基于igbt的水冷功率單元的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種基于IGBT的水冷功率單元，包括功率單元框架，水冷散熱器固定于功率單元框架內(nèi)空間的上部，IGBT模塊組件安設(shè)在水冷散熱器的外側(cè)，放電電阻固定于功率單元框架的右下方，熱敏電阻安設(shè)在水冷散熱器上，支撐電容陣列固定于功率單元框架內(nèi)空間的下部，疊層母排固定于IGBT模塊組件和支撐電容陣列的外側(cè)，IGBT驅(qū)動(dòng)板固定于功率單元框架的背面外側(cè)的上部，IGBT驅(qū)動(dòng)板與IGBT模塊組件固定連接且電連接，IGBT驅(qū)動(dòng)板、IGBT模塊組件、支撐電容陣列、放電電阻和熱敏電阻通過(guò)疊層母排連成電路回路。本實(shí)用新型功率等級(jí)高，功率密度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，安裝拆卸方便，成本低，提高流水線生產(chǎn)效率。
【專利說(shuō)明】基于IGBT的水冷功率單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及變流器領(lǐng)域，尤其是指一種基于IGBT的水冷功率單元。

【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源越來(lái)越受到重視，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也隨之迅猛發(fā)展。風(fēng)電變流器是風(fēng)電技術(shù)的關(guān)鍵器件，而功率單元又是風(fēng)電變流器的核心部件。它通過(guò)控制功率元件的開(kāi)通和關(guān)斷，來(lái)改變輸入電壓的特性，起到整流和逆變的作用。
[0003]功率單元是風(fēng)電變流器的核心組成部分，目前普遍選用IGBT絕緣柵雙極晶體管作為功率單元逆變-整流電路的主開(kāi)關(guān)元件。IGBT是一種新型復(fù)合電壓控制電力電子器件，具有輸入阻抗大、響應(yīng)速度快、驅(qū)動(dòng)功率小、開(kāi)關(guān)損耗小、通態(tài)壓降低和工作頻率高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于風(fēng)電變流器中。
[0004]目前大部分廠家的變流器功率單元沒(méi)有采用模塊化的設(shè)計(jì)理念，存在功率密度低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，散熱效果差，安裝和維護(hù)不便，流水線生產(chǎn)效率不高等問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了解決現(xiàn)有變流器功率單元功率密度低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、散熱效果差、安裝和維護(hù)不便的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種基于IGBT的水冷功率單元，功率等級(jí)高，功率密度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，安裝拆卸方便，成本低，提高流水線生產(chǎn)效率。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種基于IGBT的水冷功率單元，包括功率單元框架和安裝于功率單元框架內(nèi)的IGBT模塊組件、水冷散熱器、支撐電容陣列、放電電阻、熱敏電阻、疊層母排和IGBT驅(qū)動(dòng)板，所述的功率單元框架為上端開(kāi)口的長(zhǎng)方體，所述的水冷散熱器固定于功率單元框架內(nèi)空間的上部，所述的IGBT模塊組件安設(shè)在水冷散熱器的外偵牝所述的放電電阻固定于功率單元框架的右下方，所述的熱敏電阻安設(shè)在水冷散熱器上，所述的支撐電容陣列固定于功率單元框架內(nèi)空間的下部，所述的疊層母排固定于IGBT模塊組件和支撐電容陣列的外側(cè)，所述的IGBT驅(qū)動(dòng)板固定于功率單元框架的背面外側(cè)的上部，IGBT驅(qū)動(dòng)板與IGBT模塊組件固定連接且電連接，IGBT驅(qū)動(dòng)板、IGBT模塊組件、支撐電容陣列、放電電阻和熱敏電阻通過(guò)疊層母排連成電路回路。
