一種適用于特大功率的svg和hvf的功率單元裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種適用于特大功率的SVG和HVF的功率單元裝置，包括長方形的散熱器，散熱器包括兩個散熱器，單個散熱器包括長方形的基板和垂直設置在基板上的散熱片，散熱片與基板的短邊方向平行，兩個散熱器的散熱片錯位相扣，相鄰的散熱片之間構成散熱風道，兩個散熱器的基板上均分別設置有兩個功率器件，散熱器的長邊一側連通機柜風道。本實用新型散熱器的散熱風道的橫截面積顯著增大，風道長度減小，風阻明顯減小，大大提升了同等質量散熱器的散熱效果。每個散熱器基板上沿散熱風道垂向只垂向布局兩個功率器件。結構更加緊湊，布局更加合理，并可同時適用于SVG和HVF，大大增強了其通用性能。
【專利說明】-種適用于特大功率的SVG和HVF的功率單元裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種大功率通用變流【技術領域】，具體涉及一種適用于特大功率的 SVG和HVF的功率單元裝置。
【背景技術】
[0002] 眾所周知，先進的SVG(Stetic Var Generator)是現(xiàn)代柔性交流輸電系統(tǒng)的基礎 技術和關鍵設備，而HVF (High Voltage Frequency changer)則是提高大功率電機驅動系 統(tǒng)電能利用效率的重要手段和重要設備，SVG和HVF設備都是由基本的功率單元按照一定 規(guī)律串聯(lián)或級聯(lián)而構成的。功率單元設計的質量和可靠性決定了 SVG和HVF設備的質量和 可靠性，功率器件的散熱狀況成為決定裝置輸出能力的關鍵因數(shù)。傳統(tǒng)功率單元的結構布 局存在缺陷和不足：其散熱器與電容器組在功率單元中采用平行橫向布局，散熱器上設有 多片互相平行的散熱片構成散熱通道，由于散熱器的縱向尺寸遠小于其橫向尺寸（即與散 熱風道平行方向的尺寸)，這種結構帶來的問題是：a.給散熱器通風散熱的風道截面積減 小，功率單元的出風口小，風道長，風阻大，導致散熱能力降低，b.功率器件只能沿著散熱器 的風道方向一字排開，使得功率器件的散熱效果沿風道方向逐次惡化。上述問題造成的后 果是：功率單元和整個裝置的散熱不佳，裝置的輸出能力受散熱狀況最惡劣的功率器件制 約，工作可靠性降低，輸出容量減小，顯著影響裝置的綜合性能。
[0003] 專利201420147910. 8公開了一種適用于大功率SVG和HVF的新型功率單元裝置， 把散熱器在功率單兀中縱向布局，使其縱向尺寸遠大于其橫向尺寸，增加了散熱風道的橫 截面積，減小了風道長度，降低了風阻，顯著改善了功率單元的散熱效果，提高了功率單元 的輸出能力。這種結構的功率單元，其輸出電流的能力可以提高到800-850A。但這種結構 還存在缺陷和不足，散熱器的縱向尺寸受到功率單元尺寸的制約，四個功率器件只能沿散 熱器縱向按橫向態(tài)勢平行布局，其散熱能力達到了極限，從而制約了進一步提高功率單元 的輸出能力。 實用新型內(nèi)容
[0004] 本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有的技術缺陷，提供一種適用于特大功率的SVG和 HVF的功率單元裝置，顯著改善裝置的散熱效果、提高裝置的輸出容量和工作可靠性，使結 構更緊湊，布局更合理，并可同時適用于SVG和HVF，通用性強。
[0005] 本實用新型的目的可通過下列技術方案實現(xiàn)：
[0006] -種適用于特大功率的SVG和HVF的功率單元裝置，包括長方形的散熱器，所述的 散熱器包括第一散熱器和第二散熱器，第一散熱器和第二散熱器均包括長方形的基板和垂 直設置在基板上的散熱片，散熱片與基板的短邊方向平行，第一散熱器和第二散熱器的散 熱片錯位相扣，相鄰的散熱片之間構成散熱風道，第一散熱器的基板上設置有兩個功率器 件，第二散熱器的基板上設置有兩個功率器件，散熱器的長邊一側連通機柜風道，還包括 設置在散熱器遠離機柜風道一側的薄膜電容器，薄膜電容器與功率器件構成橋式可控整流 逆變電路。
