本實(shí)用新型實(shí)施例涉及電子器件技術(shù)，尤其涉及一種用于變流器中的功率模塊。

背景技術(shù)：

功率模塊是變流器或逆變器中的一個(gè)重要部件。功率模塊的工作電流大，在工作狀態(tài)下產(chǎn)生的熱量較大。此外，光伏電站內(nèi)或風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在日趨惡劣的工作環(huán)境中工作，對(duì)逆變器以及其中的功率模塊自身的散熱性能的要求也越來越苛刻。

為了提升功率模塊自身的散熱性能，確保其中電氣元件的使用壽命，需要對(duì)功率模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例的目的在于，提供一種功率模塊，以提高其散熱性能。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一方面，提供一種功率模塊，包括依次固定設(shè)置的IGBT組件、功率組件和送風(fēng)組件，其中，所述IGBT組件包括IGBT模塊以及與IGBT模塊連接的熱管散熱器；所述功率組件包括電容器以及固定在所述電容器上的疊層母排，所述疊層母排還與所述IGBT模塊連接；所述送風(fēng)組件中的通風(fēng)設(shè)備與所述電容器相對(duì)設(shè)置。

可選地，所述功率模塊還包括安裝框架，所述功率組件固定在所述安裝框架內(nèi)，所述IGBT組件和所述送風(fēng)組件分別固定在所述安裝框架的兩側(cè)。

可選地，所述安裝框架的底部平行地設(shè)置有一對(duì)安裝導(dǎo)軌，所述功率組件還包括固定在所述電容器之下的固定底板，所述固定底板的長(zhǎng)度或?qū)挾扰c所述安裝導(dǎo)軌之間的間距適配。

可選地，所述功率組件還包括分別與所述疊層母排電連接的直流輸入正母排和直流輸入負(fù)母排。

可選地，所述熱管散熱器為三相熱管散熱器；IGBT模塊涂有導(dǎo)熱硅脂并與所述三相熱管散熱器固定。

可選地，所述IGBT組件還包括與IGBT模塊的輸出端連接的交流輸出銅排。

可選地，所述IGBT組件還包括IGBT模塊的緩沖電容，所述緩沖電容接在所述疊層母排上，和/或，所述電容器是薄膜電容。

可選地，所述功率組件還包括設(shè)置在所述疊層母排上的泄放電阻板。

可選地，所述功率模塊還包括：分別安裝在所述安裝框架的兩側(cè)以及/或上部的側(cè)板，所述側(cè)板上設(shè)有通風(fēng)格柵，其中，所述側(cè)板上還設(shè)有把手。

可選地，所述送風(fēng)組件包括散熱風(fēng)機(jī)、安裝板和風(fēng)機(jī)控制電路板，所述散熱風(fēng)機(jī)和風(fēng)機(jī)控制電路板固定在安裝板上。

本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例提供的功率模塊，通過功率模塊的送風(fēng)組件對(duì)發(fā)熱量大的電容器、疊層母排等部件進(jìn)行風(fēng)冷散熱，有助于延長(zhǎng)電容器的使用壽命，并且降低疊層母排的成本；另一方面，通過功率模塊的熱管散熱器對(duì)易于發(fā)熱的IGBT模塊進(jìn)行接觸散熱，進(jìn)一步提高功率模塊的散熱性能。

附圖說明

圖1是示出本實(shí)用新型實(shí)施例的功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是示出本實(shí)用新型實(shí)施例的功率模塊中的IGBT組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是示出本實(shí)用新型實(shí)施例的功率模塊中的功率組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是示出本實(shí)用新型實(shí)施例的功率模塊中的送風(fēng)組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

10、IGBT組件；20、功率組件；30、送風(fēng)組件；40、安裝框架；

11、IGBT模塊；12、熱管散熱管；13、交流輸出銅排；14、緩沖電容；15、交流電流傳感器；

21、電容器；22、疊層母排；23、直流輸入正母排；24、直流輸入負(fù)母排；25、泄放電阻板；26、固定底板；

31、散熱風(fēng)機(jī)；32、安裝板；33、風(fēng)機(jī)控制電路板；

41、安裝導(dǎo)軌；42、側(cè)板；43、把手。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例。

在本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例中，以應(yīng)用在包括逆變器在內(nèi)的變流器中的功率模塊為例示例性地描述在此提出的功率模塊的結(jié)構(gòu)。但是，需要理解，本實(shí)用新型提出的功率模塊的結(jié)構(gòu)適用于任何符合在此限定的結(jié)構(gòu)的功率模塊，而不僅限于變流器中的功率模塊。

