專利名稱：一種應(yīng)用在并網(wǎng)光伏逆變器的功率單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光伏并網(wǎng)逆變器領(lǐng)域，尤其是涉及一種應(yīng)用在并網(wǎng)光伏逆變器的功率單元。
背景技術(shù)：
目前，在日趨嚴重的能源危機以及日益惡化的生態(tài)環(huán)境，使世界各國根據(jù)國情走可持續(xù)發(fā)展的道路，并大力開發(fā)利用可再生能源。太陽能光伏技術(shù)在這種形勢下進入了快速發(fā)展的階段。在太陽能光伏技術(shù)中，光伏并網(wǎng)逆變器是將光伏電池板產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榕c電網(wǎng)指標相同的交流電能的裝置，是光伏電站的核心裝置之一，而在光伏并網(wǎng)逆變器中，具體完成電能由直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娔艿难b置就是功率單元，它又是光伏并網(wǎng)逆變器的核心裝置。在現(xiàn)有技術(shù)中，目前各生產(chǎn)商大多數(shù)都采用IGBT模塊作為功率器件，組成H橋電路完成電能由直流電到交流電的轉(zhuǎn)換。功率單元電路拓撲簡圖見圖1:其中C為直流支撐電容組，Vbl-Vb6為IGBT。在實際應(yīng)用中，功率單元還包括緩沖電容和冷卻裝置。目前，在現(xiàn)有技術(shù)下，因為光伏并網(wǎng)逆變器功率較大，市場多需要100KW、250KW、500KW、IMW等技術(shù)規(guī)格，生產(chǎn)商多采用多個小功率的功率單元并聯(lián)工作的方式，這樣做造成功率單元體積大，器件多，維護困難等缺點。光伏并網(wǎng)逆變器在工作時IGBT上有大電流流過，造成器件發(fā)熱量很大，必須采用強制冷卻措施來保證在光伏并網(wǎng)逆變器正常工作時，直流支撐電容組和IGBT模塊的溫升必須在器件允許的范圍內(nèi)。目前現(xiàn)有技術(shù)下，各生產(chǎn)商多采用強制風(fēng)冷的技術(shù)來進行冷卻。風(fēng)冷技術(shù)體積大，散熱不均勻，散熱效果差。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的問題是提供一種應(yīng)用在并網(wǎng)光伏逆變器的功率單元，尤其適合輸出功率大，體積小的逆變器。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種應(yīng)用在并網(wǎng)光伏逆變器的功率單元，包括功率堆棧和直流支撐電容組，所述功率堆棧和直流支撐電容組通過連接母排連接，所述功率堆棧包括IGBT模塊、直接安裝在所述IGBT模塊上的IGBT驅(qū)動板、吸收電容、低感輸出母排，所述吸收電容與IGBT模塊并聯(lián)連接；所述直流支撐電容組由多個低感薄膜電容直接并聯(lián)組成，光伏直流電能由直流支撐電容組前端的低感輸入母排處輸入，從低感輸出母排處輸出交流電能。功率堆棧與直流支撐電容組由低雜散電感連接母排連接，通過專門設(shè)計的低雜散電感母排盡量減小系統(tǒng)中的雜散電感，避免在IGBT關(guān)斷時產(chǎn)生過電壓的故障，減少了裝置
的故障率。[0012]進一步，在本實用新型中，采用大功率高壓IGBT模塊，使用6塊IGBT構(gòu)成2個3相H橋電路，輸出功率可以達到500KW，每個3相H橋可以輸出功率250KW。如果本實用新型中涉及的功率單元用于500KW光伏并網(wǎng)逆變器中，需要安裝6塊IGBT，如果用在250KW的光伏并網(wǎng)逆變器中，則只需要安裝3塊IGBT就可以了。進一步，所述IGBT驅(qū)動板采用光信號控制，減小了裝置體積，避免了因為雜散電感和布線帶來的干擾，提高了控制精度。進一步，所述IGBT模塊的側(cè)面設(shè)置有液冷散熱器，所述液冷散熱器內(nèi)裝有用于冷卻的冷卻介質(zhì)。功率堆棧采用液體冷卻的方式，冷卻介質(zhì)是乙二醇和純凈水的混合物，6塊IGBT分別安裝在液冷散熱器的兩面上，共用一個液冷散熱器，IGBT工作時產(chǎn)生的熱量由在液冷散熱器中流動的冷卻介質(zhì)帶出，通過安裝在柜體外部的換熱器散發(fā)掉，節(jié)省了安裝體積，避免了因為使用風(fēng)冷的方式需要設(shè)計專門的風(fēng)道，使得功率單元可以小型化；同時，液冷的冷 卻方式散熱均勻，避免了因為散熱不均勻造成IGBT內(nèi)部可能出現(xiàn)局部過熱而造成故障，提高了裝置的可靠性；而且液冷的冷卻方式散熱量比風(fēng)冷的大，使得IGBT通過大電流時溫升小，提高的功率密度，和IGBT的利用度。