[发明专利]一种大功率变流设备功率模块组

说明书

技术领域

本发明涉及大型三相变流设备，特别是一种大功率变流设备功率模块组。

背景技术

现有技术中的大功率逆变系统如中国专利号为200710029765.8的发明专利所公开的一种高散热结构的风冷大功率逆变器功率柜，包括柜体和安装在柜体内腔的功率单元，柜体的相对两侧设有进风门，柜体的顶部设有抽风机;功率单元在柜体的内腔呈点状分布或条状分布，使功率单元之间形成间隙，这些间隙及功率单元的散热风道在柜体的内腔形成风道，抽风机的吸风口正对风道。

又如中国专利号为200910075267.6的发明专利所公开的热管型高效风电变频器功率模块，包括基板，基板后部固定有热管散热器，热管散热器的底部设置有吹风机，顶部设置有引风管道，引风管道内设置有抽风机；其在运行过程中，功率器件发出的热量通过基板传导到热管散热器上，在热管散热器底部吹风机的作用下，热量散发到引风管道里，之后在引风管道内抽风机的作用下，热量被迅速抽到变频器柜体外部。

上述两种功率柜一般由多个功率模块层叠构成，每个功率模块都实现A、B、C三个相位的变流，且往往包含若干个IGBT、1块叠层母排、1块散热器和若干电容，在这种系统中，ABC三个相位的变流将通过同一块叠层母排输出，变流产生的热损耗将通过同一块散热器散发，因此，每个功率模块采用同一个风道散热，因此，此种风冷形式风程一般为纵向且较长，且需采用功率较大的抽风机，从而能耗较大。

还有一种功率模块组，其三个功率模块也是纵向设置于同一个叠层母排上，当功率要求需要两组功率模块组的时候，此两组功率模块组的IGBT组件相对设置，且两者之间的侧边设有散热风机，此风机同时对两组功率模块组进行散热，此种散热方式为横向，风程较短，但由于是同时对两组功率模块进行散热，因此，风机的功率要求较高，能耗更大。

发明内容

本发明的目的是提供一种大功率变流设备功率模块组，此种功率模块组具有良好的散热效果，且能耗较低。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种大功率变流设备功率模块组，包括每个都用于实现一个相位变流的三个功率模块，每个功率模块都具有单独的叠层母排。

现有技术中，由于三个功率模块都集中于一个块叠层母排上，三个功率模块的热量源距离较近,且通过同一个散热器与风道进行冷却，因此，需要较高功率的散热风机；本发明由于三个功率模块相互独立设置，因此,实际散热量约为现有技术总量的1/3以下，而且针对每个功率模块都设置有风道与散热风机，所以所采用散热风机的总功率要比现有技术中的小很多。

作为本发明的优选，每个功率模块都包括位于对应叠层母排上部的IGBT组件、位于叠层母排下部的电容组件。

在纵向位置上，现有技术中电容组件一般都设置于机箱上部，由于热量都会向外辐射，特别是向上辐射，因此，特别是下方的IGBT组件也会对电容组件有较大的热辐射影响，因此，现有技术中的电容组件散热较差；本发明由于每个功率模块都为独立设置，因此不同相位的功率模块之间的散热影响较小，且由于电容组件与IGBT组件的上述分布形式，使得电容组件受IGBT组件热辐射的影响更小。

作为本发明的优选，所述每个功率模块的IGBT组件与电容组件都位于对应叠层母排的同一侧。

本发明的上述设置，则有利于使功率模块组的体积更为紧凑，有利于减小功率模块组的体积。

作为本发明的优选，所述三个功率模块横向并排分布；每个功率模块都还包括用于对IGBT组件散热的散热器；其中一对相邻功率模块的散热器相向分布。

上述设置，使得散热器相向分布的两个相邻功率模块可以同时使用一组风机进行散热，两个相向的散热器正好形成一个用于风冷的风道；在变流功率需要两组功率模块组的时候，虽然本发明需要三组风机进行散热，而现有技术虽只需要两组风机，但由于现有技术中一组风机同时需要对三个功率模块同时散热，所以其所需散热总量约是本发明的150%，同时由于现有技术中所采用的叠层母排面积约是本发明的3倍，所以现有技术风冷的行程是本发明的2倍左右；因此，相比现有技术，本发明具有更高的散热效率，同时所需的风扇功率较小，散热能耗更低，同时，相比现有技术更有利于降低IGBT组件的工作温度较低。

    作为本发明的优选，该种大功率变流设备功率模块组还包括与散热器固定连接的模块支架,所述IGBT组件固定于散热器。

上述设置，使得IGBT组件、散热器的重量都由模块支架承担；IGBT组件的重量并不是由叠层母排承担，从而减少叠层母排的负重，在长期使用中，避免叠层母排的形变，从而提高叠层母排的使用寿命。