模块化功率组件以及风电变流器制造技术

提供一种模块化功率组件以及风电变流器，该模块化功率组件包括：电容池模块，包括第一叠层母排和与第一叠层母排电连接的多个电容器；多个功率模块，每个功率模块包括至少两个并联连接的IGBT单元和与所述至少两个IGBT单元电连接的第二叠层母排，其中，每个功率模块中的第二叠层母排分别电连接到第一叠层母排；集成控制模块，分别连接每个功率模块，将控制指令分别发送给每个功率模块，以控制每个功率模块中的IGBT单元的导通和截止。基于本发明专利技术示例性实施例的模块化功率组件以及风电变流器，通过采用模块化设计，能够统一接口设计、减少物料数量、降低成本。降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
模块化功率组件以及风电变流器


[0001]本专利技术总体说来涉及电力电子
，更具体地讲，涉及一种模块化功率组件以及包括该模块化功率组件的风电变流器。

技术介绍

[0002]近年来功率半导体器件发展迅速，半导体器件的功率密度不断提高，正朝着更高开关频率、更低损耗的方向发展，极大地促进了风电变流器朝着更大功率等级的方向发展。但是，组成功率模块的传统阻容器件和散热器件发展相对缓慢，这制约了功率模块功率密度的提升。
[0003]随着风电变流器市场客户的需求越来越细致，变流器及其核心器件(功率模块)在朝着大功率等级的方向发展的同时，其功率等级的划分也越来越细致。
[0004]传统功率模块在设计过程中集成度很高，以图1所示为例，在对功率模块升功率时，如果功率模块的某一部分不能满足需求，则需要对功率模块的体积和接口进行重新设计，导致功率模块和变流器的版本繁多，管理复杂。
[0005]如图1所示，传统功率模块的驱动控制部分(模块控制器)、驱动板、IGBT、散热器、叠层母排以及电容器集成在一起，导致功率模块在设计时功率部分存在短板，功率密度很难提升，即使能够制作成模块化，成本也会很高，无法很好的满足系统需求。
[0006]因此，传统功率模块存在升功率困难、功率密度低、不同模块接口不一致、模块总体成本高的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的示例性实施例的目的在于提供一种模块化功率组件以及风电变流器，通过采用模块化设计，能够统一接口设计，并便于功率组件的升功率，以实现不同功率等级的覆盖。
[0008]在一个总体方面，提供一种模块化功率组件，所述模块化功率组件包括：电容池模块，包括第一叠层母排和与第一叠层母排电连接的多个电容器；多个功率模块，每个功率模块包括至少两个并联连接的IGBT单元和与所述至少两个IGBT单元电连接的第二叠层母排，其中，每个功率模块中的第二叠层母排分别电连接到第一叠层母排；集成控制模块，分别连接每个功率模块，将控制指令分别发送给每个功率模块，以控制每个功率模块中的IGBT单元的导通和截止。
[0009]可选地，每个功率模块可还包括：散热器，每个功率模块中的IGBT单元通过紧固件布置在散热器上，且通过紧固件与第二叠层母排电连接。
[0010]可选地，所述多个电容器通过紧固件与第一叠层母排电连接，每个功率模块中的第二叠层母排分别通过紧固件与第一叠层母排电连接。
[0011]可选地，每个功率模块可还包括：驱动板，驱动板的输入端接收所述控制指令，驱动板的输出端连接到每个IGBT单元的控制端，以控制每个IGBT单元的导通和截止。
[0012]可选地，所述模块化功率组件可还包括：交流铜排，所述交流铜排电连接到每个IGBT单元的交流出线端，每个IGBT单元的直流端子电连接到第二叠层母排。
[0013]可选地，每个功率模块中的第二叠层母排平行地布置。
[0014]在另一总体方面，提供一种模块化功率组件，所述模块化功率组件包括电容池模块和多个功率模块，其中，电容池模块包括：第一叠层母排，用于电连接到直流母线，多个电容器，电连接到第一叠层母排，其中，每个功率模块包括：第二叠层母排，第二叠层母排电连接到第一叠层母排，至少两个IGBT模块，所述至少两个IGBT模块的直流端子电连接到第二叠层母排，散热器，所述至少两个IGBT模块布置在散热器上。
[0015]可选地，每个功率模块中的第二叠层母排平行地布置在第一叠层母排的上方，所述多个电容器布置在第一叠层母排的下方，每个功率模块中的IGBT模块布置在该IGBT模块所对应的第二叠层母排的上方，散热器布置该散热器所对应的IGBT模块的上方。
[0016]在另一总体方面，提供一种风电变流器，包括多个上述的模块化功率组件。
[0017]可选地，模块化功率组件中的集成控制模块可为风电变流器的主控制器。
