CN217643139U - 一种四象限变频器功率单元结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种四象限变频器功率单元结构，包括壳体、风冷散热器、整流IGBT模块、逆变IGBT模块、电容器组件、单元输入母排、单元输出母排和单元控制板卡，风冷散热器安装在壳体内后部，整流IGBT模块和逆变IGBT模块并列固定在风冷散热器上，单元输入母排和单元输出母排同侧并排布置在风冷散热器的后端，单元输入母排与整流IGBT模块连接，单元输出母排与逆变IGBT模块连接；电容器组件安装在壳体内前部下端，单元控制板卡安装在壳体内前部上端；电容器组件位于风冷散热器的进风侧。输入输出均为母排结构，单元输入母排、单元输出母排布置于同侧，减小了功率单元的整体体积，结构紧凑、布局合理、方便维修且满足散热条件。

Description

一种四象限变频器功率单元结构

技术领域

本实用新型涉及变频技术领域，特别涉及一种四象限变频器功率单元结构。

背景技术

随着电力电子信息技术、计算机技术及自动控制技术的高速发展，促进了电气传动技术的快速发展。变频器作为传动技术的重要产品被广泛的应用于电力能源、市政供水、火力发电、矿业生产等行业。而作为变频器的核心部件，功率单元本身的设计直接影响着变频器的能效高低、结构形式、尺寸大小等，其对变频器的稳定运行起着至关重要的作用。

目前常见的功率单元结构布置分散、体积较大，电流的输入输出在不同方向。导致功率单元本身空间利用率低，从而影响变频器的总体结构布置。结构分散不均，提高了材料和制造的成本，同时对安装和运输也有着不利的影响。电流输入输出在不同方向，当功率单元的局部或某个器件发生故障障时，检修也需将整个功率单元从变频器中拆出，造成维修困难，不利维修。

四象限变频器的整流部分采用IGBT整流替代二极管整流，实现能量的双向流动，使变频器具有四象限功能，用IGBT整流，由于IGBT体积小，则为四象限变频器的功率单元的结构布局设计提供了新的设计灵感。

如果将整流IGBT与逆变IGBT两模块集成于一块散热器组件内，并列布置，同时单元输入母排、单元输出母排也布置于同侧，则能减小功率单元的整体体积，也便于维护。公开号为CN 203590049 U的中国专利公开了一种四象限功率单元装置及包括该装置的高压变频器，虽然将整流IGBT与逆变IGBT两模块集成于一块散热器组件内，但是其输入端采用电缆结构，没有采用母排结构，不利于整机的安装维护，并且其整体布局是散热器与电容组件为左右布置结构，而散热器风道为前后方向，空间利用率不高。

发明内容

为了解决背景技术提出的技术问题，本实用新型提供一种四象限变频器功率单元结构，将整流IGBT与逆变IGBT两模块集成于一块散热器组件内，同时输入输出均为母排结构，并且单元输入母排、单元输出母排布置于同侧，减小了功率单元的整体体积，结构紧凑、各组件布局合理、方便维修且满足散热条件。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种四象限变频器功率单元结构，包括壳体、风冷散热器、整流IGBT模块、逆变IGBT模块、电容器组件、单元输入母排、单元输出母排和单元控制板卡，所述的风冷散热器安装在壳体内后部，整流IGBT模块和逆变IGBT模块并列固定在风冷散热器上，构成散热器组件；单元输入母排和单元输出母排同侧并排布置在风冷散热器的后端，单元输入母排与整流IGBT模块连接，单元输出母排与逆变IGBT模块连接；

