CN218182757U - 一种高压变频功率柜的功率单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压变频功率柜的功率单元，其包括带有上盖的壳体、固定设置在壳体内部的挡风板、散热器、IGBT模块组件、三相整流桥、缺相检测板、层叠母排、薄膜电容组和控制板，壳体的内壁与挡风板及散热器的基板共同围合形成一封闭的散热腔，散热器位于所述散热腔内，所述散热腔的两端并于所述壳体的两端侧壁分别开设有进风口和出风口，所述进风口、所述出风口和所述散热腔共同形成所述散热器的散热风道。所述IGBT模块组件、三相整流桥、缺相检测板、层叠母排、薄膜电容组和控制板等功率元器件均位于该散热风道外部，避免灰尘进入所述壳体内部除所述散热腔以外的安装空间内对功率单元内部各功率元器件的性能及使用寿命产生影响。

Description

一种高压变频功率柜的功率单元

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种高压变频功率柜的功率单元。

背景技术

在高压电机起动时，因对电网造成很大的电流冲击，常常需要采用高压变频器调节电机的运行效率，改变电机的转速，使电机逐步起动到额定转速，从而有效地减小电机起动电流对电网的冲击，对电机和电网都起到保护作用。高压变频器的核心是功率单元，它是实现高压变频调速的主要元器件，也是解决高压变频器的特性、体积的重要因素。因此，在功率单元结构设计中，不仅要考虑它的布局合理、结构紧凑，还要考虑它的通风散热、运行可靠等诸多因素，这样才能使高压变频器的各项性能指标提高。

申请号为CN201521127677.8的专利公开了一种变频器功率单元的散热装置，包括:至少两个独立的散热器单元；每个散热器单元具有一散热基板，所述散热基板用于放置所述变频器功率单元的一部分功率元器件；所述至少两个独立的散热器单元分散设置在所述变频器功率单元的壳体内。

由于散热器在使用时外界的灰尘势必会通过散热器的风道进入散热器内部，而上述方案中散热器的风道与变频器功率单元壳体的内部空间连通，灰尘会直接进入变频器功率单元壳体的内部，长期使用后会影响各功率元器件的性能及使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提出一种高压变频功率柜的功率单元，解决现有技术中变频器功率单元中散热器的风道与变频器功率单元壳体的内部空间连通，外界的灰尘会通过风道进入变频器功率单元壳体的内部，长期使用后会影响各功率元器件的性能及使用寿命的技术问题。

为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种高压变频功率柜的功率单元,包括带有上盖的壳体、固定设置在所述壳体内部的挡风板、散热器、IGBT模块组件、三相整流桥、缺相检测板、层叠母排、薄膜电容组和控制板，所述壳体的内壁与所述挡风板及所述散热器的基板共同围合形成一封闭的散热腔，所述散热器位于所述散热腔内，所述散热腔的两端并于所述壳体的两端侧壁分别开设有进风口和出风口，所述进风口、所述出风口和所述散热腔共同形成所述散热器的散热风道。

进一步的，所述IGBT模块组件、所述三相整流桥和所述缺相检测板均固定设置在所述散热器的基板顶部，所述层叠母排与所述IGBT模块组件和所述三相整流桥固定连接，所述薄膜电容组固定设置在所述层叠母排上，使得所述IGBT模块组件、所述三相整流桥和所述薄膜电容组均通过所述层叠母排连接。

进一步的，所述层叠母排的前端固定连接有第一铜排和第二铜排，所述IGBT模块组件和所述三相整流桥均通过所述第一铜排和所述第二铜排实现其正负极与所述层叠母排上的所述薄膜电容组的正负极电性连接。

进一步的，所述IGBT模块组件包括两个IGBT模块，两个所述IGBT模块通过所述第一铜排和所述第二铜排并联成逆变电路，每个所述IGBT模块内部均封装两个串联的IGBT。

进一步的，所述壳体的外壁可拆卸地固定设置有第一静插件和第二静插件，所述第一静插件和所述第二静插件均通过导线分别与所述IGBT模块和所述三相整流桥连接。

进一步的，所述IGBT模块组件中的两个所述IGBT模块分别固定连接有第一输出铜排和第二输出铜排，所述第一输出铜排和所述第二输出铜排分别与所述第一静插件的U相和V相连接。

