一種低壓有源電力濾波裝置功率單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電力濾波裝置功率單元，具體涉及一種低壓有源電力濾波裝置功率單元。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)以及現(xiàn)代化工廠迅猛發(fā)展，電力電子裝置的應(yīng)用日益廣泛，大量電力電子設(shè)備帶來方便、高效和巨大利益的同時，它的非線性、沖擊性和不平衡用電特性，也對公用電網(wǎng)的供電造成嚴重污染，大量的諧波和無功電流注入公用電網(wǎng)，造成系統(tǒng)效率變低，功率因數(shù)明顯降低，并對其他設(shè)備和裝置產(chǎn)生擾動，嚴重威脅電網(wǎng)的電能質(zhì)量和電力設(shè)備的安全運行。
[0003]傳統(tǒng)的無源電力濾波器具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、技術(shù)成熟、運行費用低等優(yōu)點。同時也存在濾波頻帶窄，只能消除特定的幾次諧波，易受溫度漂移、濾波電容老化等問題影響，濾波特性受電網(wǎng)阻抗和頻率的影響較大，可能與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振，反而使諧波放大等缺點。
[0004]為了克服傳統(tǒng)濾波器的種種缺點，近年來各國大力發(fā)展有源電力濾波裝置，因為有源電力濾波裝置的核心都是采用脈沖寬度調(diào)制控制IGBT，以將儲能元件中的能量轉(zhuǎn)化輸出為與電網(wǎng)諧波大小相等方向相反的補償電流，達到補償無功功率以及消除電網(wǎng)諧波的目的，所以IGBT的壽命以及可靠性是關(guān)乎電力有源濾波裝置補償效果、壽命以及可靠性的關(guān)鍵問題。IGBT的損壞可以分為由于超過額定工作條件導(dǎo)致IGBT在極短時間內(nèi)損壞，比如過壓和過溫，以及模塊構(gòu)成材料特性惡化導(dǎo)致的壽命損壞，比如反復(fù)多次溫度上升下降造成的金屬疲勞和結(jié)合面的剝離、龜裂，因此IGBT結(jié)溫的變化與壽命以及可靠性具有緊密的相關(guān)性，所以對于有源濾波裝置來說IGBT的散熱十分重要。
[0005]同時，由于IGBT較為脆弱，易受浪涌電壓等影響甚至損壞，所以IGBT的保護電路也十分重要。浪涌電壓是由配線電感引起的，不可能被吸收的電壓，即關(guān)斷時由diXL/dt產(chǎn)生的關(guān)斷浪涌電壓。而傳統(tǒng)的IGBT與電容的連接是使用導(dǎo)線連接，存在配線電感較高，易產(chǎn)生較大浪涌電壓造成IGBT損壞的問題。
[0006]現(xiàn)有的有源濾波裝置中多將驅(qū)動電路設(shè)置在控制電路板上，再將驅(qū)動信號經(jīng)過導(dǎo)線傳遞給IGBT，這樣IGBT與驅(qū)動電路間距較遠，導(dǎo)線中的控制信號容易受到外界電磁波的干擾，造成IGBT誤動作甚至造成短路等故障導(dǎo)致IGBT損壞，同時導(dǎo)線也會向外福射電磁波，對其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型的目的在于提供一種保護IGBT模塊上IGBT的低壓有源電力濾波裝置功率單元，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的IGBT散熱效果不好、易產(chǎn)生較大浪涌電壓造成IGBT損壞的問題。
[0008]本實用新型所采用的技術(shù)方案如下:一種低壓有源電力濾波裝置功率單元，包括用于控制該功率單元運行的主控板，該功率單元還包括主電路單元，該主電路單元包括IGBT模塊和儲能電容，所述儲能電容與所述IGBT模塊連接；該功率單元還包括用于驅(qū)動IGBT模塊工作的驅(qū)動單元、用于吸收IGBT模塊關(guān)斷時產(chǎn)生的浪涌電壓的浪涌保護單元、用于給IGBT模塊散熱的散熱單元，所述驅(qū)動單元、儲能電容分別與所述主控板連接。
[0009]優(yōu)選的，所述主電路單元還包括平板母線正極、玻纖板、平板母線負極，所述平板母線正極、玻纖板、平板母線負極由上至下依次疊合，該平板母線正極、玻纖板、平板母線負極通過螺絲連接在IGBT模塊上，所述平板母線正極和平板母線負極分別通過銅排與所述儲能電容連接，所述平板母線正極和平板母線負極分別與IGBT模塊連接。
[0010]優(yōu)選的，所述儲能電容有六個，每三個儲能電容并聯(lián)成一組，并且將該兩組儲能電容串聯(lián)。
[0011]優(yōu)選的，所述散熱單元包括散熱箱體、散熱器和風(fēng)機，所述散熱器固定在散熱箱體內(nèi)部，所述散熱箱體與所述IGBT模塊接觸，所述風(fēng)機設(shè)置于所述散熱箱體底部，且所述風(fēng)機的出風(fēng)口朝向所述散熱器設(shè)置。
