CN206226262U - 功率模块、变流器、风力发电机组及光伏发电*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种功率模块、变流器、风力发电机组及光伏发电***。功率模块包括电抗器模块、功率器件、连接固定板和隔热装置，电抗器模块和所述功率器件分别与所述连接固定板连接，所述隔热装置设置在所述电抗器模块与所述功率器件之间。本实用新型成本低，结构简单，通过在功率模块中的电抗器模块和功率器件之间设置隔热装置，使得隔热装置可以将电抗器模块发出的热量与功率器件隔开，功率器件工作过程中不受电抗器模块发出的热量的影响，从而使得功率器件能正常的工作。
Description
技术领域
本实用新型实施例涉及一种功率模块，尤其涉及一种应用在变流器、风力发电机组及光伏发电***中的功率模块。
背景技术
功率模块是变流器中的核心部件，也是变流器中的主要发热部件。随着光伏、风电等领域的规模不断扩大，在光伏发电***或风力发电***中，变流器的功率不断增大，在工作状态下功率模块产生的热量也在显著地增加。
在一些光伏或风电项目中，需要在变流器中将功率模块与其他元器件(如电抗器)封装在一起，以满足对设备的小型化、一体化的要求。由于电抗器在工作时，绕组流过的电流较大，容易产生大量的热量，而功率模块中的很多功率器件对工作环境的温度具有较严格的要求。功率器件长时间在高温环境中运行，将导致功率器件的寿命降低，甚至无法正常工作。因此，为了使功率模块中的各个功率器件稳定地工作，需要不断改善功率模块的散热性能。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于，提供一种功率模块、变流器、风力发电机组及光伏发电***，以降低功率模块中电抗器热辐射对功率器件的影响。
根据本实用新型实施例的一方面，提供一种功率模块，包括电抗器模块、功率器件、连接固定板和隔热装置，所述电抗器模块和所述功率器件分别与所述连接固定板连接，所述隔热装置设置在所述电抗器模块与所述功率器件之间。
可选地，所述电抗器模块和所述功率器件分别设置在所述连接固定板的两侧；所述隔热装置设置在所述电抗器模块与所述连接固定板之间，或者/并且，设置在所述功率器件与所述连接固定板之间。
可选地，所述隔热装置为隔热棉、水冷板以及隔离风道中的至少一种。
可选地，所述隔热棉的厚度为2mm～10mm。
可选地，所述电抗器模块具有散热部件。
可选地，所述散热部件为水冷散热部件或风冷散热部件。
可选地，所述连接固定板为铝制板；并且/或者，所述功率器件为直流支撑电容器。
根据本实用新型实施例的另一方面，提供一种变流器，设置有上述任一功率模块。
根据本实用新型实施例的另一方面，提供一种风力发电机组，设置有上述任一变流器。
根据本实用新型实施例的另一方面，提供一种光伏发电***，设置有上述任一变流器。
根据本实用新型实施例提供的功率模块、包括该功率模块的变流器、风力发电机组和光伏发电***，通过在功率模块的电抗器模块和功率器件之间设置隔热装置，使得隔热装置可以将电抗器模块发出的热量与功率器件隔开，功率器件工作过程中不受电抗器模块发出的热量的影响，从而使得功率器件能正常的工作。本实用新型实施例提供的功率模块成本低，设计简单，有效降低了功率器件的温升，避免了因高温故障而频繁更换功率器件的问题，并且应用到产品上取得了优异的隔热效果。
附图说明
图1是示出本实用新型实施例的功率模块的结构示意图；
图2是示出本实用新型实施例的功率模块的主视图；
图3是示出本实用新型实施例的功率模块的左视图；
图4是示出本实用新型实施例的功率模块的后视图。
附图标记说明：
1、电抗器模块；2、功率器件；3、隔热装置；4、连接固定板；5、散热部件。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本实用新型实施例的示例性实施例。
在本实用新型的示例性实施例中，以应用在变流器中的功率模块为例描述在此提出的功率模块的结构。但是，需要理解，本实用新型提出的功率模块的结构适用于任何符合在此限定的结构的功率模块，而不仅限于变流器中的功率模块。
参照图1～图4，根据本实用新型的示例性实施例，一种功率模块包括电抗器模块1、功率器件2、连接固定板4和隔热装置3。其中，电抗器模块1与功率器件2分别与连接固定板4连接，可通过例如螺栓或者焊接等任意可以实现的方式将电抗器模块1和功率器件2固定到连接固定板4上。在电抗器模块1与功率器件2之间设置隔热装置3。
本实施例提供的功率模块通过在电抗器模块1与功率器件2之间设置隔热装置3，将电抗器模块1发出的热量与功率器件2隔开，使得功率器件2在工作中不受电抗器模块1热量的干扰，保证了功率器件2的正常工作环境。
可选地，电抗器模块1和功率器件2分别设置在连接固定板4的两侧，在连接固定板4的一侧，或者/并且，另一侧设有隔热装置3，即在连接固定板4与电抗器模块1之间，或者/并且，在连接固定板4与功率器件2之间设置有隔热装置3。
可选地，隔热装置3可以是隔热棉、水冷板以及隔离风道中的至少一种，用于阻隔电抗器模块1发出的热量，使热量无法顺利地被功率器件2所吸收，这样就减少了电抗器模块1发出的热量对功率器件2的影响。
下式示出热辐射原理：
Q＝Qr+Qa+Qd
其中，Q为发热部件产生的总热量，Qr为反射热量，Qa为吸收热量，Qd为透过热量。
可以看出，如果需要降低电抗器模块1透过隔热装置3的透过热量Qd，则应提高隔热装置3的反射热量Qr和/或吸收热量Qa。由于隔热棉具有耐高温、不易燃烧、导热系数低的优点，因此当使用隔热棉作为隔热装置3时，大部分电抗器模块1释放的热量被隔热棉以反射热量Qr的形式阻隔，剩余的一部分热量可被隔热棉自身吸收，极少部分的热量扩散到功率器件2上。