進一步，所述液冷散熱器設(shè)置有液冷散熱器安裝支架，所述液冷散熱器安裝支架的上方設(shè)置有功率堆棧護罩，用于保護IGBT驅(qū)動板。進一步，所述直流支撐電容組上設(shè)置有電容組殼體，所述電容組殼體上方設(shè)置有PC板，所述電容組殼體與PC板之間的中空部分組成風(fēng)冷風(fēng)道。電容組的殼體和PC板構(gòu)成了強制風(fēng)冷的風(fēng)道，不用另外單獨設(shè)計風(fēng)道，具有散熱可靠，安裝簡單的優(yōu)點。進一步，直流支撐電容采用高耐壓低感薄膜電容構(gòu)成電容組，與目前應(yīng)用的電解電容比較，薄膜電容的使用壽命長，工作可靠，增加了裝置的可靠性。選用高耐壓電容直接并聯(lián)組成電容組，與目前其他廠家使用多個電容串并聯(lián)的方案具有使用電容數(shù)量少，省掉了分壓電阻，結(jié)構(gòu)更加簡單、成本更低的優(yōu)點。進一步，所述低感輸出母排、低感連接母排和低感輸入母排使用專門設(shè)計的低雜散電感母排，降低了雜散電感對IGBT的不利影響，使裝置的可靠性進一步增強。本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是由于采用上述技術(shù)方案，使得本實用新型中涉及的功率單元具有體積小、功率大、易安裝、故障率低、成本低的優(yōu)點。

圖I是現(xiàn)有技術(shù)的功率單元電路拓撲簡圖圖2是功率堆棧組成結(jié)構(gòu)示意圖圖3是直流支撐電容組組成結(jié)構(gòu)示意圖圖4是本實用新型的連接結(jié)構(gòu)框圖圖5是本實用新型的完整裝配圖圖中1、功率堆棧護罩，2、液冷散熱器安裝支架，3、IGBT驅(qū)動板，4、IGBT模塊，5、吸收電容，6、低感連接母排，7、低感輸出母排，8、液冷散熱器，9、低感輸入母排，10、電容組殼體，11、低感薄膜電容，12、PC板具體實施方式
如圖2、3所示，本實用新型提供一種應(yīng)用在并網(wǎng)光伏逆變器的功率單元，包括功率堆棧和直流支撐電容組，所述功率堆棧和直流支撐電容組通過低感連接母排6連接，所述功率堆棧包括IGBT模塊4、直接安裝在所述IGBT模塊4上的IGBT驅(qū)動板3、吸收電容5、低感輸出母排7，所述吸收電容5與IGBT模塊4并聯(lián)連接；所述直流支撐電容組由多個低感薄膜電容11直接并聯(lián)組成，光伏直流電能由直流支撐電容組前端的低感輸入母排9處輸入，從低感輸出母排7處輸出交流電能。功率堆棧與直流支撐電容組由低雜散電感連接母排6連接，通過專門設(shè)計的低雜散電感母排盡量減小系統(tǒng)中的雜散電感，避免在IGBT關(guān)斷時產(chǎn)生過電壓的故障，減少了裝
置的故障率。進一步，在本實用新型中，采用大功率高壓IGBT模塊4，使用6塊IGBT構(gòu)成2個3相H橋電路，輸出功率可以達到500KW，每個3相H橋可以輸出功率250KW。如果本實用新型中涉及的功率單元用于500KW光伏并網(wǎng)逆變器中，需要安裝6塊IGBT，如果用在250KW的光伏并網(wǎng)逆變器中，則只需要安裝3塊IGBT就可以了。進一步,所述IGBT驅(qū)動板3采用光信號控制,減小了裝置體積,避免了因為雜散電感和布線帶來的干擾，提高了控制精度。 進一步，所述IGBT模塊4的側(cè)面設(shè)置有液冷散熱器8，所述液冷散熱器8內(nèi)裝有用于冷卻的冷卻介質(zhì)。功率堆棧采用液體冷卻的方式，冷卻介質(zhì)是乙二醇和純凈水的混合物，6塊IGBT分別安裝在液冷散熱器8的兩面上，共用一個液冷散熱器8，IGBT工作時產(chǎn)生的熱量由在液冷散熱器中流動的冷卻介質(zhì)帶出，通過安裝在柜體外部的換熱器散發(fā)掉，節(jié)省了安裝體積，避免了因為使用風(fēng)冷的方式需要設(shè)計專門的風(fēng)道，使得功率單元可以小型化；同時，液冷的冷卻方式散熱均勻，避免了因為散熱不均勻造成IGBT內(nèi)部可能出現(xiàn)局部過熱而造成故障，提高了裝置的可靠性；而且液冷的冷卻方式散熱量比風(fēng)冷的大，使得IGBT通過大電流時溫升小，提高的功率密度，和IGBT的利用度。進一步，所述液冷散熱器8設(shè)置有液冷散熱器安裝支架2，所述液冷散熱器安裝支架2的上方設(shè)置有功率堆棧護罩1，用于保護IGBT驅(qū)動板3。進一步，電容組的殼體10和PC板12構(gòu)成了強制風(fēng)冷的風(fēng)道，不用另外單獨設(shè)計風(fēng)道，具有散熱可靠，安裝簡單的優(yōu)點。進一步，直流支撐電容采用高耐壓低感薄膜電容11構(gòu)成電容組，與目前應(yīng)用的電解電容比較，薄膜電容的使用壽命長，工作可靠，增加了裝置的可靠性。選用高耐壓電容直接并聯(lián)組成電容組，與目前其他廠家使用多個電容串并聯(lián)的方案具有使用電容數(shù)量少，省掉了分壓電阻，結(jié)構(gòu)更加簡單、成本更低的優(yōu)點。