三电平功率模块装置的制作方法

本发明属于电力电子变流器技术领域，具体涉及一种适用于三电平风冷变流器的功率模块装置。

背景技术：

三电平变流器，即采用三电平电路的变流器，比常规二电平变流器的直流侧多一中间电位，其相比二电平变流器的优势在于：1、最高电压一分为二，设备绝缘电压降低；2、由于有三个电位，整流后输出谐波量减少，提高了效率；3、三电平igbt开关频率可以做高，外面配套的整流电感相应降低，整体降低成本。

目前三电平变流器在国内外处于起步阶段，随着集成三电平igbt的出现及逐步成熟，进而成本进一步降低，基于三电平的优势，三电平变流器将迎来大发展。

本发明的功率模块装置集成了三电平变流器主回路的中间部分，为具有额定容量的模块化装置，根据系统总容量，选用多个本发明的功率模块装置，前后配置相应容量的断路器等开关器件，即为一整套的三电平变流器。

本发明的功率模块装置，充分考虑了模块化设计需求，具有加工简单、性能可靠、安装简便、易拆卸、易维护等特点。

技术实现要素：

本发明公开了一种三电平功率模块装置，模块采用冷加工覆铝锌板作为钣金结构件，完全摒弃焊接加工方式，根据主回路走向及器件装配需求，分成几个功能单元，分别装配后再整体组装，整体组装后形成框架式结构，结构稳定坚固，具有结构简单、安全可靠、利于大批量生产和工程实施等特点。

本发明具体采用以下的技术方案来实现：

一种三电平功率模块装置，包括：主体安装板1、第一绝缘片2、电抗板组件3、3个交流熔芯4、后盖组件5、第一铝排6、第二铝排7、控制板组件8、顶盖9、散热片组件10、前盖12、2个安装条13；其特征为：所述主体安装板1为具有一个底面和两个侧面的u形板结构，所述电抗板组件3、散热片组件10、控制板组件8从下往上装于安装板1内；

所述第一绝缘片2装于所述电抗板组件3与所述安装板1之间；

所述后盖组件5、顶盖9、及前盖12分别安装在所述主体安装板的后端、顶端和前端；

所述交流熔芯4安装在电抗板组件3上连接三电平变流器的三相交流输出端，；

所述第一铝排6和第二铝排7装于所述后盖组件5与散热片组件10之间；

在主体安装板1前部的两侧面通过安装条13将前盖12固定在主体安装板1上。

本发明还进一步包括以下优选方案：

所述主体安装板1两侧面的上端、前端，以及底面的前端往内侧模压台阶。

所述台阶高度等于所述顶盖9的厚度。

所述后盖组件5中间偏上安装后盖把手，后盖组件5的两侧分别安装2个大电流栅栏端子22。

其中，一侧的大电流栅栏端子的两个端子位分别连接直流正铝排24、直流负铝排25，所述直流正铝排24与直流熔芯23的一端连接，所述直流负铝排25连接至直流熔芯23的另一端。

另一侧的大电流栅栏端子的4个端子位分别连接交流a相铝排26、交流b相铝排27、交流c相铝排28、n相铝排29。

所述电抗板组件3主体由电抗板pcb15构成，其下粘接若干环氧条14，其上安装若干第一铜柱18及第二铜柱20。

所述电抗板pcb15焊接7个金属座16、3个电抗一17、若干电抗二19。

所述7个金属座16从右往左分4组，分别安装所述3个交流熔芯4及n相铝排29。

所述散热片组件10包括散热器安装板30，所述散热器安装板30上面前后两侧分别安装电容板pcb39与继电器板pcb31，中间安装开关电源50及散热器风扇49，所述电容板pcb右侧上表面安装直流lem37，所述电容板pcb39与所述散热器安装板30间安装3个igbt43及3个交流lem47，所述3个igbt43下表面安装散热片46，所述散热片46前面通过风扇安装板45安装若干igbt散热片风扇44，所述继电器板pcb31与所述散热器安装板30间装配第二绝缘片32。

