CN220570456U - 一种整流斩波集成装置及制氢电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种整流斩波集成装置及制氢电源系统，其包括散热板、整流组件及斩波组件；散热板内形成有散热流道，散热流道中流动有散热介质；整流组件设于散热板一侧，且与散热板热传递连接；斩波组件与整流组件分别位于散热板相对的两侧，并与散热板热传递连接。本方案将整流组件与斩波组件集成设置在同一散热板相对的两侧，减小整体结构的体积，并能够通过散热板同时对整流组件及斩波组件进行散热，提高功率密度，降低制造成本。且在制氢电源系统采用本整流斩波集成装置时，能够统一整流斩波集成装置的设计参数和结构，实现整流斩波集成装置的兼容和互换，从而大大降低设备维护成本，并有助于提高整流斩波集成装置的生产效率。

Description

一种整流斩波集成装置及制氢电源系统

技术领域

本实用新型涉及整流斩波设备技术领域，尤其涉及一种整流斩波集成装置及制氢电源系统。

背景技术

随着工业制氢技术的快速发展，大型制氢电源系统在行业的应用越来越广泛，功率等级和功率密度也越来越高，以IGBT(绝缘栅双极晶体管)和二极管为核心器件的功率模块是大型制氢系统的核心部件，具体包括整流模块和斩波模块。

例如，专利CN 215120567 U公开了一种直流斩波装置，其电路先对三相进线的电进行整流，从交流到直流，接着整流完毕后进行变压，变压包括升压或者降压，最后输送到逆变装置中，以提高三相进线处电网功率因数。

然而，现有的制氢电源中整流模块和斩波模块为两个结构独立的模块单元，并各自独立配设有散热模块，导致现有制氢电源中的整流模块及斩波模块占用空间较大。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种整流斩波集成装置及制氢电源系统，用以解决现有技术中制氢电源中的整流模块及斩波模块的结构独立设置，且分别配设有散热模块，占用空间较大的技术问题。

本实用新型提供一种整流斩波集成装置，该整流斩波集成装置包括：

散热板，其内形成有散热流道，所述散热流道中流动有散热介质；

整流组件，设于所述散热板一侧，且与所述散热板热传递连接，其用以将交变电转换为直流电；以及，

斩波组件，与所述整流组件分别位于所述散热板相对的两侧，并与所述散热板热传递连接，其用以调整电压。

可选地，所述整流组件包括绝缘栅双极晶体管、绝缘栅双极晶体管适配板、绝缘栅双极晶体管驱动板及整流电容，所述绝缘栅双极晶体管贴设于所述散热板一侧，所述绝缘栅双极晶体管适配板设于所述绝缘栅双极晶体管远离所述散热板的一侧，所述绝缘栅双极晶体管驱动板及所述整流电容分别与所述绝缘栅双极晶体管电连接。

可选地，所述整流电容包括吸收电容及第一直流支撑电容，所述吸收电容及所述第一直流支撑电容分别与所述绝缘栅双极晶体管电连接；

其中，所述第一直流支撑电容与所述散热板热传递连接，且与所述绝缘栅双极晶体管位于所述散热板的同侧。

可选地，所述整流组件还包括第一抱箍，所述第一抱箍可拆卸地连接于所述散热板，并与所述绝缘栅双极晶体管位于所述散热板的同侧，且所述第一抱箍的抱紧通道沿远离所述散热板的方向延伸设置；

所述第一直流支撑电容穿设于所述抱紧通道，以能够被所述第一抱箍抱紧，且其伸入所述抱紧通道的一端能够贴设于所述散热板。

可选地，所述第一抱箍沿其径向向外延伸设有连接片，所述连接片沿其厚度方向设有连接孔；

所述散热板对应所述连接孔设有固定螺孔；

所述整流组件还包括固定螺栓，所述固定螺栓穿设于所述连接孔、并螺接于所述固定螺孔，使得所述第一抱箍可拆卸地安装于所述散热板。

可选地，所述整流斩波集成装置还包括框架及挡板，所述框架围设于所述散热板的周侧，且其相对的两端朝向同侧分别延伸设有连接板，所述连接板对应于所述绝缘栅双极晶体管，所述挡板的两端分别连接于两个所述连接板，且其在所述散热板上的投影区域大于所述绝缘栅双极晶体管在所述散热板上的投影区域；

