KR101404373B1 - Insulated gate bipolar transistor stack device using clip busbar connect structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 스택 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전력변환장치의 핵심인 IGBT를 이용한 스위칭 소자부와 평활 회로의 DC 커패시터를 모듈화하여 스택을 구성한 후 모듈화된 IGBT 스택을 체결하는데 기존의 전력케이블이나 버스바를 이용하지 않고 새로운 구조의 클립 버스바를 이용하여 IGBT 스택과 DC 커패시터 모듈 간에 클립의 홈끼리 정합시켜 체결이 가능하도록 하는 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) stack device using a clip bus bar connection structure, more specifically, a switching device using an IGBT, which is a core of a power conversion device, and a DC capacitor of a smoothing circuit, A clip bus bar connection structure that allows the clips of the IGBT stack and the DC capacitor module to be mated with each other by using a clip bus bar of a new structure without using a conventional power cable or a bus bar to connect the modularized IGBT stack To an IGBT stack device using the same.
일반적으로 전력변환장치에는 핵심적인 구성으로 IGBT를 이용한 스위칭 소자부와, 평활 회로의 DC 커패시터를 모듈화하여 스택을 구성하며, 스위칭 소자부와 DC 커패시터 모듈 간에 다양한 방식으로 결선이 이루어지게 된다.
In general, a switching device using an IGBT and a DC capacitor of a smoothing circuit are modularized to form a stack, and a connection is made between the switching device and the DC capacitor module in various ways.
도 1은 종래의 전력케이블을 이용하여 배선하는 IGBT 스택 장치의 사시도 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 전력케이블을 이용하여 배선하는 IGBT 스택 장치는, IGBT를 이용한 스위칭 소자부(11)를 모듈화한 IGBT 스택(10)과, 평활 회로의 DC 커패시터(21)를 모듈화한 커패시터 모듈(20)을 포함하고, IGBT 스택(10)과 커패시터 모듈(20)을 결선하는데 전력케이블(31)을 이용하게 된다. 즉, 전력변환장치의 판넬에 스위칭 소자부(11)를 모듈화한 IGBT 스택(10)과 DC 커패시터(21)를 모듈화한 커패시터 모듈(20)을 각각의 접속부에 전력케이블(31)을 사용하여 배선을 하고, 볼트 및 너트 등을 이용하여 체결 단을 고정하게 된다. 이러한 방법은 전력케이블(31)을 사용한 배선이기 때문에 케이블을 구부릴 수 있어 스택을 취부하는 위치가 큰 제약을 받지는 않지만 전력케이블(31)을 준비하고 결선하는데 많은 시간이 걸리고, 조립 후 전력케이블(31)을 고정한 볼트 및 너트의 접속 상태를 일일이 확인해야 하는 등 추가 공정이 필요하게 되며, 전력케이블(31)의 부피로 인해 전력변환장치 크기가 커지게 되는 문제가 있었다. 또한, 볼트 및 너트의 접속 상태가 느슨할 경우 도통 시에 해당 부분에 전기적인 임피던스의 증가로 인한 화재의 위험성이 있기 때문에 체결 단은 항상 움직이지 않게 접속시켜야 하고 항시 점검해야 한다. 또한, 전기적으로 볼 때에도 전력케이블(31)의 배선이 길어지게 되므로 스트레이 인덕턴스(Stray Inductance) 성분이 커지게 되어 전력변환장치를 동작시킬 때 출력 파형에 왜곡이 생기게 되고, 전압 변동률이 커져서 소자의 수명이나 제품의 신뢰도에 큰 영향을 미치게 되어 안정적인 제품의 성능을 구현하기 어렵게 되므로 배선의 길이를 가능한 짧게 결선하여야 하는 제약이 따르게 된다.
