本發(fā)明屬于電控設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及風(fēng)電變流器功率柜。

背景技術(shù)：

近年來(lái)隨著風(fēng)電變流器的快速發(fā)展，變流器單機(jī)容量的不斷提高，對(duì)變流器的功率密度要求更高，大功率變流器受限于IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)模塊的發(fā)展，隨著新型IGBT器件的不斷更新，IGBT模塊的損耗更低、效率更高、體積更小，變流器發(fā)展趨勢(shì)是開(kāi)關(guān)頻率更高、體積更小、成本更低。但是，無(wú)源器件(電容、電阻)和散熱系統(tǒng)等發(fā)展緩慢，制約了變流器的功率密度提升，要提高變流器的功率密度，必須設(shè)計(jì)合理的功率柜，傳統(tǒng)的功率柜，功率柜包括功率模組及其功率模組散熱組件，網(wǎng)側(cè)電抗器及其散熱組件，機(jī)側(cè)電抗器及其散熱組件；傳統(tǒng)功率模組容量較小，需要兩組并聯(lián)，因此功率模組數(shù)量較多，功率模組由兩個(gè)子功率模組和組成，與之對(duì)應(yīng)的功率模組子散熱組件分別由和組成；功率模組子散熱組件由汽水換熱器和風(fēng)機(jī)組件組成，對(duì)功率模塊進(jìn)行冷卻；網(wǎng)側(cè)電抗器及其散熱組件由風(fēng)機(jī)組件汽水換熱器和網(wǎng)側(cè)電抗器組成；機(jī)側(cè)電抗器及其散熱組件由風(fēng)機(jī)組件汽水換熱器和網(wǎng)側(cè)電抗器組成；傳統(tǒng)的功率柜由于功率模塊需要并聯(lián)，所需器件多，功率柜體積大，體積：長(zhǎng)度1.3米，深度1.2米，高度2.2米；

目前常見(jiàn)的功率柜存在以下缺陷：一體積大：功率模塊數(shù)量多，母線電容和均流電抗器數(shù)量多，體積大；二維護(hù)困難：通常功率模塊配置一定數(shù)量的母線電容，功率模塊的體積增加、重量增加，維護(hù)困難，更換功率模塊過(guò)程復(fù)雜、維護(hù)困難；由于功率模塊包括IGBT模塊和電容器件，功率模組的體積較大，重量較重，維護(hù)不方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)出包括模組風(fēng)機(jī)組件、機(jī)側(cè)功率模組、網(wǎng)側(cè)功率模組、模組汽水換熱器、網(wǎng)側(cè)電抗器組件及外部的柜體組成的功率柜，通過(guò)電容模組連接兩個(gè)功率模組實(shí)現(xiàn)提高功率密度的功能，同時(shí)利用對(duì)稱分布的功率模塊、上下分布的功率模組和其他組件實(shí)現(xiàn)降低雜散電感的功能。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出風(fēng)電變流器功率柜。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

風(fēng)電變流器功率柜，包括：

柜體，所述柜體內(nèi)部連接模組風(fēng)機(jī)組件、機(jī)側(cè)功率模組、網(wǎng)側(cè)功率模組、模組汽水換熱器和網(wǎng)側(cè)電抗器組件；

模組風(fēng)機(jī)組件，所述模組風(fēng)機(jī)組件位于柜體頂部，位于機(jī)側(cè)功率模組的上方；

機(jī)側(cè)功率模組，所述機(jī)側(cè)功率模組與機(jī)側(cè)電抗器連接，機(jī)側(cè)功率模組的交流輸出排為上出線方式，位于柜體上部；

網(wǎng)側(cè)功率模組，所述網(wǎng)側(cè)功率模組的電容模組與機(jī)側(cè)功率模組的電容模組連接，網(wǎng)側(cè)功率模組與網(wǎng)側(cè)電抗器連接，網(wǎng)側(cè)功率模組的交流輸出排為下出線方式，位于柜體中部，位于機(jī)側(cè)功率模組的下方；

