一种大容量电能质量治理设备的功率模块装置的制作方法

本实用新型涉及功率半导体元件的应用领域，涉及大功率电力电子整流和逆变装置，具体涉及一种大容量电能质量治理设备的功率模块装置。

背景技术：

现代电力系统中，由于电能质量问题而引起的事故屡见不鲜，例如:电气化铁路谐波、负序问题引起附近发电机保护动作，从而引起造成电网大面积停电；谐波引起电容器爆炸、3次谐波引起中性线过载等。由此可见，电能质量问题是目前影响电力系统运行的主要因素之一，必须加大电能质量问题的发生机理及治理手段的研究。

随着中国现代工业的迅速发展,电能质量成为电力部门和电力用户共同关注的焦点。在钢铁、矿山、电气化铁路、大型化工厂、风电场、光伏电站等行业，电能质量问题尤为突出。考虑到电力系统负荷的多样性和复杂性，现代电力系统负荷的典型特性可以归结为谐波含量大(整流设备)、功率因数低(三相感应电机)，功率波动性(电弧炉)、冲击性(电气化铁道和城市轨道交通)等特点。当前电网电能质量问题非常突出，不仅会缩短设备使用寿命、增加电网损耗、降低成品率等，严重时甚至会危及电力系统的正常运行。

目前，电能质量问题已经得到了社会各界的普遍关注，大量的科研人员及企业投身于电能质量治理的研究。出现了大量的电能质量治理设备，较常见的有：动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer,DVR)、有源滤波器(Active Power Filter,APF)，静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)、不间断电源(Uninterruptible Power Supply,UPS)等。

功率模块作为电能质量治理设备中的核心部件，其结构布局、体积、安装方式、更换检修不仅影响到设备的运行与成本的大小，还决定了性能效果能否达到预期目标，这些主要取决于内部是否紧凑合理，对结构设计方向起主导作用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种内部紧凑合理，安装便捷的大容量电能质量治理设备的功率模块装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下方案：

一种大容量电能质量治理设备的功率模块装置，包括壳体单元，设置在壳体单元中的主功率器件单元、控制单元和辅助回路；壳体单元由壳体和盖板组成，壳体由前面板、后面板、左侧板、右侧板、电容固定板、风道隔板铆接而成，盖板通过螺钉固定在壳体上组成壳体单元；主功率器件单元包括IGBT模块、电容及叠层母排，叠层母排覆盖在电容上用螺钉分别与电容和IGBT模块紧固；控制单元包括主控制板卡、IGBT驱动板卡，其中IGBT驱动板卡与主控制板卡插嵌连接，主控制板卡与IGBT驱动板卡通过螺柱支撑起来与主控制板卡隔离开；辅助回路包括放电电阻、吸收电容、逆变输出母排、霍尔电流传感器、24V电源、变压器、滤波器以及对外连接的航空插头和端子排。

进一步，左侧板、右侧板在同一侧上下不同位置安装有拉手。

进一步，IGBT包括一个整流IGBT，四个逆变IGBT，一个整流门板，两个逆变门极板；门极板焊接在IGBT上，IGBT由螺钉固定在风冷散热器表面，电容固定在壳体单元内部电容固定板上。

进一步，散热器设置在风道隔板上，通过折弯板与左右侧板固定连接，风机安装在前面板的开孔上。

本实用新型的有益效果包括：

本实用新型包括壳体单元，设置在壳体单元中的主功率器件单元、控制单元和辅助回路；叠层母排排布在薄膜电容上方，并与IGBT、薄膜电容紧固连接，控制单元由主控制板卡和IGBT驱动板卡组成，主控制板卡和IGBT驱动板卡分别固定安装在主控制板上，主控制板通过弯板固定在壳体单元上，薄膜电容与叠层母排紧固连接，并安装在电容安装板上。本实用新型结构设计合理紧凑，安装便捷，节能效果突出，且外观优美，具有很好的市场推广价值。

用于APF、SVG等电能质量治理设备的子模块，主功率器件连接合理功率模块电磁场环境稳定，控制驱动单元中的主控制板卡和IGBT驱动板卡空间独立，功率模块，结构设计紧凑，布局合理，每个部分可以分别独立进行装配，不仅大大提高了子模块装配效率，而且便于整个装配过程质量控制，便于子模块的安装及元件更换，使子模块安装和拆卸十分方便。

【附图说明】

图1为本实用新型的部分剖视图；

图2为本实用新型内部视图；

图3为本实用新型立体图；

图4为图2的B-B向剖视图；

图5为本实用新型仰视图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型进行详细地描述。

本实用新型的功率模块装置，其立体视图如图3所示，内部视图如图2所示，部分剖视图如图1所示，图4为图2的B-B向剖视图，仰视图如图5所示。

一种大容量电能质量治理设备的功率模块装置，其主要包括主功率器件单元3，控制单元2，辅助回路，壳体单元1。壳体单元1由壳体101、盖板102和拉手103组成，其中壳体由前面板、后面板、左侧板、右侧板、电容固定板、风道隔板铆接而成，盖板102与拉手103通过螺钉固定在壳体上组成壳体单元。

主功率器件单元3包括五个IGBT模块301、电容302及叠层母排303，其中IGBT包括一个整流IGBT，四个逆变IGBT，一个整流门板，两个逆变门极板。门极板焊接在IGBT上，IGBT由螺钉固定在风冷散热器表面，电容固定在壳体单元内部电容固定板上，叠层母排覆盖电容用螺钉非别与电容和IGBT紧固。

散热器7采用强制风冷却，通过风机8向外抽风，其放在壳体内部风道隔板上，由两个折弯板与左右侧板通过螺钉固定，将散热器轻微拉起，便于通风。

控制单元2包括主控制板卡201、五个IGBT驱动板卡202，其中IGBT驱动板卡与主控制板卡插嵌连接，控制单元整体固定在主控制板卡上，主控制板卡通过弯板与左右侧板固定连接，其中IGBT驱动板卡与主控制板卡通过螺柱支撑起来与主控制板卡隔开。

辅助回路主要包括的元器件有放电电阻、吸收电容、逆变输出母排4、霍尔电流传感器、24V电源5、变压器、滤波器以及对外连接的航空插头6、端子排。

本实用新型用于APF、SVG等电能质量治理设备的子模块，主功率器件连接合理功率模块电磁场环境稳定，控制驱动单元中的主控制板卡和IGBT驱动板卡空间独立，功率模块，结构设计紧凑，布局合理，每个部分可以分别独立进行装配，不仅大大提高了子模块装配效率，而且便于整个装配过程质量控制，便于子模块的安装及元件更换，使子模块安装和拆卸十分方便。

最后应该说明的是：以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。