模块化组件和部件单元制造技术

本实用新型专利技术涉及具有集成逻辑电路的相模块，尤其是一种模块化组件(2)，其具有至少一个功率半导体元件(6)、至少一个栅极驱动元件(8)、至少一个电容元件(10)、至少一个逻辑元件(14)和一个支架元件(4)。在支架元件上安装至少一个功率半导体元件(6)、至少一个栅极驱动元件(8)、至少一个电容元件(10)和至少一个逻辑元件(14)。所述逻辑元件(14)还用来对功率半导体元件(6)和栅极驱动元件(8)中的至少一个元件进行控制。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及强电 技术，尤其涉及一种具有至少一个功率半导体元件和一个逻 辑元件的模块化组件，本技术还涉及一种具有至少一个所述模块化组件的部件单元。
技术介绍
部件单元(例如变换器柜或者变流器柜)具有例如若干功率半导体元件、一个用 来控制功率半导体元件的逻辑电路以及一个栅极驱动电路元件，它们分别包括相应的冷却 体。可将这种变换器柜或变流器柜理解成例如用来相互转换各种频率的交流电压的一种变 流器。例如可以使用一种部件单元将公用电网频率为50Hz的交流电流转变为频率为 16. 7Hz的轨道电流。传统型部件单元可以具有直接安装在主框架上的功率半导体。可以对控制半导体 的逻辑电路进行物理隔离，从而可以将其安装在部件单元内的其它位置上。采用直接安装 在这种部件单元之上或之内的方式，将在装配、维护或者故障情况下难以够着各个部件。除 此之外，由于采用物理隔离方式安装相互间可能存在逻辑关系的各个元件，因此在出现故 障的情况下，需要完全关闭部件单元才能进行诊断和/或者维修工作。
技术实现思路
因此有必要拥有这样一种部件单元，能够在故障或者维护情况下易于接触那些相 互间可能存在逻辑关系的各个元件或者元件子集。本技术提供了这样一种模块化组件以及一种部件单元。按照本技术的第一种实施形式，提供一种具有至少一个功率半导体元件、至 少一个栅极驱动元件、至少一个相电容元件、至少一个逻辑元件以及一个支架元件的模块 化组件。在支架元件上安装有至少一个功率半导体元件、至少一个栅极驱动元件、至少一个 相电容元件以及至少一个逻辑元件。所述逻辑元件可对功率半导体元件和栅极驱动元件中 的至少一个元件进行控制。按照本技术的另一种实施形式，提供一种具有至少一个本技术所述模块 化组件的部件单元。可以将一个模块化组件(例如用于变换器单元和/或者逆变器单元的相模块)看 成是一个封闭的独立单元，包括安装于支架元件上的功率半导体元件、必要时具有相应冷 却体的栅极驱动元件、以及用来控制功率半导体和/或者栅极驱动元件的相应逻辑元件。 这种模块化组件还可以具有用来检测电流或电压值的传感器，例如逻辑元件可以 使用这些值来控制半导体元件。 也可以配置至少一个电容元件，例如一个相电容。模块化组件还可以具有一些经 过适当设置的连接元件，这些连接元件可以给工作状态下的模块化组件提供高压或者强电流。4模块化组件可以具有一个空气入口以及一个空气出口，使得空气流(例如冷却空 气流)能够流入、流出、流过模块化组件。冷却体可以安装在模块化组件之中，例如至少部 分安装在空气入口与空气出口之间的气流通道之中，使得冷却空气能够流过或扫过冷却 体。采用自动接通连接元件的方式，使得足以使进一步的布线工作仅限于例如传感器 和/或者控制逻辑电路的低压电源、以及一对用来电隔离地传输模块化组件的测量数据与 状态数据的光波导。通过适当布置冷却体、半导体元件和驱动元件，并让足够的空气流过功率半导体 元件以及栅极驱动电路的冷却体，就能保证充分冷却。由于模块化组件为封闭构造，因此基本上可以快速更换损坏的模块化组件，例如 用库存的备用组件进行更换，以便在出现故障的情况下，可保证或者迅速恢复部件单元的 可用性。例如在使用逻辑元件的情况下，模块化组件还可以检测工作状况或者所需的工作 模式。因此可将模块化组件灵活应用于整流器或者逆变器之中，并且可将其设置到相应的 整流器或者逆变器模式下。因此集成逻辑电路可以检测位置或者使用地点。支架元件经过特殊设计，可以从上方或者从某一侧够着模块化组件中的所有部件 或者一部分部件。这样就可以在装配或者拆卸过程中避免翻倒模块化组件。在模块化组件 中仅使用一种类型的螺丝，因此便于进行安装。