模組汽水換熱器，所述模組汽水換熱器位于網(wǎng)側(cè)功率模組的下方；

網(wǎng)側(cè)電抗器組件，所述網(wǎng)側(cè)電抗器組件位于柜體底部，位于網(wǎng)側(cè)功率模組下方。

優(yōu)選的，所述機(jī)側(cè)功率模組包括IGBT功率模塊組和電容模組，所述IGBT功率模塊組由IGBT功率模塊結(jié)構(gòu)并排組成，IGBT功率模塊結(jié)構(gòu)包括IGBT模塊組、IGBT驅(qū)動(dòng)板、直流母排、交流銅排和散熱器；IGBT模塊組，所述IGBT模塊組由IGBT模塊并聯(lián)組成；IGBT驅(qū)動(dòng)板，所述IGBT驅(qū)動(dòng)板連接IGBT模塊組，位于IGBT模塊組外側(cè)；直流母排，所述直流母排一端連接IGBT模塊組，另一端與電容模組連接，位于IGBT模塊組外側(cè)；交流銅排，所述交流銅排一端連接IGBT模塊組，位于IGBT驅(qū)動(dòng)板外側(cè)；散熱器，所述散熱器連接IGBT模塊組，散熱器兩側(cè)各連接一個(gè)IGBT模塊組，IGBT模塊組及與之相連接的IGBT驅(qū)動(dòng)板、直流母排和交流銅排以散熱器為對(duì)稱面鏡像對(duì)稱；所述電容模組包括電容組、正母線銅排、中間絕緣層和負(fù)母線銅排，正母線銅排、中間絕緣層、負(fù)母線銅排和直流母排均利用電容組的輸出端子作為連接點(diǎn)，正母線銅排、中間絕緣層和負(fù)母線銅排位于電容組和直流母排之間，一塊散熱器連接兩個(gè)IGBT模塊組，增加功率密度，降低成本，器件對(duì)稱分布，則降低隨著器件的增加帶來(lái)的IGBT模塊的不均流，IGBT功率模塊組與電容模組分開(kāi)，IGBT功率模塊和直流側(cè)電容分開(kāi)，功率模塊體積小,更換功率模塊過(guò)程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，正母線銅排、中間絕緣層、負(fù)母線銅排和直流母排均利用電容組的輸出端子作為連接點(diǎn)，減少正、負(fù)母線銅排的開(kāi)孔數(shù)量，減小換流回路的雜散電感，降低IGBT模塊的關(guān)斷過(guò)電壓，提高可靠性。

優(yōu)選的，所述直流母排采用正負(fù)母排疊層方式，并折彎90度，與每個(gè)IGBT模塊的直流端子連接，采用正負(fù)母排疊層的方式與直流側(cè)母線銅排連接，并且以折彎90度的方式連接至直流側(cè)母線銅排，可以降低IGBT模塊直流母排換流回路的雜散電感，降低IGBT模塊的關(guān)斷過(guò)電壓，提高IGBT器件的安全性和可靠性。

優(yōu)選的，所述交流銅排與每個(gè)IGBT模塊的交流端子連接，另一端與IGBT模塊組中的每個(gè)IGBT模塊交流端子的距離相同，交流銅排一端連接至多個(gè)IGBT模塊的交流端子，另一端連接輸出銅排，是為了提高多個(gè)IGBT模塊的均流度。

優(yōu)選的，所述IGBT驅(qū)動(dòng)板由并聯(lián)的IGBT模塊驅(qū)動(dòng)板合并成一塊驅(qū)動(dòng)板，并與每個(gè)IGBT模塊連接，連線位置位于IGBT模塊組的中間位置，為了減少驅(qū)動(dòng)線纜和提供連接可靠性，可以將并聯(lián)的多個(gè)IGBT模塊驅(qū)動(dòng)板合并成一塊驅(qū)動(dòng)板，連線位置處于中間可以提高驅(qū)動(dòng)信號(hào)的一致性。

優(yōu)選的，所述網(wǎng)側(cè)功率模組包括IGBT功率模塊組和電容模組，所述IGBT功率模塊組由IGBT功率模塊結(jié)構(gòu)并排組成，IGBT功率模塊結(jié)構(gòu)包括IGBT模塊組、IGBT驅(qū)動(dòng)板、直流母排、交流銅排和散熱器；IGBT模塊組，所述IGBT模塊組由IGBT模塊并聯(lián)組成；IGBT驅(qū)動(dòng)板，所述IGBT驅(qū)動(dòng)板連接IGBT模塊組，位于IGBT模塊組外側(cè)；直流母排，所述直流母排一端連接IGBT模塊組，另一端與電容模組連接，位于IGBT模塊組外側(cè)；交流銅排，所述交流銅排一端連接IGBT模塊組，位于IGBT驅(qū)動(dòng)板外側(cè)；散熱器，所述散熱器連接IGBT模塊組，散熱器兩側(cè)各連接一個(gè)IGBT模塊組，IGBT模塊組及與之相連接的IGBT驅(qū)動(dòng)板、直流母排和交流銅排以散熱器為對(duì)稱面鏡像對(duì)稱；所述電容模組包括電容組、正母線銅排、中間絕緣層和負(fù)母線銅排，正母線銅排、中間絕緣層、負(fù)母線銅排和直流母排均利用電容組的輸出端子作為連接點(diǎn)，正母線銅排、中間絕緣層和負(fù)母線銅排位于電容組和直流母排之間，一塊散熱器連接兩個(gè)IGBT模塊組，增加功率密度，降低成本，器件對(duì)稱分布，則降低隨著器件的增加帶來(lái)的IGBT模塊的不均流，IGBT功率模塊組與電容模組分開(kāi)，IGBT功率模塊和直流側(cè)電容分開(kāi)，功率模塊體積小,更換功率模塊過(guò)程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，正母線銅排、中間絕緣層、負(fù)母線銅排和直流母排均利用電容組的輸出端子作為連接點(diǎn)，減少正、負(fù)母線銅排的開(kāi)孔數(shù)量，減小換流回路的雜散電感，降低IGBT模塊的關(guān)斷過(guò)電壓，提高可靠性。