进一步的，所述第二静插件的R相和T相均连接有快熔熔断器。

进一步的，所述薄膜电容组中有多个间隔分布的薄膜电容，所述薄膜电容均交错地固定设置在所述层叠母排上。

进一步的，所述薄膜电容组的上方并位于所述壳体内固定设置有安装板，所述控制板可拆卸地固定设置在所述安装板的上表面。

进一步的，所述散热器基板的两端均固定连接有L型固定板，所述散热器通过所述L型固定板与所述壳体的内壁固定连接，所述壳体的内壁、所述挡风板、所述散热器的基板及所述L型固定板共同围合形成所述散热腔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：

所述高压变频功率柜的功率单元中，所述壳体内部固定设置有所述挡风板，使得所述壳体的内壁与所述挡风板及所述散热器的基板共同围合形成一封闭的散热腔，并在所述散热腔的两端并于所述壳体的两端侧壁分别开设有进风口和出风口，使得所述进风口、所述出风口和所述散热腔共同形成所述散热器的散热风道，所述IGBT模块组件、三相整流桥、缺相检测板、层叠母排、薄膜电容组和控制板等功率元器件均位于该散热风道外部，避免灰尘进入所述壳体内部除所述散热腔以外的安装空间内对功率单元内部各功率元器件的性能及使用寿命产生影响。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种高压变频功率柜的功率单元去掉上盖后在第一视角下的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种高压变频功率柜的功率单元去掉上盖后在第二视角下的结构示意图；

图3是本实用新型提供的一种高压变频功率柜的功率单元去掉上盖后的俯视图；

图4是本实用新型实施例中薄膜电容组与层叠母排的位置关系示意图；

图5是本实用新型实施例中挡风板、散热器及L型固定板的位置关系示意图；

图6是本实用新型提供的一种高压变频功率柜的功率单元的电路原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供了一种高压变频功率柜的功率单元，其结构如图1-图3所示,包括带有上盖的壳体1、固定设置在所述壳体1内部的挡风板2、散热器3、IGBT模块组件4、三相整流桥5、缺相检测板6、层叠母排7、薄膜电容组8和控制板9，所述壳体1的内壁与所述挡风板2及所述散热器3的基板共同围合形成一封闭的散热腔11，所述散热器3位于所述散热腔11内，所述散热腔11的两端并于所述壳体1的两端侧壁分别开设有进风口12和出风口13，所述进风口12、所述出风口13和所述散热腔11共同形成所述散热器3的散热风道。

所述高压变频功率柜的功率单元中，所述壳体1内部固定设置有所述挡风板2，使得所述壳体1的内壁与所述挡风板2及所述散热器3的基板共同围合形成一封闭的散热腔11，并在所述散热腔11的两端并于所述壳体1的两端侧壁分别开设有进风口12和出风口13，使得所述进风口12、所述出风口13和所述散热腔11共同形成所述散热器3的散热风道，所述IGBT模块组件4、三相整流桥5、缺相检测板6、层叠母排7、薄膜电容组8和控制板9等功率元器件均位于该散热风道外部，避免灰尘进入所述壳体1内部除所述散热腔11以外的安装空间内对功率单元内部各功率元器件的性能及使用寿命产生影响。

可以理解的是，为了提高所述散热风道内空气流通的速率以提高散热效率，可以在所述出风口13处固定安装引风机。

作为优选的实施例，所述IGBT模块组件4、所述三相整流桥5和所述缺相检测板6均固定设置在所述散热器3的基板顶部，所述层叠母排7与所述IGBT模块组件4和所述三相整流桥5固定连接，所述薄膜电容组8固定设置在所述层叠母排7上，使得所述IGBT模块组件4、所述三相整流桥5和所述薄膜电容组8均通过所述层叠母排7连接。

请参照图4，作为优选的实施例，所述层叠母排7的前端固定连接有第一铜排71和第二铜排72，所述IGBT模块组件4和所述三相整流桥5均通过所述第一铜排71和所述第二铜排72实现其正负极与所述层叠母排7上的所述薄膜电容组8的正负极电性连接。

