本發(fā)明技術(shù)屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)冷功率模塊，該模塊主要應(yīng)用于需要電力變換的場所。

背景技術(shù)：

AC-DC-AC電能變換方式廣泛應(yīng)用在船舶、鐵路、礦山等需要電力變換的場所，所需要用到的電子元器件通常包括:IGBT(或IGCT)、支撐電容、吸收電容、放電電阻等，以及控制IGBT工作的驅(qū)動(dòng)板和控制板；在應(yīng)用時(shí)，通常將這些電子元器件固定于柜體內(nèi)，熱量以水冷或風(fēng)冷的形式散發(fā)出去。

電路連接形式以不同型號(hào)的電纜搭接，此種結(jié)構(gòu)形式和連接方式雖能實(shí)現(xiàn)變換功能，但電能轉(zhuǎn)換品質(zhì)差，雜散電感大，電路布置雜亂，美觀性差，維修性低，空間利用率小，因此急需得以改進(jìn)。

隨著模塊化設(shè)計(jì)理念的推廣，此種電能變化方式通常將AC-DC轉(zhuǎn)換做成一個(gè)模塊，DC-AC轉(zhuǎn)換做成一個(gè)模塊，外加支撐電容模塊，模塊內(nèi)部采用疊層母排連接，模塊之間用小銅排連接，外加冷卻部分，各模塊按一定方式布置于柜體中。

此種結(jié)構(gòu)形式和連接方式極大的提高了電能變換質(zhì)量和整體布置的美觀性和維修性，但是模塊之間連接處小銅排又出現(xiàn)發(fā)熱量大，溫升高等問題。

基于上述問題，本發(fā)明著力尋求一種新的連接方式來避免連接處銅排發(fā)熱問題，本著模塊化設(shè)計(jì)思想，本發(fā)明提出了一種風(fēng)冷式功率模塊，該模塊集成度高，連接方式合理，結(jié)構(gòu)形式美觀，能有效避免上述出現(xiàn)的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種集合度更高，結(jié)構(gòu)布局更合理，電品質(zhì)更優(yōu)，拆裝維護(hù)更方便，外形更美觀還抗腐蝕的風(fēng)冷式功率模塊，該模塊能量密度大、體積小、散熱效率高，同時(shí)能滿足逆變模塊正面拆裝維修的要求。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種風(fēng)冷式功率模塊，其特征在于：包括外殼以及將外殼內(nèi)部分為上中下三層的控制器件安裝板，所述的上層布置有用來對IGBT進(jìn)行控制的控制單元，所述的中間層布置有用來進(jìn)行電力變換的整流單元和逆變單元，所述的下層布置有為整個(gè)風(fēng)冷功率模塊提供冷卻作用的風(fēng)冷單元；所述的控制單元由DSP控制板、驅(qū)動(dòng)板和信號(hào)轉(zhuǎn)接板組成； 所述的整流單元由整流用IGBT、整流用吸收電容、放電電阻和若干整流用支撐電容組成；所述的逆變單元由逆變用IGBT、逆變用吸收電容和逆變用支撐電容組成；所述的風(fēng)冷單元由冷卻風(fēng)機(jī)、散熱器和風(fēng)道組成；還包括用于將整流單元和逆變單元上所有電子元器件連接起來的連接用銅排；還包括實(shí)現(xiàn)模塊的電能輸入輸出的輸入輸出用銅排，所述的輸入輸出用銅排上設(shè)置有電流傳感器。

所述的一種風(fēng)冷式功率模塊，其連接用銅排由被絕緣膜隔離的兩塊整銅排組成，所述的兩整銅排層疊放置。

所述的一種風(fēng)冷式功率模塊，其整流用IGBT、逆變用IGBT和放電電阻的接口位于同一個(gè)平面上。

所述的一種風(fēng)冷式功率模塊，其整流用支撐電容的接口位于同一個(gè)平面上。

所述的一種風(fēng)冷式功率模塊，其整流用IGBT、逆變用IGBT和放電電阻均固定在散熱器上。

所述的一種風(fēng)冷式功率模塊，其整流用吸收電容固定在整流用IGBT上，所述的逆變用吸收電容固定在逆變用IGBT上。

所述的一種風(fēng)冷式功率模塊，其冷卻風(fēng)機(jī)固定在風(fēng)道的下部，所述的散熱器固定在風(fēng)道的中部。

所述的一種風(fēng)冷式功率模塊，其冷卻風(fēng)機(jī)數(shù)量為兩個(gè)，整流用IGBT數(shù)量為三個(gè)，逆變用IGBT數(shù)量為四個(gè)，支撐電容數(shù)量為六個(gè)，電流傳感器數(shù)量為五個(gè)。

本發(fā)明的有益效果是：

1.相比于同功能功率模塊，該模塊集散熱、整流、逆變于一體，集成度高，體積小，空間利用率大；

2.該模塊將整流單元，逆變單元及支撐電容單元用同一簡易疊層排連接，安裝拆卸方便，雜散電感小，電品質(zhì)好；

3.該模塊所有器件都可以從正面拆裝，維護(hù)性好；

4.該模塊將風(fēng)冷部分集中到功率模塊上，省掉了中間過渡風(fēng)道，更美觀。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的主視圖圖；

