一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電力推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型中壓大功率變頻器功率模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)及系統(tǒng)集成技術(shù)的飛速發(fā)展，船舶綜合電力推進(jìn)技術(shù)備受關(guān)注。船舶綜合電力推進(jìn)有著傳統(tǒng)推進(jìn)方式所不可比擬的優(yōu)點，在軍民用船舶中的應(yīng)用也越來越多，大功率推進(jìn)變頻器是船舶綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)的核心設(shè)備之一。
[0003]目前，中壓大功率變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛，技術(shù)也日趨成熟，但常規(guī)的大功率變頻器因體積和重量大，且不能滿足正面維修等原因，在船舶等領(lǐng)域的應(yīng)用受到很大限制。因此，在滿足正常功能的前提下，對大功率變頻器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計很有必要。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，本實用新型提供了一種在保證可靠性和可維修性的前提下，具有結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理等特點的新型中壓大功率變頻器功率模塊。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，包括內(nèi)部設(shè)置有冷卻水路的模塊框架、由前至后依次固定在模塊框架中部的IGCT組件、二極管組件、限流電感以及限流電阻，IGCT組件和二極管組件的左右兩側(cè)分別設(shè)置有箝位電容和供散熱器冷卻水進(jìn)出的集水器，模塊框架后部安裝有高壓大電流連接器，模塊框架前部下方安裝有高壓隔離電源模塊，模塊框架的主電路元器件間全部采用銅排連接。
[0006]所述的一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，其冷卻水路和連接銅排彼此分離，分別布置在模塊框架的左右兩側(cè)。
[0007]所述的一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，其IGCT組件、集水器和二極管組件通過鋁合金壓裝底板安裝在模塊框架上。
[0008]所述的一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，其集水器焊接在模塊框架上。
[0009]本實用新型的有益效果在于:主要結(jié)構(gòu)件均采用高強(qiáng)度鋁合金材料制成，可以有效的實現(xiàn)模塊的輕量化設(shè)計，將供散熱器冷卻水進(jìn)出的集水器集成到框架中，既簡化了集水器的固定，又增加了框架的強(qiáng)度，內(nèi)部的冷卻水路連接和主電路連接母排分別布置在模塊兩側(cè)，這種水一電分離式設(shè)計，既利于水路和母排安裝檢修，也有利于模塊的鏡像式設(shè)
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【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的俯視圖；
[0011]圖2為本實用新型IGCT組件和二極管組件的壓裝結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖3為中點箝位式三電平逆變器的電氣原理圖。
[0013]各附圖標(biāo)記為:I一模塊框架，2-1GCT組件，3—集水器，4一二極管組件，5—限流電感，6—限流電阻，7—大電流連接器，8—箝位電容，9一高壓隔離電源模塊。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0015]參照圖1、圖2所示，本實用新型公開了一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，它采用IGCT作為主功率器件，是中點箝位式三電平逆變器的一個橋臂，包括內(nèi)部設(shè)置有冷卻水路的高強(qiáng)度鋁合金的模塊框架1、由前至后依次固定在模塊框架I中部的模塊的核心部分IGCT組件2、二極管組件4、兩個限流電感5以及兩組限流電阻6，IGCT組件2和二極管組件4的左右兩側(cè)分別設(shè)置有一組箝位電容8和一個供散熱器冷卻水進(jìn)出的集水器3，模塊框架I后部安裝有三套高壓大電流連接器7，為模塊的輸入電流提供通道，模塊框架I前部下方安裝有為IGCT驅(qū)動電路提供電源的高壓隔離電源模塊9，模塊框架I的主電路元器件間全部采用銅排連接，所述的冷卻水路和連接銅排彼此分離，分別布置在模塊框架I的左右兩側(cè)，功率模塊內(nèi)水路一電路采用分離式設(shè)計，當(dāng)水路連接在功率模塊左側(cè)時，主電路連接母排就布置在模塊右側(cè)；反之，當(dāng)水路連接在功率模塊右側(cè)時，主電路連接母排就布置在模塊左側(cè)，這種水-電分離式設(shè)計，既利于水路和母排安裝檢修，也有利于模塊的鏡像式設(shè)
