基于igbt的風(fēng)冷功率單元的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種基于IGBT的風(fēng)冷功率單元，包括功率單元框架和安裝于功率單元框架內(nèi)的IGBT模塊組件、散熱器、風(fēng)機(jī)、支撐電容陣列、放電電阻，功率單元框架為上端開口的長方體，散熱器固定于功率單元框架內(nèi)空間的左上方，IGBT模塊組件安設(shè)在散熱器的外側(cè)，風(fēng)機(jī)固定于功率單元框架內(nèi)空間的左下方，放電電阻固定于功率單元框架的右上方，支撐電容陣列固定于功率單元框架內(nèi)空間的右上方，疊層母排固定于IGBT模塊組件和支撐電容陣列的外側(cè)，IGBT模塊組件、支撐電容陣列和放電電阻通過疊層母排連成電路回路。本實用新型功率等級高，功率密度高，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝拆卸方便，成本低，提高流水線生產(chǎn)效率。
【專利說明】基于IGBT的風(fēng)冷功率單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及變流器領(lǐng)域，尤其是指一種基于IGBT的風(fēng)冷功率單元。

【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源越來越受到重視，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也隨之迅猛發(fā)展。風(fēng)電變流器是風(fēng)電技術(shù)的關(guān)鍵器件，而功率單元又是風(fēng)電變流器的核心部件。它通過控制功率元件的開通和關(guān)斷，來改變輸入電壓的特性，起到整流和逆變的作用。
[0003]功率單元是風(fēng)電變流器的核心組成部分，目前普遍選用IGBT絕緣柵雙極晶體管作為功率單元逆變-整流電路的主開關(guān)元件。IGBT是一種新型復(fù)合電壓控制電力電子器件，具有輸入阻抗大、響應(yīng)速度快、驅(qū)動功率小、開關(guān)損耗小、通態(tài)壓降低和工作頻率高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于風(fēng)電變流器中。
[0004]目前大部分廠家的變流器功率單元沒有采用模塊化的設(shè)計理念，存在功率密度低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，散熱效果差，安裝和維護(hù)不便，流水線生產(chǎn)效率不高等問題。
實用新型內(nèi)容
[0005]為了解決現(xiàn)有變流器功率單元功率密度低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、散熱效果差、安裝和維護(hù)不便的問題，本實用新型提出了一種基于IGBT的風(fēng)冷功率單元，功率等級高，功率密度高，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝拆卸方便，成本低，提高流水線生產(chǎn)效率。
[0006]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種基于IGBT的風(fēng)冷功率單元，包括功率單元框架和安裝于功率單元框架內(nèi)的IGBT模塊組件、散熱器、風(fēng)機(jī)、支撐電容陣列、放電電阻和IGBT驅(qū)動板，所述的功率單元框架為上端開口的長方體，所述的散熱器固定于功率單元框架內(nèi)空間的左上方，所述的IGBT模塊組件安設(shè)在散熱器的外側(cè)，所述的風(fēng)機(jī)固定于功率單元框架內(nèi)空間的左下方，所述的放電電阻固定于功率單元框架的右上方，所述的支撐電容陣列固定于功率單元框架內(nèi)空間的右上方，所述的疊層母排固定于IGBT模塊組件和支撐電容陣列的外側(cè)，所述的IGBT驅(qū)動板固定于功率單元框架內(nèi)空間的左方中部，IGBT驅(qū)動板與IGBT模塊組件固定連接且電連接，IGBT驅(qū)動板、IGBT模塊組件、支撐電容陣列和放電電阻通過疊層母排連成電路回路。
[0007]IGBT模塊組件、支撐電容陣列和放電電阻通過疊層母排相互并聯(lián)，放電電阻用以在功率單元停止工作時對支撐電容陣列進(jìn)行放電，保證操作人員檢修功率單元時的安全。IGBT驅(qū)動板接收外部的PWM信號并轉(zhuǎn)換成控制信號發(fā)送給IGBT模塊組件以控制其開斷，IGBT驅(qū)動板對IGBT模塊組件具有短路保護(hù)和欠壓封鎖功能；IGBT驅(qū)動板可通過檢測IGBT集電極和發(fā)射極的電流，當(dāng)電流超過設(shè)定值時，IGBT驅(qū)動板切斷電路形成短路保護(hù)，從而保護(hù)IGBT不會內(nèi)部短路；IGBT驅(qū)動板通過檢測其內(nèi)部功率放大電路的電壓，當(dāng)電壓小于設(shè)定值時，IGBT驅(qū)動板封鎖控制信號向IGBT門極的傳輸，從而形成欠壓封鎖，以此降低IGBT的故障風(fēng)險。