所述的电容器组件安装在壳体内前部下端，所述的单元控制板卡安装在壳体内前部上端；风冷散热器的风道方向为前后方向，电容器组件位于风冷散热器的进风侧。

进一步地，还包括后风道板，后风道板固定在风冷散热器风道出风侧，单元输入母排和单元输出母排通过绝缘子固定于后风道板上。

进一步地，所述的单元控制板卡上安装有整流控制板卡和逆变控制板卡，整流控制板卡和逆变控制板卡上下层叠布置。

进一步地，所述的电容器组件的结构为：电容负极板、电容正极板、简易母排绝缘隔板三者于薄膜电容顶部通过层叠的方式与薄膜电容进行连接，实现并联。

进一步地，所述的壳体为箱体式结构，壳体上设有把手。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型是一种基于四象限变频器的结构设计，针对于四象限变频器中整流采用IGBT，使整流器件体积缩小的前提下，将整流IGBT与逆变IGBT两模块集成于一块散热器组件内，并列布置，同时输入输出均为母排结构，并且单元输入母排、单元输出母排也布置于同侧，减小了功率单元整体的体积，结构紧凑、布置条理清晰、方便维修且满足散热条件；散热器组件的进风侧在电容器组件的后方，电容器组件为散热器留有足够进风空间，使功率单元的散热性能更优；

2)将单元输入母排和单元输出母排通过绝缘子固定于后风道板上，利用后风道板的结构位置固定单元输入母排和单元输出母排，结构紧凑，并满足散热条件；

3)本实用新型的单元控制板卡的设计中，将整流控制板卡和逆变控制板卡上下分层布置，各自独立，可实现整流与逆变的单独控制，互不影响；

4)本实用新型的电容组件的结构设计紧凑，体积小；

5)本实用新型的壳体上设有把手，方便抽拉。

附图说明

图1为本实用新型的功率单元的等轴侧结构图；

图2是本实用新型的功率单元的壳体内部结构布置图一；

图3是本实用新型的功率单元的壳体内部结构布置图二；

图4是本实用新型的功率单元的输入输出母排的安装结构图；

图5是本实用新型的功率单元的单元控制板卡结构图；

图6是本实用新型的功率单元电容组件结构图。

图中：1-壳体2-侧封板3-单元输入母排4-单元输出母排5-风冷散热器6-整流IGBT模块7-逆变IGBT模块8-电容器组件9-单元控制板卡10-温度开关11-把手12-后风道板13-绝缘子14-后封板15-开关电源16-霍尔元件17-风冷散热器18-板卡安装板19-前面板20-控制板卡组件(201-整流控制板卡202-逆变控制板卡203-绝缘立柱)21-突波电容22-扎线固定座23-放电电阻24-电容负极板25-电容正极板26-简易母排绝缘隔板27-薄膜电容28-薄膜电容支撑板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型提供的具体实施方式进行详细说明。

如图1-5所示，一种四象限变频器功率单元结构，包括壳体1、风冷散热器5、整流IGBT模块6、逆变IGBT模块7、电容器组件8、单元输入母排3、单元输出母排4和单元控制板卡9。

所述的风冷散热器5安装在壳体1内后部，整流IGBT模块6和逆变IGBT模块7并列固定在风冷散热器5上，构成散热器组件。单元输入母排3和单元输出母排4同侧并排布置在风冷散热器5的后端，单元输入母排3与整流IGBT模块6连接，单元输出母排4与逆变IGBT模块7连接。所述的电容器组件8安装在壳体1内前部下方，所述的单元控制板卡9安装在壳体1内前部上方。单元控制板卡9位于电容器组件8的正顶部，风冷散热器5位于电容器组件8的正后方，风冷散热器5的风道方向为前后方向，电容器组件8作为进风侧，散热器组件的进风侧在电容器组件8的后方，电容器组件8为风冷散热器5留有足够进风空间，其结构布局留有足够的空间余量来保证进风的流畅性，用以保证功率单元整体散热性能的达标。

散热器组件中，整流IGBT模块6和逆变IGBT模块7并列均匀的分布在风冷散热器5上，并通过螺钉进行固定连接。散热器组件还包括温度开关10，温度开关10贴近布置于相邻的两IGBT模块边缘，通过螺钉直接固定在风冷散热器5上，便于更精准的测量反馈温度信号。风冷散热器5通过螺钉固定于单元壳体1的后下方。风冷散热器5末端出风侧为后风道板12的位置，后风道板12通过螺钉分别与风冷散热器5和单元壳体1固定，单元输入母排3和单元输出母排4通过绝缘子13固定于后风道板12上。霍尔元件16分别穿过单元输入母排3的A、C相，并固定于风冷散热器5上。单元输入母排3和单元输出母排4通过螺钉与各自对应的IGBT模块固定，实现电气连接。