请继续参照图3和图6，作为优选的实施例，所述IGBT模块组件4包括两个IGBT模块41，两个所述IGBT模块41通过所述第一铜排71和所述第二铜排72并联成逆变电路，每个所述IGBT模块41内部均封装两个串联的IGBT。

两个所述IGBT模块41通过所述第一铜排71和所述第二铜排72并联成逆变电路，能够将980V直流电转换成0～690V交流电。

作为优选的实施例，所述壳体1的外壁可拆卸地固定设置有第一静插件14和第二静插件15，所述第一静插件14和所述第二静插件15均通过导线分别与所述IGBT模块41和所述三相整流桥5连接。

可以理解的是，通过在所述壳体1的外壁可拆卸地固定设置所述第一静插件14和所述第二静插件15，便于该功率单元与主回路的接口快速连接。

请参照图3和图6，作为优选的实施例，所述IGBT模块组件4中的两个所述IGBT模块41分别固定连接有第一输出铜排16和第二输出铜排17，所述第一输出铜排16和所述第二输出铜排17分别与所述第一静插件14的U相和V相连接。

作为优选的实施例，所述第二静插件15的R相和T相均连接有快熔熔断器18，起保护作用。

作为优选的实施例，所述薄膜电容组8中有多个间隔分布、具有滤波和储能作用的薄膜电容，所述薄膜电容均交错地固定设置在所述层叠母排7上。

可以理解的是，所述薄膜电容在所述层叠母排7上交错分布，可以根据所述层叠母排7的面积以及所述壳体1内部安装空间的大小对所述层叠母排7上的所述薄膜电容合理排布，从而可以减小所述薄膜电容组8的占用空间。

作为优选的实施例，所述薄膜电容组8的上方并位于所述壳体1内固定设置有安装板91，用于安装所述控制板9，所述控制板9可拆卸地固定设置在所述安装板91的上表面。

可以理解的是，在功率单元中设置控制板9用于接收主控***信号以及进行实时故障监测，向主控***上报故障信息等属于变频器领域中的常规技术手段，一般地，为了实现所述控制板9与各功率元器件的电连接，需要在所述控制板9上设置对应的接口，对于各功率元器件与哪个接口连接，在本实施例中不作赘述。

请参照图5，作为优选的实施例，所述散热器3基板的两端均固定连接有L型固定板31，所述散热器3通过所述L型固定板31与所述壳体1的内壁固定连接，所述壳体1的内壁、所述挡风板2、所述散热器3的基板及所述L型固定板31共同围合形成所述散热腔11。

可以理解的是，所述L型固定板31一方面可以作为连接件，实现所述散热器3与所述壳体1内壁的固定连接，另一方面所述L型固定板31可以补偿所述散热器3基板与所述挡风板2之间的尺寸余量，使得所述壳体1的内壁、所述挡风板2、所述散热器3的基板及所述L型固定板31共同围合形成封闭的所述散热腔11。

为了方便地理解本实用新型，以下结合图1-图6对本方案的工作原理进行详细说明：

工作时，所述三相整流桥5对外部的移相变压器副边输出的690V交流电进行整流，整流后电压为980V直流电，再由两个所述IGBT模块41并联组成的逆变电路，将980V直流电转换成0～690V交流电输出。当输入的R/S/T某一相断电时，所述缺相检测板6能快速识别是哪一相断电，所述快熔熔断器18能够对该功率单元进行保护。

本实用新型提供的一种高压变频功率柜的功率单元具有以下有益效果：

(1)所述高压变频功率柜的功率单元中，所述壳体1内部固定设置有所述挡风板2，使得所述壳体1的内壁与所述挡风板2及所述散热器3的基板共同围合形成一封闭的散热腔11，并在所述散热腔11的两端并于所述壳体1的两端侧壁分别开设有进风口12和出风口13，使得所述进风口12、所述出风口13和所述散热腔11共同形成所述散热器3的散热风道，所述IGBT模块组件4、三相整流桥5、缺相检测板6、层叠母排7、薄膜电容组8和控制板9等功率元器件均位于该散热风道外部，避免灰尘进入所述壳体1内部除所述散热腔11以外的安装空间内对功率单元内部各功率元器件的性能及使用寿命产生影响；

