风冷变流器的功率模块制造技术

本实用新型专利技术提供一种用于风冷变流器的功率模块，所述功率模块包括支撑电容、开关元件、吸收电容、模块直流进线母排以及模块支撑电容叠层母排。其中，所述模块支撑电容叠层母排与所述支撑电容的上端固定连接，所述模块支撑电容叠层母排的一端连接到所述模块直流进线母排，另一端连接到所述开关元件和所述吸收电容。本实用新型专利技术可简化功率模块的组装过程、降低安装难度，并能够增强系统的绝缘性能、降低系统的纹波电流、释放母排与模块连接时产生的应力，提高功率模块的使用可靠性。

【技术实现步骤摘要】
风冷变流器的功率模块
本技术涉及一种功率模块，更具体地讲，涉及一种能够降低系统纹波电流、加强系统绝缘性能、简化组装过程、提高使用可靠性的适用于风冷变流器的功率模块。
技术介绍
在变流系统中，由于功率模块实现正常运行状态下交流侧输入单位功率因数的控制以及各种状态下保持直流环节电压稳定，确保整个系统的可靠工作，因此功率模块需要具有保证可靠的功率器件和更优化的整机空间配置以具备高集成度、高性能和高可靠性。而在功率模块中，母排的绝缘性能、防护等级、杂散参数等参数指标对系统的可靠运行起着非常关键的作用。图1是示出根据现有技术的功率模块内的母排之间连接的分解图。目前，在大功率风冷变流器功率模块中，仍然采用普通母排和绝缘纸的方式组装。如图1所示，功率模块的母排结构包括直流输入母排1、正母排2、接地母排3、负母排4、电容连接母排5以及连接母排6。其中，功率模块内的直流输入母排1、连接母排6分别具有需要独立安装的三个部分(例如，三个连接端子)，正母排2、接地母排3和负母排4的左侧端分别通过连接铜排a、b和c与直流输入母排1相连接，正母排2和负母排4分别通过四个连接铜排d1和d2与功率开关元件(例如，IGBT)和吸收电容相连接。连接母排6分别连接在直流输入母排1的上下两端，以通过其三个连接端子与其它元件相连接。在图1所示的组装模式下，由于在生产装配过程中每一块母排均需要独立安装，而且接地母排3与正母排2和负母排4之间还需要安装绝缘纸，因此模块的杂散参数以及模块的发热会因生产装配过程人为干预较多而变得不均匀，从而导致使用可靠性降低。由于模块的失效与母排的参数指标有关，因而在现有的风冷变流器功率模块中，还存在如下问题：由于需要安装的器件较多，组装复杂且组装完毕后人为干预较多，导致模块的杂散参数及模块发热不均匀、杂散电感高、系统纹波电流大；现有的母排技术落后加工周期长；在高湿度现场使用时因绝缘防护等级低而导致使用可靠性差；母排与模块连接处所承受的应力大，却无法释放应力，从而导致使用可靠性低。
技术实现思路
针对以上不足，本技术提供一种能够降低系统纹波电流、加强系统绝缘性能、简化组装过程、提高使用可靠性的适用于风冷变流器的功率模块。根据本技术的实施例，提供一种用于风冷变流器的功率模块，所述功率模块可包括支撑电容、开关元件和吸收电容，还可包括模块直流进线母排和模块支撑电容叠层母排，所述模块支撑电容叠层母排与所述支撑电容的上端固定连接，所述模块支撑电容叠层母排的一端连接到所述模块直流进线母排，另一端连接到所述开关元件和所述吸收电容。所述模块直流进线母排和所述模块支撑电容叠层母排均可为一体形成。所述模块直流进线母排和所述模块支撑电容叠层母排均可包括多层结构，所述多层结构之间均设有防护绝缘纸，所述模块支撑电容叠层母排的两端可设置有连接端。所述模块支撑电容叠层母排的连接端可包括分别连接到所述模块直流进线母排的正连接端、接地连接端和负连接端，以及连接到所述开关元件和所述吸收电容的多个连接端。所述接地连接端和多个连接端中的一个及以上可设置有应力槽。所述应力槽可为U形槽，所述应力槽分布在所述连接端的两侧并且错位设置。所述模块支撑电容叠层母排可位于所述支撑电容的上方，且与所述支撑电容的连接处可设有绝缘机构。所述绝缘机构可为绝缘橡胶圈。所述模块直流进线母排上可设有通风孔。所述功率模块还可包括一体形成的模块连接母排，所述模块连接母排可分别连接在所述模块直流进线母排的上下两端，用于与其它模块相连接。所述功率模块还可包括多个分开形成的连接母排，所述多个分开形成的连接母排可分别连接在所述模块直流进线母排的上下两端。根据本技术的叠层母排可简化生产线上的工序、简化组装过程、降低系统纹波电流和杂散电感，并可解决母排与模块和吸收电容的连接处的应力过大的问题，提高模块的使用可靠性，例如，甚至可在高海拔高湿度环境下使用。附图说明通过下面结合附图对实施例进行的描述，本技术的这些和/或其它方面将会变得明显并更易于理解，在附图中：图1是现有技术的功率模块内的母排之间连接的分解图；图2是本技术的实施例的功率模块内的叠层母排之间的连接的立体图；图3是本技术的实施例的模块连接母排的立体图；图4是本技术的实施例的模块直流进线母排的立体图；图5是本技术的实施例的功率模块内的模块支撑电容叠层母排的立体图；图6是本技术的实施例的功率模块内的模块支撑电容叠层母排的侧视图；图7是本技术的实施例的绝缘机构的立体图；图8是本技术的实施例的应力槽的平面图。