[实用新型]一种功率模块及功率变换系统

说明书

技术领域

本实用新型提出的技术方案涉及一种功率模块。具体的说，涉及一种集成有散热和保护功能的功率转换模块以及对输出波形的滤波。 

背景技术

近年来，产品的模块化设计已经在产业上得到越来越多的应用。所谓模块化设计，就是将不同的功能划分并设计成对应功能模块。通过对一定范围内的不同功能或不同规格的产品进行功能分析，从而通过对不同模块的选择和组合构成满足不同需求的产品。而且，通过对不同的产品需求进行功率分级，可以并联多个模块。通过模块化产品设计，可以简化开发设计过程，避免对不同产品中相同功能的重复开发，以较少的开发获得多种不同功能的产品。对功能模块的不同组合可以构建成多样化的满足用户需求的产品的特点，而且各个功能模块又具有符合一定标准的物理和电气接口，因此，在模块的划分和接口定义与企业批量化生产中采购、物流、生产和服务的实际情况相对应的情况下，就可以用批量化生产的方式生产需要定制的产品。 

功率转换装置，例如直流-直流(DC-DC)转换器或交流-直流(AC-DC)转换器等在电气领域有着广泛的用途。目前，对于功率转换装置的设计，通常都采用三相二电平系统。在典型的功率转换设备中，需要使用多个同样的模块来实现整体的功能。因此，模块化设计在功率转换设备中得到了广泛的应用。通过模块化设计，仅需要改变模块的数量就可以对整个设备的性能进行调节。另外，由于各个模块之间性能和结构的一致性，就可以很容易地构建标准系统结构。通过大规模采购同样零件，设备的总体成本也可以得到有效控制。相应地，存货管理、服务流程以及对技术人员和用户 的培训也可以得到进一步的优化。采用模块化设计，可以使得产品的设计周期快捷，产品的可靠性也从快速的设计周期中得到提高。 

典型的功率转换模块通常包括消耗功率的部件，例如半导体原件和电阻等，这些消耗功率的部件通常直接安装在金属散热器上，使得这些部件与散热器的热交换界面直接相连，以保证良好的散热效果。功率转换模块还包括功率半导体部件。在一个功率转换模块中可以包括单个、两个或是六个功率半导体部件，多个半导体部件之间经过通用DC母线连接到正极和负极极柱。对于DC-AC转换模块，将多个功率半导体部件连接为可以提供三相输出的交流信号。功率半导体的操作可以通过门驱动电路提供的驱动信号进行通断。 

如上所述，为了提高功率转换设备设计的效率，就需要构建出模块化的功率转换模块。 

发明内容

根据本实用新型的一种优选实施方式，提供了一种功率模块，包括：至少一个功率电路；风扇组件，以可拆卸的方式安装在功率电路上；该功率电路进一步包括：半导体转换部件，将由直流母线输入的直流信号转换成交流信号，并通过交流母线输出；过滤半导体转换部件输出的交流信号的多个滤波器部件，设置在交流母线上；位于直流侧的射频干扰抑制部件；在系统故障的时候断开输入或输出线路的保护部件，设置在直流母线或交流母线中至少一个上；以及为功率模块提供电源的供电端，与半导体转换部件相连接。这种模块的优点在于，其设计使得制造商可以对零件的配置合理化，制造过程标准化，获得更高质量的产品以及削减生产成本。并且，还给提供维护等服务的供应商提供了便利，例如仅需要配有单个备用功率模块而不需准备多个备用零件，维护操作的过程简单快速。使用这种标准化的模块，可以使得制造商有更多的精力投入产品的升级设计。 

根据本实用新型的另一个优选具体实施方式，其中：该功率模块中还包括至少一个控制器，该控制器探测直流母线和交流母线上传输的信号，并基于所探测到的信号，对一个或多个功率电路提供相应控制信号。 

根据本实用新型的另一个优选具体实施方式，其中：所述滤波器组件 包括PWM滤波器和线性滤波器以及正弦滤波器和射频干扰滤波器。 

根据本实用新型的另一个优选具体实施方式，其中：所述保护部件是设置在直流母线和交流母线上的熔丝保护装置；所述供电部件包括用于直流母线电容的软充电电路。 

根据本实用新型的另一个优选具体实施方式，其中：该半导体转换部件是IGBT器件。 

根据本实用新型的另一个优选具体实施方式还包括：电流回路，该电流回路与控制器相连，在控制器发现故障的时候将功率模块断开。 

根据本实用新型的另一个优选具体实施方式，该功率模块还包括：壳体，用于将功率电路和风扇封装在其中；在该壳体至少一个面上设置有通风口；该壳体包括至少一个可以拆卸的面板。其中，功率电路和风扇的一体化部件可以通过可拔插的部件安装在壳体上。这种可拔插功率电路设计的优点在于，为制造、安装和更换提供了实际和便捷的方式。