所述的壳体1为箱体式结构，壳体1上设有把手11，把手11通过螺母背紧方式固定于单元壳体1顶部，方便抽拉。侧部为侧封板2，侧封板2通过螺栓进行连接固定。侧封板2上开有多个通风孔，壳体1的前面板19也开有多处通风口，保证风冷散热器5的通风量。后封板14位于功率单元后侧，开有矩形孔以保证单元输入母排3和单元输出母排4可以穿出，并保证一定的安全距离。

所述的单元控制板卡9上安装有整流控制板卡201和逆变控制板卡202，整流控制板卡201和逆变控制板卡202采用上下层叠的方式位于单元控制板卡9的最前端。放电电阻23位于单元控制板卡9上端。开关电源15位于单元控制板卡9的后上方，多个扎线固定座22用来辅助线路的连接固定，使线路整齐美观有序。板卡安装板18开有两处连线通孔，用来实现电气元件之间的线路连接，相关电气件均通过螺栓固定于板卡安装板18上。板卡安装板18通过螺钉固定于单元壳体1内部前侧上方。突波电容21安装在整流IGBT模块6和逆变IGBT模块7的前端。

如图6所示，电容器组件8的结构为：电容负极板24、电容正极板25、简易母排绝缘隔板26三者通过层叠的方式与薄膜电容27进行连接，实现并联。其三者位于薄膜电容27顶部，薄膜电容支撑板28通过薄膜电容27后与单元壳体1固定连接。电容正极排25、电容负极排24通过螺钉与整流IGBT模块6和逆变IGBT模块7固定，实现电气连接。

本实用新型针对于四象限变频器中整流采用IGBT，使整流器件体积缩小的前提下，将整流IGBT模块6与逆变IGBT模块7集成于一块散热器组件内，并列布置，同时输入输出均为母排结构，并且单元输入母排3、单元输出母排4也布置于同侧，减小了功率单元整体的体积，结构紧凑、布置条理清晰、方便维修且满足散热条件。

以上实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (5)

1.一种四象限变频器功率单元结构，其特征在于，包括壳体、风冷散热器、整流IGBT模块、逆变IGBT模块、电容器组件、单元输入母排、单元输出母排和单元控制板卡，所述的风冷散热器安装在壳体内后部，整流IGBT模块和逆变IGBT模块并列固定在风冷散热器上，构成散热器组件；单元输入母排和单元输出母排同侧并排布置在风冷散热器的后端，单元输入母排与整流IGBT模块连接，单元输出母排与逆变IGBT模块连接；

所述的电容器组件安装在壳体内前部下端，所述的单元控制板卡安装在壳体内前部上端；风冷散热器的风道方向为前后方向，电容器组件位于风冷散热器的进风侧。

2.根据权利要求1所述的一种四象限变频器功率单元结构，其特征在于，还包括后风道板，后风道板固定在风冷散热器风道出风侧，单元输入母排和单元输出母排通过绝缘子固定于后风道板上。

3.根据权利要求1所述的一种四象限变频器功率单元结构，其特征在于，所述的单元控制板卡上安装有整流控制板卡和逆变控制板卡，整流控制板卡和逆变控制板卡上下层叠布置。

4.根据权利要求1所述的一种四象限变频器功率单元结构，其特征在于，所述的电容器组件的结构为：电容负极板、电容正极板、简易母排绝缘隔板三者于薄膜电容顶部通过层叠的方式与薄膜电容进行连接，实现并联。

5.根据权利要求1所述的一种四象限变频器功率单元结构，其特征在于，所述的壳体为箱体式结构，壳体上设有把手。

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