專利名稱：一種高壓無功補償igbt功率單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高壓無功補償IGBT功率單元。
背景技術(shù)：
功率單元是以晶體管、二極管等電力電子器件為開關(guān)執(zhí)行元件，將電源電路、保護電路、控制電路、自診斷電路與電力電子器件集成為一體的智能單元。通過單元之間的串聯(lián)或并聯(lián)這種積木式組合組成各種不同用途的電力電子裝置。圖2為現(xiàn)有技術(shù)的功率單元三維圖，圖3為現(xiàn)有技術(shù)的功率單元前視圖。在電力電子裝置的應用中，單元內(nèi)部晶體管和二極管等主要工作在開關(guān)狀態(tài)，直流電容工作在充、放電狀態(tài)，使模塊內(nèi)部產(chǎn)生一部分功率損耗。這些損耗器件的功耗，它使元件發(fā)熱，此時需要借助散熱系統(tǒng)將熱量帶走。如果散熱不完全或不及時，將會導致元件的溫度過高，芯片的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變化而失效，嚴重時導致元件的擊穿短路。目前，用于晶體管閥冷卻的方式主要有四種水冷、風冷、自然冷卻和熱管散熱。在實際應用中主要采用水冷、風冷。傳統(tǒng)的晶體管單元大部分采用前進、后出風式結(jié)構(gòu)，冷卻介質(zhì)只能帶走散熱器上發(fā)熱器件所產(chǎn)生熱量。如圖1，基于全控器件的IGBT鏈節(jié)功率單元在高壓變頻器、靜止無功發(fā)生器 (STATC0M)中獲得了廣泛應用。目前國內(nèi)外廠商設(shè)計的鏈節(jié)功率單元采用的都是功率端子和控制前置的設(shè)計方式。功率端子和控制端子前置的主要缺點一方面是前面板集中了功率端口和控制端口，安全及可靠性稍差；另一方面，前面板通常是面向用戶，太多的端口，使得裝置整體的美觀變差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種高壓無功補償IGBT功率單元， 晶體管后置，采用逆向鏈節(jié)的方式，不但帶走散熱器上發(fā)熱器件產(chǎn)生熱量，而且有效的帶走直流電容、取能電路、放電電路所產(chǎn)生熱量。同時還具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、雜散電感小、維護方便。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種高壓無功補償IGBT功率單元，所述功率單元包括功率單元外殼組件1、直流電容器組件2、IGBT組件3、保護及控制單元4、自診斷及驅(qū)動單元5和電源組件6 ；所述直流電容器組件2和所述IGBT組件3固定于功率單元外殼組件1中，用銅排連接；所述保護及控制單元4和所述自診斷及驅(qū)動單元5都位于所述直流電容器組件2上方，用所述功率單元外殼組件1固定；所述電源組件6安裝于所述IGBT組件3上方，用IGBT組件3固定。所述保護及控制單元4集成在PCB板卡上，所述PCB板卡的數(shù)目為1。所述IGBT組件3包括散熱器。所述直流電容器組件2的接線柱高度和所述IGBT組件3直流側(cè)高度相等。所述IGBT組件3的IGBT元件位于所述自診斷及驅(qū)動單元5的側(cè)下方，使得驅(qū)動引線最短。所述IGBT元件3與所述直流電容器組件2的直流電容對稱式布置，使得每只IGBT 元件3和所述直流電容工作在相同狀態(tài)。一次功率端子8b位于所述功率單元后部，二次控制端子9b位于所述功率單元正面，使得一次、二次電路分開。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于1.晶體管后置，并且采用逆向鏈節(jié)的結(jié)構(gòu)，不僅帶走散熱器上發(fā)熱器件產(chǎn)生熱量， 而且有效的帶走直流電容、取能電路、放電電路所產(chǎn)生熱量；2.體積小、結(jié)構(gòu)緊湊；3.雜散電感小、維護方便。


圖1是高壓變頻器和無功發(fā)生器的原理圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的功率單元三維圖；其中7.散熱器，8a.功率端子，9a.控制端子；圖3是現(xiàn)有技術(shù)的功率單元前視圖；其中8a.功率端子，9a.控制端子，10.前面板；圖4是一種高壓無功補償IGBT功率單元三維圖；其中1.功率單元外殼組件，2.直流電容器組件，3. IGBT組件，4.保護及控制單元，5.自診斷及驅(qū)動單元，6.電源組件；圖5是一種高壓無功補償IGBT功率單元主視圖；其中9b. 二次控制端子，10.前面板；圖6是一種高壓無功補償IGBT功率單元右視圖；其中1.功率單元外殼組件，2.直流電容器組件，3. IGBT組件，4.保護及控制單元，5.自診斷及驅(qū)動單元，6.電源組件；圖7是一種高壓無功補償IGBT功率單元俯視圖；其中1.功率單元外殼組件，2.直流電容器組件，3. IGBT組件；圖8是一種高壓無功補償IGBT功率單元后視圖；其中8b. —次功率端子，11.