圖2是本發(fā)明去掉外殼和控制器件安裝板后的主視圖；

圖3是本發(fā)明去掉外殼和控制器件安裝板后的左視圖；

圖4是本發(fā)明的左視圖。

各附圖標(biāo)記為：1—風(fēng)道，2—冷卻風(fēng)機(jī)，3—散熱器，4—整流用IGBT，5—逆變用IGBT，6—整流用吸收電容，7—逆變用吸收電容，8—放電電阻，9—整流用支撐電容，10—電流傳感器，11—DSP控制板，12—驅(qū)動(dòng)板，13—信號(hào)轉(zhuǎn)接板，14—連接用銅排，15—輸入輸出用銅排。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明：本實(shí)施例只是本發(fā)明的一種應(yīng)用形式，改變控制方式可以讓本發(fā)明應(yīng)用在不同的場合。

實(shí)施例1

本發(fā)明公開了一種風(fēng)冷式功率模塊，采用立體層疊空間布置形式和銅排整體連接方式，包括外殼以及將外殼內(nèi)部分為上中下三層的控制器件安裝板，所述的上層布置有用來對IGBT進(jìn)行控制的控制單元，所述的中間層布置有用來進(jìn)行電力變換的整流單元和逆變單元，所述的下層布置有為整個(gè)風(fēng)冷功率模塊提供冷卻作用的風(fēng)冷單元。

參照圖1，所述的控制單元由固定在控制器件安裝板上的DSP控制板11、驅(qū)動(dòng)板12和信號(hào)轉(zhuǎn)接板13組成。

參照圖2、圖3，所述的整流單元由整流用IGBT 4、整流用吸收電容6、放電電阻8和若干整流用支撐電容9組成，所述的支撐電容9固定于中間層上部。

所述的逆變單元由逆變用IGBT 5、逆變用吸收電容7和逆變用支撐電容組成。

參照圖4，所述的風(fēng)冷單元由冷卻風(fēng)機(jī)2、散熱器3和風(fēng)道1組成。

控制器件安裝板上還安裝有充當(dāng)直流段正負(fù)直流母線、用于將整流單元和逆變單元上所有電子元器件連接起來的連接用銅排14，以及實(shí)現(xiàn)模塊的電能輸入輸出的輸入輸出用銅排15。

所述的連接用銅排14由被絕緣膜隔離的兩塊整銅排組成，所述的兩整銅排層疊放置，將中間層整流單元和逆變單元的所有電子元器件按照一定電路連接關(guān)系連接起來進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換，整銅排上對著元器件連接口處開孔。

所述的輸入輸出用銅排15上套有電流傳感器10，用于檢測輸入輸出用銅排15上電流大小，與整流用IGBT 4相連的三相輸入輸出用銅排15用于電能輸入，與逆變用IGBT 5相連的四相輸入輸出用銅排15用于電能輸出，構(gòu)成IGBT中點(diǎn)輸入輸出用銅排，相較現(xiàn)有的以不同型號(hào)電纜搭接的電路連接形式，連接方式合理，電路布置美觀，也有利于提高電能的轉(zhuǎn)換品質(zhì)。

本發(fā)明集風(fēng)冷單元，整流單元，逆變單元和控制單元于一體，采用立體層疊空間布置形式和銅排整體連接方式，整個(gè)模塊結(jié)構(gòu)緊湊，集成度高，空間利用率大，器件布置方式清晰簡單，模塊噪聲小，拆裝方便，該風(fēng)冷功率模塊主要應(yīng)用于海洋工程、機(jī)車、鐵路電能凈化、風(fēng)電等電力變換場合。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1的不同之處在于，所述的整流用IGBT 4、逆變用IGBT 5和放電電阻8的接口位于同一個(gè)平面上，所述的整流用支撐電容9的接口位于同一個(gè)平面上，這樣各元器件的結(jié)構(gòu)布局更合理，電品質(zhì)更優(yōu)，拆裝維護(hù)更方便，而且雜散電感小，電品質(zhì)好。

實(shí)施例3

與實(shí)施例1的不同之處在于，所述的整流用IGBT 4、逆變用IGBT 5和放電電阻8均有規(guī)律的成排布置于固定在散熱器3上，而且放電電阻8布置于IGBT上部，所述的整流用吸收電容6固定在整流用IGBT 4上，所述的逆變用吸收電容7固定在逆變用IGBT 5上，即整流用吸收電容6和逆變用吸收電容7布置在中層上部，所述的冷卻風(fēng)機(jī)2固定在風(fēng)道1的下部，所述的散熱器3固定在風(fēng)道1的中部，省掉了中間過渡風(fēng)道，此種結(jié)構(gòu)形式和連接方式極大的提高了電能變換質(zhì)量和整體布置的美觀性和維修性，而且避免了因銅排發(fā)熱量帶來的溫升過高等問題。

實(shí)施例4

與實(shí)施例1的不同之處在于，所述的冷卻風(fēng)機(jī)2數(shù)量為兩個(gè)，整流用IGBT 4數(shù)量為三個(gè)，逆變用IGBT 5數(shù)量為四個(gè)，支撐電容9數(shù)量為六個(gè)，電流傳感器10數(shù)量為五個(gè)，因?yàn)樵骷^少則功能減弱、元器件過多則會(huì)帶來發(fā)熱量大，溫升高的問題，本實(shí)施例在功率模塊功能和元器件的數(shù)量之間取得了最佳的平衡點(diǎn)，相比現(xiàn)有的同功能功率模塊，該模塊集散熱、整流、逆變于一體，集成度高，體積小，空間利用率大。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，以及部分運(yùn)用的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。