一种开放式框架结构的变频器功率单元模块制造技术

本发明专利技术提供一种开放式框架结构的变频器功率单元模块，是一种水冷散热结构的功率单元模块，包括功率器件压接模块单元，包括由上顶板、底板和支撑柱构成的框架和框架内的两个功率器件压接模块；两个功率器件压接模块为两个独立框架结构的功率器件压接模块，其两个端面分别露出所述的框架的顶板和底板的开口处，两个功率器件压接模块通过复合母排实现两个功率器件压接模块内功率器件的电气连接，采用可从框架外部直接抽取的两个独立的功率模块结构和同时配套的用于两个独立功率模块进行并联的复合母排结构，解决了大容量功率单元尺寸偏大和成本偏高、装配难度大、时间长、新入职的装配工人难上手的难题。

An Open Frame Power Unit Module for Frequency Converter

The invention provides an open frame structure inverter power unit module, which is a water-cooled heat dissipation structure power unit module, including a power device crimping module unit, including a frame composed of an upper top plate, a bottom plate and a support column and two power device crimping modules in the frame; two power device crimping modules are two independent frame structure power device crimping modules. The two ends of the block are respectively exposed at the openings of the top and bottom plates of the frame. The two power device crimping modules realize the electrical connection of the power devices in the two power device crimping modules through a composite bus. The two independent power module structures which can be directly extracted from the outside of the frame and the parallel composite bus junctions for the two independent power modules are adopted. The structure solves the problems of large size and high cost of large capacity power unit, difficult assembly, long time and difficult for newly recruited assembly workers.

