CN219576873U - 一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置，包括具有功率单元的驱动板，功率单元包括具有适配板的3个并联设置的IGBT功率管，三个IGBT功率管的交流侧并联连接在同一根交流母排上，三个IGBT功率管的正、负极直流侧分别对应并联连接在正负直流母排上。本申请结构布局直观、紧凑，采用三个小电流IGBT功率管并联使用构成三相桥式全控电路主回路中的一个单相桥臂功率单元，其采购渠道宽、采购周期短，大大降低了采购成本；IGBT模块交流侧直流侧的母排分开独立设计，交流侧采用公共母排设计，直流侧正负母排优化设计成直流叠层复合母排，安装方便，大大降低了交直流电磁干扰和回路电感，同时若发生故障，易分区分段进行故障排除。
Description
技术领域
本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置。
背景技术
随着年限的增加，变频系统中功率单元模块故障占系统故障90％以上，发电量损失严重，风电机组不能安全稳定运行，同时增加了机组的运行维护成本。
在传统风电变频系统整流逆变回路一般采用三相桥式全控电路，每个单相桥臂设计成一个功率单元模块，整个主电路三相桥臂由三个功率单元模块组成。每个单相桥臂分别由两个单管功率器件串联组成，功率器件采用大功率的IGBT功率管，每个IGBT功率管分别为单相桥臂的上管和下管。目前大功率的IGBT功率管采购成本比较高，采购渠道较少而且采购周期长，不经济；功率单元的交流侧和直流侧设计成一块叠层复合母排连接,易产生交直流电磁干扰和回路电感，同时若发生故障，也不易分区分段排查故障。
实用新型内容
本实用新型针对上述现有的问题的一个或多个，提出一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置。
根据本实用新型的第一方面，提供一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置，包括具有功率单元的驱动板，功率单元包括具有适配板的3个并联设置的IGBT功率管，三个IGBT功率管的交流侧并联连接在同一根交流母排上，三个IGBT功率管的正、负极直流侧分别对应并联连接在正负直流母排上。
优选地，正负直流母排为直流叠层复合母排，直流叠层复合母排的上端设置有个6直流支撑电容，直流支撑电容通过电容卡箍及第四钣金件固定在散热器。
优选地，直流支撑电容和散热器之间设计安装有第三绝缘板，第三绝缘板连接第四钣金件和第三钣金件，并通过第三钣金件固定在散热器上。
优选地，散热器通过第二钣金件固定在第二绝缘板。
优选地，依靠在散热器表面的第四绝缘板、第二钣金件及第二绝缘板三个面形成U型凹面，并安装在设置的固定支架上，固定支架为U型凸面支架，其上端通过第二绝缘板在U型导轨内固定。
优选地，散热器右下角安装铜排,铜排与机柜通过螺栓连接。
优选地，还包括母线电容均压板，母线电容均压板通过螺柱固定在直流叠层复合母排上。
优选地，母线电容均压板与直流叠层复合母排之间、交流母排与散热器之间均设计安装有第二绝缘纸和第一绝缘纸。
优选地，驱动板通过第五绝缘板固定在交流母排上。
本实用新型的有益效果是：
1、本申请的风冷功率单元装置，结构布局直观、清晰、紧凑，采用三个小电流IGBT功率管并联使用构成三相桥式全控电路主回路中的一个单相桥臂功率单元，其采购渠道宽、采购周期短，大大降低了采购成本；
2、IGBT模块交流侧直流侧的母排分开独立设计，交流侧采用公共母排设计，直流侧正负母排优化设计成直流叠层复合母排，安装方便，大大降低了交直流电磁干扰和回路电感，同时若发生故障，易分区分段进行故障排除。
附图说明
图1是本实用新型一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置的主视图；
图2是本实用新型一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置的左视图；
图3是本实用新型一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置的轴侧图；
图4是本实用新型一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置的功率单元3个IGBT桥臂并联原理拓朴图；
图5本实用新型一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置的在机柜中的局部装配图。
通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。
具体实施方式
下面结合附图对申请技术方案作进一步详细说明。
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特性可以相互组合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。
本申请为提高风机可利用率，消除安全隐患，研发了一款可替代的大电流低成本风冷功率单元装置，将传统设计中的每个功率单元模块单相桥臂优化为小电流IGBT功率管三个并联组成。