優(yōu)選的，所述直流母排采用正負(fù)母排疊層方式，并折彎90度，與每個(gè)IGBT模塊的直流端子連接，采用正負(fù)母排疊層的方式與直流側(cè)母線銅排連接，并且以折彎90度的方式連接至直流側(cè)母線銅排，可以降低IGBT模塊直流母排換流回路的雜散電感，降低IGBT模塊的關(guān)斷過(guò)電壓，提高IGBT器件的安全性和可靠性。

優(yōu)選的，所述交流銅排與每個(gè)IGBT模塊的交流端子連接，另一端與IGBT模塊組中的每個(gè)IGBT模塊交流端子的距離相同，交流銅排一端連接至多個(gè)IGBT模塊的交流端子，另一端連接輸出銅排，是為了提高多個(gè)IGBT模塊的均流度。

優(yōu)選的，所述IGBT驅(qū)動(dòng)板由并聯(lián)的IGBT模塊驅(qū)動(dòng)板合并成一塊驅(qū)動(dòng)板，并與每個(gè)IGBT模塊連接，連線位置位于IGBT模塊組的中間位置，為了減少驅(qū)動(dòng)線纜和提供連接可靠性，可以將并聯(lián)的多個(gè)IGBT模塊驅(qū)動(dòng)板合并成一塊驅(qū)動(dòng)板，連線位置處于中間可以提高驅(qū)動(dòng)信號(hào)的一致性。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及效果：

1、本發(fā)明的IGBT功率模塊和直流側(cè)電容分開(kāi)，功率模塊體積小，維護(hù)簡(jiǎn)單，更換IGBT模塊成本低。

2、本發(fā)明由至少兩個(gè)IGBT功率模塊并聯(lián)成IGBT功率模塊組，并對(duì)稱分布在散熱器兩側(cè)，在同樣的面積內(nèi)，增加功率密度，降低功率模塊的制造成本，同時(shí)對(duì)稱的設(shè)置可以避免IGBT模塊不均流。

3、本發(fā)明的IGBT模塊直流母排采用正負(fù)母排疊層的方式與直流側(cè)母線銅排連接，并且以折彎90度的方式連接至直流側(cè)母線銅排，可以降低IGBT模塊直流母排換流回路的雜散電感，同時(shí)未使用IGBT吸收電容，避免吸收電容由于發(fā)熱量較大容易失效，并進(jìn)一步降低成本。

4、本發(fā)明的IGBT模塊交流銅排一端連接多個(gè)IGBT模塊的交流端子，另一端連接輸出銅排，交流銅排的另一端需要與多個(gè)IGBT模塊交流端子的距離等長(zhǎng)，提高多個(gè)IGBT模塊的均流度。

5、本發(fā)明的正母線銅排、中間絕緣層、負(fù)母線銅排和直流母排均利用電容組的輸出端子作為連接點(diǎn)，減少正、負(fù)母線銅排的開(kāi)孔數(shù)量，減小換流回路的雜散電感，降低IGBT模塊的關(guān)斷過(guò)電壓，提高可靠性。

6、本發(fā)明的機(jī)側(cè)功率模組與網(wǎng)側(cè)功率模組的電容模組連接成一個(gè)整體，其作用是電容連接整體，有利于降低電容間雜散電感，降低電容的紋波電流，進(jìn)一步降低電容的溫升，提高器件的可靠性。

7、本發(fā)明的模組汽水換熱器和模組風(fēng)機(jī)組件構(gòu)成一個(gè)風(fēng)道對(duì)機(jī)側(cè)功率模組與網(wǎng)側(cè)功率模組進(jìn)行冷卻，提高功率模組的散熱能力，提高器件可靠性。

8、本發(fā)明的功率柜的體積為長(zhǎng)度1.0米，深度0.6米，高度2.2米，相比現(xiàn)有技術(shù)體積減少一半，功率密度提升一倍。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明功率模組的爆炸圖；

圖4為本發(fā)明功率模組的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明功率模塊結(jié)構(gòu)的爆炸圖。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