其中，所述散热板固定于所述框架的内侧。

可选地，所述框架相对的两侧分别设有提手；和/或，

所述框架包括多个固定板，多个所述固定板首尾依次螺接连接，并围设于所述散热板的周侧，所述散热板固定于所述固定板的内侧。

可选地，所述散热板设有所述绝缘栅双极晶体管的一侧凸设有支撑板，所述绝缘栅双极晶体管驱动板设于所述支撑板远离所述散热板的一端；和/或，

所述绝缘栅双极晶体管设有多组，多组所述绝缘栅双极晶体管沿所述散热板的横向间隔设置。

可选地，所述斩波组件包括二极管、第二直流支撑电容及斩波叠层复合母排，所述二极管贴设于所述散热板，且与所述整流组件位于所述散热板相对的两侧，所述斩波叠层复合母排分别电连接于所述二极管及所述第二直流支撑电容。

此外，本实用新型还提供一种制氢电源系统，该制氢电源系统包括如上任意一项所述的整流斩波集成装置。

与现有技术相比，本实用新型提供的整流斩波集成装置中，将整流组件与斩波组件集成设置在同一散热板相对的两侧，减小整体结构的体积，并能够通过散热板同时对整流组件及斩波组件进行散热，提高功率密度，降低制造成本。且在制氢电源系统采用本整流斩波集成装置时，能够统一整流斩波集成装置的设计参数和结构，实现整流斩波集成装置的兼容和互换，从而大大降低设备维护成本，并有助于提高整流斩波集成装置的生产效率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如下。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型提供的整流斩波集成装置的一实施例的结构示意图；

图2为图1中整流斩波集成装置的爆炸图；

图3为图2中散热板、整流组件及斩波组件的部分结构示意图；

图4为图3中散热板、整流组件及斩波组件的部分结构爆炸图；

图5为图3中散热板、整流组件及斩波组件的部分结构另一角度爆炸图；

图6为图4中整流组件的部分结构示意图；

图7为图2中第一抱箍的结构示意图。

附图标记说明：

100、整流斩波集成装置；1、散热板；2、整流组件；21、绝缘栅双极晶体管；22、绝缘栅双极晶体管适配板；23、绝缘栅双极晶体管驱动板；24、第一直流支撑电容；25、第一抱箍；251、连接片；251a、连接孔；3、斩波组件；31、二极管；32、第二直流支撑电容；33、交流引出铜排；4、框架；41、连接板；42、提手；43、固定板；44、支撑架；5、挡板。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

请参见图1至图7，本整流斩波集成装置100包括散热板1、整流组件2及斩波组件3；散热板1内形成有散热流道，散热流道中流动有散热介质；整流组件2设于散热板1一侧，且与散热板1热传递连接，其用以将交变电转换为直流电；斩波组件3与整流组件2分别位于散热板1相对的两侧，并与散热板1热传递连接，其用以调整电压。

本实用新型提供的整流斩波集成装置100中，将整流组件2与斩波组件3集成设置在同一散热板1相对的两侧，减小整体结构的体积，并能够通过散热板1同时对整流组件2及斩波组件3进行散热，提高功率密度，降低制造成本。且在制氢电源系统采用本整流斩波集成装置100时，能够统一整流斩波集成装置100的设计参数和结构，实现整流斩波集成装置100的兼容和互换，从而大大降低设备维护成本，并有助于提高整流斩波集成装置100的生产效率。具体地，本方案中，散热介质为流动于散热流道中的冷却水。

