一种H桥逆变电路的功率单元制造技术

本发明专利技术公开了一种H桥逆变电路的功率单元，包括：先进的叠层母排、IGBT模块并联、结构布局、散热风道设计及风扇箱。本发明专利技术解决了IGBT模块在输出高频(12KHZ以上)交流电流时，输出端子因为趋肤效应发热问题；功率单元采用串联风道设计，大幅度提高了散热效率；功率单元采用轴流风扇箱的设计，大幅度减少散热成本，并且便于后期维护更换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种H桥逆变电路的功率单元，主要应用于高频静电除尘电源。
技术介绍
H桥逆变电路的功率单元主要应用于高频静电除尘电源，同类产品现有技术方案如下：1、核心器件IGBT模块都采用FF900R12KE4\\FF1400R12KE4\\FF600R12ME4,或者同等规格富士电机IGBT模块对应型号。2、叠层母排只有两层，分别连接IGBT模块的正、负极以及直流滤波电容的两端，以及整流桥单元的正、负极。3、H桥的A、B两相输出，即IGBT模块的输出端与大电流铜接线鼻子连接，为了防止趋肤效应，采用多股线连接铜接线鼻子，多股线的另一头连接谐振电容和高频变压器的输入端。现有技术方案存在以下四点问题：1、高频趋肤效应。IGBT模块在输出高频(12KHZ以上)交流电流时，IGBT模块输出端子因为趋肤效应出现发热问题，最终导致IGBT模块爆炸；高频趋肤效应导致输出线要用很粗的多股线，多股线绕制工艺复杂，生产效率低，而且会对周围铁件感应加热，降低电源效率。2、产品往往虚标输出电流能力。功率单元发热器件太多，同类产品往往只对IGBT模块散热，并没有对直流滤波电容、谐振电容散热，导致产品可靠性低、寿命短，不能在额定输出电流下长期运行。3、功率单元材料成本高。目前同类产品核心器件IGBT模块都采用(FF900R12KE4\\FF1400R12KE4\\FF600R12ME4,或者同等规格富士电机IGBT模块对应型号)，材料成本也高昂；风扇都采用输出功率、风压比较大的离心风机来对功率单元散热，这样做成本高、效率低。4、功率单元IP防护等级低。经常把灰尘和潮气带进功率单元中，导致电子元器件绝缘失效，产品使用寿命短。
技术实现思路
本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种H桥逆变电路的功率单元，其特征在于，包括功率单元本体，用于控制功率单元本体的主功组件、以及用于给整个功率单元供电的供电组件；所述功率单元本体设置在功率单元箱体内，包括一个至少三层的叠层母排以及设置在叠层母排上的H桥逆变电路，叠层母排为一个矩形板，所述叠层母排一侧设有叠层母排输入正负极板，H桥逆变电路的A、B相输出板设置的与叠层母排输入正负极板相邻的另一侧。在上述的一种H桥逆变电路的功率单元，所述H桥逆变电路包括IGBT模块，以及并联在叠层母排输入正负极板的直流滤波电容组；IGBT模块设置在叠层母排的下半部分，直流滤波电容组设置在叠层母排上并位于IGBT模块的上方；用于驱动IGBT模块的IGBT模块驱动组件设置在IGBT模块的下方并固定在机柜上。在上述的一种H桥逆变电路的功率单元，所述IGBT模块上设有铝型材散热器，所述H桥逆变电路的A、B相输出板与谐振电容组连接，铝型材散热器、直流滤波电容组以及谐振电容组并排设置，且铝型材散热器与IGBT模块叠加后的高度与直流滤波电容组的高度、以及滤波电容组的高度一致。在上述的一种H桥逆变电路的功率单元，所述IGBT模块包括至少两个并联的IGBT模块单元，每个IGBT模块单元标准为62*108mm，450A\\1200V。在上述的一种H桥逆变电路的功率单元，所述主功组件包括主功率断路器、以及同时与主功率断路器连接的整流桥单元和软启单元；所述整流桥单元和软启单元的输出同时与叠层母排的输入正负极板连接。在上述的一种H桥逆变电路的功率单元，所述供电组件包括与功功率断路器连接的微断开关、与微断开关连接的380V转220V变压器，以及与380V转220V变压器连接的AC/DC转换器，所述AC/DC转换器的输出给整个功率单元供电。在上述的一种H桥逆变电路的功率单元，所述功率单元箱体材质选用304不锈钢。在上述的一种H桥逆变电路的功率单元，IGBT模块驱动组件、主功组件和AC/DC转换器都位于功率单元的中间层。因此，本专利技术具有如下优点：1、先进的叠层母排技术和IGBT模块并联技术，解决IGBT模块输出端子发热问题，提高了产品质量；同时，输出不用多股线，直接采用叠层铜排，提高了生产效率；2、串联风道设计，在对IGBT模块散热的同时，也对滤波电容、谐振电容散热，大大提高系统散热效率；3、因为串联风道与主控系统隔离开，所以，不会将灰尘、潮气带进功率单元驱动板和主控系统中，大大提高了系统的IP防护等级，提高电源产品的可靠性和寿命；4、采用小规格IGBT模块并联技术和多个小轴流风机并联，既解决了散热问题，又降低了整个功率单元材料成本。附图说明附图1是本专利技术的主视结构示意图。附图2是图1的仰视结构示意图。附图3是图2的右视结构示意图。附图4是本专利技术中叠层母排的结构示意图。附图5是图2的仰视结构示意图。附图6是本专利技术的立体结构示意图。附图7是本专利技术电路连接结构示意图。附图8是本专利技术电路拓扑结构示意图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。图中，1.整流桥单元、2.软启单元、3.直流滤波电容、4.IGBT模块、5.IGBT驱动、6.铝型材散热器、7.叠层母排、8.谐振电容、9.功率单元箱体、10.轴流风扇箱、11.叠层母排输入正极、12.叠层母排输入负极、13.IGBT模块输出、14.IGBT模块负极、15.IGBT模块正极、16.直流滤波电容端子、17.A相输出、18.B相输出。实施例：电路原理图如图1，H桥逆变电路的功率单元，该功率单元包括整流桥单元、软启单元、直流滤波电容、IGBT模块、IGBT驱动、铝型材散热器、叠层母排、谐振电容、功率单元箱体、轴流风扇箱。其特征是：整流单元、软起单元、IGBT模块均匀分布在铝型材散热器上，通过风扇箱吹铝型散热器叶片散热；IGBT模块采用3只半桥并联，总共6只IGBT模块组成H桥，采用多只IGBT模块并联输出，就是为了分散趋肤效应对IGBT模块输出端子产生的热量；IGBT模块的直流正、负通过叠层母排的正、负与直流滤波电容端子相连，IGBT模块输出端子连接叠层母排的第三层，叠层母排的第三层从中间分为两半，分别连接H桥的A、B两相输出，A相的输出最后连接谐振电容，B相的输出通过叠层母排引出出头；谐振电容固定于功率单元的入风口处，7只谐振电容并联、间隔10mm均匀排布；直流滤波电容固定于风道中间，与叠层母排的正、负相连；风扇箱通过风扇罩与铝型材散热器出风口相连；风扇箱由4只轴流风机并联连接，固定于一个箱体，采用抽风的方式对整个功率单元散热；气流先经过谐振电容，对谐振电容先散热，再流过直流滤波电容，对滤波电容散热，最后流过铝型材散热器，对整流单元、IGBT模块组成的H桥散热；叠层母排将整个H桥IGBT模块、直流滤波电容完全覆盖住；叠层母排的正、负通过两个铜条与整流桥单元的输出正、负极相连。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本专利技术精神作举例说明。本专利技术所属
的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本专利技术的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管本文较多地使用了1.整流桥单元、2.软启单元、3.直流滤波电容、4.IGBT模块、5.IGBT驱动、6.铝型材散热器、7.叠层母排、8.谐振电容、9.功率单元箱体、10.轴流风扇箱、11.叠层母排输入正极、12.叠层母排输入负极、13.IGBT模块输出、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种H桥逆变电路的功率单元，其特征在于，包括功率单元本体，用于控制功率单元本体的主功组件、以及用于给整个功率单元供电的供电组件；所述功率单元本体设置在功率单元箱体内，包括一个至少三层的叠层母排以及设置在叠层母排上的H桥逆变电路，叠层母排为一个矩形板，所述叠层母排一侧设有叠层母排输入正负极板，H桥逆变电路的A、B相输出板设置在与叠层母排输入正负极板相邻的另一侧。