[0012]優(yōu)選的，所述散熱器為翅片散熱器，所述翅片散熱器的翅片方向為沿著豎直方向排布；所述散熱箱體的一側(cè)面上開有通風(fēng)孔。
[0013]優(yōu)選的，所述IGBT模塊有四塊，所述驅(qū)動單元包括四塊IGBT驅(qū)動板，該四塊IGBT驅(qū)動板和IGBT模塊分別固定裝設(shè)于散熱箱體上，每個IGBT驅(qū)動板對應(yīng)與一塊IGBT模塊焊接在一起。
[0014]優(yōu)選的，所述浪涌保護單元包括DRC吸收電路板，該DRC吸收電路板上設(shè)置有用于吸收IGBT模塊關(guān)斷時產(chǎn)生的浪涌電壓的浪涌電壓吸收電路，該DRC吸收電路板與IGBT模塊連接。
[0015]優(yōu)選的，所述功率單元還包括檢測單元；所述檢測單元包括EC電路板和用于檢測儲能電容電流的霍爾電流傳感器，所述霍爾電流傳感器與所述EC電路板連接，所述EC電路板上裝設(shè)有用于檢測儲能電容電壓的霍爾電壓傳感器，該EC電路板分別與所述主控板和儲能電容連接。
[0016]優(yōu)選的，所述檢測單元包括還包括溫度傳感器，該溫度傳感器設(shè)置于IGBT模塊旁的散熱箱體上，該溫度傳感器與所述主控板傳送信號。
[0017]本實用新型與傳統(tǒng)有源電力濾波器功率單元相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:其一，本實用新型的IGBT模塊散熱快，散熱效果好，提高了 IGBT模塊穩(wěn)定性，延長了 IGBT模塊使用壽命。其二，本實用新型采用平板母線和銅排，相較導(dǎo)線連接減小了配線電感。同時減小了 IGBT模塊關(guān)斷時產(chǎn)生的浪涌電壓。在結(jié)構(gòu)上更加整齊、美觀。其三，本實用新型的平板母線正極和平板母線負極中間夾有玻纖板，形成一個小電容，也會吸收浪涌電流，平板母線相較導(dǎo)線連接散熱面積大，通過大電流時不易發(fā)熱。其四，本實用新型設(shè)有浪涌電壓吸收電路，用以吸收IGBT模塊關(guān)斷時產(chǎn)生的浪涌電壓，保護IGBT模塊。其五，IGBT驅(qū)動板與IGBT模塊直接連接，導(dǎo)線中的控制信號不容易受到外界電磁波的干擾，也不會向外輻射電磁波，不會對其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。其六，具有電壓、電流檢測電路，主控板通過檢測信號可以實時監(jiān)測儲能電容的電壓電流情況。其七，本使用新型的散熱箱體的一側(cè)面設(shè)有通風(fēng)孔，其他方向封閉，散熱器的翅片方向也朝向通風(fēng)孔方向，所以散熱效果好。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的一種低壓有源電力濾波裝置功率單元的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本實用新型的一種低壓有源電力濾波裝置功率單元的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為圖2中A-A縱剖結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]標(biāo)號說明:1 一主電路單兀；2 — IGBT模塊；3 —儲能電容；4 一驅(qū)動單兀；5 —浪涌保護單元；6 —散熱單元；7 —平板母線正極；8 —玻纖板；9 一平板母線負極；10 —銅排；11 一散熱箱體；12 —散熱器；13 —風(fēng)機；14 一通風(fēng)孔；15 — IGBT驅(qū)動板；16 — DRC吸收電路板；17 —浪涌電壓吸收電路；18 —檢測單元；19 — EC電路板；20 —霍爾電流傳感器；21 —霍爾電壓傳感器；22 —溫度傳感器；23 —螺絲；24 —銅柱；25 —銅柱絕緣套管。
【具體實施方式】
[0022]下面參照【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】。
[0023]參考圖1?3，一種低壓有源電力濾波裝置功率單元，包括用于控制該功率單元運行的主控板(圖中未給出)，該功率單元還包括主電路單元1，該主電路單元I包括IGBT模塊2和儲能電容3，所述儲能電容3與所述IGBT模塊2連接。該功率單元還包括用于驅(qū)動IGBT模塊2工作的驅(qū)動單元4、用于吸收IGBT模塊2關(guān)斷時產(chǎn)生的浪涌電壓的浪涌保護單元5、用于給IGBT模塊2散熱的散熱單元6，所述驅(qū)動單元4、儲能電容3分別與所述主控板連接。本實用新型的IGBT模塊散熱快，散熱效果好，提高了 IGBT模塊2穩(wěn)定性，延長了IGBT模塊2使用壽命。
[0024]參考圖3，所述主電路單元I還包括平板母線正極7、玻纖板8、平板母線負極9。所述平