專利名稱：層疊式母排結(jié)構(gòu)的高壓變頻功率單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種高壓變頻裝置，特別是涉及一種用于中高壓交流電壓，驅(qū)動 異步電動機的可調(diào)頻、調(diào)壓的單相逆變器串聯(lián)連接的層疊式母排結(jié)構(gòu)的高壓變頻功率單兀。
背景技術(shù)：
高壓變頻器是在低壓變頻器已成功應用的基礎上發(fā)展起來的，從功率控制角度來 講，高壓變頻調(diào)壓是典型的控制定子電磁功率從而間接控制轉(zhuǎn)子電磁功率的調(diào)速，進而實 現(xiàn)了異步機的機械功率控制，達到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的。每臺單相逆變器為典型的單相三電平橋式逆變器，由輸入變壓器的一個繞組副邊 供電，經(jīng)整流、濾波后的直流電壓供給單相橋式逆變器。采用專門的PWM調(diào)制技術(shù)，將直流 電壓轉(zhuǎn)換為頻率和幅值可調(diào)的單相交流電壓。目前的變頻器一般容易受外界的電磁干擾，這主要是因為內(nèi)部電容、整流橋、逆變 模塊(IGBT)、主控板、阻容板、保險板布置的不合理。電解電容組與整流橋以及逆變模塊 (IGBT)之間連接線路比較長，相互交錯。這樣就導致變頻器抗干擾性能差，工作不穩(wěn)定。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種緊湊型、體積小，運行安 全穩(wěn)定，散熱好的層疊式母排結(jié)構(gòu)的高壓變頻功率單元。本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種層疊式 母排結(jié)構(gòu)的高壓變頻功率單元，包括有設置在殼體內(nèi)依次連接的輸入端三相整流橋、第一 MTC模塊和驅(qū)動板，所述的第一 MTC模塊還連接管形電阻，所述的驅(qū)動板分別連接逆變模塊 和第二 MTC模塊，所述的逆變模塊還分別連接電容和第二 MTC模塊，所述的第二 MTC模塊連 接輸出端三相整流橋，還設置有通過保險板與驅(qū)動板相連的三相變壓器，所述的輸入端三 相整流橋的輸入端還通過快速熔斷器連接輸入線銅排，所述的輸出端三相整流橋連接輸出 線銅排，所述的輸入端三相整流橋與逆變模塊之間連接有電解電容組，所述的電解電容組 接入阻容板，同時阻容板接入驅(qū)動板，所述的電解電容組是通過層疊正、負極及短接母排與 逆變模塊通進行連接，所述的輸入端三相整流橋通過電解電容組與距逆變模塊最近距離的 銅排搭接。所述的驅(qū)動板上還設置有用于熱保護的溫度電器。所述的電解電容組中的每一個電解電容的兩端各套一個電容圈。所述的與逆變模塊相連接的電解電容組設置在驅(qū)動板的內(nèi)側(cè)并直接卡在殼體上。由多個所述的兩端各套一個電容圈的電解電容組成的電解電容組與驅(qū)動板之間 依次設置有由短接母排和正級母排構(gòu)成的與電解電容組的一端緊密相鄰的第一層，由聚四 氟乙烯的絕緣紙構(gòu)成的用于與負極層的負級母排隔離開的第二層，由負級母排構(gòu)成的第三 層，由不飽和樹脂玻璃纖維模塑料的絕緣板構(gòu)成的用于與驅(qū)動板隔離開的第四層，所述的絕緣板與驅(qū)動板緊密相鄰。本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是本實用新型的層疊式母排結(jié)構(gòu)的高壓變頻 功率單元，將數(shù)個電解電容利用絕緣耐高溫材質(zhì)的電容圈固定在功率單元殼體上，使用層 疊母排把電解電容組和逆變模塊(IGBT)連接起來。從而減少成本，實現(xiàn)了整體功率單元內(nèi) 部結(jié)構(gòu)更優(yōu)化，節(jié)省內(nèi)部空間，縮小了單元體積和重量，使整體結(jié)構(gòu)更緊湊，提高了產(chǎn)品的 可靠性、穩(wěn)定性和安全性，并與整流橋、MTC模塊進行短銅排搭接，使其連接距離最短，并每 個單元內(nèi)部都裝有濾波器，達到最好濾波抗干擾效果，使高壓功率單元工作更加穩(wěn)定。

圖1是本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是單個電解電容與電容圈組合的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是濾波電解電容組套上電容圈安裝在功率單元殼體上正面的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是濾波電解電容組套上電容圈安裝在功率單元殼體上背面的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是電解電容組上安裝短接母排和正級母排的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