率模块，如图1所示，包括1号支撑板1、2号支撑板2、3号支撑板3、箱体4、盖板5、前面板6、后面板7、贯穿端子8、铜排9、风机固定件10、把手11、风机安装支架12、散热器13、IGBT模块14、CT采样接口15、外部通讯接口16、外部控制接口17、拨码开关控制口18、贯穿端子接口19、防尘网、指示灯20和支撑板固定件21，箱体4侧面剖视图为U形只有三个面，前面板6和后面板7分别安装在箱体4两侧的开口处，前面板6、后面板7和箱体4围成一个仅有一个开口处的矩形箱子，盖板5安装在这个组成的矩形箱子开口处，散热器13安装在箱体4的底部，箱体4的内壁上固定有多组支撑板固定件21，箱体4两个对立面的外部设有把手11，把手11可以用于移动整个箱体4。1号支撑板1、2号支撑板2、和3号支撑板3通过支撑板固定件21固定在箱体4内，1号支撑板1和3号支撑板3在同一平面内，2号支撑板2在1号支撑板1的正上方，1号支撑板1、2号支撑板2、和3号支撑板3均与箱体4的底部平行。

前面板6上设有两个散热孔区，两个散热孔区安装有防尘网，底部的散热孔区为Q1散热孔区，前面板6中间位置的散热孔区为Q2散热孔区；后面板7上设有两个散热孔区，两个散热孔区安装有防尘网，底部的散热孔区为H1散热孔区，后面板7中间位置的散热孔区为H2散热孔区。在H2散热孔区的上方右侧位置设有贯穿端子接口19， H2散热孔区的上方居中位置设有CT采样接口15、外部通讯接口16、外部控制接口17、拨码开关控制口18，外部控制接口17位于外部通讯接口16正上方，拨码开关控制口18位于外部通讯接口16正上方且与外部控制接口17平行，在箱体4内CT采样接口15处安装有采样板。箱体4底部还安装有电抗器回路主板和风机安装支架12，电抗器回路主板是电感和继电器组成的LK回路板，电抗器回路主板的输入端与贯穿端子8连接，电抗器回路主板的输出端与散热器13的输入端连接，风机安装支架12上安装6只大功率风机。

1号支撑板1上还安装有贯穿端子8、铜排9、风机固定件10和电抗器回路的次回路主板，贯穿端子接口19与贯穿端子8连接，铜排9安装在1号支撑板1向3号支撑板3的一端，电抗器回路的次回路主板的输入端通过铜排9与安装在箱体4底部的电抗器回路主板的输出端连接，电抗器回路的次回路主板的输出端与IGBT模块14输入端连接，风机固定件10上安装有2个小功率风机。电抗器回路的次回路主板的正上方安装2号支撑板2， 2号支撑板2上安装有有缘无功补偿SVG的控制单元板和电源模块，电源模块的输出端与有缘无功补偿SVG的控制单元板的输入端连接，有缘无功补偿SVG的控制单元板的输出端与采样板的输入端、风机、散热器13输入端、IGBT模块14的输入端和电抗器回路主板的输入端均有连接。3号支撑板3上还安装有IGBT模块14、驱动板和DC回路主板，IGBT模块14安装在3号支撑板3向前面板6的一端，IGBT模块14上方插接驱动板，IGBT模块14的输出端与DC回路主板的输入端，DC回路主板是由电解电容组成。2号支撑板2的正上方是盖板5，在盖板5上安装运行指示灯20。

箱体4底部、1号支撑板1和2号支撑板2组成了三层空间，用来安装各功能板，且热量最大的是底部空间，在此处有独立的散热通风风道。箱体4底部、3号支撑板3、散热器13、1号支撑板1和安装在底部的风机安装支架12中的6只且成一字分布的风机组成了底部独立的大功率散热通风道，也是主散热风道，风机安装支架12上的6只风机呈一字形分布，风机间隔处用支架挡板挡住风机间隔缝隙。箱体4底部、3号支撑板3组成了两层架构空间，用来安装功能板，组成两个功能区，最大化的利用了模块的内部空间。3号支撑板3、1号支撑板1和风机固定件10组成的2只且成一字分布的风机组成了中部独立的散热通风道，也是辅助散热风道，1号支撑板1上的风机固定件10处安装的2只风机呈平行分布。前面板6、后面板7在靠近箱体底部位置，都开了一排散热孔区，将主散热风道中的热量输送出去。前面板6、后面板7在靠近箱体中部位置，都开了一排散热孔区，将辅助散热风道中的热量输送出去。在前面板6、后面板7的散热孔区安装防尘网是为了保护箱体内的线路和器件不会被灰尘所干扰，可以延长线路和器件的使用寿命。