FIG. 1 is a perspective view of a conventional IGBT stack device using a power cable. FIG. 1, an IGBT stack device for wiring using a conventional power cable includes an
도 2는 종래의 버스바를 이용하여 배선하는 IGBT 스택 장치의 사시도 구성을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 버스바를 이용하여 배선하는 IGBT 스택 장치는, IGBT를 이용한 스위칭 소자부(11)를 모듈화한 IGBT 스택(10)과, 평활 회로의 DC 커패시터(21)를 모듈화한 커패시터 모듈(20)을 포함하고, IGBT 스택(10)과 커패시터 모듈(20)을 결선하는데 버스바(32)를 이용하게 된다. 즉, 전력변환장치를 배선하는데 버스바(32)를 이용하면 배선 길이를 줄일 수 있어 스트레이 인덕턴스(Stray Inductance) 성분을 어느 정도 줄일 수 있으나, 조립 및 검수하는 데 있어 전력케이블을 이용한 배선과 비슷한 결과를 가져오고, 제작된 버스바(32)의 경우는 전력케이블을 이용할 때처럼 구부릴 수가 없기 때문에 스택 및 버스바를 고정시키는 위치가 한정이 되어 관련된 버스바를 설계 및 제작하는데 비용이 증가하게 되는 문제가 있었다.
2 is a diagram showing a perspective view of an IGBT stack device which is wired using a conventional bus bar. 2, an IGBT stack device for wiring using a conventional bus bar includes an
도 3은 종래의 전력케이블 및 버스바를 혼용하여 배선하는 IGBT 스택 장치의 사시도 구성을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 전력케이블 및 버스바를 혼용하여 배선하는 IGBT 스택 장치는, IGBT를 이용한 스위칭 소자부(11)를 모듈화한 IGBT 스택(10)과, 평활 회로의 DC 커패시터(21)를 모듈화한 커패시터 모듈(20)을 포함하고, IGBT 스택(10)과 커패시터 모듈(20)을 결선하는데 전력케이블(31) 및 버스바(32)를 혼용하여 이용하게 된다. 이러한 결선 방식의 구조는 전력케이블(31)이나 버스바(32)를 단독으로 이용한 배선의 단점을 어느 정도 줄일 수는 있으나 앞서 설명한 바와 같은 종래의 비슷한 결과를 가져오게 된다.
3 is a diagram showing a perspective configuration of an IGBT stack device which performs wiring using a conventional power cable and a bus bar in a mixed manner. 3, the conventional IGBT stack device for interconnection using a power cable and a bus bar includes an
상술한 바와 같은 종래의 결선방식을 갖는 종래의 IGBT 스택 장치는, 전력케이블이나 버스바를 사용하여 IGBT를 이용한 스위칭 소자부와 평활 회로의 DC 커패시터부를 전력변환장치 판넬에 결선할 경우 설계 및 제작하는데 많은 시간이 걸리고, 조립 후 화재의 위험성을 가지고 있는 체결단의 접속 상태를 일일이 확인을 해야만 한다. 또한 전력변환장치의 용량에 따라 스택의 주요 부품인 IGBT, DC 커패시터부가 가변되어 IGBT 스택을 표준화하기가 어려워 전력변환장치를 제작할 때마다 전반적인 구조 변경을 다시 해야 하고, IGBT를 조립하는 방법도 종류에 따라 다르기 때문에 비숙련공의 경우 조립하는데 많은 시간이 걸리게 되는 문제가 있었다.The conventional IGBT stack device having the above-described conventional wiring method is designed and manufactured when a switching element portion using an IGBT and a DC capacitor portion of a smoothing circuit are connected to a power conversion device panel by using a power cable or a bus bar It is necessary to confirm the connection state of the fastening end which takes time and has a risk of fire after assembly. In addition, it is difficult to standardize the IGBT stack by varying the IGBT and DC capacitor parts, which are the main components of the stack, depending on the capacity of the power converter. Therefore, the overall structure change must be repeated every time the power converter is manufactured. There is a problem that it takes much time to assemble the non-skilled workers.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 전력변환장치의 핵심인 IGBT를 이용한 스위칭 소자부와 평활 회로의 DC 커패시터를 모듈화하여 스택을 구성한 후 모듈화된 IGBT 스택을 체결함에 있어, IGBT 스택과 DC 커패시터 모듈 간에 클립 핀 구조의 클립 버스바를 이용하여 클립의 홈끼리 정합시켜 체결이 가능하도록 구성함으로써, 기존의 전력케이블이나 버스바를 이용한 결선 방식에서 나타나는 작업의 비효율성 및 비표준화의 문제가 해결되고, 인건비 및 설비 투자의 비용을 절감하며, 전력변환장치 제품의 사후 관리에도 비용이 절감되어 전반적인 신뢰도 향상에 따른 제품 경쟁력을 확보할 수 있도록 하는, 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems of the previously proposed methods. The present invention provides a switching device using an IGBT, which is a core of a power conversion device, and a DC capacitor of a smoothing circuit, The IGBT stack and the DC capacitor module can be fastened to each other by matching the grooves of the clips by using the clip bus bar of the clip pin structure so that the ineffectiveness of the work in the connection method using the existing power cable or bus bar And clip bus bar connection structure which can solve the problem of non-standardization, reduce the labor cost and the cost of facility investment, and reduce the cost for post-management of the power conversion device product, And an IGBT stack device using the same.