是在短接母排，正級母排上面安裝一層聚四氟乙烯的絕緣紙的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是在聚四氟乙烯的絕緣紙上面安裝一層負級母排的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是在負級母排上又安裝了一層絕緣板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是在絕緣板上安裝上驅(qū)動板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的標號分別是1-電解電容組；2-驅(qū)動板；3-快速熔斷器；4-輸入線銅排；5-輸入端三相整流橋； 6-第一 MTC模塊；7-逆變模塊；8-電容；9-散熱器；10-輸出端三相整流橋；11-第二 MTC 模塊；12-輸出線銅排；13-阻容板；14-管形電阻；15-保險板；16-三相變壓器；17-溫度繼 電器；18-殼體；20-電容圈；21-電解電容；22-短接母排；23-正級母排；24-聚四氟乙烯的 絕緣紙；25-負級母排；26-絕緣板。
具體實施方式
為能進一步了解本實用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲列舉以下實施例，并配合 附圖詳細說明本實用新型的層疊式母排結(jié)構(gòu)的高壓變頻功率單元如下如圖1所示，本實用新型的層疊式母排結(jié)構(gòu)的高壓變頻功率單元，包括有設置在 殼體18內(nèi)依次連接的輸入端三相整流橋5、第一 MTC模塊6和驅(qū)動板2，所述的驅(qū)動板2上 還設置有用于熱保護的溫度電器17。所述的第一 MTC模塊6還連接管形電阻14，管形電阻 14的作用是限流保護。所述的驅(qū)動板2分別連接逆變模塊7和第二 MTC模塊11，所述的逆 變模塊7還分別連接電容8和第二 MTC模塊11，所述的第二 MTC模塊11連接輸出端三相整 流橋10，還設置有通過保險板15與驅(qū)動板2相連的三相變壓器16，三相變壓器16的作用 是給驅(qū)動板供電。所述的輸入端三相整流橋5的輸入端還通過快速熔斷器3連接輸入線銅 排4，所述的輸出端三相整流橋10連接輸出線銅排12，所述的輸入端三相整流橋5與逆變 模塊7之間連接有電解電容組1，所述的電解電容組1接入阻容板13，同時阻容板13接入 驅(qū)動板2，阻容板13的作用是形成旁通回路，對整個高壓功率單元起到旁通保護作用，使 三組串聯(lián)的電解電容保持均壓，避免電容擊穿損壞。所述的電解電容組1是通過層疊正、負極及短接母排與逆變模塊7通進行連接，所述的輸入端三相整流橋5通過電解電容組1與 距逆變模塊7最近距離的銅排搭接。輸入端三相整流橋5主要用于將從進線輸入線銅排4輸入的交流電轉(zhuǎn)換成直流 電。第一 MTC模塊6的作用是給電解電容組充電。然后再通過濾波電解電容組1濾波后輸 入到逆變模塊(IGBT)7，通過逆變模塊7對其進行轉(zhuǎn)換，輸出交流電，并通過輸出線銅排12 輸出。如果本實用新型的功率單元出現(xiàn)故障，輸出端三相整流橋10與第二 MTC模塊11形 成的旁通回路會把整個功率單元旁通起來，避免了整個變頻器停止，大大提高了系統(tǒng)運行 的可靠性。上述逆變模塊7對電流的逆變過程需要通過驅(qū)動板2來實現(xiàn)。首先是高壓變頻功率單元散熱器的選擇散熱器熱阻Rsa = (Tc-Ta) /Pt(av)-RcsRcs 一般介于 0. 01-0. 030C /W 之間。(這是單個模塊用散熱器熱阻，若散熱器上安裝幾個模塊，則用nPT(AV)代入即可。) 其中，Tc 殼溫 Ta 環(huán)境溫度 Ptav 通態(tài)耗散平均功耗 R。s 模塊接觸熱阻。求出 Rsa后，選定散熱器型號規(guī)格，其熱阻應比計算出的熱阻小，查散熱器的熱阻曲線即可選得合 適散熱器尺寸。根據(jù)以上公式推算，所以選擇散熱器DXC-779型。此散熱器截面積為89cm2，周長 為 2620_，重量 24kg/m。 如圖2所示，所述的電解電容組1中的每一個電解電容21的兩端各套一個電容圈 20。如圖3、圖4所示，所述的與逆變模塊7相連接的電解電容組1設置在驅(qū)動板2的 內(nèi)側(cè)并直接卡在殼體18上。如圖5 圖9所示，由多個所述的兩端各套一個電容圈20的電解電容21組成的 電解電容組1與驅(qū)動板2之間依次設置有由短接母排22和正級母排23構(gòu)成的與電解電容 組1的一端緊密相鄰的第一層，由聚四氟乙烯的絕緣紙24構(gòu)成的用于與負極層的負級母排 隔離開的第二層，由負級母排25構(gòu)成的第三層，上述的三層組合就是層疊母排，在層疊母 排上再設置由不飽和樹脂玻璃纖維模塑料的絕緣板26構(gòu)成的用于與驅(qū)動板2隔離開的第 四層，所述的絕緣板26與驅(qū)動板2緊密相鄰。