一种功率模块的制作方法

1.本实用新型涉及动态无功补偿技术领域，特别涉及一种功率模块。


背景技术：

2.随着各国“碳达峰、碳中和”目标的制定，清洁能源的利用越来广泛，风力发电和太阳能发电电站的建设也越来越多。风电场和光伏电站的无功功率及动态电压的稳定问题日益凸显，装设高压大容量svg是有效手段。
3.国内市场上svg产品型号众多，外观及尺寸差异较大，产品质量与性质也参差不齐，而导致这种现状的关键因素在于功率模块的外形尺寸和性能。目前市场上现有的svg功率模块有以下特点：(1)功率柜内功率单元数量较多，安装不方便且成本高；(2)功率模块外形尺寸偏大，空间利用率较低；(3)散热方式一般采用风冷，散热效果不佳。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种功率模块，用于解决上述至少一个技术问题，其能够布局合理，结构紧凑，水冷散热能力强，性能可靠。
5.本实用新型的实施例是这样实现的：
6.一种功率模块，其包括箱体，所述箱体内设有两套功率元件组。
7.所述箱体内设有中支撑板，所述中支撑板将所述箱体的内部空间分为上下两部分。
8.其中，所述中支撑板采用钣金件折弯成型，保证模块整体强度。
9.两套所述功率元件组并列放置在所述箱体的上部。
10.每套所述功率元件组均包括水冷散热器、igbt模块、叠层母排、泄放电阻和旁路开关。
11.其中，所述箱体的侧板采用绝缘件，保证左右两半的所述功率元件组电气绝缘。
12.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块还包括母线电容组。
13.所述母线电容组设置在所述箱体的下部。
14.其中所述，母线电容组的大小可根据电容数量进行调整，以满足不同容量功率需求。
15.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块的所述水冷散热器放置在所述中支撑板上，与所述箱体的侧板固定。
16.其中，两块所述水冷散热器背靠背竖直固定在箱体在所述中支撑板上。
17.其中，所述水冷散热器连接有进出水管，伸出所述箱体。
18.所述igbt模块放置在所述中支撑板上，与所述水冷散热器的外侧面固定。
19.其中，所述igbt模块由igbt和驱动板组成，模块结构紧凑，外形美观，能量密度大。
20.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块的所述泄放电阻放置在所述中支撑板上，与所述水冷散热器的内侧面固定。
21.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块的所述旁路开关固定在所述所述箱体的侧板上，与所述水冷散热器相对设置。
22.所述箱体的侧板上开设有操作孔。
23.所述旁路开关的操作面板位于所述操作孔内。
24.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块的所述叠层母排固定在所述的母线电容组的上方，连接所述igbt模块。
25.其中，所述叠层母排与所述igbt模块的连接处做成l型铜排，连接方便。同时所述母线电容组的正负极各多伸出一根l排，电源板取电可接线到此处，方便接线。
26.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块的所述箱体内还设有电源板。
27.所述电源板固定在所述中支撑板上，与所述igbt模块并排放置。
28.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块的所述箱体内还设有控制板。
29.所述控制板固定在所述igbt模块的上方。
30.其中，所述控制板用于检测功率模块中的直流电压，并根据功率模块的故障状态发出故障信号，同时控制旁路开关闭合，使该单元退出运行，系统仍然可以通过旁路开关形成电流回路，继续运行，提高设备可靠性，延长设备检修时间。
31.所述控制板的光纤接口伸出所述箱体的外部，方便功率柜装配和后期产品维护。
32.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块的所述箱体内还设有绑线架。
33.所述绑线架固定在所述箱体的侧板的内侧。
34.其中，模块走线路径短，走线固定在所述绑线架上，大幅提升电气性能可靠性。
35.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块的所述箱体的外侧设有连接铜排、拉手和导销。
36.所述拉手和所述导销固定在所述箱体的侧板的外侧。
37.所述连接铜排一端固定在所述箱体的侧板的外侧，另一端伸入所述箱体的内部。
38.其技术效果在于：方便模块推入和抽出，保证模块的可靠连接和准确定位。
39.本实用新型实施例的有益效果是：
40.本实用新型的功率模块包括箱体、水冷散热器、igbt模块、母线电容组、叠层母排、连接铜排、泄放电阻、旁路开关、绑线架、电源板和控制板。模块为立式模块，左右对称。两块水冷散热器背靠背竖直固定在箱体内支撑板上，两组igbt模块分别固定在两个散热器正面，两个电阻分别固定在散热器背面；两组叠层母排固定在箱体底板上，分左右两列布置，通过母线电容组将电容组与igbt模块连接在一起；两个旁路开关分左右两列固定在箱体后支撑板上，旁路开关操作面朝箱体后面；四个电源板分左右两列与igbt模块并排布置在箱体中间支撑板上，靠模块后部布置，两个控制板分左右水平布置在igbt模块上方。
41.本实用新型将两套所述功率元件组合二为一，模块功率密度加倍，模块体积减半，相应功率柜体外形尺寸减半，占地面积减小；布局更紧凑，相邻模块间连接铜排和模块支撑绝缘件减少，svg整套设备成本降低；集成度高，包含箱体、散热器、igbt模块、母线电容组、母线电容、连接铜排、泄放电阻、旁路开关、绑线架、电源板和控制板；可根据电容数量的多少来改变叠排的面积和连接铜排的厚度，降低成本；进出水管、与相邻模块连接铜排，光纤接口均在模块前方，后期维护方便、快捷；配置igbt并联旁路开关，能实现模块内igbt旁路保护，可靠性更高；安装方式采用沿导轨滑入，尾部采用定位销定位，很好的保证了功率模