[0007] 如上所述的散熱器的散熱風道靠近機柜風道的一端構成功率單元裝置的唯一出 風口，且出風口構成功率單元裝置的側邊的端面。
[0008] 如上所述的功率器件為長方形，功率器件沿散熱器的長邊方向分布，且功率器件 的長邊方向與散熱風道方向垂直。
[0009] 本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果：
[0010] 1、散熱器的散熱風道的橫截面積顯著增大，風道長度減小，風阻明顯減小，大大 提升了同等質量散熱器的散熱效果。
[0011] 2、每個散熱器基板上沿散熱風道垂向且只垂向布局兩個功率器件，每個功率器 件具有最佳相同的散熱效果，整體提升了功率器件和裝置的工作可靠性，大大提升了裝置 的輸出承載能力，降低了裝置成本。
[0012] 3、結構更加緊湊，布局更加合理，并可同時適用于SVG和HVF，大大增強了其通用 性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實用新型技術方案下的SVG功率單元立體圖；
[0014] 圖2為本實用新型技術方案下的SVG功率單元俯視圖；
[0015] 圖3 (a)為第一散熱器和第二散熱器錯位相扣之前的側視示意圖；
[0016] 圖3 (b)為第一散熱器和第二散熱器錯位相扣之后的側視示意圖；
[0017] 圖3 (c)為第一散熱器和第二散熱器錯位相扣之前的立體示意圖；
[0018] 圖3 (d)為第一散熱器和第二散熱器錯位相扣之后的立體示意圖；
[0019] 圖3 (e)為安裝了功率器件的散熱器的側視示意圖；
[0020] 圖3 (f)為安裝了功率器件的散熱器的立體示意圖；
[0021] 圖4 (a)為本實用新型技術方案下的SVG功率單元之正視圖(拿掉了驅動控制板)；
[0022] 圖4 (b)為本實用新型技術方案下的SVG功率單元之俯視圖(拿掉了驅動控制板)；
[0023] 圖5為本實用新型技術方案下的HVF功率單元俯視圖；
[0024] 圖6為本實用新型技術方案下的HVF功率單元立體圖；
[0025] 圖7為SVG功率單元的主電路拓撲圖；
[0026] 圖8為SVG功率單元的主電路拓撲圖。
[0027] 圖中：1-散熱器，101-第一散熱器，102-第二散熱器，103-基板，104-散熱片， 2_功率器件，3-輸出匯流條，4-驅動控制板，5-薄膜電容器，6-疊成母線，7-功率器件匯流 條，8-快速熔斷器，9-整流器，10-整流器匯流條，11-整流器散熱器，12-旁路斷路器。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0029] -種適用于特大功率的SVG和HVF的功率單元裝置，包括長方形的散熱器1，所述 的散熱器1包括第一散熱器101和第二散熱器102,第一散熱器101和第二散熱器102均包 括長方形的基板103和垂直設置在基板103上的散熱片104,散熱片104與基板103的短邊 方向平行，第一散熱器101和第二散熱器102的散熱片104錯位相扣，相鄰的散熱片104之 間構成散熱風道，第一散熱器101的基板103上設置有兩個功率器件2,第二散熱器102的 基板103上設置有兩個功率器件2,散熱器1的長邊一側連通機柜風道，還包括設置在散熱 器1遠離機柜風道一側的薄膜電容器5,薄膜電容器5與功率器件2構成橋式可控整流逆變 電路。散熱器1的散熱風道靠近機柜風道的一端構成功率單元裝置的唯一出風口，且出風 口構成功率單元裝置的側邊的端面。功率器件2為長方形，功率器件2沿散熱器1的長邊 方向分布，且功率器件2的長邊方向與散熱風道方向垂直。
[0030] 本實用新型中，四個功率器件兩兩分別安裝在散熱器的上下兩個基板103上，每 個基板103上只安裝兩個功率器件，這樣，功率器件可以沿散熱器縱向按縱向態(tài)勢一字布 局，使功率器件的散熱效果達到最佳，整體提升了功率器件和裝置的工作可靠性，大大提升 了裝置的輸出承載能力，降低了裝置成本。
