[實用新型]一種中壓大功率變頻器功率模塊

有效

• 申請號: 201220635669.4
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN202906749U
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 楊濤;尹傳濤
• 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: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;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

技術領域?????

本實用新型涉及一種中壓大功率變頻器功率模塊，它是中點箝位式三電平四象限變頻器的一個功率單元。

背景技術

傳統交-直-交變頻器中，整流輸入端常采用二極管等不控整流橋結合直流濾波電容的電路結構，其含有較豐富的低次諧波；此外，由于二極管的物理特性，能量只能單向流動，應用于位能性負載場合時，再生能量在直流母線累積，產生較高的泵升電壓，造成系統無法正常工作，限制了傳統變頻器的應用場合。四象限變頻器具有功率控制靈活、輸出諧波含量小、交流側電流正弦性更好等優點，廣泛用于柔性直流輸電和電力系統等領域，其研究熱點是減小網側電流諧波，降低開關器件所承受的電壓和開關頻率，增加其使用壽命。與兩電平四象限變頻器相比，三電平四象限變頻器具有以下優點：每個功率器件所承受的關斷電壓僅為直流側電壓的一半；在同樣的開關頻率及控制方式下，輸出電壓或電流的諧波遠小于兩電平四象限變頻器；輸入側的電流波形即使在開關頻率很低時，也能保證一定的正弦度。因此，對于三電平四象限大功率變頻器的研制很有必要。

實用新型內容

為了克服傳統交-直-交變頻器及兩電平四象限變頻器應用上的局限性，本實用新型提供一種中壓大功率變頻器功率模塊，具有結構緊湊、功率密度大、互換性好等特點，在保證可靠性及可維修性的前提下，能用作三電平四象限大功率變頻器功率模塊。

本實用新型通過以下技術方案實現：

一種中壓大功率變頻器功率模塊，其特征在于，它包括一個IGCT組件位于模塊前部，兩個二極管組件左右對稱地布置在模塊后部，兩組共4個箝位電容均為高壓無感電容，通過母排直接安裝在二極管組件上，兩組共6個限流電阻均為高壓低感水冷電阻，通過高壓電纜連接二極管組件，高壓隔離電源模塊輸出端與IGCT組件通過高壓電纜連接；還包括兩組分水管：一組為進水管，另一組為出水管；進水管與功率組件的水冷換熱器和限流電阻連接。

所述IGCT組件由上至下由組件上底板、水冷散熱器、IGCT、絕緣子和組件下底板壓裝而成。

所述二極管組件由上至下由組件上底板、水冷散熱器、二極管、絕緣子和組件下底板壓裝而成。

所述的高壓隔離電源模塊輸入端通過電纜與外部220V的工頻交流電源連接，功率組件中的IGCT驅動板通過光纖與外部電路連接，同時狀態信號通過光纖連接方式反饋給外部電路。

所述的進水管的一端通過水嘴用細軟管與功率組件中的水冷散熱器和限流電阻連接，另外一端通過寶塔接頭用帶快插接頭的軟管與水路中的主水管相連。

所述的限流電阻與功率組件用16mm²高壓電纜連接，高壓隔離電源模塊輸出端與IGCT組件中的IGCT驅動板用1mm²高壓電纜連接。

對本實用新型的技術方案、原理和效果說明如下：所述的功率模塊作為整流器時，輸入輸出母排為輸入端；當模塊作為逆變器時，輸入輸出母排為輸出端；輸入輸出母排與電源模塊安裝位置可以左右調換，使得模塊在柜體中的安裝位置更靈活，且減少了備件模塊數量。

本實用新型所提供的功率模塊通過一對精密重載荷滑軌及托板安裝在柜體內，滑軌固定在托板外側，模塊安裝在托板上；安裝維修時，只需將模塊從柜體中拉出，將框架與托板間的連接螺栓松開即可。

本實用新型所提供的功率模塊用作逆變器，輸入端用二極管整流器時，可以組成普通三電平變頻器；當該功率模塊同時用作整流器時和逆變器時，可構成三電平四象限變頻器。

本實用新型的功率模塊具有功率密度大、結構緊湊、互換性好、可靠性高和可維修性好等優點，具體而言，有以下特點：

1、功率模塊中水冷系統和結構設計巧妙的結合起來，實現了分支水管和功率組件的一體化設計，同時模塊組件采用獨特的stack壓裝技術，使模塊結構變得更加緊湊。

2、功率模塊通過精密高強度滑軌及托板與柜體連接，安裝維修時，只需將模塊從柜體中拉出，松開框架與托板間的連接螺栓即可，模塊更換簡便。

3、功率模塊中輸入輸出母排與電源模塊安裝位置可以左右調換，使得模塊在柜體中的安裝位置更靈活，變頻器中功率柜的匹配組合也更方便，且減少了備件模塊數量。

附圖說明

圖1是四象限三電平變頻器主回路原理圖；

圖2是功率模塊的主視圖；?

圖3是功率模塊的俯視圖；

圖4是IGCT組件2壓裝結構圖；

圖5是二極管組件4壓裝結構圖；

圖6是二極管組件11壓裝結構圖。