在所有的附图和具体实施方式中，相同的标号指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明及简洁起见，附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘可被夸大。1-直流输入母排；2-正母排；3-接地母排；4-负母排；5-电容连接母排；6-连接母排；7-模块连接母排；8-模块直流进线母排；9-模块支撑电容叠层母排；10-通风孔；11-绝缘机构；12-应力槽；a、b、c、d1、d2-连接铜排；a’-正连接端；b’-接地连接端；c’-负连接端；d’-连接端。具体实施方式下面将结合附图对本技术的实施例进行详细的描述，但该实施例不应理解为对本技术的限制。叠层母排是具有可重复电气性能、低阻抗、抗干扰、可靠性好、节省空间、装配简便快捷等特点的大功率模块化连接结构部件，作为一种新兴的便捷式电气部件，叠层母排由于其自身的低电感的特点，因此广泛应用于中、高功率变流场合。例如，叠层母排应用于功率系统中直流电连接(正极、负极)和模块内支撑电容的串并联连接。此部件用于变流系统中的功率部分，其绝缘性能、防护等级、杂散参数等参数指标对系统的可靠运行起到关键性作用，它是电力电子行业极其重要的部件。与传统的、笨重的、费时且麻烦的功率系统配线方法相比，使用叠层母排可提供现代的、易于设计、安装快速和结构清晰的配电系统。根据本技术的实施例采用模块化设计，利用一体形成的母排来减小生产装配过程中的人工操作，降低模块的杂散参数，提高使用可靠性。下面将结合图2对本技术的实施例进行详细描述。图2是根据本技术的实施例的功率模块内的叠层母排之间的连接的立体图。参照图2，根据本技术的功率模块内的母排结构可包括模块直流进线母排8、模块支撑电容叠层母排9。可选地，根据本技术的功率模块内的母排结构还可包括模块连接母排7，模块连接母排7可分别连接在模块直流进线母排8的上下两端，以与其它模块(例如功率模块)实现固定连接。模块支撑电容叠层母排9的一端可连接到模块直流进线母排8，另一端可连接到开关元件(例如，IGBT或IGBT模块)和吸收电容。另外，模块支撑电容叠层母排9可通过固定连接件(例如，螺栓)与功率模块内的支撑电容(如图2所示的电容器组)固定连接。具体地，模块支撑电容叠层母排9的一侧的连接端可设置为连接端a’、b’和c’(详见图5和图6，分别为正连接端、接地连接端和负连接端)，连接端a’、b’和c’可通过连接部件(例如，螺丝)与模块直流进线母排8相连接，模块支撑电容叠层母排9的另一侧的连接端可设置为多个连接端d’(详见图5和图6)，多个连接端d’可通过连接部件(例如，螺丝)与IGBT模块和吸收电容相连接。在图2所示的叠层母排的组装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率模块，用于风冷变流器中，包括支撑电容、开关元件和吸收电容，其特征在于，所述功率模块还包括模块直流进线母排(8)和模块支撑电容叠层母排(9)，所述模块支撑电容叠层母排(9)与所述支撑电容的上端固定连接，所述模块支撑电容叠层母排(9)的一端连接到所述模块直流进线母排(8)，另一端连接到所述开关元件和所述吸收电容。

【技术特征摘要】
1.一种功率模块，用于风冷变流器中，包括支撑电容、开关元件和吸收电容，其特征在于，所述功率模块还包括模块直流进线母排(8)和模块支撑电容叠层母排(9)，所述模块支撑电容叠层母排(9)与所述支撑电容的上端固定连接，所述模块支撑电容叠层母排(9)的一端连接到所述模块直流进线母排(8)，另一端连接到所述开关元件和所述吸收电容。2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述模块直流进线母排(8)和所述模块支撑电容叠层母排(9)均为一体形成，所述模块直流进线母排(8)和所述模块支撑电容叠层母排(9)均包括多层结构，所述多层结构之间均设有防护绝缘纸；所述模块支撑电容叠层母排(9)的两端设置有连接端。3.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述模块支撑电容叠层母排(9)的连接端包括分别连接到所述模块直流进线母排(8)的正连接端(a’)、接地连接端(b’)和负连接端(c’)，以及连接到所述开关元件和所述吸收电容的多个连接端(d’)。4.根据权利要求3所述的功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞宇刚，吴沙沙，孔令冲，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11