[0031] 一種適用于特大功率的SVG和HVF的功率單元裝置，包括散熱器1，所述的散熱器 1由兩個其散熱片104對稱錯位的散熱器交互相扣而成，散熱器1上有上下兩個可以安裝功 率器件2的板基，散熱器1的長邊一側聯(lián)通機柜風道，在散熱器1上設置有若干散熱片104， 散熱片104與散熱器1的短邊方向平行，相鄰的散熱片104之間構成散熱風道，散熱風道與 散熱器的短邊方向平行，散熱器1的上下兩個基板103上均分別設置有兩個功率器件2,還 包括設置在散熱器遠離機柜風道一側的薄膜電容器5,薄膜電容器5與功率器件2構成橋式 可控整流逆變電路。
[0032] 散熱器的散熱風道靠近機柜風道的一端構成功率單元的唯一出風口。即，機柜風 道通過散熱器的散熱風道靠近機柜風道的一端進行抽風，使得整個功率單元中的熱量(主 要為薄膜電容器5和功率器件2等）通過散熱風道的該端排出功率單元。且出風口構成功 率單元裝置的側邊的端面，散熱風道靠近機柜風道的長邊一側構成唯一出風口，大大增加 了散熱氣體的橫截面積即出風口面積，減小了風道長度和風阻，整體提高了功率器件2和 整個功率單元裝置的散熱能力和水平，提高了裝置的工作可靠性和承載能力。
[0033] 功率器件2為長方形，四個功率器件兩兩分別安裝在散熱器的上下兩個基板103 上，每個基板103上只安裝兩個功率器件，這樣，功率器件可以沿散熱器長邊方向一字布 局，且功率器件2的長邊方向與散熱風道方向垂直，使得各個功率器件2都具有相同且最佳 的散熱條件，可以減少功率器件2的選型余量。
[0034] 還包括驅動功率器件2的驅動控制板4,驅動控制板設置在散熱器的上方或薄膜 電容器的上方，布局合理。
[0035] 薄膜電容器5為陣列分布，各個薄膜電容器5之間留有空隙。所述電容器組采用 多個薄膜電容器5組成，沿散熱氣流方向前后排開，各個薄膜電容器5之間留有氣隙，薄膜 電容器5與功率器件2之間采用疊層母線連接，減小了母線寄生電感。
[0036] 本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所 屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似 的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
【權利要求】
1. 一種適用于特大功率的SVG和HVF的功率單元裝置，包括長方形的散熱器（1 )，其特 征在于，所述的散熱器（1)包括第一散熱器（101)和第二散熱器（102)，第一散熱器（101)和 第二散熱器（102)均包括長方形的基板（103)和垂直設置在基板（103)上的散熱片（104)， 散熱片（104)與基板（103)的短邊方向平行，第一散熱器（101)和第二散熱器（102)的散熱 片（104)錯位相扣，相鄰的散熱片（104)之間構成散熱風道，第一散熱器（101)的基板（103) 上設置有兩個功率器件（2)，第二散熱器（102)的基板（103)上設置有兩個功率器件（2)， 散熱器（1)的長邊一側連通機柜風道，還包括設置在散熱器（1)遠離機柜風道一側的薄膜 電容器（5 )，薄膜電容器（5 )與功率器件（2 )構成橋式可控整流逆變電路。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種適用于特大功率的SVG和HVF的功率單元裝置，其特征 在于，所述的散熱器（1)的散熱風道靠近機柜風道的一端構成整個功率單元裝置的唯一出 風口，且出風口構成功率單元裝置的側邊的端面。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種適用于特大功率的SVG和HVF的功率單元裝置，其特征 在于，所述的功率器件（2)為長方形，功率器件（2)沿散熱器（1)的長邊方向分布，且功率器 件（2)的長邊方向與散熱風道方向垂直。
【文檔編號】H05K7/20GK203883687SQ201420323204
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權日:2014年6月16日
【發(fā)明者】梅震, 黎志, 陳相武, 張軍, 王欣, 何超, 羅運成 申請人:湖北三環(huán)發(fā)展股份有限公司