[实用新型]功率电子设备

说明书

技术领域

本实用新型的目的是针对功率电子设备的结构布置。尤其地，本实 用新型的目的是其中液冷变频器的许多子模块可连接至共用功率基板的 结构布置。

背景技术

诸如变频器的功率电子设备的一般发展趋势是增加功率密度。在本 领域中已经知道在小尺寸设备中高功率的操作需要对操作这个功率的零 件进行有效冷却，而使用液体冷却(即，通过经由设备中的液体循环将 零件中产生的耗散功率转移到设备外部)是最成功的。

鉴于成本，通常来说只在高额定功率的设备(例如，超过100kw的 变频器)中使用液体冷却。归因于单个功率半导体零件的有限性能，在 高功率时必须采用在同一设备中并联许多零件的方式，或通过将所有的 设备都并联连接以便给同一负载供电来将他们并联连接。因为在解决方 案中必须针对不同额定功率的设备创建在机械上不同的结构单元，所以 同一设备中的零件的并联连接尤其成问题。在最高额定功率时，通常所 有设备都是并联连接的，这减少了对单独结构单元的需要，从制造和维 修方面考虑这是有利的。

不管怎样，覆盖功率范围广泛的产品系列通常需要许多不同额定功 率和不同尺寸的功率模块。将他们装入例如隔间中对应地需要大量针对 不同额定功率和不同尺寸分类来设计尺寸的电气和机械连接器部件、液 体冷却附件等等。

实用新型内容

本实用新型的目的是一种针对液冷功率电子设备，尤其针对变频器 的新型结构布置。使用该布置能够避免上述缺点，并且这种布置适合用 于实施功率范围和电压范围都很宽的产品系列。本实用新型的目标通过 具有独立权利要求的特征部分中所陈述的特征的布置实现。本实用新型 的其它优选的实施例是从属权利要求的目标。

在根据本实用新型的结构布置中，属于一个装置的许多功率模块可 以紧固至共用的金属功率基板，金属功率基板包括用于功率模块的到共 用功率电路和到冷却液体循环的接口。根据本实用新型的特有的主要原 理，针对功率模块布置的基板位置彼此之间定位成标准距离，并且每个 位置具有用于功率模块的本质上相似的机械、电气和液体连接。

根据本实用新型的功率基板由细长的轮廓形成，优选地轮廓的横截 面为U型，并且轮廓包括底部部分和从底部部分本质上竖直突出的壁部 分，所述壁部分形成在一侧敞开的空间。功率基板可以由例如铝采用挤 压方式制造，在这种情况下，属于冷却布置的液体通道在挤压阶段已经 形成，以便成为基板结构的固定部分。可以通过例如钻孔来在基板中布 置连接功率模块所需要的穿孔。可以根据需要从长的挤压铝棒剪切不同 长度的功率基板。

属于根据本实用新型的系统的功率模块具有相同的机械尺寸和接口 (不管模块的功率等级和功能性)，所述尺寸和接口和基板位置相匹配。 如果功率模块连接至共用功率电路或冷却液体循环，那么对应的电气和 液体连接也是相同的，在这种情况下，系统的任何功率模块可以被自由 地安置在任何基板位置。

在根据本实用新型的一个实施例的布置中，属于同一功率基板的一 些或全部功率模块被连接为并联连接至同一外部负载。在布置中，起共 用功率电路(例如变频器的DC中间电路)的滤波器作用的功率模块也 可以是并联连接的。由于并联连接，使用相似的基础模块可以扩展设备 的功率等级。尤其从可制造性和维修友好的方面来看，这种类型的模块 系统是有利的，因为所需的不同功率模块的数量少。

在某些类型的失效情况下，例如当一个功率单元发生可检测的测量 电路故障时，根据本实用新型的并联连接布置是多余的。在这种情况下 可以控制不使用受质疑的失效单元，此时和失效单元并联连接的健康单 元可以继续他们的运行。

附图说明

下面，参照所附附图，借助于本实用新型的实施例的一些示例，将 更详细地描述本实用新型。

图1展示了变频器驱动的主电路；

图2展示了变频器驱动的框图；

图3展示了根据本实用新型的功率模块的结构；

图4展示了根据本实用新型的功率基板的结构，以及

图5展示了根据本实用新型的功率电子设备的结构。

具体实施方式