[发明专利]一种大功率高压变频器功率单元

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子器件的变频技术，尤其涉及一种大功率高压变频器功率单元。

背景技术

随着现代电力电子技术和微电子技术的快速发展，高压大功率变频调速装置的应用领域和范围也越来越广泛，如石油化工、市政供水、冶金钢铁、电力能源等行业的各种风机、水泵、压缩机、轧钢机等。

在现有技术中，功能相对独立的功率单元是级联型高压变频器的重要组成部分，也是实现高压变频调速的关键部分，其不仅要考虑散热通风，还要考虑结构是否紧凑、布局是否合理、安装维护是否方便等诸多方面。

当前，大功率高压变频器在散热设计上，绝大多数采用铝挤型散热器，将所有的功率器件放置在散热器上，该结构使得其散热要求很高，在采用大型散热器的情形下，往往造成模块间距离较大，布局松散，进而造成这些功率器件与电容器之间的电气连接配合不便。尤其是在逆变桥中的每一逆变桥臂由多个IGBT并联构成时，散热要求更高。此外，铝挤型散热器体积大、重量重，系统成本较高。

有鉴于此，如何设计一种新型的大功率高压变频器功率单元，在实现各功率器件有效散热的同时，还可使结构更加紧凑、运行可靠，维护更加便捷，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

发明内容

针对现有技术中的大功率高压变频器功率单元所存在的上述缺陷，本发明提供了一种新型的大功率高压变频器功率单元。

依据本发明，提供一种大功率高压变频器功率单元，其中，大功率高压变频器功率单元包括：

一功率器件子单元，包括一整流模块、一IGBT逆变桥，一旁路模块和一热管散热器。其中：一整流模块，用于对三相交流输入电压进行整流，以获得一直流电压；一IGBT逆变桥，电性连接至电容器，用于将所述直流电压转换为频率、幅值和相位均可调的交流电压；一旁路模块，与所述IGBT逆变桥相连接，用于在所述IGBT逆变桥工作异常时提供旁路功能；以及一热管散热器，具有一散热基板，并且所述散热基板的两侧均放置有所述大功率高压变频器的功率器件；以及

一电容子单元，包括电容器与机壳，其电性连接至所述整流模块和IGBT逆变桥，用于对整流后的直流电进行滤波，再将滤波处理后的直流电输送给所述IGBT逆变桥。

优选地，所述功率器件子单元中，所述IGBT逆变桥设置于所述散热基板的一侧，以及所述整流模块和所述旁路模块设置于所述散热基板的另一侧。

优选地，所述散热基板包括一进风端和一出风端，其中，所述整流模块位于所述进风端，以及所述旁路模块位于所述出风端。

在一实施例中，所述IGBT逆变桥包括2个桥臂，且每一桥臂具有并联连接的多个IGBT。

优选地，所述电容子单元与所述IGBT逆变桥紧邻设置，以缩短电能量的传送距离从而降低电路中的杂散电感。更优选地，所述IGBT逆变桥还包括一IGBT汇流排，所述电容子单元还包括一电容汇流排，并且所述IGBT与所述电容器通过所述IGBT汇流排和所述电容汇流排进行电气连接。更优选地，所述电容子单元可拆卸地固定连接至所述功率器件子单元。此连接方式可以将功率单元简单方便的拆分为两个独立子单元，两个子单元的重量基本相等，均约为整个功率单元的一半。两个子单元之间仅用数个螺丝相连，非常容易拆分与组合，这样就会使其生产、安装、维护与拆卸更加方便。

优选地，该大功率高压变频器还包括一控制模块，并且所述控制模块对应的印刷线路板四周均设置金属钣金件，以封闭所述印刷线路板从而实现电磁屏蔽。

采用本发明的大功率高压变频器，将其各功能模块(整流模块、逆变模块和旁路模块)的功率器件分别放置于热管散热器的散热基板两侧，不仅可利用热管散热器良好的导热性来提升系统的散热效率，还可将功率器件集中放置从而使结构更加紧凑。此外，将整流模块放置在散热基板的进风一侧也可有利于快速散热，以降低功率器件的工作温度。此外，电容子单元与IGBT逆变桥紧邻设置，通过各自的汇流排进行电气连接后可显著地降低电路的杂散电感。

附图说明

读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，

图1示出依据本发明的一个方面的大功率高压变频器功率单元的电路结构示意图；

图2A示出图1中的大功率高压变频器功率单元在安装机壳时的立体安装状态图；

图2B示出图1中的电容子单元与功率器件子单元的拆分效果图；

图2C示出图1中的大功率高压变频器功率单元在移除机壳时的立体安装状态图；以及