基于IGBT的功率单元制造技术

本实用新型专利技术提出了一种基于IGBT的功率单元，包括功率单元框架，功率单元框架为上端开口的长方体，散热器固定于功率单元框架内空间的下方，IGBT模块组件安设在散热器的外侧，放电电阻固定于功率单元框架的右上方，热敏电阻安设在散热器上，支撑电容阵列固定于功率单元框架内空间的上方，叠层母排固定于IGBT模块组件和支撑电容阵列的外侧，IGBT驱动板固定于功率单元框架的左上方，IGBT驱动板与IGBT模块组件固定连接且电连接，IGBT驱动板、IGBT模块组件、支撑电容阵列、热敏电阻、热敏电阻和放电电阻通过叠层母排连成电路回路。本实用新型专利技术功率等级高，功率密度高，结构简单紧凑，安装拆卸方便，成本低，提高流水线生产效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提出了一种基于IGBT的功率单元，包括功率单元框架，功率单元框架为上端开口的长方体，散热器固定于功率单元框架内空间的下方，IGBT模块组件安设在散热器的外侧，放电电阻固定于功率单元框架的右上方，热敏电阻安设在散热器上，支撑电容阵列固定于功率单元框架内空间的上方，叠层母排固定于IGBT模块组件和支撑电容阵列的外侧，IGBT驱动板固定于功率单元框架的左上方，IGBT驱动板与IGBT模块组件固定连接且电连接，IGBT驱动板、IGBT模块组件、支撑电容阵列、热敏电阻、热敏电阻和放电电阻通过叠层母排连成电路回路。本技术功率等级高，功率密度高，结构简单紧凑，安装拆卸方便，成本低，提高流水线生产效率。【专利说明】基于IGBT的功率单元
本技术涉及变流器领域，尤其是指一种基于IGBT的功率单元。
技术介绍
风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到重视，风力发电技术也随之迅猛发展。风电变流器是风电技术的关键器件，而功率单元又是风电变流器的核心部件。它通过控制功率元件的开通和关断，来改变输入电压的特性，起到整流和逆变的作用。 功率单元是风电变流器的核心组成部分，目前普遍选用IGBT绝缘栅双极晶体管作为功率单元逆变-整流电路的主开关元件。IGBT是一种新型复合电压控制电力电子器件，具有输入阻抗大、响应速度快、驱动功率小、开关损耗小、通态压降低和工作频率高等优点，广泛地应用于风电变流器中。 目前大部分厂家的变流器功率单元没有采用模块化的设计理念，存在功率密度低，结构复杂，散热效果差，安装和维护不便，流水线生产效率不高等问题。
技术实现思路
为了解决现有变流器功率单元功率密度低、结构复杂、散热效果差、安装和维护不便的问题，本技术提出了一种基于IGBT的功率单元，功率等级高，功率密度高，结构简单紧凑，安装拆卸方便，成本低，提高流水线生产效率。 本技术所采用的技术方案是:一种基于IGBT的功率单元，包括功率单元框架和安装于功率单元框架内的IGBT模块组件、散热器、支撑电容阵列、放电电阻、热敏电阻和IGBT驱动板，所述的功率单元框架为上端开口的长方体，所述的散热器固定于功率单元框架内空间的下方，所述的IGBT模块组件安设在散热器的外侧，所述的放电电阻固定于功率单元框架的右上方，所述的热敏电阻安设在散热器上，所述的支撑电容阵列固定于功率单元框架内空间的上方，所述的叠层母排固定于IGBT模块组件和支撑电容阵列的外侧，所述的IGBT驱动板固定于功率单元框架的左上方，IGBT驱动板与IGBT模块组件固定连接且电连接，IGBT驱动板、IGBT模块组件、支撑电容阵列、热敏电阻、热敏电阻和放电电阻通过叠层母排连成电路回路。 IGBT模块组件、支撑电容阵列和放电电阻通过叠层母排相互并联，放电电阻用以在功率单元停止工作时对支撑电容阵列进行放电，保证操作人员检修功率单元时的安全。IGBT驱动板接收外部的PWM信号并转换成控制信号发送给IGBT模块组件以控制其开断，IGBT驱动板对IGBT模块组件具有短路保护和欠压封锁功能；IGBT驱动板可通过检测IGBT集电极和发射极的电流，当电流超过设定值时，IGBT驱动板切断电路形成短路保护，从而保护IGBT不会内部短路；IGBT驱动板通过检测其内部功率放大电路的电压，当电压小于设定值时，IGBT驱动板封锁控制信号向IGBT门极的传输，从而形成欠压封锁，以此降低IGBT的故障风险。热敏电阻用以测量IGBT模块组件的温度。 作为优选，所述的IGBT模块组件包括若干个IGBT模块，所述的若干个IGBT模块串联。 作为优选，所述的支撑电容阵列包括若干个支撑电容，所述的若干个支撑电容通过叠层母排并联。 