參照?qǐng)D1～圖3，根據(jù)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例，一種功率模塊包括依次固定設(shè)置的IGBT組件10、功率組件20和送風(fēng)組件30。在圖1～圖2示出的結(jié)構(gòu)中，由近及遠(yuǎn)地依次示出送風(fēng)組件30、功率組件20和IGBT組件10。

所述IGBT組件10包括IGBT模塊11以及與IGBT模塊11連接的熱管散熱器12。熱管散熱器12用于對(duì)易發(fā)熱的IGBT模塊11進(jìn)行散熱。

所述功率組件20包括用于儲(chǔ)能的電容器21以及固定在所述電容器21上的疊層母排22，所述疊層母排22與所述IGBT模塊11連接。所述送風(fēng)組件30中的通風(fēng)設(shè)備與所述電容器21相對(duì)設(shè)置。與發(fā)熱量較大的電容器21相對(duì)設(shè)置的送風(fēng)組件30可將環(huán)境空氣強(qiáng)力吸入并吹向包括電容器21和疊層母排22在內(nèi)的部件，以對(duì)這些部件進(jìn)行風(fēng)冷散熱。

該功率模塊在工作時(shí)，其外部的直流輸入電流通過功率組件20的疊層母排22輸入IGBT模塊11，在IGBT模塊11將直流電轉(zhuǎn)化為交流電輸出到外部設(shè)備，如逆變器內(nèi)的電抗器。

這里，IGBT組件10、功率組件20和送風(fēng)組件30均可采用模塊式設(shè)計(jì)。在安裝使用過程中，僅需將這3個(gè)組件模塊組裝、固定在一起，便于操作。

相應(yīng)地，如圖1和圖2所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一種可實(shí)施方式，所述功率模塊還包括用于安裝和固定IGBT組件10和功率組件20的安裝框架40。在安裝過程中，所述功率組件20可被固定在所述安裝框架40內(nèi)，所述IGBT組件10和所述送風(fēng)組件30可分別被固定在所述安裝框架40的兩側(cè)。該安裝框架40還具有對(duì)IGBT組件10和功率組件20的保護(hù)作用。

此外，可選地，所述安裝框架40的底部還平行地設(shè)置有一對(duì)安裝導(dǎo)軌41，以便于安裝較重的功率組件20。相應(yīng)地，所述功率組件20可還包括固定在所述電容器21之下的固定底板26，所述固定底板26的長(zhǎng)度或?qū)挾扰c所述安裝導(dǎo)軌41之間的間距適配，也就是說，將固定底板26的長(zhǎng)度或?qū)挾戎械闹辽僖粋€(gè)的邊長(zhǎng)設(shè)置為與所述安裝導(dǎo)軌41之間的間距相等或相應(yīng)。由此，在安裝過程中，僅需將功率組件20的固定底板26沿安裝導(dǎo)軌41推入安裝框架40或拉出安裝框架40。通過安裝框架40和設(shè)置的安裝導(dǎo)軌41對(duì)功率組件20進(jìn)行推拉和固定，也使得功率模塊的整體結(jié)構(gòu)緊湊，利于控制功率模塊的體積。

為了保護(hù)安裝在安裝框架40內(nèi)的功率組件20，根據(jù)本實(shí)用新型的一種可實(shí)施方式，所述功率模塊還包括分別安裝在所述安裝框架40的兩側(cè)以及/或上部的側(cè)板42，并且在所述側(cè)板上設(shè)有通風(fēng)格柵，以利于通風(fēng)及防止熱氣長(zhǎng)期滯留在側(cè)板形成的空間內(nèi)。

此外，安裝在所述安裝框架40的兩側(cè)以及/或上部的側(cè)板42上可還設(shè)有把手43，以便于操縱這些側(cè)板42。

以下將分別具體描述IGBT組件10、功率組件20和送風(fēng)組件30的示例性結(jié)構(gòu)。

IGBT組件10的結(jié)構(gòu)

在前述IGBT組件2的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在一種可選的實(shí)施方式中，將熱管散熱器12設(shè)為三相熱管散熱器。與傳統(tǒng)的散熱器相比，三相熱管散熱器在同等散熱量的情況下體積更小，利于提高功率模塊的散熱性能，減少其占用的空間。