后面板；圖9是一種高壓無功補償IGBT功率單元在機柜中的裝配圖；其中12.機柜前門，13.前門進風管，14. IGBT功率單元，9b. 二次控制端子， 15.柜頂風機，16.機柜框架，8b. —次功率端子，17.機柜后門，18.隔板。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。如圖4，一種高壓無功補償IGBT功率單元，所述功率單元包括功率單元外殼組件 1、直流電容器組件2、IGBT組件3、保護及控制單元4、自診斷及驅(qū)動單元5和電源組件6 ； 所述直流電容器組件2和所述IGBT組件3固定于功率單元外殼組件1中，用銅排連接；所述保護及控制單元4和所述自診斷及驅(qū)動單元5都位于所述直流電容器組件2上方，用所
4述功率單元外殼組件1固定；所述電源組件6安裝于所述IGBT組件3上方，用IGBT組件3固定。圖5是一種高壓無功補償IGBT功率單元主視圖。圖6是一種高壓無功補償IGBT功率單元右視圖，所述保護及控制單元4集成在 PCB板卡上，所述PCB板卡的數(shù)目為1。所述IGBT組件3包括散熱器。所述直流電容器組件2的接線柱高度和所述IGBT組件3直流側(cè)高度相等。所述IGBT組件3的IGBT元件位于所述自診斷及驅(qū)動單元5的側(cè)下方，使得驅(qū)動引線最短。圖7是一種高壓無功補償IGBT功率單元俯視圖，所述IGBT元件3與所述直流電容器組件2的直流電容對稱式布置，使得每只IGBT元件3和所述直流電容工作在相同狀態(tài)。圖8是一種高壓無功補償IGBT功率單元后視圖，一次功率端子8b位于所述功率單元后部，二次控制端子9b位于所述功率單元正面，使得一次、二次電路分開。圖9是一種高壓無功補償IGBT功率單元在機柜中的裝配圖。
權(quán)利要求
1.一種高壓無功補償IGBT功率單元，其特征在于所述功率單元包括功率單元外殼組件(1)、直流電容器組件( 、IGBT組件C3)、保護及控制單元(4)、自診斷及驅(qū)動單元(5) 和電源組件(6)；所述直流電容器組件( 和所述IGBT組件C3)固定于功率單元外殼組件 (1)中，用銅排連接；所述保護及控制單元(4)和所述自診斷及驅(qū)動單元(5)都位于所述直流電容器組件( 上方，用所述功率單元外殼組件(1)固定；所述電源組件(6)安裝于所述 IGBT組件(3)上方，用IGBT組件(3)固定。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高壓無功補償IGBT功率單元，其特征在于所述保護及控制單元(4)集成在PCB板卡上，所述PCB板卡的數(shù)目為1。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高壓無功補償IGBT功率單元，其特征在于所述IGBT組件C3)包括散熱器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高壓無功補償IGBT功率單元，其特征在于所述直流電容器組件O)的接線柱高度和所述IGBT組件C3)直流側(cè)高度相等。
5.如權(quán)利要求1所述的一種高壓無功補償IGBT功率單元，其特征在于所述IGBT組件(3)的IGBT元件位于所述自診斷及驅(qū)動單元(5)的側(cè)下方，使得驅(qū)動引線最短。
6.如權(quán)利要求5述的一種高壓無功補償IGBT功率單元，其特征在于所述IGBT元件 (3)與所述直流電容器組件O)的直流電容對稱式布置，使得每只IGBT元件C3)和所述直流電容工作在相同狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種高壓無功補償IGBT功率單元，其特征在于一次功率端子 (8b)位于所述功率單元后部，二次控制端子(9b)位于所述功率單元正面，使得一次、二次電路分開。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高壓無功補償IGBT功率單元，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。功率單元包括功率單元外殼組件、直流電容器組件、IGBT組件、保護及控制單元、自診斷及驅(qū)動單元和電源組件；直流電容器組件和IGBT組件固定于功率單元外殼組件中，用銅排連接；保護及控制單元和自診斷及驅(qū)動單元都位于直流電容器組件上方，用功率單元外殼組件固定；電源組件安裝于IGBT組件上方，用IGBT組件固定。本發(fā)明采用晶體管后置，逆向鏈節(jié)的方式，不但帶走散熱器上發(fā)熱器件產(chǎn)生熱量，而且有效的帶走直流電容、取能電路、放電電路所產(chǎn)生熱量。同時還具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、雜散電感小、維護方便。
文檔編號H02J3/18GK102386624SQ20111033654
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者喬爾敏, 康偉, 趙國亮 申請人:中國電力科學研究院