作为优选，所述的IGBT模块组件和散热器粘接有导热硅胶。 作为优选，所述散热器的一侧设有挡风板。挡风板用以控制散热器进风口风压。 作为优选，所述散热器和叠层母排之间还设有固定架，所述的固定架为半包围结构，固定架与散热器的上部、前部和下部固定连接，固定架的上端和下端与功率单元框架固定连接。 作为优选，所述固定架的前端设有矩形开口。 作为优选，所述的叠层母排为“T”字形，所述叠层母排的上端连有向后弯折设置的上端母排，所述的上端母排与功率单元框架的顶部固定连接，所述叠层母排的下端连有向左弯折设置的下端母排，所述的下端母排与功率单元框架的左侧固定连接。叠层母排由三层母排和若干层绝缘膜交替叠层压合而成，三层母排分别接直流电的正、负极和交流电，上端母排接直流电的正、负极，下端母排通交流电。 作为优选，所述IGBT驱动板的外侧固定有驱动绝缘板。IGBT驱动板用以驱动IGBT模块组件门极的开断，两者通过驱动线联接，机侧的驱动线走线时需缠绕于磁环，磁环固定于驱动绝缘板上。 作为优选，所述功率单元框架的背面固定有散热绝缘板。散热绝缘板用以密封散热器背面并完善其风道，从左侧进风、右侧出风。 本技术的有益效果是:功率等级高，功率密度高，结构简单紧凑，安装拆卸方便，成本低,提高流水线生产效率。 【专利附图】【附图说明】 图1是本技术的一种结构示意图； 图2是本技术的一种爆炸结构示意图； 图3是图2的左视图。 图中，1-功率单元框架，2-散热器，3-1GBT模块组件，4-1GBT驱动板，5_支撑电容阵列，6-叠层母排，7-放电电阻，8-热敏电阻，9-挡风板，10-散热绝缘板，11-驱动绝缘板，12-磁环，13-上端母排，14-下端母排，15-进风口，16-出风口，17-固定架。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。 如图1和图2所示，一种基于IGBT的功率单元，包括功率单元框架1、散热器2、IGBT模块组件3、IGBT驱动板4、支撑电容阵列5、叠层母排6、放电电阻7、热敏电阻9。功率单元框架I为上端开口的长方体，散热器2、IGBT模块组件3、IGBT驱动板4、支撑电容阵列5均放置在功率单元框架I内空间中。 散热器2通过螺纹连接固定于功率单元框架I内空间的下方，热敏电阻9安设在散热器2上。功率单元框架I的背面固定有散热绝缘板10，用以密封散热器2背面并完善其风道，从功率单元框架I的左侧进风，从功率单元框架I的右侧出风。散热器2的进风一侧设有挡风板9，用以控制散热器2进风口风压，如图3所示。 热敏电阻9安转在散热器上，用以测量IGBT模块组件的温度。 IGBT模块组件3底部涂抹上导热硅胶后通过螺纹连接固定于散热器2的外侧，IGBT模块组件3包括两个IGBT模块，每个IGBT模块内部封装两个IGBT，IGBT通过螺纹固定于IGBT模块组件3外侧的铜排7串联成全桥电路。 散热器和叠层母排之间还设有固定架17，固定架17为半包围结构，固定架17与散热器2的上部、前部和下部固定连接，固定架17的上端和下端与功率单元框架I固定连接。固定架17的前端设有矩形开口，以安设IGBT模块组件3。 支撑电容阵列5包括八个支撑电容，八个支撑电容整齐排列并固定于功率单元框架I内空间的上方。支撑电容阵列5的支撑电容之间通过叠层母排6并联。 叠层母排6为“T”字形，叠层母排6上端的水平部分固定于IGBT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于IGBT的功率单元，其特征在于：包括功率单元框架和安装于功率单元框架内的IGBT模块组件、散热器、支撑电容阵列、放电电阻、热敏电阻和IGBT驱动板，所述的功率单元框架为上端开口的长方体，所述的散热器固定于功率单元框架内空间的下方，所述的IGBT模块组件安设在散热器的外侧，所述的放电电阻固定于功率单元框架的右上方，所述的热敏电阻安设在散热器上，所述的支撑电容阵列固定于功率单元框架内空间的上方，所述的叠层母排固定于IGBT模块组件和支撑电容阵列的外侧，所述的IGBT驱动板固定于功率单元框架的左上方，IGBT驱动板与IGBT模块组件固定连接且电连接，IGBT驱动板、IGBT模块组件、支撑电容阵列、热敏电阻、热敏电阻和放电电阻通过叠层母排连成电路回路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琦，蒋侃，石顺风，董岩，崔杰，吕敏健，
申请(专利权)人：浙江日风电气有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33