进一步地，整流组件2包括绝缘栅双极晶体管21、绝缘栅双极晶体管适配板22、绝缘栅双极晶体管驱动板23及整流电容，绝缘栅双极晶体管21贴设于散热板1一侧，绝缘栅双极晶体管适配板22设于绝缘栅双极晶体管21远离散热板1的一侧，绝缘栅双极晶体管驱动板23及整流电容分别与绝缘栅双极晶体管21电连接。对应的，斩波组件3包括二极管31、第二直流支撑电容32及斩波叠层复合母排，二极管31贴设于散热板1，且与整流组件2位于散热板1相对的两侧，斩波叠层复合母排分别电连接于二极管31及第二直流支撑电容32。

本方案中，将绝缘栅双极晶体管(IGBT)21面接触安装在散热板1的一侧，并将二极管31面接触安装在散热板1相对的另一侧。具体地，整流组件2包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)21、绝缘栅双极晶体管适配板22、连接IGBT的绝缘栅双极晶体管驱动板23、连接IGBT的整流电容、连接IGBT和整流电容的整流叠层复合母排以及直流正负极引出铜排。此外，当绝缘栅双极晶体管驱动板23采用电口传输时，可不采用光电转换板；而在不采用电口传输时，则设置对外连接的光电转换板，光电转换板设于对应连接的IGBT的上方。

对应地，斩波组件3包括二极管31、第二直流支撑电容32、连接二极管31和第二直流支撑电容32的斩波叠层复合母排。其中，二极管31和第二直流支撑电容32的数量根据设计需要确定，在二极管31输出端分别设置三根交流引出铜排33，做交流三相输出。需要说明的是，在本实施例中，整流组件2与斩波组件3之间电连接，且电流先经由斩波组件3调整后再输往整流组件2调整。具体地，电流先经由二极管31再经由IGBT。

更进一步地，整流电容包括吸收电容及第一直流支撑电容24，吸收电容及第一直流支撑电容24分别与绝缘栅双极晶体管21电连接；其中，第一直流支撑电容24与散热板1热传递连接，且与绝缘栅双极晶体管21位于散热板1的同侧。本实施例中，通过整流叠层复合母排连接IGBT和第一直流支撑电容24，并且将第一直流支撑电容24面接触于散热板1，以利于电容散热。对应的，本方案中，第二直流支撑电容32也面接触于散热板1，且与第一直流支撑电容24位于散热板1相对的两侧。

需要说明的是，与IGBT对应的直流支撑电容组和叠层复合母排、正负极输出铜排连接关系如下：整流叠层复合母排并联第一直流支撑电容24、并联IGBT的输入端。正极铜排并联IGBT，负极铜排从整流叠层母排下端单独引出。

且与二极管31组件对应的直流支撑电容组和叠层复合母排、交流输入铜排连接关系如下：斩波叠层复合母排并联第二直流支撑电容32、并联二极管31的输出端。每个二极管31输入端分别与交流输入铜排连接。

具体地，整流组件2还包括第一抱箍25，第一抱箍25可拆卸地连接于散热板1，并与绝缘栅双极晶体管21位于散热板1的同侧，且第一抱箍25的抱紧通道沿远离散热板1的方向延伸设置；第一直流支撑电容24穿设于抱紧通道，以能够被第一抱箍25抱紧，且其伸入抱紧通道的一端能够贴设于散热板1。也即，本实施例中，通过第一抱箍25将第一直流支撑电容24固定连接在水冷散热板1上，并将第一抱箍25与散热板1可拆卸连接，使得第一直流支撑电容24的拆装更加灵活便捷。对应地，第二直流支撑电容32通过第二抱箍固定于散热板1，且与第一抱箍25分别设于散热板1相对的两侧。

