CN219802913U - 一种内置旁路的功率单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内置旁路的功率单元，其包括箱体、散热器、隔板、IGBT模块组件和整流桥，所述散热器可拆卸地固定设置在所述箱体内；所述隔板可拆卸地固定设置在所述箱体内，所述隔板与所述散热器的基板及所述箱体的内壁合围形成一独立的散热通道，所述散热器位于所述散热通道内；所述IGBT模块组件和所述整流桥均可拆卸地固定设置在所述散热器基板表面。所述IGBT模块组件和所述整流桥设置在所述散热器的基板表面，能够加快散热效率；所述旁路变压器、所述旁路接触器和所述旁路驱动板均可拆卸地固定设置在所述箱体内并位于所述散热通道的外侧，能够避免所述旁路接触器和所述旁路驱动板的触点受高温影响而使控制可靠性及寿命降低。

Description

一种内置旁路的功率单元

技术领域

本实用新型涉及高压变频器功率单元技术领域，尤其涉及一种内置旁路的功率单元。

背景技术

随着电力电子技术的发展，由功率单元级联技术构成的高压变频器的应用越来越广泛。在级联型高压变频器应用场合中，由于高压电机一般应用在比较关键的场合，高压变频器故障将会严重影响企业的正常生产，甚至造成重大经济损失。为此，通常采用功率单元旁路装置来提升高压变频器的稳定性和可靠性，当高压变频器的局部出现故障时，能保证不间断运行，避免高压变频器的停机。

在级联型高压变频器中，每个功率单元都安装一套功率单元旁路装置，功率单元旁路装置包括旁路接触器和旁路模块。当高压变频器在运行中检测到某个功率单元发生故障时，为了不造成整个变频器停机，关断该故障单元的输出，触发旁路接触器动作信号。通过故障单元的旁路装置将故障部分旁路短路，使得整个变频器能不停机降额运行，保障不会由于变频器停机造成安全事故或经济损失。

申请号为201921226377.3的专利公开了一种集约型旁路内置式功率单元，包括壳体及壳体内部安装的电容组件、散热器组件和单元板卡组件；所述散热器组件包括散热器及其基板表面上依次安装的熔断器、整流桥和IGBT；所述的散热器的基板表面上还安装有旁路接触器和旁路驱动板。该方案中的旁路接触器和旁路驱动板安装于散热器的基板表面，由于散热器温度较高，一般在75℃左右，会对旁路接触器和旁路驱动板的触点产生不利影响，会降低旁路接触器和旁路驱动板的控制可靠性及使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提出一种内置旁路的功率单元，解决现有技术中集约型旁路内置式功率单元中，旁路接触器和旁路驱动板安装于散热器的基板表面，由于散热器温度较高，会对旁路接触器和旁路驱动板的触点产生不利影响，会降低旁路接触器和旁路驱动板的控制可靠性及使用寿命的技术问题。

为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种内置旁路的功率单元,所述旁路包括依次电性连接的旁路变压器、旁路接触器和旁路驱动板，所述内置旁路的功率单元包括：

箱体；

散热器，可拆卸地固定设置在所述箱体内；

隔板，可拆卸地固定设置在所述箱体内，所述隔板与所述散热器的基板及所述箱体的内壁合围形成一独立的散热通道，所述散热器位于所述散热通道内，所述箱体的两侧壁分别开设有与所述散热通道连通的进风口和出风口；

IGBT模块组件和整流桥，均可拆卸地固定设置在所述散热器的基板表面；

所述旁路变压器、所述旁路接触器和所述旁路驱动板均可拆卸地固定设置在所述箱体内并位于所述散热通道的外侧，且分别与所述散热器的基板、所述IGBT模块组件及所述整流桥间隔设置。

进一步的，所述内置旁路的功率单元还包括层叠母排和薄膜电容组，所述层叠母排可拆卸地固定设置在所述箱体内，并位于所述散热通道的外侧，所述薄膜电容组可拆卸地固定设置在所述层叠母排上。