為了將三相熱管散熱器與IGBT模塊11進(jìn)行傳熱接觸，可選地，在IGBT模塊11上涂有導(dǎo)熱性強(qiáng)的導(dǎo)熱硅脂并與所述三相熱管散熱器固定，或者通過均溫板與所述三相熱管散熱器固定。

此外，根據(jù)本實(shí)用新型的可選實(shí)施方式，所述IGBT組件10還包括IGBT模塊11的緩沖電容14，緩沖電容14連接在疊層母排22上，用于吸收IGBT模塊11在工作過程中產(chǎn)生的諧波。根據(jù)另一種可行的實(shí)施方式，IGBT模塊11上設(shè)置有內(nèi)螺紋，可使用螺釘將緩沖電容14、疊層母排22與IGBT模塊11固定在一起。

此外，根據(jù)本實(shí)用新型的可選實(shí)施方式，IGBT組件10還包括用于交流電輸出的交流輸出銅排13，交流輸出銅排13與IGBT模塊11的輸出端連接?？蛇x地，IGBT組件10還包括連接在交流輸出銅排13上的交流電流傳感器15，交流電流傳感器15用于感測(cè)IGBT模塊11的交流電輸出。

功率組件20的結(jié)構(gòu)

如前所述，所述功率組件20包括電容器21以及固定在所述電容器21上的疊層母排22。由于薄膜電容具有無極性、絕緣阻抗高、頻率特性優(yōu)異以及介質(zhì)損失小的優(yōu)良特性，因此電容器21可選地采用薄膜電容。

為了將直流電流傳送到功率組件20，功率組件20還可包括分別與疊層母排22電連接的直流輸入正母排23和直流輸入負(fù)母排24。外部的直流輸入電流通過直流輸入正母排23和直流輸入負(fù)母排24到達(dá)疊層母排22，到達(dá)與疊層母排22連接的IGBT模塊11，在IGBT模塊11將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，交流電通過交流輸出銅排13輸出到外部設(shè)備，如逆變器內(nèi)的電抗器。

此外，可選地，所述功率組件20還包括設(shè)置在所述疊層母排22上的泄放電阻板25，泄放電阻板25通過疊層母排22連接在電容器21上，并且用于防止電源脫開造成設(shè)備損壞或人員傷亡。

送風(fēng)組件30的結(jié)構(gòu)

圖4示出送風(fēng)組件30的示例性結(jié)構(gòu)。如圖4所示，送風(fēng)組件30包括散熱風(fēng)機(jī)31、安裝板32和風(fēng)機(jī)控制電路板33，所述散熱風(fēng)機(jī)31和風(fēng)機(jī)控制電路板33固定在安裝板32上。

自備安裝板32和風(fēng)機(jī)控制電路板33的這種模塊化設(shè)計(jì)使得送風(fēng)組件30的安裝和控制極為便利。此外，由于風(fēng)機(jī)控制電路板33設(shè)置在整個(gè)功率模塊端側(cè)的安裝板32上，也便于操作人員對(duì)功率模塊的散熱性能進(jìn)行測(cè)試和維護(hù)?？赏ㄟ^配備的風(fēng)機(jī)控制電路板33對(duì)散熱風(fēng)機(jī)31的啟動(dòng)、關(guān)閉和轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。

此外，送風(fēng)組件30可為例如軸流風(fēng)機(jī)、離心風(fēng)機(jī)或混流式風(fēng)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的送風(fēng)功能。

本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例提供的功率模塊，通過功率模塊的送風(fēng)組件對(duì)發(fā)熱量大的電容器、疊層母排等部件進(jìn)行風(fēng)冷散熱，有助于延長(zhǎng)電容器的使用壽命，并且降低疊層母排的成本；另一方面，通過功率模塊的熱管散熱器對(duì)易于發(fā)熱的IGBT模塊進(jìn)行接觸散熱，進(jìn)一步提高功率模塊的散熱性能。

此外，IGBT組件、功率組件和送風(fēng)組件均可采用模塊式設(shè)計(jì)，并且通過設(shè)置安裝框架和安裝導(dǎo)軌，易于安裝組裝各個(gè)組件，并且還可以流水線式批量地生產(chǎn)和安裝這些組件，降低生產(chǎn)、操作成本。

以上所述，僅為本實(shí)用新型實(shí)施例的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型實(shí)施例的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型實(shí)施例揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型實(shí)施例的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型實(shí)施例的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。