風(fēng)電變流器的功率模塊制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種風(fēng)電變流器的功率模塊。所述功率模塊包括分別作為單相橋臂的三個功率單元，其中，每一個功率單元包括：支撐框架；設(shè)置于支撐框架的正母排、地母排和負(fù)母排；兩端分別連接到正母排和地母排的第一均壓電阻單元；兩端分別連接到負(fù)母排和地母排的第二均壓電阻單元；兩端分別連接到正母排和地母排的第一母線支撐電容單元；兩端分別連接到負(fù)母排和地母排的第二母線支撐電容單元；兩端分別連接到正母排和負(fù)母排的吸收電容；智能功率模塊(IPM)，具有分別連接到正母排和負(fù)母排的兩個輸入端和一個輸出端；設(shè)置于支撐框架的散熱器，其中，三個功率單元的正母排、負(fù)母排和地母排相互連接。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種風(fēng)電變流器的功率模塊，更具體地講，涉及一種具有分別作為單相橋臂的三個功率單元的風(fēng)電變流器的功率模塊。
技術(shù)介紹
風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。我國風(fēng)能資源豐富，近幾年來，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。目前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組尤其是海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正向著大功率方向發(fā)展，已經(jīng)有很多風(fēng)力發(fā)電機(jī)組廠家開始研制IOMW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。風(fēng)電變流器可以優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行，改善風(fēng)機(jī)效率和傳輸鏈的工作狀況，減少發(fā)電機(jī)損耗，提高運(yùn)行效率，提升風(fēng)能利用率。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量向大功率化發(fā)展和海上風(fēng)電日益成為發(fā)展趨勢，風(fēng)電行業(yè)對高集成的大功率變流器的需求也日益增加。變流器作為將風(fēng) 力發(fā)電機(jī)組所發(fā)電能回饋至電網(wǎng)的唯一通路，風(fēng)電場業(yè)主對其容量、可靠性、響應(yīng)速度和并網(wǎng)特性等性能要求都非常高。但是，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常在低溫、潮濕、鹽霧或高溫等復(fù)雜環(huán)境中運(yùn)行，因此，作為風(fēng)電變流器基礎(chǔ)的功率模塊的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。目前，直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所采用的交直交大功率風(fēng)電變流器中，其整流和逆變功率電路往往采用兩個大功率模塊，每個功率模塊將三相三個橋臂集成在一個散熱器上，驅(qū)動和保護(hù)等等都在一起，電路復(fù)雜，接口、接線比較多。三相集成在一起的大功率模塊，若發(fā)生故障，例如一個管子壞掉，則需要將整個大模塊拆卸下來，因此，維修非常不方便。而且，若三個橋臂中有一個橋臂損壞，管子瞬間爆炸引起噴濺，往往導(dǎo)致其余的橋臂相繼損壞，形成連鎖反應(yīng)。另外，三相集成在一起的功率模塊體積比較大，往往導(dǎo)致散熱不好，這將對散熱器的設(shè)計(jì)提出很高的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本技術(shù)的目的在于提供一種模塊化設(shè)計(jì)的風(fēng)電變流器的功率模塊。根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的一種風(fēng)電變流器的功率模塊，包括分別作為單相橋臂的三個功率單元，其中，每一個功率單元包括支撐框架；設(shè)置于支撐框架的正母排、地母排和負(fù)母排；兩端分別連接到正母排和地母排的第一均壓電阻單元；兩端分別連接到負(fù)母排和地母排的第二均壓電阻單元；兩端分別連接到正母排和地母排的第一母線支撐電容單元；兩端分別連接到負(fù)母排和地母排的第二母線支撐電容單元；兩端分別連接到正母排和負(fù)母排的吸收電容；智能功率模塊(IPM)，具有分別連接到正母排和負(fù)母排的兩個輸入端和用于輸出作為功率單元的輸出的交流電的一個輸出端；設(shè)置于支撐框架的散熱器，其中，三個功率單元的正母排、負(fù)母排和地母排相互連接。另外，所述散熱器為水冷卻散熱器。另外，所述第一均壓電阻單元和第二均壓電阻單元分別包括串聯(lián)的兩個電阻器。另外，所述第一母線支撐電容單元和第二母線支撐電容單元分別包括并聯(lián)的四組電容器組，其中，每一個電容器組包括串聯(lián)的兩個電容器。根據(jù)本技術(shù)的風(fēng)電變流器的功率模塊，其包括分別作為單相橋臂的三個獨(dú)立的功率單元，每個功率單元包括支撐框架且在支撐框架中設(shè)置了各個電氣元件以及散熱器，所以整個模塊體積較小，方便拆解維修，還可以減少由單一電氣元件損壞而導(dǎo)致的其它元件的連鎖損壞，從而提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作的可靠性。