또한, 본 발명은, 클립 핀 구조의 클립 버스바를 이용한 단순 체결방식을 제공함으로써, 체결단의 접속 상태를 일일이 확인해야 하는 불편함을 해소하고, 비숙련공의 경우에도 조립 시간이 단축될 수 있도록 하며, 전력변환장치의 용량 증설에도 전반적인 구조 변경 없이 클립 버스바를 IGBT 스택의 모듈화된 표준화에 직병렬 구조로 확장하는 방식으로 효과적인 대응이 가능하도록 하는, 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Further, the present invention provides a simple fastening method using a clip bus bar having a clip pin structure, thereby eliminating the inconvenience of checking the connection state of the fastening end, and shortening the assembly time even in the case of an unskilled worker , And provides an IGBT stack device using a clip bus bar connection structure which can effectively cope with the extension of the clip bus bar to the modularized standardization of the IGBT stack in a serial-parallel structure without increasing the overall structure of the power converter. It is another purpose.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치는,According to an aspect of the present invention, there is provided an IGBT stack device using a clip bus bar connection structure,
클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치로서,An IGBT stack device using a clip bus bar connection structure,
전력변환장치에서 IGBT를 이용한 스위칭 소자부를 모듈화한 IGBT 스택;An IGBT stack in which a switching element unit using an IGBT is modularized in a power conversion apparatus;
평활회로의 DC 커패시터를 모듈화한 커패시터 모듈; 및A capacitor module in which a DC capacitor of a smoothing circuit is modulated; And
상기 IGBT 스택과 상기 커패시터 모듈 간을 상호 접속시켜 전기적으로 연결되도록 하는 구조의 클립 버스바를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
And a clip bus bar having a structure in which the IGBT stack and the capacitor module are mutually connected and electrically connected to each other.
바람직하게는, 상기 클립 버스바는,Advantageously, the clip bus bar comprises:
상기 IGBT 스택의 스위칭 소자부에 접속부로 구성되는 IGBT 클립 버스바; 및An IGBT clip bus bar constituted by a connection part to a switching element part of the IGBT stack; And
상기 커패시터 모듈에 접속부로 구성되는 커패시터 클립 버스바를 포함하여 구성할 수 있다.
And a capacitor clip bus bar constituted by a connection part to the capacitor module.
더욱 바람직하게는, 상기 IGBT 클립 버스바는,More preferably, the IGBT clip bus bar comprises:
상기 IGBT 스택의 스위칭 소자부에 체결 고정되는 수평 플레이트;A horizontal plate fastened and fixed to a switching element of the IGBT stack;
상기 수평 플레이트에서 상향 절곡된 수직 플레이트; 및A vertical plate bent upwardly from the horizontal plate; And
상기 수직 플레이트에서 절곡 형성된 체결 접속부를 포함하는 구조로 구성할 수 있다.
And a fastening connection portion formed by bending the vertical plate.