进一步的，所述旁路变压器和所述旁路接触器均设置在所述箱体内，并位于所述层叠母排和所述薄膜电容组的一侧。

进一步的，所述内置旁路的功率单元还包括固定安装在所述箱体内壁的第一动插件和第二动插件，所述第一动插件位于所述层叠母排和所述薄膜电容组的一侧，所述旁路变压器可拆卸地固定设置在所述箱体的底部内壁，并位于所述第一动插件的下方，所述旁路接触器位于所述旁路变压器的一侧。

进一步的，所述内置旁路的功率单元还包括导轨，所述导轨可拆卸地固定设置在所述箱体的底部内壁，并位于所述旁路变压器的一侧，所述旁路接触器可拆卸地固定设置在所述导轨上。

进一步的，所述内置旁路的功率单元还包括缺相检测板，所述缺相检测板可拆卸地固定设置在所述箱体的内部，并位于所述第一动插件和所述旁路变压器之间。

进一步的，所述内置旁路的功率单元还包括缺相检测安装板，所述缺相检测安装板可拆卸地固定设置在所述箱体的内部，用于安装所述缺相检测板。

进一步的，所述内置旁路的功率单元还包括控制板，所述控制板可拆卸地固定设置在所述箱体内，并位于所述层叠母排和所述薄膜电容组的上方。

进一步的，所述旁路驱动板可拆卸地固定设置在所述基板靠近所述进风口一端的外表面。

进一步的，所述内置旁路的功率单元还包括支撑架，所述支撑架可拆卸地固定设置在所述基板外表面，所述旁路驱动板固定设置在所述支撑架上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：

所述内置旁路的功率单元中，所述IGBT模块组件和所述整流桥作为发热元件，将其设置在所述散热器的基板表面，能够加快散热效率；所述旁路变压器、所述旁路接触器和所述旁路驱动板均可拆卸地固定设置在所述箱体内并位于所述散热通道的外侧，且分别与所述散热器的基板、所述IGBT模块组件及所述整流桥间隔设置，能够避免所述旁路接触器和所述旁路驱动板的触点受高温影响而使控制可靠性及寿命降低。

附图说明

图1是本实施例中旁路的原理框图示意图；

图2是本实用新型提供的一种内置旁路的功率单元在第一视角的结构示意图；

图3是本实用新型提供的一种内置旁路的功率单元在第二视角的结构示意图；

图4是图3去掉控制板后的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供了一种内置旁路的功率单元，所述旁路的原理框图如图1所示，所述旁路包括依次电性连接的旁路变压器101、旁路接触器102和旁路驱动板103，所述内置旁路的功率单元的结构示意图如图2和图3所示，所述内置旁路的功率单元包括箱体1、散热器2、隔板3、IGBT模块组件4和整流桥5，为了便于了解所述箱体1内的结构，附图中去掉了所述箱体1的上盖，所述散热器2可拆卸地固定设置在所述箱体1内；所述隔板3可拆卸地固定设置在所述箱体1内，所述隔板3与所述散热器2的基板21及所述箱体1的内壁合围形成一独立的散热通道20，所述散热器2位于所述散热通道20内，在散热的同时能够避免外界灰尘对位于所述箱体1内部的元件的性能造成不利影响，所述箱体1的两侧壁分别开设有与所述散热通道20连通的进风口22和出风口23；所述IGBT模块组件4和所述整流桥5均可拆卸地固定设置在所述散热器2的基板21表面；所述旁路变压器101、所述旁路接触器102和所述旁路驱动板103均可拆卸地固定设置在所述箱体1内并位于所述散热通道20的外侧，且分别与所述散热器2的基板21、所述IGBT模块组件4及所述整流桥5间隔设置。

所述内置旁路的功率单元中，所述IGBT模块组件4和所述整流桥5作为发热元件，将其设置在所述散热器2的基板21表面，能够加快散热效率；所述旁路变压器101、所述旁路接触器102和所述旁路驱动板103均可拆卸地固定设置在所述箱体1内并位于所述散热通道20的外侧，且分别与所述散热器2的基板21、所述IGBT模块组件4及所述整流桥5间隔设置，能够避免所述旁路接触器102和所述旁路驱动板103的触点受高温影响而使控制可靠性及寿命降低。