具体地，第一抱箍25沿其径向向外延伸设有连接片251，连接片251沿其厚度方向设有连接孔251a；散热板1对应连接孔251a设有固定螺孔；整流组件2还包括固定螺栓，固定螺栓穿设于连接孔251a、并螺接于固定螺孔，使得第一抱箍25可拆卸地安装于散热板1。本实施例中，通过固定螺栓、连接孔251a及固定螺孔的配合，实现第一抱箍25在散热板1上可拆卸安装，结构简单可靠，节省成本，且拆装便捷。

进一步地，整流斩波集成装置100还包括框架4及挡板5，框架4围设于散热板1的周侧，且其相对的两端朝向同侧分别延伸设有连接板41，连接板41对应于绝缘栅双极晶体管21，挡板5的两端分别连接于两个连接板41，且其在散热板1上的投影区域大于绝缘栅双极晶体管21在散热板1上的投影区域；其中，散热板1固定于框架4的内侧。本实施例中，将挡板5对应绝缘栅双极晶体管21设置，且绝缘栅双极晶体管21在散热板1的上投影落在挡板5于散热板1上的投影内，使得挡板5能够对绝缘栅双极晶体管21起到遮挡作用，以降低绝缘栅双极晶体管21被外界物质碰撞损坏的概率。

更进一步地，框架4相对的两侧分别设有提手42；和/或，框架4包括多个固定板43，多个固定板43首尾依次螺接连接，并围设于散热板1的周侧，散热板1固定于固定板43的内侧。本方案中，设置提手42以便于搬运装置，且将框架4对应设置为多个固定板43的形式，且相邻固定板43之间螺接连接，以便于部件化生产，便于流水线作业，提高生产效率，且组装便捷。此外，框架4还包括两个支撑架44，两个支撑架44分别对应第一直流支撑电容24及第二直流支撑电容32设置，且对应设有供电容穿设的限位孔，以限位电容，且支撑架44的侧端设有散热孔。另外，为提高框架4的稳定性，在本方案中，散热板1及两个支撑架44上对应设有固定孔，框架4还包括连接螺接件，连接螺接件依次连接两个支撑架44及散热板1。

进一步地，散热板1设有绝缘栅双极晶体管21的一侧凸设有支撑板，绝缘栅双极晶体管驱动板23设于支撑板远离散热板1的一端；和/或，绝缘栅双极晶体管21设有多组，多组绝缘栅双极晶体管21沿散热板1的横向间隔设置。本实施例中，将绝缘栅双极晶体管驱动板23设于支撑板远离散热板1的一端，以与绝缘栅双极晶体管21间隔设置，提高散热能力。

需要说明的是，IGBT及对应的直流支撑电容的数量根据设计需要确定。本方案采用4只IGBT并联安装，在输出侧设置并联输出铜排，做正极使用，负极铜排单独从叠层复合母排一端引出。当IGBT和二极管31的数量为多个时，将多个IGBT、二极管31横向阵列连接在水冷散热板1相对的两侧表面上。且IGBT的功率总量大于二极管31的功率总量。另，整流组件2与斩波组件3通过正负极连接铜排进行对应连接。

此外，本实用新型还提供一种制氢电源系统，制氢电源系统包括如上任意一项所述的整流斩波集成装置100。需要说明的是，制氢电源系统的整流斩波集成装置100的详细结构可参照上述整流斩波集成装置100的实施例，此处不再赘述；由于在本实用新型的制氢电源系统中使用了上述整流斩波集成装置100，因此，本实用新型制氢电源系统的实施例包括上述整流斩波集成装置100全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

具体地，制氢电源系统使用多个上述整流斩波集成装置100，每个整流斩波集成装置100结构相同，具有互换性。本实用新型专利便于统一整流斩波集成装置100的设计参数和结构，实现整流斩波集成装置100的兼容和互换，提高其生产效率，降低电力电子系统的设备维护成本，并便于整流斩波集成装置100的设计参数优化和结构的标准化。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种整流斩波集成装置，其特征在于，其包括：