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[0016]進(jìn)一步，所述的IGCT組件2、集水器3和二極管組件4通過高強(qiáng)度鋁合金壓裝底板安裝在模塊框架I上，在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了輕量化設(shè)計；所述的型材制成的集水器3焊接在模塊框架I上，既方便了集水器3的固定，又增加了框架的強(qiáng)度。
[0017]參照圖3所示，單個本實用新型的功率模塊裝配完成后，由三組該模塊以共直流母線的連接方式組成一種中點箝位式三電平逆變器，輸入的交流電經(jīng)前端整流器整流后，由柜體內(nèi)公共直流母線提供給各逆變模塊。
[0018]功率模塊后部三個高壓大電流連接器7插頭通過軟連接母排與公共直流母線搭接，然后由對應(yīng)的連接器插座通過母排經(jīng)限流電感5后將電流引入逆變功率組件，逆變后的電流通過與IGCT組件2中間一個水冷散熱器連接的母排輸出，經(jīng)濾波后給負(fù)載電機(jī)供電。
[0019]功率模塊中，高壓隔離電源模塊9輸入端通過電纜與外部220V的工頻交流電源連接，給IGCT組件2提供驅(qū)動電源，功率組件中的IGCT驅(qū)動板通過光纖與外部控制電路連接，接受控制信號，同時其狀態(tài)信號通過光纖反饋給外部控制電路。
[0020]功率器件IGCT組件2和二極管組件4由水冷散熱器雙面冷卻，散熱器既導(dǎo)電又散熱，水冷柜中的冷卻水經(jīng)水栗加壓后進(jìn)入各功率柜中的主水管，由功率模塊中的集水器經(jīng)細(xì)軟管分散給各水冷散熱器、限流電感及限流電阻，冷卻水在散熱器中完成熱交換后匯聚到集水器，經(jīng)另一根主水管回到水冷柜。
[0021]采用本功率模塊的大功率變頻器逆變器，其直流側(cè)母線電壓可達(dá)6000V，輸出側(cè)電壓可達(dá)3300V，通過多種形式的模塊匹配組合，可以滿足多種不同功率等級大功率推進(jìn)變頻器的要求；本實用新型所涉及的大功率變頻器水冷功率模塊，經(jīng)多種型式試驗考核，均滿足試驗要求，穩(wěn)定可靠。
[0022]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，以及部分運(yùn)用的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，其特征在于:包括內(nèi)部設(shè)置有冷卻水路的模塊框架(I)、由前至后依次固定在模塊框架(I)中部的IGCT組件(2)、二極管組件(4)、限流電感(5)以及限流電阻(6)，IGCT組件(2)和二極管組件(4)的左右兩側(cè)分別設(shè)置有箝位電容(8)和供散熱器冷卻水進(jìn)出的集水器(3)，模塊框架(I)后部安裝有高壓大電流連接器(7)，模塊框架(I)前部下方安裝有高壓隔離電源模塊(9)，模塊框架(I)的主電路元器件間全部采用銅排連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，其特征在于，所述的冷卻水路和連接銅排彼此分離，分別布置在模塊框架(I)的左右兩側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，其特征在于，所述的集水器(3 )焊接在模塊框架(I)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，其特征在于，所述的IGCT組件(2)、集水器(3)和二極管組件(4)通過鋁合金壓裝底板安裝在模塊框架(I)上。
【專利摘要】本實用新型公開了一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，包括內(nèi)部設(shè)置有冷卻水路的模塊框架、由前至后依次固定在模塊框架中部的IGCT組件、二極管組件、限流電感以及限流電阻，IGCT組件和二極管組件的左右兩側(cè)分別設(shè)置有箝位電容和供散熱器冷卻水進(jìn)出的集水器，模塊框架后部安裝有高壓大電流連接器，模塊框架前部下方安裝有高壓隔離電源模塊，模塊框架的主電路元器件間全部采用銅排連接；該功率模塊具有布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、可維修性好等優(yōu)點，主要應(yīng)用于中壓大功率推進(jìn)變頻器。
【IPC分類】H05K7/20, H02M1/00
【公開號】CN205178847
【申請?zhí)枴緾N201520828288
【發(fā)明人】楊濤, 彭俊榮, 李帆
【申請人】中國船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年10月26日