IGBT模塊1；IGBT驅(qū)動(dòng)板2；散熱器3；直流母排4；交流銅排5；

負(fù)母線銅排6；中間絕緣層7；正母線銅排8；電容組9；

機(jī)側(cè)功率模組10；網(wǎng)側(cè)功率模組11；模組汽水換熱器12；

模組風(fēng)機(jī)組件13；網(wǎng)側(cè)電抗器組件14；柜體15。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1：如圖1所示，本發(fā)明所涉及的風(fēng)電變流器功率柜，本功率柜的體積為長(zhǎng)度1.0米，深度0.6米，高度2.2米，包括柜體15、機(jī)側(cè)功率模組10、網(wǎng)側(cè)功率模組11、模組汽水換熱器12、模組風(fēng)機(jī)組件13和網(wǎng)側(cè)電抗器組件14，機(jī)側(cè)功率模組10、網(wǎng)側(cè)功率模組11、模組汽水換熱器12、模組風(fēng)機(jī)組件13和網(wǎng)側(cè)電抗器組件14均通過(guò)螺紋連接在柜體15內(nèi)部，從上至下依次為模組風(fēng)機(jī)組件13、機(jī)側(cè)功率模組10、網(wǎng)側(cè)功率模組11、模組汽水換熱器12和網(wǎng)側(cè)電抗器組件14，機(jī)側(cè)功率模組10的交流輸出排為上出線，與機(jī)側(cè)du/dt電抗器連接，網(wǎng)側(cè)功率模組11的交流輸出排為下出線，與網(wǎng)側(cè)電抗器組件14連接，模組汽水換熱器12和模組風(fēng)機(jī)組件13構(gòu)成一個(gè)風(fēng)道對(duì)機(jī)側(cè)功率模組10和網(wǎng)側(cè)功率模組11進(jìn)行冷卻，機(jī)側(cè)功率模組10和網(wǎng)側(cè)功率模組11的電容模組連接成一個(gè)整體的電容池。

機(jī)側(cè)功率模組10和網(wǎng)側(cè)功率模組11的結(jié)構(gòu)相同，都包括IGBT功率模塊和電容模組，IGBT功率模塊由三個(gè)IGBT功率模塊結(jié)構(gòu)并排組成，電容模組包括電容組9、正母線銅排8、中間絕緣層7和負(fù)母線銅排6。

IGBT功率模塊結(jié)構(gòu)，包括IGBT模塊組、IGBT驅(qū)動(dòng)板2、IGBT模塊的散熱器3、連接IGBT模塊的直流母排4以及用于并聯(lián)IGBT模塊的交流銅排5。IGBT模塊組由兩個(gè)IGBT模塊1并聯(lián)組成，安裝在液冷散熱器3上，其IGBT模塊1可以是目前常用的1000A功率模塊(例如德國(guó)英飛凌第四代的FF1000R17IE4，也可以是后續(xù)相同封裝尺寸的第五代FF1800R17IP5)，還可以是碳化硅半導(dǎo)體(SiC)和氮化鎵半導(dǎo)體(GaN)新器件；驅(qū)動(dòng)板2安裝在兩個(gè)IGBT模塊上，兩個(gè)IGBT模塊驅(qū)動(dòng)板合并成一塊驅(qū)動(dòng)板2，其連線位置位于兩個(gè)IGBT模塊1的中間；散熱器3的冷卻液入口位于冷卻液出口的下方；IGBT模塊直流母排4包括正母排、負(fù)母排和用于正負(fù)母排絕緣的絕緣膜，正母排和負(fù)母排一端連接IGBT模塊1的直流端子，其另一端連接至直流側(cè)母線銅排，正負(fù)母排以疊層的方式與直流側(cè)母線銅排連接，并且以折彎90度的方式連接至直流側(cè)母線銅排，直流母排4可以是普通的銅排，也可以是BUSBAR方式的疊層母排；交流銅排5一端連接至兩個(gè)IGBT模塊的交流端子，另一端連接輸出銅排，交流銅排5的另一端需要保持與兩個(gè)IGBT模塊交流端子的距離等長(zhǎng)；IGBT模塊1、驅(qū)動(dòng)板2、、直流母排4、交流銅排5分別布置在散熱器3的兩側(cè)，并呈鏡像對(duì)稱分布。

電容組9為36個(gè)電容并排組成的電容池，正母線銅排8和負(fù)母線銅排6可以選擇普通的銅排方式，也可以為與中間絕緣層7壓結(jié)成BUSBAR方式的疊層母排，正母線銅排8、中間絕緣層7和負(fù)母線銅排6共用電容組9的輸出端子作為連接點(diǎn)，電容模組以電容組9、正母線銅排8、中間絕緣層7和負(fù)母線銅排6的順序連接，然后通過(guò)電容組9的輸出端子將IGBT功率模塊的直流母排4連接到負(fù)母線銅排6上，連接成一體。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。