一种基于IGBT的高功率密度水冷逆变模块

摘要

本发明公开了一种基于IGBT的高功率密度水冷逆变模块，包括模块外壳部分、水冷板部分和电气元器件部分；所述的模块外壳部分包括模块外包壳以及分别设置在模块外包壳上的光纤信号航插和控制电缆航插；所述的水冷板部分包括水冷板、设置在水冷板上的进水管口、出水管口、电源固定座和扎线座；所述的电气元器件部分包括控制电源、驱动板以及与驱动板相连接的IGBT、叠层母排、吸收电容、吸收电阻、二极管和支撑绝缘子，还包括固定在电源固定座上的控制电源；本发明集成度高、能量密度大、体积小、散热效率高，同时能满足逆变模块正面拆装维修的要求。

说明书

技术领域

本发明涉及逆变器技术领域，具体而言，涉及一种基于IGBT的高功率密度水冷逆变模块，主要应用于船舶、海洋工程、机车、风电等电力变换场合。

背景技术

现代工程装备普遍追求小体积大功率，为了满足这一要求，模块化设计应运而生。但工程界模块设计广泛存在体积过大、集成度低、散热性能不好、安装维护性能差等缺点，特别对于产品空间要求小的，例如船舶、海洋工程、机车、风电等电力变换场合，亟待推出一些高功率密度的模块。

对此，本发明提出了一种基于IGBT的高功率密度水冷逆变模块。该逆变模块采用铝合金外壳，不仅美观而且抗腐蚀，模块散热性好，同时该逆变模块集水冷板、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、二极管、吸收电阻、吸收电容和专门设计的用于连接用叠层母排于一体，集成度高、体积小、能量密度大，并且该逆变模块完全满足船用变频器逆变模块正面拆装维修的要求。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明提供了一种基于IGBT的高功率密度水冷逆变模块，本发明能量密度大、体积小、散热效率高，同时能满足逆变模块正面拆装维修的要求，而且外形美观还抗腐蚀。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于IGBT的高功率密度水冷逆变模块，其特征在于：包括模块外壳部分、水冷板部分和电气元器件部分；所述的模块外壳部分包括模块外包壳以及分别设置在模块外包壳上的光纤信号航插和控制电缆航插；所述的水冷板部分包括水冷板、设置在水冷板上的进水管口、出水管口、电源固定座和扎线座；

所述的电气元器件部分包括控制电源、驱动板以及与驱动板相连接的IGBT、叠层母排、吸收电容、吸收电阻、二极管和支撑绝缘子，还包括固定在电源固定座上的控制电源，所述的驱动板、IGBT和二极管依次设置在水冷板一侧的安装面上，所述的支撑绝缘子和吸收电阻依次设置在水冷板另一侧的安装面上，所述的叠层母排将IGBT、二极管、吸收电容和吸收电阻连接起来。