[0007]IGBT模塊組件、支撐電容陣列和放電電阻通過(guò)疊層母排相互并聯(lián)，放電電阻用以在功率單元停止工作時(shí)對(duì)支撐電容陣列進(jìn)行放電，保證操作人員檢修功率單元時(shí)的安全。IGBT驅(qū)動(dòng)板接收外部的PWM信號(hào)并轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)發(fā)送給IGBT模塊組件以控制其開(kāi)斷，IGBT驅(qū)動(dòng)板對(duì)IGBT模塊組件具有短路保護(hù)和欠壓封鎖功能；IGBT驅(qū)動(dòng)板可通過(guò)檢測(cè)IGBT集電極和發(fā)射極的電流，當(dāng)電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，IGBT驅(qū)動(dòng)板切斷電路形成短路保護(hù)，從而保護(hù)IGBT不會(huì)內(nèi)部短路；IGBT驅(qū)動(dòng)板通過(guò)檢測(cè)其內(nèi)部功率放大電路的電壓，當(dāng)電壓小于設(shè)定值時(shí)，IGBT驅(qū)動(dòng)板封鎖控制信號(hào)向IGBT門(mén)極的傳輸，從而形成欠壓封鎖，以此降低IGBT的故障風(fēng)險(xiǎn)。水冷功率單元通過(guò)液體進(jìn)行散熱，液體流經(jīng)水冷散熱器帶走熱量。熱敏電阻用以測(cè)量IGBT模塊組件的溫度。
[0008]作為優(yōu)選，還包括銅排，所述的銅排固定于IGBT模塊組件的外側(cè)，所述的IGBT模塊組件包括若干個(gè)IGBT模塊，所述的若干個(gè)IGBT模塊通過(guò)銅排串聯(lián)。
[0009]作為優(yōu)選，所述的支撐電容陣列包括若干個(gè)支撐電容，所述的若干個(gè)支撐電容通過(guò)疊層母排并聯(lián)。
[0010]作為優(yōu)選，所述的IGBT模塊組件和散熱器粘接有導(dǎo)熱硅膠。IGBT模塊組件底部涂抹上導(dǎo)熱硅膠后采用螺紋連接固定在散熱器上。
[0011 ] 作為優(yōu)選，所述的疊層母排為“凸”字形，所述疊層母排右端為彎折設(shè)置的疊層母排正負(fù)極，所述的疊層母排正負(fù)極固定在功率單元框架的右側(cè)。
[0012]作為優(yōu)選，所述IGBT驅(qū)動(dòng)板的外側(cè)固定有絕緣板。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:功率等級(jí)高，功率密度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，安裝拆卸方便，成本低，提高流水線生產(chǎn)效率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是圖1的正視圖；
[0016]圖3是圖2的后視圖。
[0017]圖中，1-功率單元框架，2-水冷散熱器，3-1GBT模塊組件，4-1GBT驅(qū)動(dòng)板，5-支撐電容陣列，6-疊層母排，7-銅排，8-放電電阻，9-熱敏電阻，10-疊層母排正負(fù)極。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]如圖1、圖2和圖3所示，一種基于IGBT的水冷功率單元，包括功率單元框架1、水冷散熱器2、IGBT模塊組件3、IGBT驅(qū)動(dòng)板4、支撐電容陣列5、疊層母排6、銅排7、放電電阻8、熱敏電阻9和絕緣板。功率單元框架1為上端開(kāi)口的長(zhǎng)方體，水冷散熱器2、IGBT模塊組件3、IGBT驅(qū)動(dòng)板4、支撐電容陣列5均放置在功率單元框架1內(nèi)空間中。
[0020]水冷散熱器2通過(guò)螺紋連接固定于功率單元框架1內(nèi)空間的左上方，熱敏電阻9安設(shè)在水冷散熱器2上。
[0021]IGBT模塊組件3底部涂抹上導(dǎo)熱硅膠后通過(guò)螺紋連接固定于水冷散熱器2的外偵牝IGBT模塊組件3包括兩個(gè)IGBT模塊，每個(gè)IGBT模塊內(nèi)部封裝兩個(gè)IGBT，IGBT通過(guò)螺紋固定于IGBT模塊組件3外側(cè)的銅排7串聯(lián)成全橋電路。
[0022]支撐電容陣列5包括六個(gè)支撐電容，整齊排列并固定安裝于功率單元框架1內(nèi)空間的下方。支撐電容陣列5的支撐電容之間通過(guò)疊層母排6并聯(lián)。
[0023]疊層母排6固定于IGBT模塊組件3和支撐電容陣列5的外側(cè)。疊層母排6為“凸”字形，“凸”字形凸出的上部緊貼在IGBT模塊組件3的外側(cè)，“凸”字形的下部緊貼在支撐電容陣列5的外側(cè)；疊層母排6右端為彎折設(shè)置的疊層母排正負(fù)極10，疊層母排正負(fù)極10固定在功率單元框架1的頂部。
[0024]放電電阻8固定于功率單元框架1的右下方，通過(guò)接線與疊層母排正負(fù)極10相連接。
