[發明專利]一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊

有效

• 申請號: 201210523117.9
• 申請日: 2012-12-09
• 公開（公告）號: CN103036400A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 楊濤;劉念洲;趙紅林;劉璇
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一二研究所
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H05K7/20
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 宋國榮

1.一種中壓大功率變頻器水冷功率模塊，其特征在于，它包括一個模塊框架（1）、正功率組件（6）、負功率組件（11）、兩個水冷電感（5）、兩個水冷電阻（9）、五套為模塊輸入輸出電流提供通道的高壓大電流連接器、電源模塊(4)、電源轉接端子（3）、光電連接器（2）以及滑軌（12）；

所述的高壓大電流連接器所在一側為后部，相對的另外一側為前部，每套連接器由插頭（8）和插座（7）組成；連接器的插座(7)直接固定在框架(1)后部豎梁上，用軟母排與水冷電感(5)及正、負功率組件(6、11)連接；連接器的插頭(8)直接固定在柜體橫梁上，用軟母排與直流側及輸出側母排連接；

所述的正功率組件（6）和負功率組件(11)處于模塊頂部和底部，它們通過功率組件中的T形水冷散熱板對稱的固定安裝在框架(1)上；?

兩根供T形水冷散熱板冷卻水進出的分水管(10)直接固定在模塊右前部框架上；

所述水冷電感(5)一端通過母排與連接器插座（7）連接，另一端通過母排與功率組件中的層疊母排連接；所述水冷電阻(9)?一端通過高壓電纜與連接器插座（7）連接，另一端通過母排與功率組件中的層疊母排連接；光電連接器(2)與功率組件中IGBT驅動板間用光纖連接，傳遞控制和反饋信號；光電連接器（2）用兩根高壓電纜與電源模塊(4)輸入端連接，電源模塊（4）輸出端用高壓電纜經電源轉接端子(3)分線后與IGBT驅動板連接；?

模塊用一對精密重載荷滑軌(12)安裝在柜體內。

2.根據權利要求1所述的功率模塊，其特征在于，所述的兩個水冷電感(5)和兩個水冷電阻(9)安裝在模塊中部，分別相對功率組件中線左右對稱的安裝在功率組件中T形水冷散熱板兩側的框架上；所述水冷電感（5）固定在模塊底部，所述水冷電阻（9）吊裝在模塊頂部；為功率組件內部的IGBT提供驅動電源的電源模塊(4)和電源轉接端子(3)安裝在模塊左前部框架上；光電連接器(2)安裝在模塊左前部框架（1）上，外部控制信號和電源通過它傳遞到IGBT驅動板和電源模塊。

3.根據權利要求2所述的功率模塊，其特征在于，所述的正、負功率組件(6、11)，通過功率組件中的T形水冷散熱板用螺栓固定在框架(1)上；所述的兩個水冷電感(5)是高壓限流水冷電感，所述的兩個水冷電阻(9)是高壓低感限流水冷電阻。

4.根據權利要求3所述的功率模塊，其特征在于，所述的正、負功率組件(6、11)中的IGBT和二極管安裝在T形水冷散熱板上，并通過水冷散熱板散熱，低感“工”字形層疊母排用螺釘固定在IGBT和二極管上；兩組多個箝位高壓低感電容對稱的布置在“工”字形層疊母排上，電容處層疊母排通過絕緣板固定在框架(1)上。

5.根據權利要求2所述的功率模塊，其特征在于，所述的高壓大電流連接器，其中左右兩邊及中間的三套連接器作為模塊的電流輸入端，另外兩套連接器作為模塊的電流輸出端。

6.根據權利要求2所述的功率模塊，其特征在于，所述的兩根分水管(10)分別為進水管和出水管；分水管的一端用水嘴及細軟管與模塊內正、負功率組件(6、11)內的T形水冷板、水冷電感(5)、水冷電阻(9)連接，另外一端由寶塔接頭及帶快插接頭的軟管與水冷系統的主水管相連；當拔下快插接頭時，模塊與水冷系統斷開。

7.根據權利要求2所述的功率模塊，其特征在于，所述的滑軌(12)固定在框架(1)底部外側；所述的模塊框架(1)后部設有兩個起輔助定位及承重作用的定位銷與柜體內定位孔配合。

8.根據權利要求2、3、4之一所述的功率模塊，其特征在于，所述正、負功率組件(6、11)在模塊裝配完后，其“工”字形層疊母排后部三個接線端子貼合在一起，即它們共中點和輸出。

9.根據權利要求8所述的功率模塊，其特征在于，所述的模塊通過光電連接器(2)與外部220V工頻交流電源及控制系統連接，接受驅動電源及控制信號并反饋狀態信號。

10.根據權利要求2所述的功率模塊，其特征在于，由多個單相H橋逆變功率單元串聯或并聯組成的多電平逆變器，可用于中壓大功率變頻器中。