所述的一种基于IGBT的高功率密度水冷逆变模块，其进水管口和出水管口分别布置在水冷板相邻的两角处。

所述的一种基于IGBT的高功率密度水冷逆变模块，其水冷板的侧面开设有滑动槽，滑动槽上设置有模块固定座。

所述的一种基于IGBT的高功率密度水冷逆变模块，其模块外包壳通过紧固螺钉固定在水冷板的外围。

所述的一种基于IGBT的高功率密度水冷逆变模块，其IGBT、二极管和吸收电阻与水冷板的贴合面设置有导热硅酯。

所述的一种基于IGBT的高功率密度水冷逆变模块，其进水管口和出水管口螺纹连接在水冷板上。

所述的一种基于IGBT的高功率密度水冷逆变模块，其模块外包壳为铝合金外壳。

本发明的有益效果是：

1.本发明将水冷板、IGBT、二极管、吸收电阻、吸收电容和叠层母排集成于一体，本发明集成度高、体积小、能量密度大。

2.本发明采用铝合金外壳，不仅外形美观还抗腐蚀，模块散热性好、安全性高。

3.本发明按船用逆变模块正面拆装维修要求设计，后续维修保养方便。

附图说明

图1是本发明的三维外形图；

图2是本发明去掉铝合金外壳后的模块主视图；

图3是本发明去掉铝合金外壳后的模块左视图；

图4是本发明去掉铝合金外壳和叠层母排后的模块主视图；

图5是本发明去掉铝合金外壳和叠层母排后的模块左视图。

各附图标记为：1—进水管口，2—出水管口，3—控制电源，4—扎线座，5—驱动板，6—叠层母排，7—光纤信号航插，8—控制电缆航插，9—水冷板，10—吸收电容，11—IGBT，12—吸收电阻，13—二极管，14—滑动槽，15—支撑绝缘子，16—模块固定座，17—电源固定座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1至图5所示，本发明公开了一种基于IGBT的高功率密度水冷逆变模块，包括模块外壳部分、水冷板部分和电气元器件部分；所述的模块外壳部分包括模块外包壳以及分别设置在模块外包壳上的光纤信号航插7和控制电缆航插8，光纤信号航插7用于连接外部光纤信号线，控制电缆航插8用于连接外部控制信号线；所述的水冷板部分包括水冷板9、设置在水冷板9上端两侧的进水管口1和出水管口2，还包括电源固定座17和扎线座4，电源固定座17用螺栓紧固在水冷板9的一端；所述的电气元器件部分包括控制电源3、驱动板5、与驱动板5相连接的IGBT11、连接用叠层母排6、吸收电容10、吸收电阻12、二极管13和用于支撑叠层母排6的支撑绝缘子15，还包括固定在电源固定座17上的控制电源3，所述的驱动板5、IGBT11和二极管13依次设置在水冷板9一侧的安装面上，所述的支撑绝缘子15和吸收电阻12依次设置在水冷板9另一侧的安装面上，所述的叠层母排6呈U字型、包覆住设置在水冷板9两侧安装面上的电气元器件，按逆变电路连接方式设计的叠层母排6将IGBT11、二极管13、吸收电容10和吸收电阻12连接起来。

本发明以水冷板9为基体，电源固定座17用螺栓紧固在水冷板9的上端，进水管口1和出水管口2分别布置在水冷板9相邻的两角处，逆变模块在安装时水冷板上面的进水管口1在下，出水管口2在上，进水管口1和出水管口2和水冷板9之间通过螺纹连接，水冷板9的两个侧面开设有模块安装用滑动槽14，在滑动槽14的末端装有模块固定座16；模块外包壳直接用紧固螺钉固定在水冷板9的外围；驱动板5和IGBT11连接，支撑绝缘子15和叠层母排6连接用于支撑叠层母排6；所述的IGBT11、二极管13和吸收电阻12与水冷板9的贴合面设置有导热硅酯；所述的模块外包壳为铝合金外壳。

本发明的工作安装方法是：首先将IGBT11、二极管13、吸收电阻12、支撑绝缘子15和扎线座4用螺钉固定到水冷板9的两个安装面上，控制电源3固定到水冷板9上面的电源固定座17上，模块外包壳用螺钉紧固在水冷板9上面，光纤信号航插7和控制电缆航插8固定在模块外包壳上，再将驱动板5与IGBT11相连，把控制电缆和光纤信号线一端连接到IGBT11对应位置后，另一端和光纤信号航插7及控制电缆航插8连接，将按照逆变电路设计好的叠层母排6放到和IGBT11、二极管13、吸收电阻12对应的连接点用连接螺钉紧固，叠层母排6上连接有吸收电容10，最后将模块固定座16装到水冷板9的滑动槽14末端。组装完成后将滑动槽14整体推进变频器柜体，到指定位置后用螺钉通过模块固定座16和柜体连接固定。叠层母排6输入端用于输入整流后的直流电，输出端用于输出逆变后的交流电。该模块安装时进水管口1在下，出水管口2在上。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。