[0025]IGBT驅(qū)動(dòng)板4固定于功率單元框架1背面外側(cè)的上部，IGBT驅(qū)動(dòng)板4與IGBT模塊組件3固定連接且電連接。IGBT驅(qū)動(dòng)板4不僅可以控制IGBT門(mén)極的開(kāi)斷，而且可以起到部分電路保護(hù)作用，IGBT驅(qū)動(dòng)板4的上方安裝絕緣板，可以起保護(hù)作用。
[0026]IGBT模塊組件3、支撐電容陣列5、熱敏電阻9和放電電阻8通過(guò)疊層母排6相互并聯(lián)，放電電阻8用以在功率單元停止工作時(shí)對(duì)支撐電容陣列5進(jìn)行放電，保證操作人員檢修功率單元時(shí)的安全。水冷功率單元通過(guò)液體進(jìn)行散熱，液體流經(jīng)水冷散熱器帶走熱量，熱敏電阻9用以測(cè)量IGBT模塊組件的溫度。
[0027]IGBT驅(qū)動(dòng)板4接收外部的PWM信號(hào)并轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)發(fā)送給IGBT模塊組件3以控制其開(kāi)斷，IGBT驅(qū)動(dòng)板4對(duì)IGBT模塊組件3具有短路保護(hù)和欠壓封鎖功能；IGBT驅(qū)動(dòng)板4可通過(guò)檢測(cè)IGBT集電極和發(fā)射極的電流，當(dāng)電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，IGBT驅(qū)動(dòng)板4切斷電路形成短路保護(hù)，從而保護(hù)IGBT不會(huì)內(nèi)部短路；IGBT驅(qū)動(dòng)板4通過(guò)檢測(cè)其內(nèi)部功率放大電路的電壓，當(dāng)電壓小于設(shè)定值時(shí)，IGBT驅(qū)動(dòng)板4封鎖控制信號(hào)向IGBT門(mén)極的傳輸，從而形成欠壓封鎖，以此降低IGBT的故障風(fēng)險(xiǎn)。
[0028]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于IGBT的水冷功率單元，其特征在于:包括功率單元框架和安裝于功率單元框架內(nèi)的IGBT模塊組件、水冷散熱器、支撐電容陣列、放電電阻、熱敏電阻、疊層母排和IGBT驅(qū)動(dòng)板，所述的功率單元框架為上端開(kāi)口的長(zhǎng)方體，所述的水冷散熱器固定于功率單元框架內(nèi)空間的上部，所述的IGBT模塊組件安設(shè)在水冷散熱器的外側(cè)，所述的放電電阻固定于功率單元框架的右下方，所述的熱敏電阻安設(shè)在水冷散熱器上，所述的支撐電容陣列固定于功率單元框架內(nèi)空間的下部，所述的疊層母排固定于IGBT模塊組件和支撐電容陣列的外側(cè)，所述的IGBT驅(qū)動(dòng)板固定于功率單元框架的背面外側(cè)的上部，IGBT驅(qū)動(dòng)板與IGBT模塊組件固定連接且電連接，IGBT驅(qū)動(dòng)板、IGBT模塊組件、支撐電容陣列、放電電阻和熱敏電阻通過(guò)疊層母排連成電路回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT的水冷功率單元，其特征在于:還包括銅排，所述的銅排固定于IGBT模塊組件的外側(cè)，所述的IGBT模塊組件包括若干個(gè)IGBT模塊，所述的若干個(gè)IGBT模塊通過(guò)銅排串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT的水冷功率單元，其特征在于:所述的支撐電容陣列包括若干個(gè)支撐電容，所述的若干個(gè)支撐電容通過(guò)疊層母排并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT的水冷功率單元，其特征在于:所述的IGBT模塊組件和散熱器粘接有導(dǎo)熱硅膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT的水冷功率單元，其特征在于:所述的疊層母排為“凸”字形，所述疊層母排右端為彎折設(shè)置的疊層母排正負(fù)極，所述的疊層母排正負(fù)極固定在功率單元框架的右側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT的水冷功率單元，其特征在于:所述IGBT驅(qū)動(dòng)板的外側(cè)固定有絕緣板。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK204145263SQ201420540220
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】陳琦, 蔣侃, 石順風(fēng), 董巖, 崔杰, 呂敏健 申請(qǐng)人:浙江日風(fēng)電氣有限公司