【技术特征摘要】
1.一种H桥逆变电路的功率单元，其特征在于，包括功率单元本体，用于控制功率单元本体的主功组件、以及用于给整个功率单元供电的供电组件；所述功率单元本体设置在功率单元箱体内，包括一个至少三层的叠层母排以及设置在叠层母排上的H桥逆变电路，叠层母排为一个矩形板，所述叠层母排一侧设有叠层母排输入正负极板，H桥逆变电路的A、B相输出板设置在与叠层母排输入正负极板相邻的另一侧。2.根据权利要求1所述的一种H桥逆变电路的功率单元，其特征在于，所述H桥逆变电路包括IGBT模块，以及并联在叠层母排输入正负极板的直流滤波电容组；IGBT模块设置在叠层母排的下半部分，直流滤波电容组设置在叠层母排上并位于IGBT模块的上方；用于驱动IGBT模块的IGBT模块驱动组件设置在IGBT模块的下方并固定在机柜上。3.根据权利要求1所述的一种H桥逆变电路的功率单元，其特征在于，所述IGBT模块上设有铝型材散热器，所述H桥逆变电路的A、B相输出板与谐振电容组连接，铝型材散热器、直流滤波电容组以及谐振电容组并排设置，且铝型材散热器与IGBT模块叠加后的高度与直...

【专利技术属性】
技术研发人员：阁明山，叶玉彪，胡文平，熊茂，彭忆愉，
申请(专利权)人：武汉东城新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42