[發明專利]一種積木式電能路由器功率單元結構

有效

• 申請號: 201710487331.6
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107276426B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 趙曉坦;趙爭鳴;魏鵬環;朱中道;周亞寧;韓蓄;陸莉郡
• 申請（專利權）人: 北京清盛電氣科技研究院有限公司;無錫清盛電力電子有限公司
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02M5/458;H05K7/20
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

本發明公開了一種積木式電能路由器功率單元結構，屬于電力電子變換器領域。本發明將電能路由器功率單元的整流級設計成一個整流積木，DAB級設計成兩個積木——前端H橋積木和后端H橋積木，逆變級設計成一個逆變積木；將整流級與DAB級之間的電解電容設計成一個前端電容積木；將DAB級與逆變級之間的電解電容設計成一個后端電容積木。本發明采用積木式結構，所以可以根據不同應用場合的功能需求，選擇需要的積木，不需重新進行結構設計，方便系統功能的擴展和刪減。功率單元組裝、拆卸、維護方便。

技術領域

本發明屬于電力電子變換器領域，涉及一種電能路由器功率單元結構設計方法，具體地說，是指一種積木式電能路由器功率單元結構設計方法，適用于380V/100kVA以下電能路由器。

背景技術

電能路由器是能源互聯網中的關鍵設備，是分布式發電、分布式儲能、分布式負荷以及不同電網互聯的重要網絡節點。電能路由器能夠實現能量的自主分配和管理，保證電能質量，具有隔離功能，可以滿足電能變換、通信等要求。

為了滿足上述要求，電能路由器一般具備多級，包括整流級、DAB級(Dual ActiveBridge，雙有源橋)、逆變級和多端口，包括直流端口和交流端口。電能路由器的每級相當于一臺電力電子變換器，且各級之間需要通過電解電容和高頻變壓器耦合，因此設計出來的電能路由器功率單元的體積通常很大，級內和級間雜散電感大。另外，電能路由器應用場合不同，功能需求也會不同，需要選擇不同的變換級數，此時需要重新進行功率單元結構設計。如何使得電能路由器應用場合發生變化時，能根據功能需求方便地擴展、刪減功率單元的某部分而不重新進行結構設計，且在保證每級以及整體結構緊湊、體積小的前提下，滿足功率器件散熱、級內和級間雜散電感小的要求，是電能路由器結構設計面臨的挑戰。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提出一種積木式電能路由器功率單元結構，將電能路由器功率單元的整流級設計成一個整流積木，DAB級(Dual Active Bridge，雙有源橋)設計成兩個積木——前端H橋積木和后端H橋積木，逆變級設計成一個逆變積木；將整流級與DAB級之間的電解電容設計成一個前端電容積木；將DAB級與逆變級之間的電解電容設計成一個后端電容積木。

所述前端電容積木布置在與其有電氣聯系的整流積木和前端H橋積木之間，通過前端電容積木安裝板與兩側積木固定在一起，三個積木通過層疊母排A實現電氣上的連接。后端電容積木布置在與其有電氣聯系的后端H橋積木和逆變積木之間，通過后端電容積木安裝板與兩側積木固定在一起，三個積木通過層疊母排B實現電氣上的連接。

所述整流積木、前端H橋積木、后端H橋積木、逆變積木均帶獨立的散熱器，且散熱器垂直放置。整流積木和逆變積木的散熱器背靠背布置，通過整流積木安裝板和逆變積木安裝板固定在一起，組成一個完整的垂直風道。前端H橋積木和后端H橋積木的散熱器背靠背布置，通過前端H橋積木安裝板和后端H橋積木安裝板固定在一起，組成一個完整的垂直風道。

本發明具有以下優點：

(1)由于采用積木式結構，所以可以根據不同應用場合的功能需求，選擇需要的積木，不需重新進行結構設計，方便系統功能的擴展和刪減。

(2)積木內模塊布局緊湊，積木體積小、雜散電感小。

(3)前端電容積木和后端電容積木均布置在與其有電氣聯系的積木之間，方便積木間層疊母排的設計，且級間結構緊湊、雜散電感小。

(4)整流積木和逆變積木的散熱器背靠背布置，前端H橋積木和后端H橋積木的散熱器背靠背布置，形成的風道完整、集中，且為垂直風道，利用相對較輕的熱氣流形成煙囪效應，熱阻小，散熱效果好。

(5)所有的功率模塊端子、電容端子均位于功率單元的最外側，方便測試。

(6)功率單元組裝、拆卸、維護方便。

附圖說明