[实用新型]一种背靠背式三电平静止变频器的功率组件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三电平静止变频器的功率组件。

背景技术

静止变频器是一种运行可靠、性能优良的起动装置。它的提出已有几十年的时间，国外已进入普遍应用阶段，运行于燃气轮机机组、抽水蓄能电站、高炉鼓风机等方面。一套起动装置能依次起动若干台大型机组，节省设备投资。另一方面，静止变频起动装置造价较高，系统复杂，要求较高的技术水平和维护水平。然而，随着电力电子技术的发展，这些问题已日益得到解决。

与普通的二电平PWM变频器相比，三电平静止变频器由于输出线电压电平数由2个增加到3个，每个电平幅值相对较低，由整个直流母线电压降低为一半的直流母线电压，输出dv/dt也相应下降；在同等开关频率的前提下，采用三电平结构还可使输出波形质量有较大的改善。如输入也采用对称的三电平PWM整流结构，可以做到输入功率因数可调，输入谐波较低，且可以四象限运行，系统具有较高的动态性能。

如今，变频器的应用在日益增加，对变频器可靠性的要求越来越高。影响变频器的可靠性指标有多项，其中在设计过程中其散热与通风是一个至关重要的环节。一般来讲，由于设备功率大，在正常工作时，仍要产生大量的热量。为保证设备的正常工作，把大量的热量散发出去，优化散热与通风方案，实现设备的高效散热，对于提高设备的可靠性是十分必要的。

变频器在正常工作时，功率组件则是热量的主要来源，其中作为主电路电子开关的功率器件的散热、功率组件的散热设计相应的变得最为重要。功率器件的耗散功率所产生的温升需由散热器来降低，通过散热器增加功率器件的导热和辐射面积、扩张热流以及缓冲导热过渡过程，直接传导或借助于导热介质将热量传递到冷却介质中。目前在高压变频器中常用到的冷却方式为强制空气冷却、循环水冷却、热管散热器冷却。由于采用水冷方式散热有体积小、效率高、没有污染等优点，散热器表面与流体的温差比较小，一方面可以提高功率，另一方面可以降低芯片的温度，提高其寿命。因此，采用水冷方式对变频器进行冷却，是提高设备可靠性和缩小设备体积的一个重要措施。

设计三电平变频器的功率组件时，在满足散热设计的同时，应充分考虑到设备的装卸、检修及维护的方便问题。但是目前为止还没有一种能够满足要求的功率组件。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种适用于背靠背式三电平静止变频器的功率组件。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种背靠背式三电平静止变频器的功率组件，其特征在于，包括相连接的两个功率组件水冷散热器，功率组件水冷散热器通过水冷散热器支撑柱设于功率组件支撑板上，每个功率组件水冷散热器的两端通过水冷散热器连接头分别直接连于主循环水管道的进水管和回水管，在一个功率组件水冷散热器的两面各安装一个IGBT模块和一个二极管模块，同时，在另一个功率组件水冷散热器的两面正反设有两个IGBT模块，四个IGBT模块依次串联在直流正极和直流负极之间组成两个桥臂，在位于中间的两个IGBT模块之间引出有输入/输出端，在每个桥臂的中点与0点之间分别跨接有一个二极管模块，在直流正极和直流负极与0点间分别跨接有一个吸收电容。

本实用新型的优点是：

1.结构紧凑，采用“背靠背”式安装。功率组件采用功率器件在功率组件水冷散热器上两面安装，即“背靠背”式安装，这种紧凑的结构，使得功率组件在满足其散热要求，达到散热效果的前提下，比使用两个单面安装散热器的方案节省了一半的空间。因此，结构的紧凑使得功率组件体积的缩小，从而可以极大的减小整机的尺寸。

2.统一的功率组件结构。三电平变频器整流部分与三电平变频器逆变部分可设计为完全相同的两部分，并且三电平变频器整流部分和三电平变频器逆变部分中的每一相可设计为共六个相同的功率组件。因此，功率组件的设计统一将功率器件安装于功率组件水冷散热器的两面，再通过绝缘的水冷散热器支撑柱固定于功率组件支撑板上，形成一个功率组件的整体，可以使功率组件形成一体化，方便装配、检修与维护，使三电平变频器整流部分和三电平变频器逆变部分使用相同的功率组件。

3.高标准的互换性。功率组件电路简单，结构清晰，技术成熟可靠。另外，采用模块化结构，三电平变频器整流部分与三电平变频器逆变部分的功率组件，由于其统一标准的结构，故可以在不进行任何改动的情况下互换，同时，装配和维修也非常方便。