一种IGBT并联功率单元结构布局制造技术

一种IGBT并联功率单元结构布局，IGBT功率单元的IGBT适配板（10）覆盖于IGBT模块（11）上面,与IGBT模块（11）焊接成一体，紧贴在水冷板（15）表面的下部。多个IGBT模块（11）和多个IGBT适配板（10）一一对应，并列布置。每个IGBT模块（11）的交流侧连接交流引出排（5），每个IGBT模块（11）的直流侧接直流母排（18）。并联驱动板（7）位于IGBT模块（11）的上部，通过铜柱（2）固定在水冷板（15）上。直流滤波电容组件（17）位于直流母排（18）的下方，固定在水冷板（15）上。缓冲吸收电容（1）直流侧出口端IGBT模块（11）的直流侧出口端。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

IGBT parallel power unit structure layout

A IGBT parallel power unit structure, IGBT power unit IGBT adapter (10) covers the IGBT module (11), and the IGBT module (11) are welded into a whole, close to the water surface of the lower plate (15). A plurality of IGBT modules (11) and a plurality of IGBT adapter boards (10) correspond one by one. Each IGBT module (11) of the AC side is connected to the AC discharge leads (5), each IGBT module (11) connected to the DC side of the DC bus (18). Parallel drive plate (7) is located in the upper part of the IGBT module (11), (2) the pillars are fixed on the water-cooling plate (15). DC filter capacitor component (17) is located in the DC bus (18) is fixed on the cooling plate (15). DC (1) outlet side of the IGBT module (11) at the outlet of the DC side.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于风电变流器上的功率单元结构布局。
技术介绍
随着风电行业的发展，风电行业使用的电力电子设备的功率等级越来越高，IGBT并联技术成为一种新兴的提高设备功率密度、降低设备成本的技术。功率单元作为大型电力电子设备的核心部件，由于其使用环境特殊，要求其结构紧凑、维护方便、并且具有很高的功率密度。并联功率单元一般由多个独立的IGBT元件并联，再配合一定数量的缓冲吸收电容和直流滤波电容组成，具有如下缺陷:(I)由于使用环境的限制，功率单元要求结构紧凑，而现在的并联IGBT功率单元结构往往比较松散，因而占用较大的空间。(2)随着设备功率等级的提高，功率密度越来越大，IGBT的散热问题越来越突出，平时不被重视的直流滤波电容的发热问题也已经逐渐显现。(3)随着功率单元功率等级的提升，多个IGBT模块的直接并联引起的IGBT模块之间电流不均衡和杂散电感导致IGBT开关时产生的电压冲击问题也随之出现。
技术实现思路
本技术的目的是为克服现有技术的IGBT并联功率单元的结构和散热设计中存在的缺点，提供一种并联IGBT功率单元的结构布局。所述的并联IGBT功率单元包括多个IGBT模块，多个缓冲吸收电容，多个IGBT适配板，一块水冷板，一个并联驱动板，直流滤波电容组件，直流母排以及交流引出排等，其结构布局如下:所述的IGBT适配板位于IGBT模块上面，每个IGBT模块对应一块IGBT适配板。IGBT模块上的焊针与适配板上的焊点焊接，焊接后IGBT适配板位于IGBT模块正上方。焊接成一体的IGBT适配板和IGBT模块紧贴在水冷板表面的下部，依靠螺栓整体固定在水冷板上。多个IGBT模块和多个IGBT适配板一一对应焊接后，并列布置，排成一排，交流引出排将并列布置的多个IGBT模块的交流侧连接在一起，直流母排将并列布置的多个IGBT模块的直流侧连接在一起。并联驱动板作为IGBT模块的公共驱动板，位于IGBT模块的上部，依靠铜柱支撑并固定，铜柱的另一端固定在水冷板上。直流滤波电容组件包括直流滤波电容及其结构件，所述的结构件覆盖在直流滤波电容上部。依靠结构件限位并压紧，使直流滤波电容紧贴在水冷板上部。为了确保直流滤波电容组件和直流排之间的电绝缘性，在直流滤波电容组件上部覆盖有绝缘纸。直流母排分为正极母排和负极母排，每个正极母排和负极母排都具有直流侧和汇流侧两端。正极母排、负极母排分别连接在IGBT模块直流侧的正、负极引脚上，母排汇流侧的两个引脚对外连接。这种结构可以有效的减少杂散电感。正极母排和负极母排之间垫有绝缘纸，以保证其电气性能。缓冲吸收电容紧贴IGBT模块的直流侧出口端安装，使缓冲吸收电容和IGBT模块直流侧之间的距离最短，可以有效的减少直流侧电流波动。直流母排紧压在直流滤波电容组件上，直流母排的正极母排和负极母排分别连接在直流滤波电容的正极和负极上。直流母排的正极母排和负极母排的直流侧固定在IGBT的直流端，汇流侧预留。