進一步，所述低感輸出母排7、低感連接母排6和低感輸入母排9使用專門設(shè)計的低雜散電感母排，降低了雜散電感對IGBT的不利影響，使裝置的可靠性進一步增強。本實例的工作過程直流光伏電能通過低雜散電感直流輸入，經(jīng)過直流支撐電容組和功率堆棧轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娔苡傻碗s散電感輸出母排輸出。以上對本實用新型的一個實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型申請范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內(nèi) 。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用在并網(wǎng)光伏逆變器的功率單元，其特征在于包括功率堆棧和直流支撐電容組，所述功率堆棧和直流支撐電容組通過低感連接母排(6)連接，所述功率堆棧包括IGBT模塊(4)、直接安裝在 所述IGBT模塊(4)上的IGBT驅(qū)動板(3)、吸收電容(5)、低感輸出母排(7)，所述吸收電容(5)與IGBT模塊(4)并聯(lián)連接；所述直流支撐電容組由多個低感薄膜電容(11)直接并聯(lián)組成，光伏直流電能由直流支撐電容組前端的低感輸入母排(9)處輸入，從低感輸出母排(7)處輸出交流電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種應(yīng)用在并網(wǎng)光伏逆變器的功率單元，其特征在于所述IGBT模塊(4)為大功率高壓IGBT模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種應(yīng)用在并網(wǎng)光伏逆變器的功率單元，其特征在于所述IGBT模塊(4)包括3塊IGBT，所述3塊IGBT組成I個3相H橋電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種應(yīng)用在并網(wǎng)光伏逆變器的功率單元，其特征在于所述IGBT模塊(4)包括6塊IGBT，所述6塊IGBT組成2個3相H橋電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種應(yīng)用在并網(wǎng)光伏逆變器的功率單元，其特征在于所述IGBT驅(qū)動板(3)采用光信號控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種應(yīng)用在并網(wǎng)光伏逆變器的功率單元，其特征在于所述IGBT模塊(4)的側(cè)面設(shè)置有液冷散熱器(8)，所述液冷散熱器(8)內(nèi)裝有用于冷卻的冷卻介質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種應(yīng)用在并網(wǎng)光伏逆變器的功率單元，其特征在于所述液冷散熱器(8)設(shè)置有液冷散熱器安裝支架(2)，所述液冷散熱器安裝支架(2)的上方設(shè)置有功率堆棧護罩(I)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項所述的一種應(yīng)用在并網(wǎng)光伏逆變器的功率單元，其特征在于所述直流支撐電容組上設(shè)置有電容組殼體(10)，所述電容組殼體(10)上方設(shè)置有PC板(12)，所述電容組殼體(10)與PC板(12)之間的中空部分組成風(fēng)冷風(fēng)道。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項所述的一種應(yīng)用在并網(wǎng)光伏逆變器的功率單元，其特征在于所述直流支撐電容組采用低感薄膜電容構(gòu)成電容組。
專利摘要本實用新型提供一種應(yīng)用在并網(wǎng)光伏逆變器的功率單元，包括功率堆棧和直流支撐電容組，所述功率堆棧和直流支撐電容組通過低感連接母排連接，所述功率堆棧包括IGBT模塊、直接安裝在所述IGBT模塊上的IGBT驅(qū)動板、吸收電容、低感輸出母排，所述吸收電容與IGBT模塊并聯(lián)連接；所述直流支撐電容組由多個低感薄膜電容直接并聯(lián)組成，光伏直流電能由直流支撐電容組前端的低感輸入母排處輸入，從低感輸出母排處輸出交流電能。本實用新型的有益效果是由于采用上述技術(shù)方案，使得本實用新型中涉及的功率單元具有體積小、功率大、易安裝、故障率低、成本低的優(yōu)點。
文檔編號H05K7/20GK202679258SQ201220226879
公開日2013年1月16日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者臧堪欣 申請人:億比斯(天津)科技有限公司