本实用新型实施例将通常应用于汽车领域的隔热棉应用到变流器的功率模块中，能够对电抗器模块1释放的热量起到一定的隔离作用，可以有效降低功率器件2的温升问题，避免了因高温失效而频繁更换功率器件2的问题。
可根据预期的隔热效果以及电抗器模块1和功率器件2之间的距离设置隔热棉的厚度。在一种可选的实施方式中，隔热棉的厚度为2mm～10mm。如果隔热棉的厚度过小，则很难起到隔绝电抗器模块1释放的热量的作用。如果隔热棉的厚度过大，则给安装带来困难。
隔热装置3也可以为水冷板或隔离风道，水冷板通过循环的冷水吸收电抗器模块1释放的热量并及时带出功率模块，以降低功率器件2周围环境的温度；隔离风道通过气流将电抗器模块1所释放的热量及时带走。
可选地，功率器件2可以为直流支撑电容器。直流支撑电容器又称DC-Link电容器，在变流器中主要是对电压进行平滑滤波，其具有耐电压高、耐电流大、容量损耗小等特点；可选地，功率器件2也可以是功率模块中的其他的元器件。
下面以实例来说明隔热棉对功率模块中直流支撑电容器的温升影响，在未加装隔热棉前，电抗器模块1和直流支撑电容分别安装在连接固定板4的两侧，电抗器模块1释放的热量很容易穿过连接固定板4辐射到直流支撑电容上。此时，直流支撑电容的温升在23℃，处于能够正常使用的临界状态。当电抗器模块1和直流支撑电容器之间加装隔热棉后，隔热棉对电抗器模块1所释放的热量起到一定的隔离作用，还能够吸收一小部分的热量，使仅少部分的热量穿过隔热棉并辐射到直流支撑电容器上。电抗器模块1的热量减少了对直流支撑电容的影响，直流支撑电容的温升降低了5℃，此时直流支撑电容的工作环境温度在允许的范围之内，这样不仅保证了直流支撑电容的稳定工作，也增加了使用寿命，解决了由于直流支撑电容由于过热造成的损坏而需要频繁更换的问题。
可选地，电抗器模块1具有散热部件5，电抗器模块1本身也对散热性能有一定的要求，其产生的大部分热量由散热部件5进行散热，剩下的一部分则是扩散到周围环境中，进行散热。
进一步地，散热部件5可以是水冷散热部件或风冷散热部件。例如，可以将冷却水管道环绕电抗器模块1或者将冷却水管道安置在电抗器模块1的线包中，电抗器模块1的热量通过水介质导出，以达到降低温升的目的。
可选地，连接固定板4可以为铝制板，主要用于固定电抗器模块1和功率器件2；连接固定板4也可以是具有一定硬度，能起到固定其它材质的板材的作用。
本实用新型的示例性实施例还提供一种包括如前所述功率模块的变流器。
本实用新型的示例性实施例还提供一种包括如前所述功率模块的风力发电机组。
本实用新型的示例性实施例还提供一种包括如前所述功率模块的光伏发电***。
本实用新型的实施例提供的功率模块具有如下有益效果：
本实用新型提供的功率模块通过在功率模块的电抗器模块和功率器件之间设置隔热装置，使得隔热装置可以将电抗器模块发出的热量与功率器件隔开，功率器件工作过程中不受电抗器模块发出的热量的影响，从而使得功率器件能正常的工作。本实用新型成本低，结构简单，可以有效降低功率模块的故障率及功率器件的温升问题，避免了因高温故障而频繁更换功率器件的问题。本实用新型的示例性实施例应用到产品上取得了优异的隔热效果。
本实用新型实施例提供的变流器、风力发电机组和/或光伏发电***具有前述功率模块的有益效果。
以上所述，仅为本实用新型实施例的具体实施方式，但本实用新型实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型实施例揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型实施例的保护范围之内。因此，本实用新型实施例的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种功率模块，其特征在于，所述功率模块包括电抗器模块(1)、功率器件(2)、连接固定板(4)和隔热装置(3)；
所述电抗器模块(1)和所述功率器件(2)分别与所述连接固定板(4)连接，所述隔热装置(3)设置在所述电抗器模块(1)与所述功率器件(2)之间。
2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述电抗器模块(1)和所述功率器件(2)分别设置在所述连接固定板(4)的两侧；所述隔热装置(3)设置在所述电抗器模块(1)与所述连接固定板(4)之间，或者/并且，设置在所述功率器件(2)与所述连接固定板(4)之间。
3.根据权利要求1或2所述的功率模块，其特征在于，所述隔热装置(3)为隔热棉、水冷板以及隔离风道中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的功率模块，其特征在于，所述隔热棉的厚度为2mm～10mm。
5.根据权利要求3所述的功率模块，其特征在于，所述电抗器模块(1)具有散热部件(5)。
6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述散热部件(5)为水冷散热部件或风冷散热部件。
7.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述连接固定板(4)为铝制板；并且/或者，所述功率器件(2)为直流支撑电容器。
8.一种变流器，其特征在于，设置有如权利要求1～7中任一项所述的功率模块。
9.一种风力发电机组，其特征在于，设置有如权利要求8所述的变流器。
10.一种光伏发电***，其特征在于，设置有如权利要求8所述的变流器。
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