(2)通过在所述壳体1的外壁可拆卸地固定设置所述第一静插件14和所述第二静插件15，便于该功率单元与主回路的接口快速连接；

(3)所述薄膜电容在所述层叠母排7上交错分布，可以根据所述层叠母排7的面积以及所述壳体1内部安装空间的大小对所述层叠母排7上的所述薄膜电容合理排布，从而可以减小所述薄膜电容组8的占用空间；

(4)所述L型固定板31一方面可以作为连接件，实现所述散热器3与所述壳体1内壁的固定连接，另一方面所述L型固定板31可以补偿所述散热器3基板与所述挡风板2之间的尺寸余量，使得所述壳体1的内壁、所述挡风板2、所述散热器3的基板及所述L型固定板31共同围合形成封闭的所述散热腔11。

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高压变频功率柜的功率单元，其特征在于，包括带有上盖的壳体、固定设置在所述壳体内部的挡风板、散热器、IGBT模块组件、三相整流桥、缺相检测板、层叠母排、薄膜电容组和控制板，所述壳体的内壁与所述挡风板及所述散热器的基板共同围合形成一封闭的散热腔，所述散热器位于所述散热腔内，所述散热腔的两端并于所述壳体的两端侧壁分别开设有进风口和出风口，所述进风口、所述出风口和所述散热腔共同形成所述散热器的散热风道。

2.根据权利要求1所述的一种高压变频功率柜的功率单元，其特征在于，所述IGBT模块组件、所述三相整流桥和所述缺相检测板均固定设置在所述散热器的基板顶部，所述层叠母排与所述IGBT模块组件和所述三相整流桥固定连接，所述薄膜电容组固定设置在所述层叠母排上，使得所述IGBT模块组件、所述三相整流桥和所述薄膜电容组均通过所述层叠母排连接。

3.根据权利要求2所述的一种高压变频功率柜的功率单元，其特征在于，所述层叠母排的前端固定连接有第一铜排和第二铜排，所述IGBT模块组件和所述三相整流桥均通过所述第一铜排和所述第二铜排实现其正负极与所述层叠母排上的所述薄膜电容组的正负极电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种高压变频功率柜的功率单元，其特征在于，所述IGBT模块组件包括两个IGBT模块，两个所述IGBT模块通过所述第一铜排和所述第二铜排并联成逆变电路，每个所述IGBT模块内部均封装两个串联的IGBT。

5.根据权利要求4所述的一种高压变频功率柜的功率单元，其特征在于，所述壳体的外壁可拆卸地固定设置有第一静插件和第二静插件，所述第一静插件和所述第二静插件均通过导线分别与所述IGBT模块和所述三相整流桥连接。

6.根据权利要求5所述的一种高压变频功率柜的功率单元，其特征在于，所述IGBT模块组件中的两个所述IGBT模块分别固定连接有第一输出铜排和第二输出铜排，所述第一输出铜排和所述第二输出铜排分别与所述第一静插件的U相和V相连接。

7.根据权利要求5所述的一种高压变频功率柜的功率单元，其特征在于，所述第二静插件的R相和T相均连接有快熔熔断器。

8.根据权利要求2所述的一种高压变频功率柜的功率单元，其特征在于，所述薄膜电容组中有多个间隔分布的薄膜电容，所述薄膜电容均交错地固定设置在所述层叠母排上。

9.根据权利要求1所述的一种高压变频功率柜的功率单元，其特征在于，所述薄膜电容组的上方并位于所述壳体内固定设置有安装板，所述控制板可拆卸地固定设置在所述安装板的上表面。

10.根据权利要求1所述的一种高压变频功率柜的功率单元，其特征在于，所述散热器基板的两端均固定连接有L型固定板，所述散热器通过所述L型固定板与所述壳体的内壁固定连接，所述壳体的内壁、所述挡风板、所述散热器的基板及所述L型固定板共同围合形成所述散热腔。

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