專利名稱：級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及用于大功率、高壓交流異步電動機變頻調(diào)速的電力變換裝置，具 體說是一種模塊化、緊湊結(jié)構、便于裝配及維護的級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，屬于高 壓變頻技術領域。
背景技術：
電動機節(jié)能工程是國家發(fā)改委啟動的“十一五”國家十大重點節(jié)能工程之一，隨著 中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)用大中型高壓電機在生產(chǎn)中扮演著越來越多的角色，其消耗的 能源占全部耗能總量的近三分之二，如果能將這部分高壓電機能源效率提高，降低工業(yè)單 產(chǎn)能耗，不但可節(jié)省大量寶貴的能源，也提高了企業(yè)的競爭力。隨著電力電子技術的日益進 步和成熟，級聯(lián)式電壓源型高壓變頻調(diào)速技術在國內(nèi)外中低功率電機變頻調(diào)速市場中已經(jīng) 有了長足的發(fā)展和廣泛的應用，并逐步擴展到大功率電機的變頻調(diào)速。而功率單元作為級 聯(lián)式高壓變頻器的重要組成部分，是整個變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心部件，它決定了高壓變頻器 性能的優(yōu)劣。因此，為了適應市場對大功率高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的需求，有必要提供一種適用 大功率電機的高壓變頻功率單元。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種模塊化、緊湊結(jié)構、便于裝配及維護的級聯(lián)式大功 率高壓變頻功率單元。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術方案由上機殼組件和下機殼組件 組成上下分體式結(jié)構，主要組成包括上機殼、下機殼、前散熱器、后散熱器、矩形電容陣列、 輸入輸出插接件、電源板、控制板、驅(qū)動板、功率器件及連接銅排；一種級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，包括機殼、輸入輸出插接件、設置于機殼內(nèi) 的散熱器及電解電容組件，其特征在于所述機殼包括上機殼和下機殼，由上機殼、散熱器 和輸入輸出插接件構成上機殼組件，所述散熱器設置于上機殼內(nèi)，輸入輸出插接件設置于 上機殼的后部；由矩形電容陣列、底板、電容定位板與下機殼組合成下機殼組件，所述電解 電容組件設置于由下機殼和電容定位板、底板構成的內(nèi)部空間。上、下機殼組件組合成功率 單元結(jié)構框架。前述的級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，其特征在于所述散熱器包括沿垂直方 向布置的相互平行的前散熱器和后散熱器，所述前散熱器、后散熱器通過設置于上下及前 后的六塊散熱器支撐架連接，形成雙面散熱結(jié)構，散熱器采用高效鋁制插片式散熱結(jié)構，整 流橋、電源板和一半IGBT (Insulated GateBipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管，簡 稱IGBT)布置在前散熱器表面，旁通二極管、旁通可控硅、控制板、驅(qū)動板及另一半IGBT布 置在后散熱器表面，根據(jù)散熱器各自表面安裝的功率器件的數(shù)量及發(fā)熱功率設計有不同的 散熱面積；由前散熱器和后散熱器各自背面的散熱翅片共同組成了一個統(tǒng)一的上部散熱通 風道，用來對兩邊散熱器基體傳導過來的功率器件發(fā)熱量進行散熱降溫。
3[0007]前述的級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，其特征在于下機殼前后分別開設有散 熱通風孔，形成下散熱通風道，將電容陣列產(chǎn)生的熱量強制排出，從而延長電解電容的使用 壽命。功率單元采用后部進風，前部出風冷卻方式。前述的級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，其特征在于所述電解電容組件為矩形 陣列結(jié)構布置方式，通過電容底板及定位板將其排列固定在下機殼內(nèi)部，并用串、并聯(lián)銅排 彼此電氣連接。前述的級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，其特征在于所述輸入輸出插接件設置 在上機殼后部，分列其左右兩側(cè)。功率單元采用后進線、后出線結(jié)構，三路輸入，四路輸出。前述的級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，其特征在于所述輸入輸出插接件為動 觸插接頭，動觸插接頭通過卡板固定在上機殼后部。前述的級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，其特征在于為以最短路徑連接至輸出 端子，在所述前散熱器和后散熱器表面設置有IGBT輸出銅排穿行方孔，前散熱器上IGBT輸 出銅排通過該方孔穿過前、后散熱器連接至輸出端，所述輸出銅排通過絕緣卡套支撐并固 定在前、后散熱器基體上。前述的級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，其特征在于所述電解電容組件的矩形 電容陣列正極、負極輸出連接銅板為平行、層疊布置方式，正、負極之間設置絕緣板，有效減 少了回路電感的產(chǎn)生。本實用新型所達到的有益效果本實用新型設計的結(jié)構方案同時考慮了機械上的 緊湊性、可維護性和電氣上功率器件易安裝、可替換性兩方面因素，具有結(jié)構緊湊、易于裝 配和維護、電氣性能良好等特點。功率單元內(nèi)部普遍采用功率母線銅排設計方式，在有效抑 制IGBT開關尖峰產(chǎn)生的同時，也減少了寄生電感，提高了系統(tǒng)可靠性。

