[發明專利]一種水冷電力電子功率模塊

在審

• 申請號: 201910000041.3
• 申請日: 2019-01-01
• 公開（公告）號: CN109687724A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 張偉;楊濤
• 申請（專利權）人: 武漢船用電力推進裝置研究所（中國船舶重工集團公司第七一二研究所）
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H01L23/367;H01L23/473;H01L25/07
• 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: 劉念濤;宋國榮

本發明公開了一種水冷電力電子功率模塊，包括背板、電流傳感器支架、IGBT組件和支撐電容組件，IGBT組件上方固定設置有支撐托盤，IGBT組件包括水冷板和多個IGBT模塊，IGBT模塊的交流端連接有帶電流傳感器的交流端母排，IGBT模塊的直流端與支撐電容組件的連接端之間固定連接有Z形疊層母排，Z形疊層母排上通過直流軟母排前后對稱連接有直流端銅排，背板右側中部開設有導軌卡槽，導軌卡槽內固定設置有接地電容板和電壓傳感器；本發明提高了功率模塊內部的空間利用率，使模塊更緊湊、體積更小；本功率模塊可以整體立式安裝，滑動進入柜體，易于安裝、方便維修；本功率模塊的功率器件采用水冷散熱方式，散熱效果好。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及一種水冷電力電子功率模塊，是一種采用了Z形疊層母排的大功率、高功率密度的兩電平三相橋逆變器模塊。

背景技術

隨著電力的普及以及全控型半導體電力開關器件的飛速發展，電力電子技術及其系統集成技術備受關注。利用半導體電力開關器件組成電力開關電路，利用晶體管集成電路和微處理器芯片構成信號處理和控制系統，對電力開關電路進行實時、適式的控制，可以經濟有效地實現開關模式的電力變換和電力控制。

在現代工業、交通、國防、生活等領域中，大量需要各種類型的電力電子變換裝置和變換系統。目前，大功率變頻器等電力電子設備在工業場合中應用比較廣泛，技術也日趨成熟，但常規的大功率變頻器體積大，且不能滿足正面維修使用環境等要求。

大功率變頻器等電力電子設備，尤其是應用于船舶電力推進等現代交通領域，在保證可靠性和可維修性的前提下，盡可能的減小電力電子設備的體積和重量，提高電力電子設備的功率密度。雖然在國外ABB、Alstom、西門子等大型廠商已研制出大功率、高功率密度等適用的電力電子模塊，但由于供貨周期、成本及技術限制等原因不能完全滿足我國應用市場需求。

因此，開展對大功率、高功率密度的電力電子功率模塊及設備自主技術開發和研制工作很有必要。

發明內容

本發明的目的在于根據現有技術的不足，設計一種水冷電力電子功率模塊，目的在于解決現有常規研制的大功率變頻器等電力電子設備在體積和功率密度等方面的不足，提供一種在保證可靠性和可維修性的前提下，具有體積小、重量輕、立式安裝、功率密度高的水冷電力電子功率模塊。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種水冷電力電子功率模塊，包括背板以及從左到右依次固定設置在背板上端面上的電流傳感器支架、IGBT組件和支撐電容組件，所述的IGBT組件上方固定設置有支撐托盤，所述的支撐托盤上固定設置有驅動電路板；所述的IGBT組件包括固定設置在背板上端面上的水冷板和前后并排設置在水冷板上端面上分別與驅動電路板相連接的的多個IGBT模塊，每一個所述的IGBT模塊左上端面上的交流端均固定連接有交流端母排，每一個所述的交流端母排上均套設有固定安裝在電流傳感器支架上的電流傳感器；所述的IGBT模塊右上端面上的直流端與支撐電容組件上端面上的連接端之間固定連接有Z形疊層母排，所述的Z形疊層母排位于支撐電容組件一側的右端面上分別通過直流軟母排前后對稱連接有直流端銅排，所述的直流端銅排的內側上下端分別設置有絕緣子，所述的Z形疊層母排位于支撐電容組件一端的右端面上還設置有與直流端銅排配合使用的第一絕緣板，所述的背板右側中部開設有導軌卡槽，所述的導軌卡槽內固定設置有與撐電容組件相連接的接地電容板和電壓傳感器。

所述的支撐電容組件包括設置在背板上的電容緊固托盤和左右并排設置在電容緊固托盤上的多個支撐電容，每一個所述的支撐電容的連接端均與Z形疊層母排相連接。

所述的Z形疊層母排位于支撐電容組件一側的上端面上固定設置有母排支撐件，所述的Z形疊層母排與母排支撐件之間設置有第二絕緣板。

所述的水冷板的進水口和出水口上分別設置有直角水管接頭，所述的背板的左下部通過水管接頭支撐板固定設置有兩個轉接水管接頭，所述的水冷板進水口和出水口上的直角水管接頭通過塑料軟管分別與兩個轉接水管接頭相連通。