더욱더 바람직하게는, 상기 커패시터 클립 버스바는,Still more preferably, the capacitor clip bus bar comprises:
상기 IGBT 버스바의 체결 접속부가 삽입되는 형태로 끼워져 정합 체결될 수 있도록 하는 클립 핀 구조를 포함하여 구성할 수 있다.
And a clip pin structure for inserting and fastening the fastening and connecting portions of the IGBT bus bars in a manner to be inserted thereinto.
바람직하게는, 상기 클립 버스바는,Advantageously, the clip bus bar comprises:
상기 IGBT 스택과 커패시터 모듈 간을 연결 접속할 때, 파워커넥터와 같은 형태로 직접 체결하는 방식으로 배선 길이의 최소화를 통한 스트레이 인덕턴스(stray inductance) 성분이 최소화되도록 할 수 있다.
When the IGBT stack and the capacitor module are connected and connected, the stray inductance component by minimizing the wiring length can be minimized by directly coupling the IGBT stack and the capacitor module in the same manner as the power connector.
더욱 바람직하게는, 상기 클립 버스바는,More preferably, the clip bus bar includes:
전력변환장치의 용량 변경에 대응하여 상기 IGBT 스택 및 커패시터 모듈의 증설 시, 상기 IGBT 스택 및 커패시터 모듈의 표준화에 대응하는 직병렬 구조의 확장으로 구성할 수 있다.Parallel expansion of the IGBT stack and the capacitor module corresponding to the standardization of the IGBT stack and the capacitor module when the IGBT stack and the capacitor module are added in response to the capacity change of the power inverter.
본 발명에서 제안하고 있는 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치에 따르면, 전력변환장치의 핵심인 IGBT를 이용한 스위칭 소자부와 평활 회로의 DC 커패시터를 모듈화하여 스택을 구성한 후 모듈화된 IGBT 스택을 체결함에 있어, IGBT 스택과 DC 커패시터 모듈 간에 클립 핀 구조의 클립 버스바를 이용하여 클립의 홈끼리 정합시켜 체결이 가능하도록 구성함으로써, 기존의 전력케이블이나 버스바를 이용한 결선 방식에서 나타나는 작업의 비효율성 및 비표준화의 문제가 해결되고, 인건비 및 설비 투자의 비용을 절감하며, 전력변환장치 제품의 사후 관리에도 비용이 절감되어 전반적인 신뢰도 향상에 따른 제품 경쟁력을 확보할 수 있도록 할 수 있다.
According to the IGBT stack device using the clip bus bar connection structure proposed in the present invention, the switching element portion using the IGBT, which is the core of the power conversion device, and the DC capacitor of the smoothing circuit are modularized to form a stack, and then the modularized IGBT stack The clip bus bar of the clip pin structure between the IGBT stack and the DC capacitor module is used to match the grooves of the clips to each other so that the inefficiency and the non-efficiency of the work in the wiring method using the conventional power cable or bus bar It is possible to solve the problem of standardization, to reduce the labor cost and the cost of facility investment, and to reduce the cost of post-management of the power conversion device, thereby securing the product competitiveness by improving the overall reliability.
또한, 본 발명에 따르면, 클립 핀 구조의 클립 버스바를 이용한 단순 체결방식을 제공함으로써, 체결단의 접속 상태를 일일이 확인해야 하는 불편함을 해소하고, 비숙련공의 경우에도 조립 시간이 단축될 수 있도록 하며, 전력변환장치의 용량 증설에도 전반적인 구조 변경 없이 클립 버스바를 IGBT 스택의 모듈화된 표준화에 직병렬 구조로 확장하는 방식으로 효과적인 대응이 가능하도록 할 수 있다.Further, according to the present invention, by providing a simple fastening method using a clip bus bar having a clip pin structure, it is possible to solve the inconvenience of checking the connection state of the fastening end and to shorten the assembling time even in case of an unskilled worker In addition, it is possible to effectively cope with the extension of the capacity of the power conversion device by extending the clip bus bar to the modularized standardization of the IGBT stack in a serial-parallel structure without changing the overall structure.
도 1은 종래의 전력케이블을 이용하여 배선하는 IGBT 스택 장치의 사시도 구성을 도시한 도면.