交流引出排将各个IGBT模块的交流侧连接在一起，位于所述功率单元的最下面，并依靠支撑绝缘子支撑。水冷板位于IGBT模块和直流滤波电容组件的下面，成为所有器件的承载体。本技术的效果:(I)结构紧凑，扩展性好，本技术的结构功能划分清晰，拆卸方便，结构紧凑，降低了制造成本。(2)将IGBT模块和直流滤波电容紧贴在水冷板表面，使IGBT模块和直流滤波电容的散热问题得到良好解决，提高了直流滤波电容的可靠性，延长了功率单元的寿命。(3)该结构有效减少了直流滤波电容之间的杂散电感，降低了 IGBT模块过压击穿的风险，并解决了交流引出排分流不均的问题。附图说明图1本技术功率单元整体结构示意图，图中:I缓冲吸收电容，2铜柱，3后板，4底板，5交流引出排，6支撑绝缘子，7并联驱动板，8前板4，10IGBT适配板，IlIGBT模块，12第三前板，13把手，14第二前板，15水冷板，16第一前板，17直流滤波电容组件，18直流母排；图2直流滤波电容组件分解图，图中:17a钣金件，17b钣金件，17c直流滤波电容，17d钣金件，17e绝缘纸；图3直流滤波电容组件结构图；图4直流母排结构示意图，18a正极母排，18b负极母排；图5功率单元整体结构示意图；图6交流引出排结构示意图；图7水冷板结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式进一步说明本技术。本技术功率单元包括多个IGBT模块11，多个缓冲吸收电容1，多个IGBT适配板10，一块水冷板15，一个并联驱动板7，直流滤波电容组件17，直流母排18，以及交流弓I出排5。如图1所示，IGBT适配板10覆盖于IGBT模块11上面，IGBT模块11上的焊针与IGBT适配板10上的焊点焊接牢固，焊接成一体的IGBT模块11与IGBT适配板10整体紧贴在水冷板15表面的下部。多个IGBT模块11和多个IGBT适配板10 —一对应焊接后，并列布置排成一行。每个IGBT模块11的交流侧连接交流引出排5，每一个IGBT模块11的直流侧接直流母排18。直流母排18的正极母排连接IGBT模块11的正极，直流母排18的负极母排接IGBT模块11的负极。并联驱动板7作为多个IGBT模块的触发驱动板，位于焊接后的IGBT模块11和IGBT适配板10的正上方，依靠铜柱2支撑并固定，铜柱2的另一端固定在水冷板15上。如图2、图3所示，直流滤波电容组件17位于直流母排18的下方，包括直流滤波电容17c及其结构件。直流滤波电容组件17依靠所述的结构件固定在水冷板15上，并使直流滤波电容17c的底部紧贴在水冷板15的表面。直流滤波电容17c另一端分别连接在直流母排18的正极母排和负极母排上。为了增加交流引出排5的强度，在交流引出排5的下部安装了支撑绝缘子。如图6所示，为了使实现从交流引出排5到各个IGBT模块11的均流，使交流引出排5接口到各个IGBT模块11交流侧之间电流路径长度基本一致，交流引出排5中间开有横向的均流槽，并将引出端的位置留在交流引出排5的中间。如图1和图5所示，为了有效的解决IGBT模块11和直流滤波电容17c的散热问题，将IGBT模块11和直流滤波电容17的一端紧贴在水冷板15上，直流滤波电容17c的另一端通过直流母排18连接在IGBT模块11的直流侧。如图2所示，直流滤波电容组件17中，直流滤波电容17c的结构件为一组钣金件17a、17b和17d。直流滤波电容17c穿过钣金件17a，依靠钣金件17d压紧在水冷板15上。绝缘纸17e位于钣金件17d上，并完全覆盖钣金件17，作用是保证直流母排和钣金件17d之间的电气性能，钣金件17b的作用是保证钣金件17d和钣金件17a之间的距离，保护直流滤波电容不会承受太大压力。如图4所示，直流母排18分为正极母排18a和负极母排18b，直流母排18的直流侧接IGBT模块11的直流侧，直流母排18的汇流侧为公共直流端，公共直流端的正极和负极均有2个引脚伸出，公共直流端正极和负极的4个引脚均匀交错间隔分布在公共直流端，这种结构既有利于公共直流侧承载大电流，又有效的减少了系统的杂散电感。另外，直流滤波电容17c的接线端口安装沿着直流母排18直流侧到汇流侧的方向安装，与电流的流向一致，这也是减少杂感的一种措施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGBT并联功率单元结构布局，其特征在于，所述的IGBT并联功率单元包括多个IGBT模块（11），多个缓冲吸收电容（1），多个IGBT适配板（10），一块水冷板（15），一个并联驱动板（7），直流滤波电容组件（17），直流母排（18），以及交流引出排（5）；所述的IGBT并联功率单元的结构布局如下：IGBT适配板（10）覆盖于IGBT模块（11）上面,与IGBT模块（11）焊接成一体，紧贴在水冷板（15）表面的下部；多个IGBT模块（11）和多个IGBT适配板（10）一一对应，并列布置；每个IGBT模块（11）的交流侧连接交流引出排（5），每个IGBT模块（11）的直流侧接直流母排（18）；并联驱动板（7）位于IGBT模块（11）的上部，通过铜柱（2）固定在水冷板（15）上；直流滤波电容组件（17）位于直流母排（18）的下方，固定在水冷板（15）上；缓冲吸收电容（1）紧贴在IGBT模块（11）的直流侧出口端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：焦梓实，林资旭，赵懿，李泽绵，李海东，许洪华，赵斌，赵栋利，武鑫，
申请(专利权)人：北京科诺伟业科技有限公司，保定科诺伟业控制设备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：