所述电容板pcb39焊接2个金属座、若干金属座41、若干支撑电容40。

在电容板pcb39一侧焊接的金属座安装铝排四38；所述铝排四38与铜柱三36、铝排三35串联。

所述铜柱三36穿过直流lem37。

在在电容板pcb39另一侧的金属座上安装铝排一6。

所述电容板pcb39通过焊盘孔与所述igbt43的电极连接。

所述电容板pcb39靠近所述风扇一44侧具有独立的风扇电源分配电路。

所述电容板pcb39具有连接若干所述铜柱二20的焊盘。

所述铜柱二20分别穿过所述3个交流lem47。

所述继电器板pcb31焊接4个金属座一16、若干直流继电器34、若干交流继电器33。

所述4个金属座一16分两组，分别连接所述铝排三35和铝排二7。

所述继电器板pcb31成l形，右侧竖边放置所述金属座一16及若干直流继电器，左侧横边放置若干交流继电器33。

所述继电器板pcb31具有连接若干所述铜柱一18的焊盘。

所述风扇二49通过安装板四48安装于所述安装板二30左侧，向右吹风。

所述风扇一44从前往后吹风。

所述安装板二30具有通过若干所述铜柱一18及铜柱二20的开孔，所述开孔保证电气爬电距离。

所述绝缘片二32具有通过若干所述铜柱一18及铜柱二20的开孔，所述开孔大于所述铜柱一18及铜柱二20包络外径1mm。

所述控制板组件8主体为安装板四51，其上前后分别安装3块驱动板54及控制板53，所述控制板54与安装板四51之间装配绝缘片三52。

所述安装板四51左侧有矩形切口。

所述前盖12下部开满通风孔。

所述把手11位置与所述后盖组件5中的把手位置对称。

所述把手11为折叠把手。

所述安装条13具有孔距为25mm的安装孔。

本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的三电平功率模块装置前安装，可在机柜内沿导轨方向采用推拉式拆卸模块，方便其在柜体内的拆卸；且本三电平功率模块装置主体由几大功能组件组成，各组件可并行装配，大大缩短装配周期。

附图说明

图1是三电平功率模块装置示意图；

图2是三电平功率模块装置分解示意图；

图3是电抗板组件结构示意图；

图4是后盖组件结构示意图；

图5是散热片组件结构示意图；

图6是控制板组件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明三电平功率模块装置的结构和使用，作进一步说明：本发明公开的一种三电平功率模块装置，包括：主体安装板1、第一绝缘片2、电抗板组件3、3个交流熔芯4、后盖组件5、第一铝排6、第二铝排7、控制板组件8、顶盖9、散热片组件10、前盖12、2个安装条13。所述主体安装板1为具有一个底面和两个侧面的u形板结构，所述电抗板组件3、散热片组件10、控制板组件8从下往上装于安装板1内；所述第一绝缘片2装于所述电抗板组件3与所述安装板1之间；所述后盖组件5、顶盖9、及前盖12分别安装在所述主体安装板的后端、顶端和前端；所述交流熔芯4安装在电抗板组件3上连接三电平变流器的三相交流输出端；所述第一铝排6和第二铝排7装于所述后盖组件5与散热片组件10之间；在主体安装板1前部的两侧面通过安装条13将前盖12固定在主体安装板1上。

如图1、2所示，包括：安装板1、绝缘片一2、电抗板组件3、3个交流熔芯4、后盖组件5、铝排一6、铝排二7、控制板组件8、顶盖9、散热片组件10、把手11、前盖12、2个安装条13。组装时先将绝缘片一2平铺于安装板一2底面，之后装入电抗板组件3，接着将三个交流熔芯4与后盖组件同时组装，然后装入散热片组件10，接着安装好铝排一6、铝排二7，后再装入控制板组件8，安装前盖12时需先将把手11装到前盖12上再整体装入，最后安装左右2个安装条13及顶盖9。

图3是电抗板组件结构示意图，所述电抗板组件3，包括4条环氧条14、电抗板pcb15、7个金属座一16、3个电抗一17、13个铜柱一18、18个电抗二19、8个铜柱二20。所述电抗板pcb15从后往前分别焊接所述7个金属座一16、3个电抗一17、18个电抗二19，用pcb覆铜将各器件按主回路顺序连接，所述7个金属座一16从右往左按2、2、2、1分组，分别代表a相、b相、c相、n相，用于接入交流到所述电抗板pcb15，其中a、b、c三相每相的2个金属座一16的一个仅用于固定交流熔芯4。所述13个铜柱一18按4、4、4、1分组，分别用于将a相、b相、c相、n相从所述电抗板pcb15连接到所述继电器板pcb31，其中a、b、c三相每相的2个所述铜柱一18并列一起用于引上，其余2个并列一起用于引下。所述8个铜柱二20均分四组，分别用于将a相、b相、c相、n相从所述电抗板pcb15连接到所述电容板pcb39。所述18个电抗二19均分3组，分别并联，从右往左用于a、b、c三相。所述4条环氧条14，从前往后，避开管腿等障碍，用双组份环氧胶粘于所述电抗板pcb15背面，用于加强整体的强度，同时在整体安装到所述安装板一1上时，用于压紧所述绝缘片一2。

