[发明专利]模块化功率单元及逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及变频技术领域，更具体地说，涉及一种大功率逆变器中使用的模块化功率单元。

背景技术

随着工业自动化领域电力电子技术的快速发展，变频调速技术近年来得到了广泛的应用，除了良好的控制性能外，用户对变频器的体积、可维护性、模块化设计、安全性也有了较高的要求。

现有模块化设计的功率模块包括呈抽屉式的横向模块和呈载体积书本型模块，申请号为200810000169.1和201210109947.7的两项发明专利申请分别公开了上述两种功率模块。这两种类型的功率模块通过将散热器、高压IGBT、高压低电感母排、交流母排、高压支撑电容、高压门极驱动电路、门极驱动电源及控制单元等零部件集成于一体而构成一个完整的三相两电平逆变电路。

一般情况下，在对这两种功率模块进行维护时，例如IGBT更换等，需将整个功率模块拆下来。由于这两种类型的功率模块集成了一个完整的三相逆变电路，相对较重（大于60kg），在从设备上拆除时，需使用专用的工装车将其升至与功率模块平行，然后拆开功率模块的固定点，移至工装上并送维护场所通过专用工具将其打开，拆除内部的连接母排、交流母排、驱动信号线缆、门极驱动电路等等，通过专有仪器仪表确定需维护的零部件，将其拆除更换。

上述的功率模块适用于特定的场合，是一种比较固化或专用的设计，在原理和功能上满足了设备的要求，但同一模块内无法实现不同功率段的技术复用；并且由于功率模块的体积较大、比较笨重，在不拆任何零部件的情况下很难定位有问题的器件，在维护损坏的器件时，需拆卸很多与其无关的零部件；此外，该功率模块仅具有一种固定的硬件拓扑，只能应用于三相两电平固定功率的模块。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述功率模块可拓展性、可维护性、灵活性较差的问题，提供一种模块化功率单元。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种模块化功率单元，包括封装有一个功率器件的绝缘外壳、封装有驱动电路板的驱动电路盒以及具有多个接线端子的低电感母排；其中：所述低电感母排固定在绝缘外壳内的功率器件上并与该功率器件电连接；所述驱动电路盒固定在所述绝缘外壳上且驱动电路板具有连接到绝缘外壳内的功率器件的一组控制输出端。

在本发明所述的模块化功率单元中，所述绝缘外壳上具有一个第一安装位及一个第二安装位；所述第一安装位由绝缘外壳的上表面下凹形成并与单个功率器件的形状和尺寸匹配，所述功率器件安装到该第一安装位内且该第一安装位内设有温度传感器；所述第二安装位设于绝缘外壳的侧部，所述驱动电路盒安装到第二安装位；所述低电感母排覆盖于绝缘外壳的上表面并固定到所述功率器件。

在本发明所述的模块化功率单元中，所述功率器件为高压IGBT；所述低电感母排包括多个第一接线端子和多个第二接线端子，且所述多个第一接线端子分别通过螺钉电连接到功率器件的一个C端子、多个第二接线端子分别通过螺钉电连接到功率器件的E端子。

本发明还提供一种模块化功率单元，包括封装有两个功率器件的绝缘外壳、封装有驱动电路板的驱动电路盒以及具有多个接线端子的低电感母排；其中：所述低电感母排固定在绝缘外壳内的两个功率器件上并与该两个功率器件电连接；所述驱动电路盒固定在所述绝缘外壳上且驱动电路板包括两组控制输出端且每一组控制输出端分别连接到绝缘外壳内的一个功率器件。

在本发明所述的模块化功率单元中，所述绝缘外壳上具有一个第一安装位及一个第二安装位；所述第一安装位由绝缘外壳的上表面下凹形成并与两个功率器件的形状和尺寸匹配，所述两个功率器件安装到该第一安装位内且该第一安装位内设有温度传感器；所述第二安装位设于绝缘外壳的侧部，所述驱动电路盒安装到第二安装位；所述低电感母排覆盖于绝缘外壳的上表面并固定到所述功率器件。

在本发明所述的模块化功率单元中，所述两个功率器件分别为高压IGBT；所述低电感母排包括多个第一接线端子和多个第二接线端子，所述多个第一接线端子分别通过螺钉电连接到两个功率器件的C端子，多个第二接线端子分别通过螺钉电连接到功率器件的E端子。

本发明还提供一种逆变器，包括六个模块化功率单元及外围电路，每一模块化功率单元包括封装有一个功率器件的绝缘外壳、封装有驱动电路板的驱动电路盒以及具有多个接线端子的低电感母排；其中：所述低电感母排固定在绝缘外壳内的功率器件上并与该功率器件电连接；所述驱动电路盒固定在所述绝缘外壳上且驱动电路板的输出端连接到绝缘外壳内的功率器件。