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1. CN209488460 - Power module and power electronic equipment

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[ ZH ]
功率模组以及电力电子设备


技术领域
本申请涉及电力电子技术领域,尤其涉及一种功率模组以及电力电子设备。
背景技术
随着风力发电机组的单机容量向大功率化发展和海上风电日益成为发展趋势,风电行业对高集成的大功率变流器的需求也日益增加。功率模组作为风电变流器内部的核心器件,其性能的优劣直接决定整个风电变流器的性能,功率模组的功率等级和体积直接决定了整个风电变流器的功率和体积。
如图1所示,现有变流器的功率模组是通过共用直流母排13将多个功率模块并联连接,每一个功率模块均包括功率器件11、直流母线电容12、与功率器件11连接的交流母排111,与功率器件11、直流母线电容12以及共用直流母排13连接的模块直流母排112。
该方案存在的问题是,功率模组占用空间尺寸较大,造成了空间上的浪费;单个功率模块体积大、重量重,现场维护困难;模块之间的直流侧距离远,纹波电流大。
实用新型内容
有鉴于此,本申请的目的在于提供一种功率模组以及电力电子设备,以解决功率模组占用空间尺寸较大,造成了空间上的浪费;单个功率模块体积大、重量重,现场维护困难;模块之间的直流侧距离远,纹波电流大的问题。
本申请解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
根据本申请的一个方面,提供的一种功率模组,所述功率模组包括3N个单相功率模块、直流母线电容集成结构;所述3N个单相功率模块和所述直流母线电容集成结构固定连接在一起;其中N大于或等于1。
根据本申请的一个方面,提供的一种电力电子设备,所述电力电子设备包括上述的功率模组。
本申请实施例的功率模组以及电力电子设备,通过3N个单相功率模块和直流母线电容集成结构构成功率模组;单相功率模块内不含有直流母线电容,降低了功率模块的体积和重量,减少了维护的成本和提高维护效率;直流母线电容集成结构集成设计,减少了模块的纹波电流。
附图说明
图1为现有的功率模组结构示意图;
图2为本申请实施例的功率模组结构示意图;
图3为图2的功率模组的爆破结构示意图;
图4为本申请实施例的功率模组中单相功率模块结构示意图;
图5为本申请实施例的功率模组中直流母线电容集成结构示意图;
图6为本申请实施例的功率模组另一结构示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白,以下结合附图和实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
第一实施例
如图2或图3所示,本申请第一实施例提供一种功率模组,所述功率模组包括3N个单相功率模块21、直流母线电容集成结构22;所述3N个单相功率模块21和所述直流母线电容集成结构22固定连接在一起;其中N大于或等于1。
在本实施例中,单相功率模块21的数量在此不作限定。
在本实施例中,所述3N个单相功率模块21和所述直流母线电容集成结构22通过螺钉(附图未示出)固定连接在一起。
请参考图4所示,在一种实施方式中,所述单相功率模块21包括水冷换热器212、功率器件213、共用直流母排211、交流母排215以及外壳216;
所述功率器件213固定安装在所述水冷换热器212的一侧或两侧;所述功率器件213的直流端与所述共用直流母排211固定连接;所述功率器件213的交流端与所述交流母排215固定连接;所述水冷换热器212、所述功率器件213、所述共用直流母排211以及所述交流母排215设置在所述外壳216的内部空间。
在该实施方式中,所述水冷换热器212为板状的水冷换热器。
在该实施方式中,所述功率器件213通过IGBT功率器件进行工作,不含直流母线电容。
在该实施方式中,所述功率器件213的直流端与所述共用直流母排211通过螺钉(附图未示出)固定连接;所述功率器件213的交流端与所述交流母排215通过螺钉(附图未示出)固定连接。
请再参考图4所示,所述单相功率模块还包括与所述功率器件213连接的驱动板214。
在该实施方式中,所述驱动板214可独立安装在所述水冷换热器212上;或者所述驱动板214和所述功率器件213集成在一起。
请参考图5所示,在一种实施方式中,所述直流母线电容集成结构22包括固定结构件222、与各个单相功率模块21对应的M个直流母线电容221以及直流母排223。M个直流母线电容221固定在所述固定结构件222上,所述固定结构件222为钣金结构件。M个直流母线电容221的正负极通过直流母排223连接,直流母排223包括正负直流母排、以及设置于正负直流母排之间的绝缘膜(附图未示出)。
需要说明的是,直流母线电容221的数量在此不作限定。通过直流母线电容221的集成设计,可减少模块的纹波电流。
请再参考图2和图6所示,在本实施例中,所述3N个单相功率模块21设置于所述直流母线电容集成结构22的一侧或者两侧。
以图2为例,6个单相功率模块21对称地设置于所述直流母线电容集成结构22的两侧,每一侧都是3个单相功率模块21并且朝着相对的方向一一对应设置。以图6为例,6个单相功率模块21全部设置于所述直流母线电容集成结构22的一侧。单相功率模块21和直流母线电容集成结构22的不同设置方式可适用于不同的应用场合。
本申请实施例的功率模组,通过3N个单相功率模块和直流母线电容集成结构构成功率模组;单相功率模块内不含有直流母线电容,降低了功率模块的体积和重量,减少了维护的成本和提高维护效率;直流母线电容集成结构集成设计,减少了模块的纹波电流。
第二实施例
本申请第二实施例提供一种电力电子设备,所述电力电子设备包括第一实施例所述的功率模组。功率模组可参考第一实施例所述内容,在此不作赘述。
在本实施例中,所述电力电子设备包括但不限于光伏逆变器、风电变流器。
本申请实施例的电力电子设备,通过3N个单相功率模块和直流母线电容集成结构构成功率模组;单相功率模块内不含有直流母线电容,降低了功率模块的体积和重量,减少了维护的成本和提高维护效率;直流母线电容集成结构集成设计,减少了模块的纹波电流。
以上参照附图说明了本申请的优选实施例,并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进,均应在本申请的权利范围之内。