[0008]作為優(yōu)選，還包括銅排，所述的銅排固定于IGBT模塊組件的外側(cè)，所述的IGBT模塊組件包括若干個IGBT模塊，所述的若干個IGBT模塊通過銅排串聯(lián)。IGBT模塊內(nèi)封裝熱敏電阻，可以監(jiān)測其溫度。
[0009]作為優(yōu)選，所述的支撐電容陣列包括若干個支撐電容，所述的若干個支撐電容通過疊層母排并聯(lián)。
[0010]作為優(yōu)選，所述的IGBT模塊組件和散熱器粘接有導(dǎo)熱硅膠。IGBT模塊組件底部涂抹上導(dǎo)熱硅膠后采用螺紋連接固定在散熱器上。
[0011 ] 作為優(yōu)選，所述風(fēng)機(jī)左側(cè)的功率單元框架設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，所述散熱器上端的功率單元框架設(shè)有出風(fēng)口。如此設(shè)計，從風(fēng)機(jī)左側(cè)進(jìn)風(fēng)，從散熱器頂部出風(fēng)。
[0012]作為優(yōu)選，所述的風(fēng)機(jī)通過風(fēng)機(jī)安裝板固定在功率單元框架內(nèi)空間的左下方。
[0013]作為優(yōu)選，所述的疊層母排為“7”字形，所述疊層母排上端為彎折設(shè)置的疊層母排正負(fù)極，所述的疊層母排正負(fù)極固定在功率單元框架的頂部。
[0014]作為優(yōu)選,所述IGBT驅(qū)動板的外側(cè)固定有絕緣板。
[0015]本實用新型的有益效果是:功率等級高，功率密度高，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝拆卸方便，成本低,提高流水線生產(chǎn)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是圖1的正視圖；
[0018]圖3是圖2的左視圖。
[0019]圖中，1-功率單元框架，2-為散熱器，3-1GBT模塊組件，4_風(fēng)機(jī)，5-1GBT驅(qū)動板，6-支撐電容陣列，7-疊層母排，8-銅排，9-放電電阻，10-風(fēng)機(jī)安裝板，11-絕緣板，12-疊層母排正負(fù)極，13-出風(fēng)口，14-進(jìn)風(fēng)口。

【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0021]如圖1和圖2所示，一種基于IGBT的風(fēng)冷功率單元，包括功率單元框架1、散熱器2、IGBT模塊組件3、風(fēng)機(jī)4、IGBT驅(qū)動板5、支撐電容陣列6、疊層母排7、銅排8、放電電阻9、風(fēng)機(jī)安裝板10和絕緣板11。功率單元框架I為上端開口的長方體，散熱器2、IGBT模塊組件3、風(fēng)機(jī)4、IGBT驅(qū)動板5、支撐電容陣列6均放置在功率單元框架I內(nèi)空間中。
[0022]散熱器2通過螺紋連接固定于功率單元框架I內(nèi)空間的左上方。
[0023]IGBT模塊組件3底部涂抹上導(dǎo)熱硅膠后通過螺紋連接固定于散熱器2的外側(cè)，IGBT模塊組件3包括兩個IGBT模塊，每個IGBT模塊內(nèi)部封裝兩個IGBT，IGBT通過螺紋固定于IGBT模塊組件3外側(cè)的銅排8串聯(lián)成全橋電路。IGBT模塊內(nèi)還封裝熱敏電阻，可以監(jiān)測其溫度。
[0024]如圖3所示，風(fēng)機(jī)4通過風(fēng)機(jī)安裝板10螺紋連接固定于功率單元框架內(nèi)空間I的左下方。風(fēng)機(jī)4左側(cè)的功率單元框架設(shè)有進(jìn)風(fēng)口 14，散熱器2上端的功率單元框架設(shè)有出風(fēng)口 13，即從風(fēng)機(jī)4左側(cè)進(jìn)風(fēng)，從散熱器2頂部出風(fēng)。
[0025]支撐電容陣列6包括12個支撐電容，12個支撐電容整齊排列并固定于功率單元框架I內(nèi)空間的右上方。支撐電容陣列6的支撐電容之間通過疊層母排7并聯(lián)。
[0026]疊層母排7固定于IGBT模塊組件3和支撐電容陣列6的外側(cè)。疊層母排7為上部為水平、下部為豎直的“V，字形，疊層母排7上端水平部分固定于IGBT模塊組件3的外偵牝疊層母排7下端豎直部分固定于支撐電容陣列6的外側(cè)，疊層母排7上端水平部分的頂端還設(shè)有彎折設(shè)置的疊層母排正負(fù)極12，疊層母排正負(fù)極12固定在功率單元框架I的頂部。