도 2는 종래의 버스바를 이용하여 배선하는 IGBT 스택 장치의 사시도 구성을 도시한 도면.
도 3은 종래의 전력케이블 및 버스바를 혼용하여 배선하는 IGBT 스택 장치의 사시도 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치의 분리 사시도 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치의 체결 사시도 구성을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치의 프런트 뷰(front view) 구성을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치의 사이드 뷰(side view) 구성을 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a conventional IGBT stack device using a power cable. FIG.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an IGBT stack device.
3 is a perspective view of a conventional IGBT stack device for wiring using a power cable and a bus bar.
4 is an exploded perspective view of an IGBT stack device using a clip bus bar connection structure according to an embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a perspective view showing a fastening perspective view of an IGBT stack device using a clip bus bar connection structure according to an embodiment of the present invention; FIG.
6 is a front view of an IGBT stack device using a clip bus bar connection structure according to an embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a side view of an IGBT stack device using a clip bus bar connection structure according to an embodiment of the present invention; FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In the drawings, like reference numerals are used throughout the drawings.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치의 분리 사시도 구성을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치의 체결 사시도 구성을 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치의 프런트 뷰(front view) 구성을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치의 사이드 뷰(side view) 구성을 도시한 도면이다. 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치는, IGBT 스택(110), 커패시터 모듈(120), 및 클립 버스바(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
FIG. 4 is a perspective view illustrating an IGBT stack device using a clip bus bar connection structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross- 6 is a diagram showing a front view configuration of an IGBT stack device using a clip bus bar connection structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross- 1 is a diagram showing a side view configuration of an IGBT stack device using a clip bus bar connection structure according to an embodiment of the present invention. 4 to 7, an IGBT stack device using a clip bus bar connection structure according to an embodiment of the present invention includes an
IGBT 스택(110)은, 전력변환장치에서의 핵심인 IGBT를 이용한 스위칭 소자부(111)를 모듈화한 구성이다. 이러한 IGBT 스택(110)은 전력변환장치에서 IGBT를 구비한 스위칭 역할을 하며, 전력변환장치에서 전력변환을 위한 각종 회로소자들이 포함되는 구성이다. 여기서, 회로소자들로는 저항과, 퓨즈, SCR/다이오드 모듈, 출력전류 검출부(Current transducer), 스너버(snubber)등을 포함할 수 있다.
The
커패시터 모듈(120)은, 평활회로의 DC 커패시터(121)를 모듈화한 구성이다. 이러한 커패시터 모듈(120)은 복수의 DC 커패시터(121)을 모듈화한 스택으로 구성하게 된다. 본 발명에 따른 IGBT 스택(110)과 커패시터 모듈(120)은 전력변환장치에서 널리 알려진 핵심적인 구성으로 통상적인 바, 구체적인 구성 및 기능에 대해서는 생략하고, 본 발명의 기술적 특징인 IGBT 스택(110)과 커패시터 모듈(120) 간의 체결 방식에 대해 상세히 설명하기로 한다.
The
클립 버스바(130)는, IGBT 스택(110)과 커패시터 모듈(120)간을 상호 접속시켜 전기적으로 연결되도록 하는 구조의 구성이다. 이러한 클립 버스바(130)는 IGBT 스택(110)의 스위칭 소자부(111)에 접속부로 구성되는 IGBT 클립 버스바(131)와, 커패시터 모듈(120)에 접속부로 구성되는 커패시터 클립 버스바(135)를 포함하여 구성할 수 있다. 여기서, IGBT 클립 버스바(131)는 IGBT 스택(110)의 스위칭 소자부(111)에 체결 고정되는 수평 플레이트(132)와, 수평 플레이트(132)에서 상향 절곡된 수직 플레이트(133)와, 수직 플레이트(133)에서 절곡 형성된 체결 접속부(134)를 포함하는 구조로 구성할 수 있다. 또한, 커패시터 클립 버스바(135)는 IGBT 버스바(131)의 체결 접속부(134)가 삽입되는 형태로 끼워져 정합 체결될 수 있도록 하는 클립 핀(136) 구조를 포함하여 구성하게 된다. 이러한 체결의 정합 구조를 갖는 클립 버스바(130)는 IGBT 스택(110)과 커패시터 모듈(120)간을 연결 접속할 때, 파워커넥터와 같은 형태로 직접 체결하는 방식으로 배선 길이의 최소화를 통한 스트레이 인덕턴스(stray inductance) 성분이 최소화되도록 할 수 있다. 또한, 클립 버스바(130)는 전력변환장치의 용량 변경에 대응하여 IGBT 스택(110) 및 커패시터 모듈(120)의 증설 시, IGBT 스택(110) 및 커패시터 모듈(120)의 표준화에 대응하는 직병렬 구조의 확장으로 구성할 수도 있다.
