一种变频器功率模块制造技术

本发明专利技术公开了一种变频器功率模块，包括壳体、散热器、IGBT元件、低感母排、交流母排、高压支撑电容器、短接母排、门极驱动组件、脉冲形成板、电流传感器、热交换器、散热风机组件，各部件层叠安装在壳体中，本发明专利技术能够节约变频器柜的空间，提高空间利用率；集成度高，使用更加方便，且大大降低了二次设计工作量；可扩展性非常好，有大容量需求时只需要将模块一个个并列放置在变频器柜中即可；安装维护更加方便快捷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变流装置，特别是一种变频器功率模块。
技术介绍
通用型功率模块是变频器起逆变或整流功能的核心单元，通用型功率模块的性能就决定了变频器的性能，由于在工业传动变频器领域使用和发展的时间并不是很长，目前已有的模块为横向模块，即模向空间占 得比较大，申请号为CN200810000169的专利技术专利公开了一种高压IGBT变流器模块，为抽屉式结构，包括散热器、高压IGBT元件、高压低感母排、交流母排、高压支撑电容器、高压门极驱动电路、门极驱动电源及控制盒，各部件层叠安装在抽屉结构中。此模块为横向结构，与工业传动领域的变频器柜的结构方向不一致，对于工业传动领域的变频器柜而言，希望有效地发挥高度和深度空间，减少横向空间的占用量，而横向模块占用的横向空间较多，而且在功率系列化设计时更加困难。目前变频器模块对外的主电路接口都是采用母排开孔加螺栓紧固的结构方式，在模块装到变频器柜内时需要采用铜排或电缆用大量的螺栓紧固起来，这样给安装维修带来极大的不便，常常为了要维修一个部件或元件而需拆卸很多别的部件或元件，这样除了工作量大，现场维护响应速度慢，还给系统的可靠性及整体寿命带来严重的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种变频器功率模块，满足现代工业传动变频器领域要求模块化程度高，可维护性高及功率扩展方便的要求。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是一种变频器功率模块，包括壳体、散热器、IGBT元件、低感母排、交流母排、高压支撑电容器、短接母排、门极驱动组件、脉冲形成板、电流传感器、热交换器、散热风机组件，各部件层叠安装在壳体中，散热器安装于壳体最左侧；IGBT兀件安装于散热器右侧,均勻排列在散热器的右表面；低感母排为L形，垂直的一面与散热器平行，安装于IGBT元件右侧，并与IGBT元件导电连接，低感母排水平的一面与高压支撑电容器连接；交流母排水平安装在低感母排的右侧，且一侧与IGBT元件导电连接，另一侧与短接母排连接；门极驱动组件安装于交流母排右侧；脉冲形成板安装于门极驱动组件右侧；电流传感器安装于门极驱动组件及脉冲形成板后方；壳体后方的外表面上安装有大电流连接器，短接母排穿过电流传感器与大电流连接器连接，大电流连接器与变频器柜中主电路的交流电路连接；高压支撑电容器安装在散热器下方，高压支撑电容器的左侧面与散热器的左侧面处于同一层面上；热交换器安装于高压支撑电容器下方或者壳体顶部；散热风机组件安装于壳体顶部或者底部；高压支撑电容右侧安装有水管组件，散热器通过水管组件与热交换器连接。所述低感母排集成了正负导电铜排，正负导电铜排之间用绝缘层隔开。所述门极驱动组件包括两块PC板、组件骨架、驱动板安装条，门极驱动组件自左向右依次分为五层第一层为第一 PC板；第二层为组件骨架，组件骨架上安装有长螺柱;第三层为第二 PC板；第四层为驱动板安装条；第五层为驱动板；长螺柱穿过第二至第五层；所述脉冲形成板安装在长螺柱上。壳体前方安装有出水接头和进水接头，出水接头和进水接头通过水管组件分别与散热器和热交換器连接。所述大电流连接器通过固定座安装于壳体上，固定座采用绝缘材料。所述散热器右侧安装有放电电阻，放电电阻与IGBT元件处于同一层面上。所述IGBT元件共六个，构成ー个三相逆变桥臂。所述壳体前方外表面上设有光纤接ロ、电信号控制插头、指示灯和拉手。所述散热器为水冷散热器。