晶閘管功率組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種晶閘管功率組件，包括電力功率器件和具有一體化集成結(jié)構(gòu)的冷卻系統(tǒng)、散熱器溫度監(jiān)視系統(tǒng)、相序檢測電路、過壓吸收保護(hù)電路、智能風(fēng)機(jī)和微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其中電力功率器件聯(lián)接有輸入電源和輸出電路，所述微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的CPU中央處理器通過保護(hù)執(zhí)行電路和驅(qū)動(dòng)信號門電路與電力功率器件相聯(lián)接。組件內(nèi)部電路已連接好，用戶無需連接，其綜合成本低，性價(jià)比好。
【專利說明】晶閘管功率組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力電子功率器件【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種多功能集成的晶閘管功率組件。

【背景技術(shù)】
[0002]參見圖1，晶閘管SCR、三極管GTR、GT0、IGBT等電力半導(dǎo)體功率器件廣泛應(yīng)用于整流、變流、變頻、調(diào)壓、電子開關(guān)等等領(lǐng)域。功率器件的電路系統(tǒng)由數(shù)十個(gè)輔助的電氣和機(jī)械部件組成?，F(xiàn)有的制造方法是把功率元件及其幾十個(gè)周邊元件用人工一一組裝，然后作為整機(jī)電路的一部分連接。用戶必須自行配置設(shè)備和人力，動(dòng)手進(jìn)行繁雜的組件安裝工作，其工期長效率低。因?yàn)橹谱鞣绞降木窒?，其制作的功率組件電路性能欠完備，可靠性不高。
[0003]傳統(tǒng)的電力半導(dǎo)體功率器件具有下列結(jié)構(gòu)的不足:
[0004]其中元件及結(jié)構(gòu)件,包括數(shù)十個(gè)分立元件，結(jié)構(gòu)件復(fù)雜；安裝工序，包括有22個(gè)工序，需配備設(shè)備和人員；散熱方式，采用鋼板焊接成一個(gè)大的通風(fēng)室，體積龐大，但效率低；元器件的選購和檢測，用戶無專業(yè)檢測的條件和技術(shù)，器件質(zhì)量無保證；內(nèi)電路結(jié)構(gòu)，功率晶閘管與電路有繁瑣的導(dǎo)線連接。須用戶自行加工銅排，連接導(dǎo)線；沒有晶閘管溫度保護(hù)；過壓吸收保護(hù)電路需要用戶自制，質(zhì)量難保證；沒有相序檢測；直流電流檢測(分流器的裝配)，外部加工配置，裝配工作量大；就總體性能而言工序繁多，需專用設(shè)備和專業(yè)人員，成本聞。
[0005]傳統(tǒng)的電力半導(dǎo)體功率器件的制造使用方式是采用下述方式:設(shè)備制作商需要用到功率組件時(shí)，必須自行制作，這涉及到市場、機(jī)械和電器加工等等達(dá)二十個(gè)工作程序，制造工期長。即使只需要幾件功率器件，制造商也要面面俱到地配置機(jī)械、電器加工設(shè)備，配備技術(shù)工人，使傳統(tǒng)的功率組件的制造成本高，費(fèi)時(shí)費(fèi)力而質(zhì)量效率低；現(xiàn)有的電力半導(dǎo)體功率器件有數(shù)十個(gè)元件，其結(jié)構(gòu)件復(fù)雜，需要19個(gè)安裝工序，需配備專用設(shè)備和人員，其散熱方式與體積采用鋼板焊接成一個(gè)大的通風(fēng)室，體積龐大，但效率低，用戶無專業(yè)檢測的條件，器件質(zhì)量無保證，冷卻風(fēng)機(jī)不可控。風(fēng)機(jī)全速、全壓、長期運(yùn)轉(zhuǎn)，容易損壞而導(dǎo)致器件過熱損壞，電氣保護(hù)電路采用熔斷器等簡單方式，沒有通訊接口，過壓吸收保護(hù)電路采用用戶非專業(yè)的自制，質(zhì)量難保證，功率器件與周邊電路有繁瑣的導(dǎo)線連接，須用戶自行加工連接導(dǎo)線，由于工序繁多，需專用設(shè)備和專業(yè)人員，性價(jià)比差。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種采用智能控制，將元件、散熱器和風(fēng)機(jī)合為一體，具有安裝簡便、散熱效果好、體積少重量輕、可靠性高、保護(hù)性能完善、綜合成本低和性價(jià)比好優(yōu)點(diǎn)的晶閘管功率組件。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種晶閘管功率組件，包括電力功率器件和具有一體化集成結(jié)構(gòu)的冷卻系統(tǒng)、散熱器溫度監(jiān)視系統(tǒng)、相序檢測電路、過壓吸收保護(hù)電路、智能風(fēng)機(jī)和微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其中電力功率器件聯(lián)接有輸入電源和輸出電路，所述微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的CPU中央處理器通過保護(hù)執(zhí)行電路和驅(qū)動(dòng)信號門電路與電力功率器件相聯(lián)接。