所述濾波電解電容組1采用直接安裝在本實用新型的層疊式母排結(jié)構(gòu)的高壓變 頻功率單元的殼體上的安裝方法，主要作用是使其與逆變模塊7之間連接線路更簡化，連 接距離更加短，這樣由于縮短了電流傳輸?shù)木嚯x，使得傳輸過程中產(chǎn)生的干擾大大降低。從 而使輸出到逆變模塊7的電流更加平穩(wěn)、波動更加小，而輸入到逆變模塊7的電流再經(jīng)過逆 變處理后輸出交流電。本實用新型的層疊式母排結(jié)構(gòu)的高壓變頻功率單元，將電解電容組通過絕緣耐高 溫的電容圈套固定在功率單元殼體上，并通過層疊式母排連接逆變模塊(IGBT)，這樣既節(jié) 省了空間精簡的結(jié)構(gòu)體積，也提高了電氣的穩(wěn)定性和可靠性，也縮短了電流傳輸?shù)木嚯x，避 免電流傳輸時造成的電磁干擾。此外，電解電容組還起到了濾波作用。將經(jīng)過三相整流橋模 塊的交流變直流后的電流進行濾波輸出到逆變模塊(IGBT)，將直流變成交流，然后通過兩 根出線母排直接輸出，當功率單元出現(xiàn)故障時，則單元通過阻容板對著的三相整流橋和MTC 模塊搭接的旁通回路進行旁通保護。
權(quán)利要求一種層疊式母排結(jié)構(gòu)的高壓變頻功率單元，包括有設置在殼體(18)內(nèi)依次連接的輸入端三相整流橋(5)、第一MTC模塊(6)和驅(qū)動板(2)，所述的第一MTC模塊(6)還連接管形電阻(14)，所述的驅(qū)動板(2)分別連接逆變模塊(7)和第二MTC模塊(11)，所述的逆變模塊(7)還分別連接電容(8)和第二MTC模塊(11)，所述的第二MTC模塊(11)連接輸出端三相整流橋(10)，還設置有通過保險板(15)與驅(qū)動板(2)相連的三相變壓器(16)，其特征在于，所述的輸入端三相整流橋(5)的輸入端還通過快速熔斷器(3)連接輸入線銅排(4)，所述的輸出端三相整流橋(10)連接輸出線銅排(12)，所述的輸入端三相整流橋(5)與逆變模塊(7)之間連接有電解電容組(1)，所述的電解電容組(1)接入阻容板(13)，同時阻容板(13)接入驅(qū)動板(2)，所述的電解電容組(1)是通過層疊正、負極及短接母排與逆變模塊(7)通進行連接，所述的輸入端三相整流橋(5)通過電解電容組(1)與距逆變模塊(7)最近距離的銅排搭接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊式母排結(jié)構(gòu)的高壓變頻功率單元，其特征是所述的驅(qū) 動板(2)上還設置有用于熱保護的溫度電器(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊式母排結(jié)構(gòu)的高壓變頻功率單元，其特征是所述的電 解電容組(1)中的每一個電解電容(21)的兩端各套一個電容圈(20)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的層疊式母排結(jié)構(gòu)的高壓變頻功率單元，其特征是所述的與 逆變模塊(7)相連接的電解電容組(1)設置在驅(qū)動板(2)的內(nèi)側(cè)并直接卡在殼體(18)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的層疊式母排結(jié)構(gòu)的高壓變頻功率單元，其特征是由多個所 述的兩端各套一個電容圈(20)的電解電容(21)組成的電解電容組⑴與驅(qū)動板(2)之間 依次設置有由短接母排(22)和正級母排(23)構(gòu)成的與電解電容組(1)的一端緊密相鄰的 第一層，由聚四氟乙烯的絕緣紙(24)構(gòu)成的用于與負極層的負級母排隔離開的第二層，由 負級母排(25)構(gòu)成的第三層，由不飽和樹脂玻璃纖維模塑料的絕緣板(26)構(gòu)成的用于與 驅(qū)動板(2)隔離開的第四層，所述的絕緣板(26)與驅(qū)動板(2)緊密相鄰。
專利摘要一種層疊式母排結(jié)構(gòu)的高壓變頻功率單元，有設置在殼體內(nèi)依次連接的輸入端三相整流橋、第一MTC模塊和驅(qū)動板，第一MTC模塊還連接管形電阻，驅(qū)動板分別連接逆變模塊和第二MTC模塊，逆變模塊分別連接電容和第二MTC模塊，第二MTC模塊連接輸出端三相整流橋，通過保險板與驅(qū)動板相連的三相變壓器，輸入端三相整流橋的輸入端通過快速熔斷器連接輸入線銅排，輸出端三相整流橋連接輸出線銅排，輸入端三相整流橋與逆變模塊之間連接有電解電容組，電解電容組連接接入驅(qū)動板的阻容板，電解電容組是通過層疊正、負極及短接母排與逆變模塊通進行連接，輸入端三相整流橋通過電解電容組與距逆變模塊最近距離的銅排搭接。本實用新型體積小重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。
文檔編號H02M5/42GK201674457SQ201020185649
公開日2010年12月15日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者付文杰, 鄭瑩 申請人:天津市紅日電氣自動化有限公司