【技术实现步骤摘要】
一种开放式框架结构的变频器功率单元模块
本专利技术涉及变频器
，特别涉及一种开放式框架结构的变频器功率单元模块。
技术介绍
目前在电力系统中大容量变频器中采用的功率器件模块常采用单块铜排与单块铜排连接，由于功率单元内部空间有限，布局复杂，使用单块铜排或者电缆连接需要保证绝缘距离和爬电距离，功率单元尺寸增大，且电感增大，影响功率器件的可靠性和安全性。错综复杂的铜排连接或电缆连接，在装配时会产生较高的装配难度，维护也会产生较高的难度。开放式框架结构的变频器功率单元模块，采用两个完全独立压装的功率器件压接模块与开放式的框架组合，并分别独立安装在开放式框架上，相对独立的压接模块相互影响较小，其中一组功率器件如需更换，无需将另一组模块拆卸。大大降低了功率单元的尺寸、装配和维护的复杂难度，同时也大大降低了功率器件运行中因压装问题所带来的稳定性。因此，为了节约空间和成本，增强功率单元的可靠性和安全性，降低装配和维护难度，此种开放式框架结构的变频器功率单元模块的结构设计是解决此上问题的可行性办法。公开号为：CN105119503A的中国专利公开了一种防爆变频器模块化插拔式功率单元及插拔方法，虽然也是一种模块化结构，但是其设计方案是针对于防爆结构的风冷散热结构设计的，体积庞大，其防爆结构也不能做成开放式框架结构，拆装和维护时，还不能从外部直接抽取功率模块。现有技术中，还没有针对于大容量的水冷散热功率单元的开放式框架结构及其模块化压接单元，采用功率元件间隔压装的水冷板的设计，并配合此设计的复合母排的功率单元的设计。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所述问题，本专利技术提供一种开放式框架结构的变频器功率单元模块，是一种水冷散热结构的功率单元模块，采用可从框架外部直接抽取的两个独立的功率模块结构和同时配套的用于两个独立功率模块进行并联的复合母排结构，利用间隔安装的水冷板与三层复合母排的配合实现电气连接，解决了大容量功率单元尺寸偏大和成本偏高。简单快捷易懂的装配和维护方式，解决了装配难度大、时间长、新入职的装配工人难上手的难题。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种开放式框架结构的变频器功率单元模块，包括功率器件压接模块单元和电容单元，功率器件压接模块单元通过复合母排与电容单元相连接。所述的功率器件压接模块单元包括由上顶板、底板和支撑柱构成的框架和框架内的两个功率器件压接模块；还包括水冷管。所述的两个功率器件压接模块为两个独立框架结构的功率器件压接模块，这两个功率器件压接模块并排安装在框架内，其上、下两个端面分别位于所述的框架的顶板和底板的开口处，两个功率器件压接模块能从顶板和底板的开口处抽出，并且此两个端面分别与装配后的顶板和底板的内凹面在同一平面；两个功率器件压接模块通过复合母排实现两个功率器件压接模块内功率器件的电气连接，同时实现功率器件压接模块单元与电容单元的母排连接。所述的两个独立结构的功率器件压接模块包括第一功率器件压接模块和第二功率器件压接模块，两个模块均为弹簧压接结构，其中，第一功率器件压接模块包括模块框架和通过蝶形弹簧压接在模块框架内的多个功率器件、安装有放电电阻的铝散热柱以及多个水冷板，功率器件布置在两侧，放电电阻布置在中间，功率器件和铝散热柱均与水冷板间隔压装；第二功率器件压接模块包括模块框架和通过蝶形弹簧压接在模块框架内的多个功率器件和多个水冷板，每个功率器件均与水冷板间隔压装。多个水冷板均与水冷管相连。所述的复合母排包括三层，最下面一层包括下层左母排、下层右母排和下层中间母排；中间层母排为一个整体结构的母排，最上层包括上层左母排和上层右母排。所述的复合母排的三层母排通过螺栓分别安装在第一功率器件压接模块和第二功率器件压接模块中的多个水冷板上，将第一功率器件压接模块和第二功率器件压接模块之间的多个功率器件电气连接，同时，最下层的三个母排还同时用于功率器件压接模块单元与外部的电容单元的母排连接。所述的复合母排的三层母排表面均涂有绝缘树脂。所述的支撑柱包括多个，均为绝缘材料制成。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、为水冷式散热结构量身定做的开放式框架结构，可以方便的从框架外部取出两个独立的功率模块，便于装配和维护，同时顺应了电力行业模块化设计的大趋势；2、开放式框架结构，两个独立的功率器件压接模块的端部与装配好的顶板和底板的内凹面保持在同一平面。顶板和底板在相同位置均有相同尺寸的开口，以底板最低面为基准面，设定功率器件压接模块一端与基准面平齐，另外一端面与顶板开口面平齐。此种结构设计既为功率器件压接模块的安装和拆卸提供了多样化的装配形式，也为质检人员增加了一种检验手段，另外就是通过装配精度高的功率器件压接模块校正顶板和底板的装配精度；3、两组功率器件压接模块分别独立压装，功率器件所受压装力互不影响，能够独立压装，保证了功率器件表面压应力的均匀性，使得功率器件在系统运行中具有稳定性。并且能够做到更换一种器件不必拆装另外一组功率器件压接模块，避免了由于反复拆装而导致功率器件的损坏，避免了不必要的成本损耗；4、每个功率器件压接模块均为弹簧压接结构，保证功率器件安装稳定性和与水冷板的可靠接触；5、利用间隔安装的水冷板与三层复合母排的配合，实现两个独立的功率器件压接模块的电气连接和整体功率器件压接模块单元与电容单元的电气连接，简约的复合母排结构，增强了功率器件的可靠性和安全性，以更低的电压降实现高电压、大电流承载能力，通常比电缆更容易散热冷却，更小的温升；6、所设计的复合母排结构，相比独立的母排结构或电缆连接节省了很大的空间和成本；并且其简洁紧凑的结构设计，节省了大容量功率单元的整体尺寸，同时也加大了变频器整机柜体结构的设计空间；7、除需要电气连接的表面和螺栓的紧固面外，其余的复合母排表面均匀喷涂树脂，将无需电气连接的表面封闭，具有更高的可靠性和安全性。附图说明图1是本专利技术的三位立体结构图；图2是本专利技术另一个角度的三维立体结构图；图3是本专利技术的三维立体结构的复合母排分层示意图；图4是第一功率器件压接模块的立体结构图；图5是第二功率器件压接模块的立体结构图；图6是复合母排分层结构图；图7是功率器件压接模块单元与其外部的电容单元通过母排连接的安装结构图。其中：1-功率器件压接模块单元2-电容单元的连接母排3-复合母排4-电容单元5-底板6-顶板7-支撑柱8-功率器件压接模块8-1-第一功率器件压接模块8-2-第二功率器件压接模块9-最下层母排9-1最下层左母排9-2最下层右母排10-中间层母排11-最下层中间母排12-最上层母排12-1最上层左母排12-2最上层右母排13-电路板14-水冷管15-第一功率器件压接模块框架16-第一功率器件压接模块蝶形弹簧17-绝缘垫片18-功率器件119-安装放电电阻的铝散热片20水冷板21-第二功率器件压接模块框架22-第一功率器件压接模块蝶形弹簧23-绝缘垫片24-功率器件225-功率器件126-水冷板27-螺栓孔28-底锥。具体实施方式以下对本专利技术提供的具体实施方式进行详细说明。如图1和图7所示，一种开放式框架结构的变频器功率单元模块，包括功率器件压接模块单元1和电容单元4，功率器件压接模块单元1通过复合母排3与电容单元4的母排2相连接。如图2-3所示，功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开放式框架结构的变频器功率单元模块，包括功率器件压接模块单元和电容单元，功率器件压接模块单元通过复合母排与电容单元相连接；其特征在于，所述的功率器件压接模块单元包括由上顶板、底板和支撑柱构成的框架和框架内的两个功率器件压接模块；所述的两个功率器件压接模块为两个独立框架结构的功率器件压接模块，这两个功率器件压接模块并排安装在框架内，其上、下两个端面分别位于所述的框架的顶板和底板的开口处，两个功率器件压接模块能从顶板和底板的开口处抽出，并且此两个端面分别与装配后的顶板和底板的内凹面在同一平面；两个功率器件压接模块通过复合母排实现两个功率器件压接模块内功率器件的电气连接，同时实现功率器件压接模块单元与电容单元的母排连接；所述的两个独立结构的功率器件压接模块包括第一功率器件压接模块和第二功率器件压接模块，两个模块均为弹簧压接结构，其中，第一功率器件压接模块包括模块框架和通过蝶形弹簧压接在模块框架内的多个功率器件、安装有放电电阻的铝散热柱以及多个水冷板，功率器件布置在两侧，放电电阻布置在中间，功率器件和铝散热柱均与水冷板间隔压装；第二功率器件压接模块包括模块框架和通过蝶形弹簧压接在模块框架内的多个功率器件和多个水冷板，每个功率器件均与水冷板间隔压装。...

