一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型中壓大功率變頻器功率模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)及系統(tǒng)集成技術(shù)的飛速發(fā)展，船舶綜合電力推進(jìn)技術(shù)備受關(guān)注。船舶綜合電力推進(jìn)有著傳統(tǒng)推進(jìn)方式所不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，在軍民用船舶中的應(yīng)用也越來越多，大功率推進(jìn)變頻器是船舶綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)的核心設(shè)備之一。
[0003]目前，中壓大功率變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛，技術(shù)也日趨成熟，但常規(guī)的大功率變頻器因體積和重量大，且不能滿足正面維修等原因，在船舶等領(lǐng)域的應(yīng)用受到很大限制。因此，在滿足正常功能的前提下，對(duì)大功率變頻器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)很有必要。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本實(shí)用新型提供了一種在保證可靠性和可維修性的前提下，具有結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理等特點(diǎn)的新型中壓大功率變頻器功率模塊。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，包括內(nèi)部設(shè)置有冷卻水路的模塊框架、由前至后依次固定在模塊框架中部的IGCT組件、二極管組件、限流電感以及限流電阻，IGCT組件和二極管組件的左右兩側(cè)分別設(shè)置有箝位電容和供散熱器冷卻水進(jìn)出的集水器，模塊框架后部安裝有高壓大電流連接器，模塊框架前部下方安裝有高壓隔離電源模塊，模塊框架的主電路元器件間全部采用銅排連接。
[0006]所述的一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，其冷卻水路和連接銅排彼此分離，分別布置在模塊框架的左右兩側(cè)。
[0007]所述的一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，其IGCT組件、集水器和二極管組件通過鋁合金壓裝底板安裝在模塊框架上。
[0008]所述的一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，其集水器焊接在模塊框架上。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果在于:主要結(jié)構(gòu)件均采用高強(qiáng)度鋁合金材料制成，可以有效的實(shí)現(xiàn)模塊的輕量化設(shè)計(jì)，將供散熱器冷卻水進(jìn)出的集水器集成到框架中，既簡(jiǎn)化了集水器的固定，又增加了框架的強(qiáng)度，內(nèi)部的冷卻水路連接和主電路連接母排分別布置在模塊兩側(cè)，這種水一電分離式設(shè)計(jì)，既利于水路和母排安裝檢修，也有利于模塊的鏡像式設(shè)
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【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的俯視圖；
[0011]圖2為本實(shí)用新型IGCT組件和二極管組件的壓裝結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖3為中點(diǎn)箝位式三電平逆變器的電氣原理圖。
[0013]各附圖標(biāo)記為:I一模塊框架，2-1GCT組件，3—集水器，4一二極管組件，5—限流電感，6—限流電阻，7—大電流連接器，8—箝位電容，9一高壓隔離電源模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0015]參照?qǐng)D1、圖2所示，本實(shí)用新型公開了一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，它采用IGCT作為主功率器件，是中點(diǎn)箝位式三電平逆變器的一個(gè)橋臂，包括內(nèi)部設(shè)置有冷卻水路的高強(qiáng)度鋁合金的模塊框架1、由前至后依次固定在模塊框架I中部的模塊的核心部分IGCT組件2、二極管組件4、兩個(gè)限流電感5以及兩組限流電阻6，IGCT組件2和二極管組件4的左右兩側(cè)分別設(shè)置有一組箝位電容8和一個(gè)供散熱器冷卻水進(jìn)出的集水器3，模塊框架I后部安裝有三套高壓大電流連接器7，為模塊的輸入電流提供通道，模塊框架I前部下方安裝有為IGCT驅(qū)動(dòng)電路提供電源的高壓隔離電源模塊9，模塊框架I的主電路元器件間全部采用銅排連接，所述的冷卻水路和連接銅排彼此分離，分別布置在模塊框架I的左右兩側(cè)，功率模塊內(nèi)水路一電路采用分離式設(shè)計(jì)，當(dāng)水路連接在功率模塊左側(cè)時(shí)，主電路連接母排就布置在模塊右側(cè)；反之，當(dāng)水路連接在功率模塊右側(cè)時(shí)，主電路連接母排就布置在模塊左側(cè)，這種水-電分離式設(shè)計(jì)，既利于水路和母排安裝檢修，也有利于模塊的鏡像式設(shè)