将多个功率模块并列安装在变频器柜内实现功率扩展。本专利技术提供了一种竖直的长条形结构的功率模块，能够节约变频器柜的空间，提高空间利用率；集成度高，使用更加方便，且大大降低了二次设计工作量；可扩展性非常好，有大容量需求时只需要将模块一个个并列放置在变频器柜中即可；安装维护更加方便快捷。附图说明图I为本专利技术一实施例主视 图2为本专利技术一实施例侧视 图3为本专利技术一实施例后视 图4为本专利技术ー实施例侧面剖视 图5为本专利技术一实施例剖视 图6为本专利技术一实施例分解视图。其中 I :机壳；2 :拉手；3 :大电流连接器；4 :固定座；5 :散热器；6 =IGBT元件；7 :散热风机组件；8 :低感母排；9 :PC板；10 :组件骨架；11 :PC板；12 :驱动板安装条；13 :门极驱动板；14 :脉冲形成板；15 :交流母排；16 :电流传感器；17 :冷却水管组件；18 :高压支撑电容器；19 :热交換器；20 :短接母排；21 :长螺柱；22 :进水接头；23 :指示灯孔；24 :电信号控制插头；25 :出水接头；26 :放电电阻；27 :后盖。具体实施例方式如图I-图6所示，本专利技术ー实施例集成了散热器5、IGBT元件6、低感母排8、交流母排15、高压支撑电容器18、短接母排20、门极驱动组件、脉冲形成板14、电流传感器16、热交換器19、散热风机组件7，各部件集成在壳体(即模块机壳)中，其中 模块机壳I相当于抽屉盒，模块机壳正面安装有拉手2，可用来移动模块； 模块机壳正面开有光纤接ロ及指示灯孔23。模块机壳正面上部安装有电信号控制插头24，用来作为模块对外的电信号连接接Π ； 散热器5安装于变频器模块的最左层(为有助于理解空间关系，该层定义为第一层)，散热器主要为IGBT功率器件散热，散热器采用水冷散热方式，水冷散热具有热阻低的特点，能有效降低IGBT工作结温，提高IGBT的电流输出能力，提高的功率器件参数使用率，达到良好的性价比，散热板上装有温度继电器，当通用型功率模块出现超温时，模块将降额运行或停机； IGBT兀件6安装于散热器5右侧(第二层),且均勻地排列在散热器的右表面，以充分利用散热器散热，6个IGBT构成一个三相逆变桥臂，由于IGBT内部并联有续流二极管，所以既可用做逆变单元，也可以用做整流单元； 放电电阻26安装于散热器5右侧与IGBT6处于同一层,用作高压支撑电容放电； 低感母排8为L形状，里面集成了正负导电铜排，正负导电铜排之间用绝缘层隔开，并有一部分伸出模块机壳的外面，伸出去部分的低感母排在其正负铜板上镀银，用来连接变频器柜上主电路的的正负极快速连接器，L形低感母排8长边与散热器5平行并安装于IGBT元件6右侧(第三层)，并且与IGBT元件进行导电连接，低感母排L形状的短边与高压 支撑电容器18进行导电连接，低感母排由铜排层和绝缘层叠压而成，四周边缘用绝缘材料密封； 交流母排15开有孔，水平安装在高压低感母排8的右侧(第四层)，并且一头与IGBT元件6采用螺栓进行导电连接，另一头通过螺栓与短接母排20相连； 短接母排20穿过电流传感器16与交流输出大电流连接器3相连，将IGBT交流输出电流弓I到大电流连接器上，然后大电流连接器再与变频器柜中主电路的交流电路进行连接；门极驱动组件及脉冲形成板安装于交流母排15的右侧(第五层)，而门极驱动、组件又分为五层，第一层为PC板9，用来作门极驱动组件绝缘层(用来隔离交流母排上的高压)，PC板可加工性强，机械强度和绝缘性能较好；第二层为组件骨架10，用来作门极驱动板及脉冲形成板的安装骨架且有电磁屏蔽作用，上面安装有长螺柱21，用来安装脉冲形成板14;第三层为PC板11，作为门极驱动板13与组件骨架10 (第二层)的绝缘层；第四层为驱动板安装条12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨林，刘海涛，胡家喜，王婷，吴顶峰，黄敏，梁志伟，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：