[实用新型]基于IGBT的水冷功率单元

说明书

技术领域

本实用新型涉及变流器领域，尤其是指一种基于IGBT的水冷功率单元。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到重视，风力发电技术也随之迅猛发展。风电变流器是风电技术的关键器件，而功率单元又是风电变流器的核心部件。它通过控制功率元件的开通和关断，来改变输入电压的特性，起到整流和逆变的作用。

功率单元是风电变流器的核心组成部分，目前普遍选用IGBT绝缘栅双极晶体管作为功率单元逆变-整流电路的主开关元件。IGBT是一种新型复合电压控制电力电子器件，具有输入阻抗大、响应速度快、驱动功率小、开关损耗小、通态压降低和工作频率高等优点，广泛地应用于风电变流器中。

目前大部分厂家的变流器功率单元没有采用模块化的设计理念，存在功率密度低，结构复杂，散热效果差，安装和维护不便，流水线生产效率不高等问题。

实用新型内容

为了解决现有变流器功率单元功率密度低、结构复杂、散热效果差、安装和维护不便的问题，本实用新型提出了一种基于IGBT的水冷功率单元，功率等级高，功率密度高，结构简单紧凑，安装拆卸方便，成本低，提高流水线生产效率。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于IGBT的水冷功率单元，包括功率单元框架和安装于功率单元框架内的IGBT模块组件、水冷散热器、支撑电容阵列、放电电阻、热敏电阻、叠层母排和IGBT驱动板，所述的功率单元框架为上端开口的长方体，所述的水冷散热器固定于功率单元框架内空间的上部，所述的IGBT模块组件安设在水冷散热器的外侧，所述的放电电阻固定于功率单元框架的右下方，所述的热敏电阻安设在水冷散热器上，所述的支撑电容阵列固定于功率单元框架内空间的下部，所述的叠层母排固定于IGBT模块组件和支撑电容阵列的外侧，所述的IGBT驱动板固定于功率单元框架的背面外侧的上部，IGBT驱动板与IGBT模块组件固定连接且电连接，IGBT驱动板、IGBT模块组件、支撑电容阵列、放电电阻和热敏电阻通过叠层母排连成电路回路。

IGBT模块组件、支撑电容阵列和放电电阻通过叠层母排相互并联，放电电阻用以在功率单元停止工作时对支撑电容阵列进行放电，保证操作人员检修功率单元时的安全。IGBT驱动板接收外部的PWM信号并转换成控制信号发送给IGBT模块组件以控制其开断，IGBT驱动板对IGBT模块组件具有短路保护和欠压封锁功能；IGBT驱动板可通过检测IGBT集电极和发射极的电流，当电流超过设定值时，IGBT驱动板切断电路形成短路保护，从而保护IGBT不会内部短路；IGBT驱动板通过检测其内部功率放大电路的电压，当电压小于设定值时，IGBT驱动板封锁控制信号向IGBT门极的传输，从而形成欠压封锁，以此降低IGBT的故障风险。水冷功率单元通过液体进行散热，液体流经水冷散热器带走热量。热敏电阻用以测量IGBT模块组件的温度。

作为优选，还包括铜排，所述的铜排固定于IGBT模块组件的外侧，所述的IGBT模块组件包括若干个IGBT模块，所述的若干个IGBT模块通过铜排串联。

作为优选，所述的支撑电容阵列包括若干个支撑电容，所述的若干个支撑电容通过叠层母排并联。

作为优选，所述的IGBT模块组件和散热器粘接有导热硅胶。IGBT模块组件底部涂抹上导热硅胶后采用螺纹连接固定在散热器上。

作为优选，所述的叠层母排为“凸”字形，所述叠层母排右端为弯折设置的叠层母排正负极，所述的叠层母排正负极固定在功率单元框架的右侧。

作为优选，所述IGBT驱动板的外侧固定有绝缘板。

本实用新型的有益效果是：功率等级高，功率密度高，结构简单紧凑，安装拆卸方便，成本低，提高流水线生产效率。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图；

图2是图1的正视图；

图3是图2的后视图。

图中，1-功率单元框架，2-水冷散热器，3-IGBT模块组件，4-IGBT驱动板，5-支撑电容阵列，6-叠层母排，7-铜排，8-放电电阻，9-热敏电阻，10-叠层母排正负极。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。