[0008]所述微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的CPU中央處理器的輸入端與溫度、電流、電壓信號預(yù)處理電路相聯(lián)，其輸出端分別聯(lián)接有本地?cái)?shù)據(jù)顯示及報(bào)警電路和控制冷卻風(fēng)機(jī)的溫度-轉(zhuǎn)速控制電路，在其輸出端配置有標(biāo)準(zhǔn)RS232/485接口電路的接口端子。
[0009]所述冷卻系統(tǒng)為散熱系統(tǒng)、風(fēng)道殼體、安裝板和散熱器四位一體的結(jié)構(gòu)，散熱系統(tǒng)=風(fēng)道殼體=散熱器=安裝板，功率元件直接安裝于高導(dǎo)熱率的鋁風(fēng)道殼體之上。
[0010]所述散熱器溫度監(jiān)視系統(tǒng)包括溫度繼電器，溫度繼電器用來檢測晶閘管的溫度升高，當(dāng)大于允許溫度值時(shí)即發(fā)出報(bào)警警告。
[0011]所述相序檢測電路能夠在通電時(shí)即可得知進(jìn)入晶閘管三相電源的相序是否正確，使整流系統(tǒng)調(diào)試工作更簡單。
[0012]所述溫度-轉(zhuǎn)速控制電路就是冷卻風(fēng)機(jī)控制單元電路，溫度檢測器依次通過單片機(jī)控制電路及芯片驅(qū)動(dòng)電路與冷卻風(fēng)機(jī)相聯(lián)接。
[0013]所述微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)接有微機(jī)監(jiān)控保護(hù)單元電路，所設(shè)有的輸入脈沖檢測電路、電壓信號分壓光耦電路、電流信號專用互感器電路和溫度采樣電路依次通過采樣多理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)相聯(lián)接，其中單片機(jī)配置有輸入按鍵。
[0014]所述過壓吸收保護(hù)電路主要有容阻式保護(hù)電路、容阻與整流式保護(hù)電路、容阻加電涌保護(hù)器保護(hù)電路以及與整個(gè)電路并聯(lián)的多重RC過壓吸收保護(hù)電路。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是:將各組件集成為一個(gè)元件，內(nèi)部包括功率器件和具有一體化集成結(jié)構(gòu)的冷卻系統(tǒng)、散熱器溫度監(jiān)視系統(tǒng)、相序檢測電路、過壓吸收保護(hù)電路、智能風(fēng)機(jī)和微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，元件的使用安裝工序也從原來分散組裝的22個(gè)簡化成了 2個(gè)，本申請的散熱系統(tǒng)為散熱系統(tǒng)、風(fēng)道殼體、安裝板和散熱器四位一體的結(jié)構(gòu)，功率元件直接安裝于高導(dǎo)熱率的風(fēng)道殼體上，接觸面是高精度的緊密配合，熱阻非常小，從而提高了散熱熱容量，散熱表面積壁傳統(tǒng)方式增加1/3以上，體積重量也大大減少，電力功率器件采用專業(yè)采購，儀器檢測，冷卻風(fēng)機(jī)采用智能控制，根據(jù)器件溫度自動(dòng)調(diào)速，可靠性高，采用自主式微機(jī)保護(hù)，配置有短路、超溫、過壓、過流、缺相和失衡保護(hù)電路，設(shè)置有數(shù)字/模擬接口輸出，過壓吸收保護(hù)電路采用專業(yè)設(shè)計(jì)制造，使得保護(hù)性能完善，組件內(nèi)部電路已連接好，用戶無需連接，其綜合成本低，性價(jià)比好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是傳統(tǒng)電路的制造流程圖。
[0017]圖2是本實(shí)用新型的使用流程圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型的原理方框圖；
[0019]圖4是本實(shí)用新型的所述三相全控整流組件電路結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明:
[0021]參見圖2?圖4, 一種晶閘管功率組件,包括電力功率器件和具有一體化集成結(jié)構(gòu)的冷卻系統(tǒng)、散熱器溫度監(jiān)視系統(tǒng)、相序檢測電路、過壓吸收保護(hù)電路、智能風(fēng)機(jī)和微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其中電力功率器件聯(lián)接有輸入電源和輸出電路，所述微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的CPU中央處理器通過保護(hù)執(zhí)行電路和驅(qū)動(dòng)信號門電路與電力功率器件相聯(lián)接。
[0022]所述微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的CPU中央處理器的輸入端與溫度、電流、電壓信號預(yù)處理電路相聯(lián)，其輸出端分別聯(lián)接有本地?cái)?shù)據(jù)顯示及報(bào)警電路和控制冷卻風(fēng)機(jī)的溫度-轉(zhuǎn)速控制電路，在其輸出端配置有標(biāo)準(zhǔn)RS232/485接口電路的接口端子。
[0023]所述冷卻系統(tǒng)為散熱系統(tǒng)、風(fēng)道殼體、安裝板和散熱器四位一體的結(jié)構(gòu)，散熱系統(tǒng)=風(fēng)道殼體=散熱器=安裝板，功率元件直接安裝于高導(dǎo)熱率的鋁風(fēng)道殼體之上。
[0024]所述散熱器溫度監(jiān)視系統(tǒng)包括溫度繼電器，溫度繼電器用來檢測晶閘管的溫度升高，當(dāng)大于允許溫度值時(shí)即發(fā)出報(bào)警警告。
[0025]所述相序檢測電路能夠在通電時(shí)即可得知進(jìn)入晶閘管三相電源的相序是否正確，使整流系統(tǒng)調(diào)試工作更簡單。
[0026]所述溫度-轉(zhuǎn)速控制電路就是冷卻風(fēng)機(jī)控制單元電路，溫度檢測器依次通過單片機(jī)控制電路及芯片驅(qū)動(dòng)電路與冷卻風(fēng)機(jī)相聯(lián)接。
[0027]所述微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)接有微機(jī)監(jiān)控保護(hù)單元電路，所設(shè)有的輸入脈沖檢測電路、電壓信號分壓光耦電路、電流信號專用互感器電路和溫度采樣電路依次通過采樣多理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)相聯(lián)接，其中單片機(jī)配置有輸入按鍵。
[0028]功率組件具備顯示和控制界面，實(shí)現(xiàn)溫度、電氣的工作/故障信號的數(shù)字顯示，同時(shí)具備輸入按鍵，有控制數(shù)據(jù)的設(shè)定輸入功能。
[0029]本實(shí)用新型的輸入電路:組件內(nèi)的設(shè)置繼電器矩陣，前級控制脈沖信號從組件的輸入口通過繼電器進(jìn)入功率器件的控制極。在系統(tǒng)發(fā)生致命故障時(shí)，通過內(nèi)部或外部的監(jiān)控指令使繼電器動(dòng)作，切斷輸入脈沖及關(guān)閉功率器件，停止系統(tǒng)的工作和滅磁。本組件使用硬件(繼電器矩陣)保護(hù)，其性能非?？煽浚峭ǔ＼浖刂频氖侄嗡_(dá)不到的。
[0030]本實(shí)用新型的輸出接口:配備標(biāo)準(zhǔn)RS232/485接口電路，可以與遠(yuǎn)地PC、PLC通訊，從而實(shí)現(xiàn)對功率半導(dǎo)體集成組件的遠(yuǎn)程監(jiān)控。外部PC或PLC能實(shí)時(shí)讀取器件的運(yùn)行狀況和各種報(bào)警信號等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)DCS控制。
[0031]本實(shí)用新型的功率元件的過壓吸收保護(hù)電路，正確選用過電壓吸收保護(hù)單元的電路和參數(shù)，對半導(dǎo)體功率元件的可靠運(yùn)行具有重大的作用。用傳統(tǒng)方式構(gòu)造的功率電路，其過壓保護(hù)單元是分立元件型式安裝的，與主電路分離，結(jié)構(gòu)和接線都相對繁雜。由于受條件的限制(電路設(shè)計(jì)和元件采購的非專業(yè)性等等)，其保護(hù)性能和效果難以做到最好。
[0032]本實(shí)用新型把過壓保護(hù)電路集成其中，與功率元件結(jié)合一體，使產(chǎn)品的外結(jié)構(gòu)非常簡單可靠。內(nèi)部選擇多重保護(hù)功能電路，進(jìn)行專業(yè)的參數(shù)設(shè)計(jì)，使對過壓的緩沖吸收性能有大幅的提聞。
[0033]所述過壓吸收保護(hù)電路主要有容阻式保護(hù)電路、容阻與整流式保護(hù)電路、容阻加電涌保護(hù)器保護(hù)電路以及與整個(gè)電路并聯(lián)的多重RC過壓吸收保護(hù)電路。