块的可靠连接与精确定位；走线路径短，走线更加合理，电气性能可靠性大幅提升。
附图说明
42.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
43.图1为本实用新型功率模块的正面轴侧结构示意图；
44.图2为本实用新型功率模块的侧视结构示意图；
45.图3为本实用新型功率模块的斜轴侧(隐藏上支撑板)结构示意图；
46.图4为本实用新型功率模块的斜轴侧(隐藏控制板)结构示意图；
47.图5为本实用新型功率模块的背面轴侧结构示意图；
48.图中：1-箱体；2-水冷散热器；3-igbt模块；4-母线电容组；5-叠层母排；6-连接铜排；7-泄放电阻；8-旁路开关；9-绑线架；10-电源板；11-控制板；101-拉手；102-导销。
具体实施方式
49.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。
50.请参照图1至图5，本实用新型的实施例提供一种功率模块，包括箱体1，所述箱体1内设有两套功率元件组。
51.所述箱体1内设有中支撑板，所述中支撑板将所述箱体1的内部空间分为上下两部分。
52.其中，所述中支撑板采用钣金件折弯成型，保证模块整体强度。
53.两套所述功率元件组并列放置在所述箱体1的上部。
54.每套所述功率元件组均包括水冷散热器2、igbt模块3、叠层母排5、泄放电阻7和旁路开关8。
55.其中，所述箱体的侧板采用绝缘件，保证左右两半的所述功率元件组电气绝缘。
56.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块还包括母线电容组4。
57.所述母线电容组4设置在所述箱体1的下部。
58.其中，所述母线电容组4的大小可根据电容数量进行调整，以满足不同容量功率需求。
59.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块的所述水冷散热器2放置在所述中支撑板上，与所述箱体1的侧板固定。
60.其中，两块所述水冷散热器2背靠背竖直固定在箱体在所述中支撑板上。
61.其中，所述水冷散热器2连接有进出水管，伸出所述箱体1。
62.所述igbt模块3放置在所述中支撑板上，与所述水冷散热器2的外侧面固定。
63.其中，所述igbt模块3由igbt和驱动板组成，模块结构紧凑，外形美观，能量密度
大。
64.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块的所述泄放电阻7放置在所述中支撑板上，与所述水冷散热器2的内侧面固定。
65.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块的所述旁路开关8固定在所述所述箱体1的侧板上，与所述水冷散热器2相对设置。
66.所述箱体1的侧板上开设有操作孔。
67.所述旁路开关8的操作面板位于所述操作孔内。
68.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块的所述叠层母排5固定在所述的母线电容组4的上方，连接所述igbt模块3。
69.其中，所述叠层母排5与所述igbt模块3的连接处做成l型铜排，连接方便。同时所述母线电容组4的正负极各多伸出一根l排，电源板10取电可接线到此处，方便接线。
70.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块的所述箱体1内还设有电源板10。
71.所述电源板10固定在所述中支撑板上，与所述igbt模块3并排放置。
72.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块的所述箱体1内还设有控制板11。
73.所述控制板11固定在所述igbt模块3的上方。
74.其中，所述控制板11用于检测功率模块中的直流电压，并根据功率模块的故障状态发出故障信号，同时控制旁路开关8闭合，使该单元退出运行，系统仍然可以通过旁路开关8形成电流回路，继续运行，提高设备可靠性，延长设备检修时间。
75.所述控制板11的光纤接口伸出所述箱体的外部，方便功率柜装配和后期产品维护。
76.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块的所述箱体1内还设有绑线架9。
77.所述绑线架9固定在所述箱体1的侧板的内侧。
78.其中，模块走线路径短，走线固定在所述绑线架9上，大幅提升电气性能可靠性。
79.在本实用新型较佳的实施例中，上述功率模块的所述箱体1的外侧设有连接铜排6、拉手101和导销102。
80.所述拉手101和所述导销102固定在所述箱体1的侧板的外侧。
81.所述连接铜排6一端固定在所述箱体1的侧板的外侧，另一端伸入所述箱体1的内部。
82.其技术效果在于：方便模块推入和抽出，保证模块的可靠连接和准确定位。
83.本实用新型实施例旨在保护一种功率模块，具备如下效果：
84.1.本实用新型的功率模块实现了两个功率模块合二为一，模块功率密度加倍，模块体积减半，相应功率柜体外形尺寸减半，占地面积减小。
85.2.本实用新型的功率模块布局更紧凑，相邻模块间连接铜排和模块支撑绝缘件减少，svg整套设备成本降低。
86.3.本实用新型的功率模块集成度高，包含箱体、散热器、igbt模块、母线电容组、母线电容、连接铜排、泄放电阻、旁路开关、绑线架、电源板和控制板。
87.4.本实用新型的功率模块可根据电容数量的多少来改变叠排的面积和连接铜排的厚度，降低成本。
88.5.本实用新型的功率模块的进出水管、与相邻模块连接铜排，光纤接口均在模块
前方，后期维护方便、快捷。
89.6.本实用新型的功率模块配置igbt并联旁路开关，能实现模块内igbt旁路保护，可靠性更高。
90.7.本实用新型的功率模块的安装方式采用沿导轨滑入，尾部采用定位销定位，很好的保证了功率模块的可靠连接与精确定位。
91.8.本实用新型的功率模块走线路径短，走线更加合理，电气性能可靠性大幅提升。
92.应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。