图4是后盖板组件结构示意图，所述后盖板组件5，包括后盖21、2个大电流栅栏端子22、把手11、直流熔芯23、直流正铝排24、直流负铝排25、交流a相铝排26、交流b相铝排27、交流c相铝排28、n相铝排29。所述直流熔芯23后续与铝排二7连接。所述直流负铝排25后续与铝排一6连接。所述交流a相铝排26、交流b相铝排27、交流c相铝排28后续分别与3个交流熔芯4及电抗板组件3中的相应金属座一16连接。所述n相铝排29与电抗板组件3中的n相金属座一16连接。所述后盖21开有大量通风孔，中间开有矩形孔用于安装大电流栅栏端子22。所述2个大电流栅栏端子22为4位端子，用于将主回路引出本发明三电平功率模块装置，从右往左分别用于直流引出、交流引出，其中直流侧端子2位并联应用。所述把手11为折叠把手，不用时可向下折叠，节省空间。

图5是散热片组件结构示意图，所述散热片组件10，包括安装板二30、继电器板pcb31、绝缘片二32、9个交流继电器33、4个直流继电器34、若干金属座一16、铝排三35、铜柱三36、直流lem37、铝排四38、电容板pcb39、若干支撑电容40、若干金属座二41、3块门极板42、3个三电平igbt43、若干风扇一44、安装板三45、散热片46、3个交流lem47、安装板四48、风扇二49、若干开关电源50。所述安装板二30正面前后都铆装内螺柱，前面的较高铆柱高度与所述三电平igbt43高度相适应，表面有开孔，用于穿过若干所述铜柱一18、铜柱二20，开孔边缘具所述铜柱距离大于相应标准的爬电距离。所述安装板二30上面前部安装所述电容板pcb，后部安装所述继电器板pcb，中间安装若干所述开关电源50，下面前部通过所述安装板三45安装若干所述风扇一44，所述若干风扇一44从前往后吹风。所述散热片46安装于所述安装板二30下面，所述安装板三45后面，翅片冲下，左右方向排布，上表面安装3个所述三电平igbt43。所述3个交流lem47安装于所述安装板二30与电容板pcb39之后，并保证所述铜柱二20从中心孔穿过。所述安装板四48装于所述安装板二30正面左侧，所述继电器板pcb与电容板pcb之间，其上安装所述风扇二49，风扇二49从左往右吹风。所述绝缘片二32装于所述继电器板pcb31与所述安装板二30直接，具有穿过若干所述铜柱一18、铜柱二20的开孔，开孔尺寸略大于所述铜柱尺寸，用于挡风，防止穿过所述散热片46的风窜入所述安装板二30上部空间。所述继电器板pcb31为l形，底边长，侧边短，用pcb覆铜将各器件按主回路顺序连接。所述9个交流继电器分三组并联，从右往左分别为a相、b相、c相，焊接到所述继电器板pcb31底边，所述4个直流继电器及4个金属座一16焊接到侧边，所述4个金属座一16分前后两组，分别并联，后面一组用于连接所述铝排一6，前面一组用于连接铝排三35。所述电容板pcb39前面底部为用于均分风扇电源的电路，正面往里依次焊接若干所述支撑电容40、若干金属座二41，右后面焊接2个所述金属座一16，其中右侧的用于连接所述铝排四38，左侧的连接所述铝排二7。所述电容板pcb39中间阵列3个矩形孔，用于正面安装所述3个门极板42，所述矩形孔左侧有圆孔焊盘，用于电连接所述三电平igbt43的电极。所述铝排三35与铝排四38通过所述铜柱三36相连，其中铜柱三36穿过所述直流lem37中心孔。所述直流lem37安装在所述电容板pcb39正面。

图6是控制板组件结构示意图，所述控制板组件8，包括安装板四51、绝缘片三52、控制板53、3个驱动板54。所述安装板四51后面安装所述控制板53，前面安装所述3个驱动板54。所述绝缘片三52装于控制板52与安装板四51之间，用于绝缘。所述安装板四51左侧中间有矩形切口，用于层间走线，右侧前后有矩形切除，用于让开直流lem37与直流熔芯23。

以上所述安装板一1、安装板二30、安装板四51分三层与后盖21、前盖12连接，扣上顶盖9后，组成了牢固的封闭框架结构，该结构强度高，稳定性强，电磁屏蔽及安全性能好。模块前后两个拉手11便于搬运，左右两个安装条13用于柜内前面安装，组屏灵活，满足了工程快捷实施的应用。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。