可通过连接元件(例如插接接触或者滑接触)实现电气连接。因此在拆卸或安装 时，只要用手连接或者断开低压电源的电缆以及光波导对即可。因此不需要分断电源电路。以下将分别参照模块化组件以及部件单元来阐述本技术的首选实施形式。但 相关实施形式同样也涉及该部件单元以及模块化组件。按照本技术的另一种实施形式，模块化组件还可以具有至少一个接触元件， 所述接触元件可使得外部电源与至少一个功率半导体元件相互耦合。所述接触元件可以是例如插塞连接、滑移或滑动接触，这样就能以简单方式在电 源和功率半导体元件之间建立连接。按照本技术的另一种实施形式，模块化组件还可以具有空气入口、空气出口 以及安装于功率半导体元件上的冷却体。第一空气入口可用来使空气流进入模块化组件， 第一空气出口则可用来使空气流从模块化组件向外流出。可以使用空气流来冷却冷却体。同样也可以在冷却体上安装来自栅极驱动元件、电容元件以及逻辑元件中的另一 个元件。由此在空气入口与空气出口之间设计一种气流通道，使得冷却体最好在该气流通 道之中，从而能够形成空气或者冷却空气环流。按照本技术的另一种实施形式，模块化组件还可以具有至少一个传感元件， 所述传感元件可检测模块化组件的至少一个电流值和/或者电压值。这样就可以使用传感元件来检测工作状态或者控制及调节变量，然后将其用来调 整模块化组件的运行状态，使之符合当前应用领域的规定。按照本技术的另一种实施形式，逻辑元件可用来检测模块化组件是否符合所 需要的工作状态，模块化组件则可用来调整工作状态，使之符合所要求的工作状态。所述工作状态可以是整流器工作状态和逆变器工作状态组成的组中的一种状态。例如可以侦测模块化组件在某一个活动整流器或者某一个逆变器中的安装。之后 可以使用关于所希望的使用地点或者工作状态的信息来调整组件的适合于该安装的工作 状态。因此模块化组件可以具有适用于两个使用地点的工作状态，可自行识别工作状态，并 且可在必要时进行相应配置或调整。这样就可以不必针对不同的使用地点或者工作状态储 备某一类型的模块化组件。按照本技术的另一种优选实施形式，模块化组件可以具有低压电源元件和光 波导元件组成的组中的至少另一个连接元件。此外，由于使用自动化接触元件进行外部的自动接线或者连接电源，因此只要给 模块化组件配置另一个例如用于传感器和/或者逻辑元件的低压电源，可在维修或者装配 时将其连接或断开，不会增加风险。光波导元件可用来实现一种电隔离通信网络，以便给模 块化组件提供控制或调节数据以及配置数据，或者回送有关运行状态或当前工作模式的反馈fe息。按照本技术的另一种实施形式，模块化组件可以在某一个部件单元之中的第 一位置和第二位置之间移动。尤其在使用至少一个接触元件的情况下，当进入第一位置时， 外部电源可以与至少一个功率半导体元件自动耦合；而当进入第二位置时，则会自动去耦。因此模块化组件可在安装到某一个部件单元之中时与某一个可能危险的电源自 动耦合，或者在拆卸时自动去耦。这样就能明显提高例如维修工程师执行操作或维护工作 时的安全性。按照本技术的另一种优选实施形式，模块化组件被设计成相模块形式。按照本技术的另一种优选实施形式，部件单元还可以具有一个运动装置，所 述运动装置可在第一位置和第二位置之间移动至少一个模块化组件。所述运动装置在这里可以是一个轨道元件、转动元件或者一般的移位元件，适合 于以机械方式将模块化组件可靠固定于或者支撑于第一位置以及第二位置，同时还能够在 第本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．模块化组件（２），具有至少一个功率半导体元件（６）；至少一个栅极驱动元件（８）；至少一个电容元件（１０）；至少一个逻辑元件（１４）；以及支架元件（４）；其特征在于，在所述支架元件（４）上安装有至少一个功率半导体元件（６）、至少一个栅极驱动元件（８）、至少一个电容元件（１０）和至少一个逻辑元件（１４）；并且所述逻辑元件（１４）用来对功率半导体元件（６）和栅极驱动元件（８）中的至少一个元件进行控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：F·博尔贾尼，
申请(专利权)人：ABB瑞士有限公司，
类型：实用新型
国别省市：CH