[0027]放電電阻9固定于功率單元框架I的右上方，通過接線與疊層母排正負(fù)極12相連接。
[0028]IGBT驅(qū)動板5固定于功率單元框架I內(nèi)空間的左方中部，IGBT驅(qū)動板5與IGBT模塊組件3固定連接且電連接。IGBT驅(qū)動板5不僅可以控制IGBT門極的開斷，而且可以起到部分電路保護(hù)作用，IGBT驅(qū)動板5的上方安裝絕緣板11，可以起保護(hù)作用。
[0029]IGBT模塊組件3、支撐電容陣列6和放電電阻9通過疊層母排7相互并聯(lián)，放電電阻9用以在功率單元停止工作時對支撐電容陣列6進(jìn)行放電，保證操作人員檢修功率單元時的安全。
[0030]IGBT驅(qū)動板5接收外部的PWM信號并轉(zhuǎn)換成控制信號發(fā)送給IGBT模塊組件3以控制其開斷，IGBT驅(qū)動板5對IGBT模塊組件3具有短路保護(hù)和欠壓封鎖功能；IGBT驅(qū)動板5可通過檢測IGBT集電極和發(fā)射極的電流，當(dāng)電流超過設(shè)定值時，IGBT驅(qū)動板5切斷電路形成短路保護(hù)，從而保護(hù)IGBT不會內(nèi)部短路；IGBT驅(qū)動板5通過檢測其內(nèi)部功率放大電路的電壓，當(dāng)電壓小于設(shè)定值時，IGBT驅(qū)動板5封鎖控制信號向IGBT門極的傳輸，從而形成欠壓封鎖，以此降低IGBT的故障風(fēng)險。
[0031]以上實施例僅為說明本實用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于IGBT的風(fēng)冷功率單元，其特征在于:包括功率單元框架和安裝于功率單元框架內(nèi)的IGBT模塊組件、散熱器、風(fēng)機(jī)、支撐電容陣列、放電電阻和IGBT驅(qū)動板，所述的功率單元框架為上端開口的長方體，所述的散熱器固定于功率單元框架內(nèi)空間的左上方，所述的IGBT模塊組件安設(shè)在散熱器的外側(cè)，所述的風(fēng)機(jī)固定于功率單元框架內(nèi)空間的左下方，所述的放電電阻固定于功率單元框架的右上方，所述的支撐電容陣列固定于功率單元框架內(nèi)空間的右上方，所述的疊層母排固定于IGBT模塊組件和支撐電容陣列的外側(cè)，所述的IGBT驅(qū)動板固定于功率單元框架內(nèi)空間的左方中部，IGBT驅(qū)動板與IGBT模塊組件固定連接且電連接，IGBT驅(qū)動板、IGBT模塊組件、支撐電容陣列和放電電阻通過疊層母排連成電路回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT的風(fēng)冷功率單元，其特征在于:還包括銅排，所述的銅排固定于IGBT模塊組件的外側(cè)，所述的IGBT模塊組件包括若干個IGBT模塊，所述的若干個IGBT模塊通過銅排串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT的風(fēng)冷功率單元，其特征在于:所述的支撐電容陣列包括若干個支撐電容，所述的若干個支撐電容通過疊層母排并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT的風(fēng)冷功率單元，其特征在于:所述的IGBT模塊組件和散熱器粘接有導(dǎo)熱硅膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT的風(fēng)冷功率單元，其特征在于:所述風(fēng)機(jī)左側(cè)的功率單元框架設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，所述散熱器上端的功率單元框架設(shè)有出風(fēng)口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的基于IGBT的風(fēng)冷功率單元，其特征在于:所述的風(fēng)機(jī)通過風(fēng)機(jī)安裝板固定在功率單元框架內(nèi)空間的左下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT的風(fēng)冷功率單元，其特征在于:所述的疊層母排為“7”字形，所述疊層母排上端為彎折設(shè)置的疊層母排正負(fù)極，所述的疊層母排正負(fù)極固定在功率單元框架的頂部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT的風(fēng)冷功率單元，其特征在于:所述IGBT驅(qū)動板的外側(cè)固定有絕緣板。
【文檔編號】H02M1/00GK204046403SQ201420540162
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】陳琦, 蔣侃, 石順風(fēng), 董巖, 崔杰, 呂敏健 申請人:浙江日風(fēng)電氣有限公司