The
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치는, 클립 버스바 접속 구조를 통해서 기존의 볼트 및 너트를 이용하는 전력케이블이나 버스바 체결 방식의 문제를 해결하고, 제작 시간을 단축할 뿐만 아니라, 더욱 확실한 접속으로 전력변환장치의 성능을 향상시킬 수 있게 된다. 한편, 종래에는 대용량일 경우 스위칭 소자부와 DC 커패시터부의 크기와 부피가 커지게 되고, 이에 따라 전력변환장치 제품이 무거워져 혼자서 취부하기에 어려움이 따르게 되며, 스택을 취부하는 데 다수의 인원이 필요하거나 리프팅 툴을 이용하여 취부하여야 하기 때문에 제작 시 비용과 시간이 많이 발생하게 된다. 그러나 본 발명에 따른 클립 버스바 구조일 경우에는 스위칭 소자부를 먼저 외함에 취부하고 나중에 DC 커패시터부를 취부하게 되므로 적은 인원으로 제작이 가능하기 때문에 비용이 절감될 뿐 아니라 제작 시간도 단축시킬 수 있다. 이는 제품의 사후 관리 시에도 적은 비용 및 인원으로 관리가 가능하여 쉬운 교체로 인해 시간을 절약할 수 있다. 또한, 전력케이블을 사용하지 않기 때문에 전체 전력변환장치 판넬을 소형화할 수 있으며, 클립 버스바 간의 홈을 이용해 더욱 확실히 접속을 하기 때문에 종래 기술의 가장 큰 단점인 체결 단의 볼트 및 너트의 접속 상태를 확인하지 않아도 되어 전체 제작 시간을 단축시킬 수 있게 된다.
That is, the IGBT stack device using the clip bus bar connection structure according to an embodiment of the present invention solves the problem of a power cable or a bus bar fastening method using a conventional bolt and nut through a clip bus bar connection structure, It is possible not only to shorten the time, but also to improve the performance of the power conversion apparatus with a more reliable connection. Conventionally, in the case of a large capacity, the size and volume of the switching element unit and the DC capacitor unit become large, and accordingly, the power conversion apparatus becomes heavy, making it difficult to mount the power conversion apparatus by itself. Or a lifting tool, so that it takes much time and cost to manufacture. However, in the case of the clip bus bar structure according to the present invention, since the switching element unit is first attached to the enclosure and the DC capacitor unit is attached later, it is possible to manufacture the switching unit unit with a small number of personnel. This can save time due to easy replacement because it can be managed with low cost and personnel even after product management. In addition, since the power cable is not used, the whole power converter panel can be miniaturized and the connecting state of the bolts and nuts of the fastening end, which is the biggest disadvantage of the prior art, It is possible to shorten the entire production time.