具体的，所述内置旁路的功率单元还包括层叠母排6和薄膜电容组7，所述层叠母排6可拆卸地固定设置在所述箱体1内，并位于所述散热通道20的外侧，所述薄膜电容组7可拆卸地固定设置在所述层叠母排6上；所述IGBT模块组件4和所述整流桥5均与所述薄膜电容组7电性连接。

请参照图3，为了提高结构的紧凑性，作为优选的实施例，所述旁路变压器101和所述旁路接触器102均设置在所述箱体1内，并位于所述层叠母排6和所述薄膜电容组7的一侧。

可以理解的是，将所述旁路变压器101和所述旁路接触器102设置在所述层叠母排6和所述薄膜电容组7的一侧，能够合理利用所述箱体1内部空间，提高了功率单元内部的结构紧凑性；与现有技术中将所述旁路变压器101和所述旁路接触器102直接设置在所述基板21表面相比，能够避免所述基板21表面的高温对所述旁路变压器101和所述旁路接触器102的性能及寿命产生不利影响，也能够避免造成功率单元的高度过高而导致高压变频器柜体高度过高。

由于所述箱体1内部空间有限，作为优选的实施例，所述旁路驱动板103可拆卸地固定设置在所述基板21靠近所述进风口22一端的外表面。

可以理解的是，由于所述散热通道20的所述进风口22通入的为冷风流，所述出风口23排出的为热风流，通过将所述旁路驱动板103设置在所述基板21靠近所述进风口22一端的外表面，在合理对所述箱体1内部空间合理利用的同时，也能够避免所述旁路驱动板103受高温影响而使其控制可靠性及寿命降低。

进一步的，所述内置旁路的功率单元还包括支撑架14，所述支撑架14可拆卸地固定设置在所述基板21外表面，所述旁路驱动板103固定设置在所述支撑架14上。

可以理解的是，通过在所述基板21外表面设置所述支撑架14，再将所述旁路驱动板103设置在所述支撑架14上，能够增大所述旁路驱动板103的触点与所述基板21的距离，以避免所述旁路驱动板103的触点与所述基板21直接接触而受高温影响。

为了方便功率单元与主回路的连接，所述内置旁路的功率单元还包括固定安装在所述箱体1内壁的第一动插件8和第二动插件9，所述第一动插件8位于所述层叠母排6和所述薄膜电容组7的一侧，所述旁路变压器101可拆卸地固定设置在所述箱体1的底部内壁，并位于所述第一动插件8的下方，所述旁路接触器102位于所述旁路变压器101的一侧；所述接触器102的两主触点通过软导线直接与所述第二动插件9的U、V点电性连接(图中未示出)。

可以理解的是，通过将所述旁路变压器101和所述旁路接触器102可拆卸地设置在所述箱体1底部内壁，并位于所述第一动插件8的下方，实现了对所述箱体1内部空间的合理利用。

为了方便所述旁路接触器102在所述箱体1底部内壁的安装，所述内置旁路的功率单元还包括导轨10，所述导轨10可拆卸地固定设置在所述箱体1的底部内壁，并位于所述旁路变压器101的一侧，所述旁路接触器102可拆卸地固定设置在所述导轨10上。

作为优选的实施例，所述内置旁路的功率单元还包括缺相检测板11，所述缺相检测板11可拆卸地固定设置在所述箱体1的内部，并位于所述第一动插件8和所述旁路变压器101之间。

所述内置旁路的功率单元还包括缺相检测安装板12，所述缺相检测安装板12可拆卸地固定设置在所述箱体1的内部，用于安装所述缺相检测板11；具体的，由于所述缺相检测板11具有绝缘要求，因此，所述缺相检测安装板12为绝缘板。