附圖說明通過下面 結(jié)合附圖對實(shí)施例進(jìn)行的描述，本技術(shù)的這些和/或其他方面和優(yōu)點(diǎn)將會變得清楚和更易于理解，其中圖I為示出根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的風(fēng)電變流器的功率模塊的作為單相橋臂的功率單元的示例性電路圖；圖2和圖3為示出根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的功率單元的示例性示圖。具體實(shí)施方式現(xiàn)在對本技術(shù)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，其示例表示在附圖中，其中，相同的標(biāo)號始終表示相同部件。下面通過參照附圖對實(shí)施例進(jìn)行描述以解釋本技術(shù)。根據(jù)本技術(shù)的風(fēng)電變流器的功率模塊包括分別作為單相橋臂的三個獨(dú)立的功率單元。所述功率單元包括支撐框架、散熱器以及安裝或設(shè)置于所述支撐框架的各種電氣元件。以下，結(jié)合圖I來說明根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的作為單相橋臂的功率單元的示例性電路結(jié)構(gòu)。如圖I所示，所述功率單元包括正母排12、地母排13和負(fù)母排14，其中，所述正母排12、地母排13和負(fù)母排14設(shè)置于支撐框架。所述功率單元還包括兩端分別連接到正母排12和地母排13的第一均壓電阻單元101和兩端分別連接到負(fù)母排和地母排的第二均壓電阻單元102、兩端分別連接到正母排和地母排的第一母線支撐電容單元201和兩端分別連接到負(fù)母排和地母排的第二母線支撐電容單元202、兩端分別連接到正母排和負(fù)母排的吸收電容器9以及智能功率模塊(IPM)8。這里，所述IPM8具有分別連接到正母排和負(fù)母排的兩個輸入端和用于輸出作為功率單元的輸出的交流電的一個輸出端。所述第一母線支撐電容單元201和第二母線支撐電容單元202在整個風(fēng)電變器中起著儲能、平波的作用，且分別包括并聯(lián)的四組電容器組，其中，每一個電容器組包括串聯(lián)的兩個支撐電容器2。所述第一均壓電阻單元101和第二均壓電阻單元102用于確保支撐電容的電壓安全，且分別包括串聯(lián)的兩個均壓電阻器10。吸收電容器9用于吸收IPM8的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)關(guān)斷時由于雜散電感引起的電壓突波，保證IGBT的電壓安全。圖2和圖3為示出根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的功率單元的示例性示圖。如圖2和圖3所示，所述功率單元包括支撐框架5，且在所述支撐框架5上安裝或設(shè)置了參照圖I所描述的各種電氣兀件。此外，所述支撐框架5中還設(shè)置了散熱器15。這里所述散熱器15優(yōu)選為水冷散熱器。此外，如圖所示，所述正母排12、地母排13和負(fù)母排14以疊層母排的方式被設(shè)置，因此當(dāng)所述智能功率模塊8連接到上述母排時可減少雜散電容的影響。此外，所述支撐框架5中設(shè)置了用于支撐電容器的電容托板3和電容托盤4等。根據(jù)本技術(shù)的風(fēng)電變流器的功率模塊，其包括分別作為單相橋臂的三個獨(dú)立的功率單元，每個功率單元包括支撐框架且在支撐框架中設(shè)置了各個電氣元件以及散熱器，所以整個模塊體積較小，方便拆解維修，還可以減少由單一電氣元件損壞而導(dǎo)致的其它 元件的連鎖損壞，從而提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作的可靠性。雖然已表示和描述了本技術(shù)的一些實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求及其等同物限定其范圍的本技術(shù)的原理和精神的情況下，可以對這些實(shí)施例進(jìn)行修改。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種風(fēng)電變流器的功率模塊，其特征在于，包括：分別作為單相橋臂的三個功率單元，其中，每一個功率單元包括：支撐框架；設(shè)置于支撐框架的正母排、地母排和負(fù)母排；兩端分別連接到正母排和地母排的第一均壓電阻單元；兩端分別連接到負(fù)母排和地母排的第二均壓電阻單元；兩端分別連接到正母排和地母排的第一母線支撐電容單元；兩端分別連接到負(fù)母排和地母排的第二母線支撐電容單元；兩端分別連接到正母排和負(fù)母排的吸收電容；智能功率模塊(IPM)，具有分別連接到正母排和負(fù)母排的兩個輸入端和用于輸出作為功率單元的輸出的交流電的一個輸出端；設(shè)置于支撐框架的散熱器，其中，三個功率單元的正母排、負(fù)母排和地母排相互連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種風(fēng)電變流器的功率模塊，其特征在于，包括 分別作為單相橋臂的三個功率單元， 其中，每一個功率單元包括 支撐框架； 設(shè)置于支撐框架的正母排、地母排和負(fù)母排； 兩端分別連接到正母排和地母排的第一均壓電阻單元； 兩端分別連接到負(fù)母排和地母排的第二均壓電阻單元； 兩端分別連接到正母排和地母排的第一母線支撐電容單元； 兩端分別連接到負(fù)母排和地母排的第二母線支撐電容單元； 兩端分別連接到正母排和負(fù)母排的吸收電容； 智能功率模塊(IPM)，具有分別連接到正母排和負(fù)母排的兩個輸入端和用于...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高緒華，
申請(專利權(quán))人：北京金風(fēng)科創(chuàng)風(fēng)電設(shè)備有限公司，
類型：實(shí)用新型
國別省市：