본 발명의 일실시예에 따른 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치는 종래의 전력케이블, 버스바, 및 전력케이블과 버스바를 혼용하는 결선 방식에 비해 다음과 같은 장점을 갖게 된다. 먼저, 클립 버스바를 이용한 클립 핀 구조의 홈에 끼워 밀착시키는 체결 방식으로 보다 확실한 접속을 통해 전기적인 임피던스를 최소화할 수 있어 화재의 위험성을 근본적으로 차단할 수 있으며, 이후에 모듈화된 스택을 기구적으로 움직이지 않게 고정하여 IGBT 스택의 조립을 완료하게 되므로 제작 시간을 단축할 수 있게 된다. 즉, 클립 버스바를 이용해서 마치 파워커넥터처럼 클립을 구성하여 IGBT 스택의 체결에 이용하기 때문에 스택을 고정할 위치에 큰 제약을 받지 않으며, IGBT 스택의 클립 버스바를 밀착시킴으로써 배선의 길이를 최소화할 수 있어 스트레이 인덕턴스 성분에 의한 피해를 줄일 수 있어 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 배선의 길이를 최소화할 수 있어 동일 용량 전력변환장치의 경우 크기를 소형화할 수 있어 전력변환장치의 공간 활용성을 높일 수 있고 전체 제작비용을 줄일 수 있게 된다. 또한, 볼트, 너트를 이용하여 고정하지 않기 때문에 조립 상태를 검사하는 데 있어 스택의 고정 상태만 확인하게 되어 전체 제작 시간을 단축할 수 있게 된다. 또한, 전력변환장치 용량에 따라 매번 설계를 다르게 하는 것이 아니고 IGBT 스택을 모듈화하여 표준화함으로써 직병렬 구조로 확장하여 전반적인 구조 변경이 아닌 단순히 전력변환장치 판넬의 크기만 키워서 더욱 빠른 대응을 할 수 있게 된다. 또한, IGBT 스택의 표준화를 통해 전력변환장치의 핵심 부품인 IGBT, DC 커패시터를 동일 품종으로 선정할 수 있어 대량구매가 가능해지기 때문에 부품 가격 절감을 통한 전체 전력변환장치 가격 경쟁력을 확보할 수 있고, 납기까지 오랜 기간이 걸릴 수 있는 주요 부품의 재고를 확보할 수 있으므로 부품 납기를 단축시켜 전력변환장치 전체 제작 시간을 단축할 수 있는 등의 효과를 제공할 수 있게 된다.
The IGBT stack device using the clip bus bar connection structure according to an embodiment of the present invention has the following advantages in comparison with the conventional power cable, bus bar, and wiring method in which a power cable and a bus bar are mixed. First, it is possible to minimize the electrical impedance through more reliable connection by fitting the clip bus structure into the groove of the clip pin structure, and thus it is possible to fundamentally block the risk of fire, and thereafter, the modular stack can be mechanically It is possible to shorten the manufacturing time since the assembly of the IGBT stack is completed. In other words, since the clips are formed like a power connector by using the clip bus bar, they are used for fastening the IGBT stack. Therefore, the length of the wiring can be minimized by closely contacting the clip bus bar of the IGBT stack Therefore, the damage caused by the stray inductance component can be reduced, and the reliability of the product can be improved. In addition, since the length of the wiring can be minimized, the size of the same capacity power conversion apparatus can be reduced, and the space utilization of the power conversion apparatus can be increased and the entire production cost can be reduced. In addition, since it is not fixed using bolts and nuts, it is possible to check only the fixed state of the stack in checking the assembled state, thereby shortening the entire manufacturing time. In addition, the IGBT stack is standardized by modularizing the IGBT stack, not by designing each time according to the capacity of the power converter, so that it can be expanded to a serial parallel structure to increase the size of the power converter panel . In addition, through the standardization of the IGBT stack, IGBT and DC capacitors, which are the core components of the power conversion device, can be selected as the same type, so that mass purchasing becomes possible. Therefore, It is possible to secure the inventory of the major parts that can take a long period of time until the delivery date, thereby shortening the delivery time of the parts and shortening the entire manufacturing time of the power conversion apparatus.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics of the invention.