图1是根据一示例性实施例示出的一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置的结构图，应用于风力发电机柜，如图1-5所示，包括具有功率单元的驱动板13，功率单元包括所述功率单元包括具有适配板的3个并联设置的IGBT功率管14，三个IGBT功率管的交流侧并联连接在同一根交流母排9上，三个IGBT功率管的正、负极直流侧分别对应并联连接在正负直流母排17上。本申请中，将每个功率单元模块单相桥臂优化为小电流IGBT功率管三个并联组成，从而使3个小电流IGBT功率管并联组成单相桥臂代替传统两个单管大功率的IGBT功率管串联组成单相桥臂式功率单元。IGBT功率管交流侧和直流侧母排单独设计代替传统方案的交流侧和直流侧母排复合叠层一体设计，由此，本申请的结构布置清晰明了，同时大大降低了交直流电磁干扰和回路电感；同时若发生故障，也更易分区分段故障排除。
应当予以说明地，本申请中并联使用三个小电流IGBT功率管，每个功率管从原理上讲相当于三相桥式全控电路主回路中的一个单相桥臂，三个功率管并联相当于增大了单相桥臂的载流量，从而满足功率单元模块大电流的要求，即驱动方案为三个功率管由一个驱动器同时驱动，也就是一驱三方案。
具体地，三个功率管均匀布置在风冷散热器的上表面，具体地，每个IGBT功率管上各封装一块适配板。而采用的散热器翅片优化为铲齿工艺，也可以降低了散热器热阻，大大提高了功率单元模组散热性能。
本申请中，正负直流母排17为直流叠层复合母排，直流叠层复合母排的上端设置有6个直流支撑电容2，直流支撑电容2通过电容卡箍3及第四钣金件18固定在散热器7。
如图所示，直流支撑电容和散热器之间设计安装有第三绝缘板5来进行进行隔离防护，第三绝缘板5连接第四钣金件18和第三钣金件6，并通过第三钣金件6固定在散热器上。散热器通过第二钣金件4固定在第二绝缘板1。由此，进一步防止出现因为电容失效漏液造成IGBT功率管等失效的问题。
依靠在散热器7表面的第四绝缘板12、第二钣金件4及第二绝缘板1三个面形成U型凹面，并固定安装在设置固定支架19上，固定支架为U型凸面支架上，U型凸面支架的上端通过第二绝缘板1在U型导轨20内固定，U型导轨固定安装在机柜上。
散热器右下角安装铜排10，铜排10即接地母排，铜排10与机柜通过螺栓连接，从而保证了良好接地。
如图所示，还包括母线电容均压板15，母线电容均压板15通过螺柱固定在直流叠层复合母排上，由此，可以对直流支撑电容起到均压保护作用。
本申请中，母线电容均压板15与直流叠层复合母排之间、交流母排9与散热器之间均设计安装有第二绝缘纸16和第一绝缘纸8。由此，进一步保证了安全电气间隙和爬电距离。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。以上的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置，其特征在于，包括具有功率单元的驱动板(13)，所述功率单元包括具有适配板的3个并联设置的IGBT功率管(14)，三个IGBT功率管的交流侧并联连接在同一根交流母排(9)上，三个IGBT功率管的正、负极直流侧分别对应并联连接在正负直流母排(17)上。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置，其特征在于，所述正负直流母排(17)为直流叠层复合母排，所述直流叠层复合母排的上端设置有6个直流支撑电容(2)，所述直流支撑电容(2)通过电容卡箍(3)及第四钣金件(18)固定在散热器(7)。
3.根据权利要求2所述的一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置，其特征在于，所述直流支撑电容和散热器之间设计安装有第三绝缘板(5)，第三绝缘板(5)连接第四钣金件(18)和第三钣金件(6)，并通过第三钣金件(6)固定在所述散热器(7)上。
4.根据权利要求3所述的一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置，其特征在于，所述散热器通过第二钣金件(4)固定在第二绝缘板(1)。
5.根据权利要求4所述的一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置，其特征在于，依靠在散热器(7)表面的第四绝缘板(12)、第二钣金件(4)及第二绝缘板(1)三个面形成U型凹面，并固定安装在设置固定支架上，所述固定支架的上端通过第二绝缘板(1)定在U型导轨内。
6.根据权利要求2所述的一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置，其特征在于，所述散热器右下角安装铜排(10)，所述铜排(10)与机柜通过螺栓连接。
7.根据权利要求2所述的一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置，其特征在于，还包括母线电容均压板(15)，所述母线电容均压板(15)通过螺柱固定在所述直流叠层复合母排上。
8.根据权利要求7所述的一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置，其特征在于，所述母线电容均压板(15)与直流叠层复合母排之间、交流母排(9)与散热器之间均设计安装有第二绝缘纸(16)和第一绝缘纸(8)。
9.根据权利要求1所述的一种风力发电大电流低成本的风冷功率单元装置，其特征在于，所述驱动板(13)通过第五绝缘板(11)固定在交流母排(9)上。
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