【技术特征摘要】
1.一种开放式框架结构的变频器功率单元模块，包括功率器件压接模块单元和电容单元，功率器件压接模块单元通过复合母排与电容单元相连接；其特征在于，所述的功率器件压接模块单元包括由上顶板、底板和支撑柱构成的框架和框架内的两个功率器件压接模块；所述的两个功率器件压接模块为两个独立框架结构的功率器件压接模块，这两个功率器件压接模块并排安装在框架内，其上、下两个端面分别位于所述的框架的顶板和底板的开口处，两个功率器件压接模块能从顶板和底板的开口处抽出，并且此两个端面分别与装配后的顶板和底板的内凹面在同一平面；两个功率器件压接模块通过复合母排实现两个功率器件压接模块内功率器件的电气连接，同时实现功率器件压接模块单元与电容单元的母排连接；所述的两个独立结构的功率器件压接模块包括第一功率器件压接模块和第二功率器件压接模块，两个模块均为弹簧压接结构，其中，第一功率器件压接模块包括模块框架和通过蝶形弹簧压接在模块框架内的多个功率器件、安装有放电电阻的铝散热柱以及多个水冷板，功率器件布置在两侧，放电电阻布置在中间，功率器件和铝散热柱均...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾晓聪，王文龙，张海涛，李定林，陈满，吴昊，彭鹏，贺儒飞，宇文达，余琼，张瑜，高玉瑞，王鑫，
申请(专利权)人：荣信汇科电气技术有限责任公司，南方电网调峰调频发电有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21