散热板，其内形成有散热流道，所述散热流道中流动有散热介质；

整流组件，设于所述散热板一侧，且与所述散热板热传递连接，其用以将交变电转换为直流电；以及，

斩波组件，与所述整流组件分别位于所述散热板相对的两侧，并与所述散热板热传递连接，其用以调整电压。

2.根据权利要求1所述的整流斩波集成装置，其特征在于，所述整流组件包括绝缘栅双极晶体管、绝缘栅双极晶体管适配板、绝缘栅双极晶体管驱动板及整流电容，所述绝缘栅双极晶体管贴设于所述散热板一侧，所述绝缘栅双极晶体管适配板设于所述绝缘栅双极晶体管远离所述散热板的一侧，所述绝缘栅双极晶体管驱动板及所述整流电容分别与所述绝缘栅双极晶体管电连接。

3.根据权利要求2所述的整流斩波集成装置，其特征在于，所述整流电容包括吸收电容及第一直流支撑电容，所述吸收电容及所述第一直流支撑电容分别与所述绝缘栅双极晶体管电连接；

其中，所述第一直流支撑电容与所述散热板热传递连接，且与所述绝缘栅双极晶体管位于所述散热板的同侧。

4.根据权利要求3所述的整流斩波集成装置，其特征在于，所述整流组件还包括第一抱箍，所述第一抱箍可拆卸地连接于所述散热板，并与所述绝缘栅双极晶体管位于所述散热板的同侧，且所述第一抱箍的抱紧通道沿远离所述散热板的方向延伸设置；

所述第一直流支撑电容穿设于所述抱紧通道，以能够被所述第一抱箍抱紧，且其伸入所述抱紧通道的一端能够贴设于所述散热板。

5.根据权利要求4所述的整流斩波集成装置，其特征在于，所述第一抱箍沿其径向向外延伸设有连接片，所述连接片沿其厚度方向设有连接孔；

所述散热板对应所述连接孔设有固定螺孔；

所述整流组件还包括固定螺栓，所述固定螺栓穿设于所述连接孔、并螺接于所述固定螺孔，使得所述第一抱箍可拆卸地安装于所述散热板。

6.根据权利要求2所述的整流斩波集成装置，其特征在于，所述整流斩波集成装置还包括框架及挡板，所述框架围设于所述散热板的周侧，且其相对的两端朝向同侧分别延伸设有连接板，所述连接板对应于所述绝缘栅双极晶体管，所述挡板的两端分别连接于两个所述连接板，且其在所述散热板上的投影区域大于所述绝缘栅双极晶体管在所述散热板上的投影区域；

其中，所述散热板固定于所述框架的内侧。

7.根据权利要求6所述的整流斩波集成装置，其特征在于，所述框架相对的两侧分别设有提手；和/或，

所述框架包括多个固定板，多个所述固定板首尾依次螺接连接，并围设于所述散热板的周侧，所述散热板固定于所述固定板的内侧。

8.根据权利要求2所述的整流斩波集成装置，其特征在于，所述散热板设有所述绝缘栅双极晶体管的一侧凸设有支撑板，所述绝缘栅双极晶体管驱动板设于所述支撑板远离所述散热板的一端；和/或，

所述绝缘栅双极晶体管设有多组，多组所述绝缘栅双极晶体管沿所述散热板的横向间隔设置。

9.根据权利要求1所述的整流斩波集成装置，其特征在于，所述斩波组件包括二极管、第二直流支撑电容及斩波叠层复合母排，所述二极管贴设于所述散热板，且与所述整流组件位于所述散热板相对的两侧，所述斩波叠层复合母排分别电连接于所述二极管及所述第二直流支撑电容。

10.一种制氢电源系统，其特征在于，其包括如权利要求1至9中任意一项所述的整流斩波集成装置。