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[0016]進(jìn)一步，所述的IGCT組件2、集水器3和二極管組件4通過高強(qiáng)度鋁合金壓裝底板安裝在模塊框架I上，在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了輕量化設(shè)計(jì)；所述的型材制成的集水器3焊接在模塊框架I上，既方便了集水器3的固定，又增加了框架的強(qiáng)度。
[0017]參照?qǐng)D3所示，單個(gè)本實(shí)用新型的功率模塊裝配完成后，由三組該模塊以共直流母線的連接方式組成一種中點(diǎn)箝位式三電平逆變器，輸入的交流電經(jīng)前端整流器整流后，由柜體內(nèi)公共直流母線提供給各逆變模塊。
[0018]功率模塊后部三個(gè)高壓大電流連接器7插頭通過軟連接母排與公共直流母線搭接，然后由對(duì)應(yīng)的連接器插座通過母排經(jīng)限流電感5后將電流引入逆變功率組件，逆變后的電流通過與IGCT組件2中間一個(gè)水冷散熱器連接的母排輸出，經(jīng)濾波后給負(fù)載電機(jī)供電。
[0019]功率模塊中，高壓隔離電源模塊9輸入端通過電纜與外部220V的工頻交流電源連接，給IGCT組件2提供驅(qū)動(dòng)電源，功率組件中的IGCT驅(qū)動(dòng)板通過光纖與外部控制電路連接，接受控制信號(hào)，同時(shí)其狀態(tài)信號(hào)通過光纖反饋給外部控制電路。
[0020]功率器件IGCT組件2和二極管組件4由水冷散熱器雙面冷卻，散熱器既導(dǎo)電又散熱，水冷柜中的冷卻水經(jīng)水栗加壓后進(jìn)入各功率柜中的主水管，由功率模塊中的集水器經(jīng)細(xì)軟管分散給各水冷散熱器、限流電感及限流電阻，冷卻水在散熱器中完成熱交換后匯聚到集水器，經(jīng)另一根主水管回到水冷柜。
[0021]采用本功率模塊的大功率變頻器逆變器，其直流側(cè)母線電壓可達(dá)6000V，輸出側(cè)電壓可達(dá)3300V，通過多種形式的模塊匹配組合，可以滿足多種不同功率等級(jí)大功率推進(jìn)變頻器的要求；本實(shí)用新型所涉及的大功率變頻器水冷功率模塊，經(jīng)多種型式試驗(yàn)考核，均滿足試驗(yàn)要求，穩(wěn)定可靠。
[0022]上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，以及部分運(yùn)用的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，其特征在于:包括內(nèi)部設(shè)置有冷卻水路的模塊框架(I)、由前至后依次固定在模塊框架(I)中部的IGCT組件(2)、二極管組件(4)、限流電感(5)以及限流電阻(6)，IGCT組件(2)和二極管組件(4)的左右兩側(cè)分別設(shè)置有箝位電容(8)和供散熱器冷卻水進(jìn)出的集水器(3)，模塊框架(I)后部安裝有高壓大電流連接器(7)，模塊框架(I)前部下方安裝有高壓隔離電源模塊(9)，模塊框架(I)的主電路元器件間全部采用銅排連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，其特征在于，所述的冷卻水路和連接銅排彼此分離，分別布置在模塊框架(I)的左右兩側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，其特征在于，所述的集水器(3 )焊接在模塊框架(I)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，其特征在于，所述的IGCT組件(2)、集水器(3)和二極管組件(4)通過鋁合金壓裝底板安裝在模塊框架(I)上。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，包括內(nèi)部設(shè)置有冷卻水路的模塊框架、由前至后依次固定在模塊框架中部的IGCT組件、二極管組件、限流電感以及限流電阻，IGCT組件和二極管組件的左右兩側(cè)分別設(shè)置有箝位電容和供散熱器冷卻水進(jìn)出的集水器，模塊框架后部安裝有高壓大電流連接器，模塊框架前部下方安裝有高壓隔離電源模塊，模塊框架的主電路元器件間全部采用銅排連接；該功率模塊具有布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、可維修性好等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于中壓大功率推進(jìn)變頻器。
【IPC分類】H05K7/20, H02M1/00
【公開號(hào)】CN205178847
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520828288
【發(fā)明人】楊濤, 彭俊榮, 李帆
【申請(qǐng)人】中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年10月26日