请继续参照图3，所述内置旁路的功率单元还包括控制板13，所述控制板13可拆卸地固定设置在所述箱体1内，并位于所述层叠母排6和所述薄膜电容组7的上方。

为了方便地理解本实用新型，以下结合图1-图4对本方案的工作原理进行详细说明：

工作时，由于每个功率单元均配置有旁路，所述旁路包括旁路变压器101、旁路接触器102和旁路驱动板103，若某一功率单元发生故障，则高压变频器的主控板通过对应的所述旁路驱动板103自动接通对应的所述旁路接触器102。一旦所述旁路接触器102接通，该功率单元自动从系统中脱开，此时控制系统自动进行补偿(中心点漂移)以保持电机电压平衡，因而变频器可以继续正常工作。当功率单元恢复正常时，所述旁路驱动板103给对应的所述旁路接触器102指令，该旁路接触器102断开，该功率单元重回系统并参与工作。

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种内置旁路的功率单元，所述旁路包括依次电性连接的旁路变压器、旁路接触器和旁路驱动板，其特征在于，所述内置旁路的功率单元包括：

箱体；

散热器，可拆卸地固定设置在所述箱体内；

隔板，可拆卸地固定设置在所述箱体内，所述隔板与所述散热器的基板及所述箱体的内壁合围形成一独立的散热通道，所述散热器位于所述散热通道内，所述箱体的两侧壁分别开设有与所述散热通道连通的进风口和出风口；

IGBT模块组件和整流桥，均可拆卸地固定设置在所述散热器的基板表面；

所述旁路变压器、所述旁路接触器和所述旁路驱动板均可拆卸地固定设置在所述箱体内并位于所述散热通道的外侧，且分别与所述散热器的基板、所述IGBT模块组件及所述整流桥间隔设置。

2.根据权利要求1所述的一种内置旁路的功率单元，其特征在于，还包括层叠母排和薄膜电容组，所述层叠母排可拆卸地固定设置在所述箱体内，并位于所述散热通道的外侧，所述薄膜电容组可拆卸地固定设置在所述层叠母排上。

3.根据权利要求2所述的一种内置旁路的功率单元，其特征在于，所述旁路变压器和所述旁路接触器均设置在所述箱体内，并位于所述层叠母排和所述薄膜电容组的一侧。

4.根据权利要求3所述的一种内置旁路的功率单元，其特征在于，还包括固定安装在所述箱体内壁的第一动插件和第二动插件，所述第一动插件位于所述层叠母排和所述薄膜电容组的一侧，所述旁路变压器可拆卸地固定设置在所述箱体的底部内壁，并位于所述第一动插件的下方，所述旁路接触器位于所述旁路变压器的一侧。

5.根据权利要求4所述的一种内置旁路的功率单元，其特征在于，还包括导轨，所述导轨可拆卸地固定设置在所述箱体的底部内壁，并位于所述旁路变压器的一侧，所述旁路接触器可拆卸地固定设置在所述导轨上。

6.根据权利要求4所述的一种内置旁路的功率单元，其特征在于，还包括缺相检测板，所述缺相检测板可拆卸地固定设置在所述箱体的内部，并位于所述第一动插件和所述旁路变压器之间。

7.根据权利要求6所述的一种内置旁路的功率单元，其特征在于，还包括缺相检测安装板，所述缺相检测安装板可拆卸地固定设置在所述箱体的内部，用于安装所述缺相检测板。

8.根据权利要求2所述的一种内置旁路的功率单元，其特征在于，还包括控制板，所述控制板可拆卸地固定设置在所述箱体内，并位于所述层叠母排和所述薄膜电容组的上方。

9.根据权利要求1所述的一种内置旁路的功率单元，其特征在于，所述旁路驱动板可拆卸地固定设置在所述基板靠近所述进风口一端的外表面。

10.根据权利要求9所述的一种内置旁路的功率单元，其特征在于，还包括支撑架，所述支撑架可拆卸地固定设置在所述基板外表面，所述旁路驱动板固定设置在所述支撑架上。