在2号支撑板2上的电源板是将交流220V转换成直流24V，以此作为模块内部芯片和风机供电系统，有缘无功补偿SVG控制单元板主要完成对模块化有缘无功补偿SVG的PWM的输出、IGBT保护、AD采样、风机转速调节以及对继电器进行投切控制，驱动板用于PWM脉冲信号的输出及IGBT的故障检测。电抗器板主要完成滤除输出电流高频纹波，采样板采集三相系统电流、负载电流和输出电流信号。

本实施例各功能板之间的主回路的靠铜排连接，控制回路线路通过排线连接，排线都是两点一线，沿箱体边沿走线，解决控制回路在模块内部飞线的现象。通过功能化分层设计，在保证散热的情况下，把大功率模块化有缘无功补偿SVG的体积最小化，方便现场施工安装。

应理解，实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种新型散热方式的低损耗功率模块，包括箱体（4）、前面板（6）、后面板（7）、散热器（13）和盖板（5），其特征在于，还包括1号支撑板（1）、2号支撑板（2）、3号支撑板（3）、防尘网、风机和支撑板固定件（21），所述的箱体（4）、盖板（5）、前面板（6）和后面板（7）组成一矩形箱子，所述的散热器（13）安装在所述箱体（4）底部，所述的1号支撑板（1）、2号支撑板（2）、和3号支撑板（3）通过支撑板固定件（21）固定在所述箱体（4）内，所述的1号支撑板（1）和3号支撑板（3）在同一平面内，所述的1号支撑板（1）、2号支撑板（2）、3号支撑板（3）和所述的箱体（4）底部组成三层空间结构，所述的风机安装在所述的箱体（4）的底部，所述的前面板（6）和后面板（7）上安装有防尘网。

2.根据权利要求1所述的一种新型散热方式的低损耗功率模块，其特征在于，所述的前面板（6）上设有两个散热孔区，两个散热孔区安装有防尘网，底部的散热孔区为Q1散热孔区，所述的前面板（6）中间位置的散热孔区为Q2散热孔区；后面板（7）上设有两个散热孔区，两个散热孔区安装有防尘网，底部的散热孔区为H1散热孔区，所述的后面板（7）中间位置的散热孔区为H2散热孔区。

3.根据权利要求2所述的一种新型散热方式的低损耗功率模块，其特征在于，所述的H2散热孔区的上方靠近箱体（4）处设有贯穿端子接口（19），所述的H2散热孔区的上方居中位置设有CT采样接口（15）、外部通讯接口（16）、外部控制接口（17）、拨码开关控制口（18），所述外部通讯接口（16）位于CT采样接口（15）正上方，所述外部控制接口（17）位于外部通讯接口（16）正上方，所述拨码开关控制口（18）位于外部通讯接口（16）口正上方且与外部控制接口（17）平行，在箱体内所述的CT采样接口（15）处安装有采样板。

4.根据权利要求3所述的一种新型散热方式的低损耗功率模块，其特征在于，所述的1号支撑板（1）上安装有贯穿端子（8）、铜排（9）、若干个风机固定件（10）和电抗器回路的次回路主板，所述的贯穿端子接口（19）与贯穿端子（8）连接，所述的铜排（9）安装在所述的1号支撑板（1）向3号支撑板（3）的一端，所述的电抗器回路的次回路主板的输入端通过铜排（9）与安装在箱体（4）底部的电抗器回路主板的输出端连接，所述的风机固定件（10）上安装有风机。

5.根据权利要求4所述的一种新型散热方式的低损耗功率模块，其特征在于，所述的箱体（4）底部还安装有若干个风机安装支架（12），所述的每个风机安装支架（12）上都安装有一个风机，所述的电抗器回路主板是电感和继电器组成的LK回路板，所述的电抗器回路主板的输入端与贯穿端子（8）连接，所述的电抗器回路主板的输出端与散热器（13）的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的一种新型散热方式的低损耗功率模块，其特征在于，所述的3号支撑板（3）上还安装有IGBT模块（14）、驱动板和DC回路主板，所述的IGBT模块（14）安装在3号支撑板（3）向前面板（6）的一端，所述的IGBT模块（14）上方插接驱动板，所述的IGBT模块（14）输入端与所述的电抗器回路的次回路主板的输出端连接，所述的IGBT模块（14）的输出端与DC回路主板的输入端。

7.根据权利要求6所述的一种新型散热方式的低损耗功率模块，其特征在于，所述的电抗器回路的次回路主板的正上方安装2号支撑板（2），所述的2号支撑板（2）上安装有有缘无功补偿SVG的控制单元板和电源模块，所述的电源模块的输出端与有缘无功补偿SVG的控制单元板的输入端连接，所述的有缘无功补偿SVG的控制单元板的输出端与采样板的输入端、风机、散热器（13）输入端、IGBT模块（14）的输入端和电抗器回路主板的输入端均有连接。

8.根据权利要求1所述的一种新型散热方式的低损耗功率模块，其特征在于，所述的盖板（5）上还安装有指示灯（20）。

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