110: IGBT 스택 111: 스위칭 소자부
120: 커패시터 모듈 121: DC 커패시터
130: 클립 버스바 131: IGBT 클립 버스바
132: 수평 플레이트 133: 수직 플레이트
134: 체결 접속부 135: 커패시터 클립 버스바
136: 클립 핀110: IGBT stack 111: Switching element part
120: capacitor module 121: DC capacitor
130: clip bus bar 131: IGBT clip bus bar
132: Horizontal plate 133: Vertical plate
134: fastening connection 135: capacitor clip bus bar
136: clip pin
Claims (6)
전력변환장치에서 IGBT를 이용한 스위칭 소자부(111)를 모듈화한 IGBT 스택(110);
평활회로의 DC 커패시터(121)를 모듈화한 커패시터 모듈(120); 및
상기 IGBT 스택(110)과 상기 커패시터 모듈(120) 간을 상호 접속시켜 전기적으로 연결되도록 하는 구조의 클립 버스바(130)를 포함하며,
상기 클립 버스바(130)는,
상기 IGBT 스택(110)의 스위칭 소자부(111)에 접속부로 구성되는 IGBT 클립 버스바(131)와, 상기 커패시터 모듈(120)에 접속부로 구성되는 커패시터 클립 버스바(135)를 포함하여 구성하되, 상기 IGBT 클립 버스바(131)는 상기 IGBT 스택(110)의 스위칭 소자부(111)에 체결 고정되는 수평 플레이트(132)와, 상기 수평 플레이트(132)에서 상향 절곡된 수직 플레이트(133), 및 상기 수직 플레이트(133)에서 절곡 형성된 체결 접속부(134)를 포함하는 구조로 구성하고, 상기 커패시터 클립 버스바(135)는 상기 IGBT 클립 버스바(131)의 체결 접속부(134)가 삽입되는 형태로 끼워져 정합 체결될 수 있도록 하는 클립 핀(136) 구조를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치.
An IGBT stack device using a clip bus bar connection structure,
An IGBT stack 110 in which a switching element unit 111 using an IGBT is modularized in a power conversion apparatus;
A capacitor module 120 modularizing the DC capacitor 121 of the smoothing circuit; And
And a clip bus bar 130 configured to interconnect and electrically connect the IGBT stack 110 and the capacitor module 120,
The clip bus bar (130)
An IGBT clip bus bar 131 constituted of a connection part to the switching element part 111 of the IGBT stack 110 and a capacitor clip bus bar 135 constituted of a connection part to the capacitor module 120, The IGBT clip bus bar 131 includes a horizontal plate 132 fastened to and fixed to the switching element 111 of the IGBT stack 110 and a vertical plate 133 bent upward from the horizontal plate 132, And a coupling connection part 134 bent at the vertical plate 133. The capacitor clip bus bar 135 has a structure in which the coupling connection part 134 of the IGBT clip bus bar 131 is inserted And a clip pin (136) which is inserted into the clip bus bar and inserted into the clip bus bar.
상기 IGBT 스택(110)과 커패시터 모듈(120) 간을 연결 접속할 때, 파워커넥터와 같은 형태로 직접 체결하는 방식으로 배선 길이의 최소화를 통한 스트레이 인덕턴스(stray inductance) 성분이 최소화되도록 하는 것을 특징으로 하는, 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the clip bus bar (130)
When the IGBT stack 110 and the capacitor module 120 are connected and connected, the stray inductance component is minimized by minimizing the wiring length by directly coupling the IGBT stack 110 and the capacitor module 120 in the form of a power connector. , IGBT stack device using clip bus bar connection structure.
전력변환장치의 용량 변경에 대응하여 상기 IGBT 스택(110) 및 커패시터 모듈(120)의 증설 시, 상기 IGBT 스택(110) 및 커패시터 모듈(120)의 표준화에 대응하는 직병렬 구조의 확장으로 구성하는 것을 특징으로 하는, 클립 버스바 접속 구조를 이용한 IGBT 스택 장치.6. The apparatus of claim 5, wherein the clip bus bar (130)
Parallel structure corresponding to the standardization of the IGBT stack 110 and the capacitor module 120 when the IGBT stack 110 and the capacitor module 120 are expanded in response to the capacity change of the power conversion apparatus And the IGBT stack device using the clip bus bar connection structure.
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|---|---|---|---|
| KR1020140002584A KR101404373B1 (en) | 2014-01-08 | 2014-01-08 | Insulated gate bipolar transistor stack device using clip busbar connect structure |
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