[0018]采用本专利技术示例性实施例的模块化功率组件以及风电变流器，通过采用模块化设计，能够统一接口设计，解决了功率组件功率密度低、升功率困难、不同模块接口不一致的问题。
附图说明
[0019]通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的详细描述，本专利技术示例性实施例的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚。
[0020]图1示出传统的功率模块的拓扑结构图；
[0021]图2示出根据本专利技术示例性实施例的模块化功率组件的拓扑结构图；
[0022]图3示出根据本专利技术示例性实施例的模块化功率组件的布局示意图；
[0023]图4示出根据本专利技术示例性实施例的散热器和IGBT单元的组合布局示意图；
[0024]图5示出根据本专利技术示例性实施例的电容池模块的布局示意图。
具体实施方式
[0025]现在，将参照附图更充分地描述不同的示例实施例，一些示例性实施例在附图中示出。
[0026]图2示出根据本专利技术示例性实施例的模块化功率组件的拓扑结构图。
[0027]如图2所示，根据本专利技术示例性实施例的模块化功率组件10包括电容池模块A3和多个功率模块(如A2_1～A2_n)，n表示功率模块的数量，n为大于零的自然数。
[0028]具体说来，电容池模块A3包括第一叠层母排A3-1和电容组A3-2，电容组A3-2包括多个电容器，多个电容器电连接到第一叠层母排A3-1。这里，第一叠层母排A3-1与多个电容器并联连接，用于维持直流母线电压的稳定。
[0029]每个功率模块包括至少两个并联连接的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)单元和第二叠层母排(图中未示出)，至少两个IGBT单元电连接到第二叠层母排。这里，每个功率模块中的第二叠层母排分别电连接到第一叠层母排A3-1，以形成模块化功率组件。
[0030]作为示例，第一叠层母排A3-1和第二叠层母排上可均形成有导流槽，通过导流槽可以使流过第一叠层母排A3-1、第二叠层母排、IGBT单元、电容组的电流分布更均匀，第一叠层母排A3-1、第二叠层母排发热也更均匀。
[0031]这里，由于叠层母排上形成有导流槽，所以有利于电流均匀流过IGBT单元和电容组，整体均流效果更好，避免由于电流分配不均匀而增加设计裕量，降低设计成本。
[0032]在一优选示例中，每个功率模块可还包括散热器，这里，可利用各种设置方式来在功率模块中布置散热器。作为示例，散热器可以根据使用条件、使用环境以及IGBT单元的参数进行匹配选择，以保证IGBT单元工作时对散热的要求。
[0033]这里，可利用现有的各种封装方式将电容池模块A3和多个功率模块封装为模块化功率组件10。
[0034]例如，根据本专利技术示例性实施例的模块化功率组件10可还包括外壳，该外壳覆盖多个功率模块和电容池模块A3，每个功率模块中的第二叠层母排可平行地布置。
[0035]下面结合图3来介绍模块化功率组件中各器件的具体布局方式。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化功率组件，其特征在于，所述模块化功率组件包括：电容池模块，包括第一叠层母排和与第一叠层母排电连接的多个电容器；多个功率模块，每个功率模块包括至少两个并联连接的IGBT单元和与所述至少两个IGBT单元电连接的第二叠层母排，其中，每个功率模块中的第二叠层母排分别电连接到第一叠层母排；集成控制模块，分别连接每个功率模块，将控制指令分别发送给每个功率模块，以控制每个功率模块中的IGBT单元的导通和截止。2.根据权利要求1所述的模块化功率组件，其特征在于，每个功率模块还包括：散热器，每个功率模块中的IGBT单元通过紧固件布置在散热器上，且通过紧固件与第二叠层母排电连接。3.根据权利要求2所述的模块化功率组件，其特征在于，所述多个电容器通过紧固件与第一叠层母排电连接，每个功率模块中的第二叠层母排分别通过紧固件与第一叠层母排电连接。4.根据权利要求1所述的模块化功率组件，其特征在于，每个功率模块还包括：驱动板，驱动板的输入端接收所述控制指令，驱动板的输出端连接到每个IGBT单元的控制端，以控制每个IGBT单元的导通和截止。5.根据权利要求1所述的模块化功率组件，其特征在于，所述模块化功率组件还包括：交流铜排，所述交流铜...

【专利技术属性】
技术研发人员：高保峰，赵新龙，王猛，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：