[發明專利]一種水冷式開關功放結構

在審

• 申請號: 201410840673.8
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104734523A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 張巧壽;張紅彩;底紅巖;王一東
• 申請（專利權）人: 北京航天斯達科技有限公司;北京航天希爾測試技術有限公司;天津航天瑞萊科技有限公司;北京強度環境研究所
• 主分類號: H02M5/00
• 分類號: H02M5/00;H05K7/20
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種功率放大器，具體涉及一種水冷式高壓功率放大器。

背景技術

開關功放是大推力電動振動試驗系統的重要組成部分，它為振動臺提供電源，使振動臺運動部件按照設定的軌跡進行振動。開關功放由于效率高、輸出功率大、可靠性高等優點，已經完全取代線性功放，廣泛應用于中、大推力振動試驗系統。隨著科學技術的發展，要求更大推力電動振動臺為衛星、導彈等大型設備進行整機可靠性試驗，因此電動振動臺的噸位越做越大，這就要求開關功放的輸出功率越來越大。目前國內外開關功放都是采用風冷散熱方式，單柜輸出功率一般為70KVA，通過多柜并聯的方式獲得大功率輸出，能夠滿足30t以下振動臺的需求。但是如今50t乃至70t振動臺要求功放輸出功率達到MVA，往往需要十幾個功放柜并聯，傳統風冷開關功放的冷卻效果差、噪聲大、體積大、成本高等缺點暴露無遺，而且大量功放柜并聯造成的功放均流效果差、可靠性低等問題也亟待解決。因此，需要提供一種新的冷卻效果好、輸出功率大的開關功放。

發明內容

為了滿足現有技術的需要，本發明提供了一種水冷式開關功放結構，所述功放結構包括由下至上設置在機柜內部的直流電源組件、電感濾波組件、控制模塊和功率模塊；

所述直流電源組件，獲取電網中的三相交流電，并將其整流為直流電發送到所述功率模塊；

所述電感濾波組件，用于對所述功率模塊的輸出信號進行抗干擾濾波處理；

所述控制模塊依據所述輸出信號和給定信號，對功率模塊進行反饋控制，調節其內部全控器件的開通和關斷，以調整所述輸出信號。

優選的，所述功率模塊包括逆變單元、驅動電路、解調電路和水冷散熱器；

所述逆變單元，用于將所述直流電源組件輸出的直流電調節為脈沖型交流電；

所述驅動電路，向所述逆變單元發送驅動信號，開通或斷開逆變單元的全控器件，從而調整功率模塊的輸出信號；

所述解調電路，用于對所述脈沖型交流電進行濾波；

優選的，所述功率模塊設置在一個長方體框架內，所述長方體框架包括前面板、后面板、底板和兩個側面板；所述前面板設置有兩個冷卻風扇；

所述水冷散熱器設置在所述后面板一側，且安裝在與后面板垂直的中線上；

所述逆變單元包括兩個全控器件單元，所述全控器件單元分別設置在水冷散熱器的兩側面上；

所述驅動電路的數目為二，分別設置在所述水冷散熱器與側面板之間；

所述解調電路的數目為四，依次布置在鄰近前面板的一側；

優選的，所述控制模塊包括信號處理電路，以及第一PWM調制電路和第二PWM調制電路；

所述第一PWM調制電路，接收所述功率模塊的輸出信號和所述給定信號；

所述信號處理電路，比較所述輸出信號和給定信號，依據二者的差值向所述功率模塊發送調制信號；

所述第二PWM調制電路，將所述調制信號發送到功率模塊，控制全控器件的開通和關斷；

優選的，所述直流電源組件包括啟動電路、整流橋和電容箱；

所述啟動電路，用于控制交流接觸器的通斷，以實現功放結構的軟啟動；

所述整流橋，將啟動電路輸出的三相交流電壓轉換為直流電壓；

所述電容箱，用于濾除所述整流橋輸出的直流電壓中的交流分量；

優選的，所述整流橋包括水冷散熱器，以及三個由整流二極管組成的整流單元；

所述整流單元均設置在水冷散熱器的同一個側面上；

優選的，所述水冷散熱器包括散熱板、水嘴和堵件；

所述散熱板上設置有呈M形布置的水路；

所述散熱板的進水口和出水口分別安裝一個水嘴，其他開口端均嵌入堵件密封；

所述水嘴通過壓片固定在所述散熱板上；

優選的，所述水嘴包括通過螺帽連接的水管嘴和轉接頭；所述水管嘴的一端為球形結構，所述轉接頭內部包括一個圓錐形孔，所述螺帽與轉接頭螺紋連接，將所述球形結構壓緊在圓錐形孔內部；

所述轉接頭與散熱器的散熱板連接，用于將外部冷卻水引入散熱板；

所述水管嘴，用于連接軟管。

與最接近的現有技術相比，本發明的優異效果是：

1、本發明技術方案中，設置有水冷散熱器的功率模塊結構，能夠最大限度利用功率模塊內部空間和水冷散熱器的散熱表面，布局結構緊湊，使得輸出功率最大化；

2、本發明技術方案中，設置有水冷散熱器的整流電路，相較于風冷散熱方式，冷卻效果更好，占用空間更小；