圖1是本實用新型大功率單元整體結(jié)構示意圖；圖2是本實用新型前后雙散熱器結(jié)構示意圖；圖3是本實用新型上機殼組件結(jié)構示意圖；圖4是本實用新型下機殼組件結(jié)構示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行進一步說明。實施例如圖1所示，為本實用新型“大功率單元整體結(jié)構示意圖”，功率單元是基于上、下 機殼組件的分體式結(jié)構，包括上機殼組件16、下機殼組17、輸入輸出插接件18、電源板7、控 制板8、驅(qū)動板9、功率器件及連接銅排；其中，輸入輸出插接件18通過專用固定卡板安裝在 上機殼組件16上，上機殼組件16和下機殼組件17組合成功率單元整體框架，功率單元有 一個上散熱通風道14及一個下散熱通風道15 ；電源板7、控制板8、驅(qū)動板9及各功率器件 分別安裝在上機殼組件16中的前散熱器3和后散熱器4之上，各功率器件之間通過銅排電 氣連接，整個功率單元結(jié)構簡潔、緊湊，易于維護；如圖2所示，為本實用新型“前后雙散熱器結(jié)構示意圖”，前散熱器3和后散熱器4通過上下及前后六塊散熱器支撐架6的連接，組合成雙散器結(jié)構，功率器件分別安裝在前、 后兩散熱器的表面，前散熱器3和后散熱器4各自背面的散熱翅片共同組成了功率單元的 上散熱通風道14，前散熱器IGBT輸出銅排11穿過前熱器3和后散熱器4連接至功率單元 輸出端，IGBT輸出銅排11采用專用絕緣卡套12支撐和固定在前、后散熱器表面；如圖3所示，為本實用新型“上機殼組件結(jié)構示意圖”，前散熱器3、后散熱器4及 其支撐架6組合體與上機殼分別在前部、后部及上部連接，電源板7安裝在前散熱器3上， 控制板8及驅(qū)動板9安裝在后散熱器4上，各功率器件分別安裝在前、后散熱器表面，兩只 把手10安裝在上機殼前側(cè)。如圖4所示，為本實用新型“下機殼組件結(jié)構示意圖”，電解電容19為矩形陣列結(jié) 構，布置在下機殼2和電容定位板13、底板5構成的內(nèi)部空間。本實用新型_級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元的輸出電流可達到630安培。以上已以較佳實施例公開了本實用新型，然其并非用以限制本實用新型，凡采用 等同替換或者等效變換方式所獲得的技術方案，均落在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求一種級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，包括機殼、輸入輸出插接件、設置于機殼內(nèi)的散熱器及電解電容組件，其特征在于所述機殼包括上機殼和下機殼，由上機殼、散熱器和輸入輸出插接件構成上機殼組件(16)，所述散熱器設置于上機殼內(nèi)，輸入輸出插接件(18)設置于上機殼后部；由矩形電容陣列、底板(5)、電容定位板(13)與下機殼(2)組合成下機殼組件(17)，所述電解電容組件設置于由下機殼和電容定位板、底板構成的內(nèi)部空間。
2.根據(jù)權利要求1所述的級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，其特征在于所述散熱器 包括沿垂直方向布置的相互平行的前散熱器(3)和后散熱器(4)，所述前散熱器(3)、后散 熱器(4)通過設置于上下及前后的六塊支撐架(6)連接，整流橋、電源板和一半IGBT布置 在前散熱器表面，旁通二極管、旁通可控硅、控制板、驅(qū)動板及另一半IGBT布置在后散熱器 表面，由前散熱器(3)和后散熱器(4)各自背面的散熱翅片共同組成一個統(tǒng)一的上部散熱 通風道(14)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，其特征在于下機殼 前后分別開設有散熱通風孔，形成下散熱通風道(15)。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，其特征在于所述電 解電容組件為矩形陣列結(jié)構布置方式，通過電容底板及定位板將其排列固定在下機殼內(nèi) 部，并用串、并聯(lián)銅排彼此電氣連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，其特征在于所述電解電 容組件的矩形電容陣列正極、負極輸出連接銅板為平行、層疊布置，正、負極之間設置絕緣 板。
6.根據(jù)權利要求1所述的級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，其特征在于所述輸入輸 出插接件(18)設置在上機殼后部，分列其左右兩側(cè)。
7.根據(jù)權利要求6所述的級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，其特征在于所述輸入輸 出插接件(18)為動觸插接頭，動觸插接頭通過卡板固定在上機殼后部。
8.根據(jù)權利要求2所述的級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，其特征在于在所述前散 熱器和后散熱器表面設置有IGBT輸出銅排穿行方孔，前散熱器上IGBT輸出銅排(11)通 過該方孔穿過前、后散熱器連接至輸出端，所述輸出銅排通過絕緣卡套(12)支撐并固定在 前、后散熱器基體上。
專利摘要本實用新型公開了一種級聯(lián)式大功率高壓變頻功率單元，包括機殼、輸入輸出插接件、設置于機殼內(nèi)的散熱器及電解電容組件，其特征在于所述機殼包括上機殼和下機殼，由上機殼、散熱器和輸入輸出插接件構成上機殼組件，所述散熱器設置于上機殼內(nèi)，輸入輸出插接件設置于上機殼后部；由矩形電容陣列、底板、電容定位板與下機殼組合成下機殼組件，所述電解電容組件設置于由下機殼和電容定位板、底板構成的內(nèi)部空間。本實用新型的高壓變頻功率單元同時考慮了機械上的緊湊性、可維護性和電氣上功率器件易安裝、可替換性兩方面因素，具有結(jié)構緊湊、易于裝配和維護、電氣性能良好等特點。
文檔編號H05K7/20GK201674385SQ20102020663
公開日2010年12月15日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權日2010年5月27日
發(fā)明者丁明進, 唐東明, 李冰, 楊志勇, 楊軼成, 黃韜 申請人:國電南京自動化股份有限公司