[0034]本實(shí)用新型將各組件集成為一個(gè)元件，內(nèi)部包括功率器件和具有一體化集成結(jié)構(gòu)的冷卻系統(tǒng)、散熱器溫度監(jiān)視系統(tǒng)、相序檢測電路、過壓吸收保護(hù)電路、智能風(fēng)機(jī)和微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，元件的使用安裝工序也從原來分散組裝的22個(gè)簡化成了 2個(gè)，本申請的散熱系統(tǒng)為散熱系統(tǒng)、風(fēng)道殼體、安裝板和散熱器四位一體的結(jié)構(gòu)，功率元件直接安裝于高導(dǎo)熱率的風(fēng)道殼體上，接觸面是高精度的緊密配合，熱阻非常小，從而提高了散熱熱容量，散熱表面積壁傳統(tǒng)方式增加1/3以上，體積重量也大大減少，電力功率器件采用專業(yè)采購，儀器檢測，冷卻風(fēng)機(jī)采用智能控制，根據(jù)器件溫度自動(dòng)調(diào)速，可靠性高，采用自主式微機(jī)保護(hù)，配置有短路、超溫、過壓、過流、缺相和失衡保護(hù)電路，設(shè)置有數(shù)字/模擬接口輸出，過壓吸收保護(hù)電路采用專業(yè)設(shè)計(jì)制造，使得保護(hù)性能完善，組件內(nèi)部電路已連接好，用戶無需連接，其綜合成本低，性價(jià)比好。
【權(quán)利要求】
1.一種晶閘管功率組件，其特征是:包括電力功率器件和具有一體化集成結(jié)構(gòu)的冷卻系統(tǒng)、散熱器溫度監(jiān)視系統(tǒng)、相序檢測電路、過壓吸收保護(hù)電路、智能風(fēng)機(jī)和微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其中電力功率器件聯(lián)接有輸入電源和輸出電路，所述微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的CPU中央處理器通過保護(hù)執(zhí)行電路和驅(qū)動(dòng)信號門電路與電力功率器件相聯(lián)接。
2.如權(quán)利要求1所述晶閘管功率組件，其特征是:所述微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的CPU中央處理器的輸入端與溫度、電流、電壓信號預(yù)處理電路相聯(lián)，其輸出端分別聯(lián)接有本地?cái)?shù)據(jù)顯示及報(bào)警電路和控制冷卻風(fēng)機(jī)的溫度-轉(zhuǎn)速控制電路，在其輸出端配置有標(biāo)準(zhǔn)RS232/485接口電路的接口端子。
3.如權(quán)利要求1所述晶閘管功率組件，其特征是:所述冷卻系統(tǒng)為散熱系統(tǒng)、風(fēng)道殼體、安裝板和散熱器四位一體的結(jié)構(gòu)，散熱系統(tǒng)=風(fēng)道殼體=散熱器=安裝板，功率元件直接安裝于高導(dǎo)熱率的鋁風(fēng)道殼體之上。
4.如權(quán)利要求1所述晶閘管功率組件，其特征是:所述散熱器溫度監(jiān)視系統(tǒng)包括溫度繼電器，溫度繼電器用來檢測晶閘管的溫度升高，當(dāng)大于允許溫度值時(shí)即發(fā)出報(bào)警警告。
5.如權(quán)利要求1所述晶閘管功率組件，其特征是:所述相序檢測電路能夠在通電時(shí)即可得知進(jìn)入晶閘管三相電源的相序是否正確，使整流系統(tǒng)調(diào)試工作更簡單。
6.如權(quán)利要求1所述晶閘管功率組件，其特征是:所述溫度-轉(zhuǎn)速控制電路就是冷卻風(fēng)機(jī)控制單元電路，溫度檢測器依次通過單片機(jī)控制電路及芯片驅(qū)動(dòng)電路與冷卻風(fēng)機(jī)相聯(lián)接。
7.如權(quán)利要求1所述晶閘管功率組件，其特征是:所述微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)接有微機(jī)監(jiān)控保護(hù)單元電路，所設(shè)有的輸入脈沖檢測電路、電壓信號分壓光耦電路、電流信號專用互感器電路和溫度采樣電路依次通過采樣多理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)相聯(lián)接，其中單片機(jī)配置有輸入按鍵。
8.如權(quán)利要求1所述晶閘管功率組件，其特征是:所述過壓吸收保護(hù)電路主要有容阻式保護(hù)電路、容阻與整流式保護(hù)電路、容阻加電涌保護(hù)器保護(hù)電路以及與整個(gè)電路并聯(lián)的多重RC過壓吸收保護(hù)電路。
【文檔編號】H02M1/06GK203967959SQ201420033115
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】林敦 申請人:林敦