CN203851004U - 一种风电变流器用功率单元结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种风电变流器用功率单元结构，其包括：电容阵列，水冷散热器以及其表面设置的功率元件IGBT及其驱动组件和叠层母线排，其中所述电容阵列固定于电容支架内；所述电容支架的底板内设置有冷却管，在所述电容支架连接所述水冷散热器的一侧设置有第一冷却板，其连接所述电容支架的顶板和所述叠层母排；所述所述电容阵列的间隙处也设置有自所述电容支架的顶板延伸至所述叠层母线排的第二冷却板；垂直于所述水冷散热器表面设置第三冷却板。本实用新型所述风电变流器有效增加散热面积，提高散热效率；结构简单，模块化程度高，散热效果好，性能稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源发电领域，更具体地涉及一种用于风电变流器的功率单元结构。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，我国风能资源丰富，近几年来国家政策也大力扶持风电产业。风电变流器是风力发电的关键设备之一，其中的功率模块组件通过控制功率元件的开通和关断来实现交流和直流之间的转换，起到了整流和逆变的作用，是整个装置的核心部分。在风电变流器中，功率单元部分都是独立于柜体的结构，柜内发热器件及功率单元部分都是通过循环水完成热交换，从而达到散热的目的。作为风电变流器的核心，功率单元设计时一般都是只将IGBT模块进行冷却，其他部件如电容、母排由于相对于IGBT模块发热量小而不进行散热考虑。而实际在风场运行情况下，现场运行条件复杂多变加上风塔及变流器结构密闭，使得IGBT模块的热量不能被完全带走，功率单元内部发热量逐渐累积，同时功率单元内部其他器件如叠层母排、电容也会发热，当热量累积到一定程度时将会影响直流支撑电容的性能，甚至损坏器件。大功率变流器包括极大数量的电容和半导体装置，所以冷却整个变流器不是容易的工作。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种风电变流器用功率单元结构包括：电容阵列，所述电容阵列固定于电容支架内；所述电容支架包括顶板、侧壁以及底板，所述顶壁、侧壁以及底板限定出用于容置所述电容阵列的内部空间；在所述顶板上设置有用于所述电容阵列穿过的开口，所述底板为中空板状结构，内部设置填充有冷却剂的冷却管；所述冷却剂例如为水， 在底板内部布置冷却管，可以降低所述电容支架内部的温度，同时所述电容阵列的各个电容直接放置于所述底板上，所述底板可以直接冷却所述电容，避免所述电容阵列温度过高。
水冷散热器，其固定连接所述电容支架一侧，表面上设置有功率元件IGBT及其驱动组件；
以及叠层母线排，其分别与所述电容阵列和所述功率元件IGBT的正负极连接；
其中，所述电容支架连接所述水冷散热器的一侧设置有第一冷却板，其连接所述电容支架的顶板和所述叠层母排，所述第一冷却板内设置有冷却管；所述所述电容阵列的间隙处也设置有自所述电容支架的顶板延伸至所述叠层母线排的第二冷却板；垂直于所述水冷散热器表面设置第三冷却板，其延伸至所述叠层母线排。所述第一冷却板的设置可以同时吸收所述电容阵列和所述功率元件IGBT及其驱动组件释放的热量，同时由于所述第一冷却板连接所述电容支架的顶板和所述叠层母排，起到了制成所述叠层母排的作用，防止由于高温或者其他外力引起的所述叠层母排的变形。
优选地，所述第二冷却板为至少一个；其内所述冷却管通过三通阀连接至所述水冷散热器。所述冷却管直接取用所述水冷散热器的冷却水，减少所述功率单元结构内的排线或者排管布置，节省空间，提过模块化程度。
优选地，所述电容支架底板、所述第一冷却板以及所述第三冷却板内部的所述冷却管均呈“S”型排列，并通过三通阀连接所述水冷散热器上。所述冷却管呈“S”型排列布置，有效增加散热面积，提高散热效率。
优选地，所述水冷散热器上设置有进水口和出水口，其分别连接进水管和出水管，所述冷却管相互连接并连接至所述水冷散热器的进水管。
优选地，还包括壳体，所述电容阵列、所述电容支架、所述水冷散热器、所述叠层母排以及所述功率元件IGBT及其驱动组件均设置与所述壳体内。
优选地，所述电容支架位于所述壳体一端且固定于所述壳体侧壁内侧，所述水冷散热器设置于所述壳体内相对另一端且固定于所述电容支架下方。
优选地，所述壳体的壁上设置有出水口和进水口，所述出水口和所述进水口焊接在所述水冷散热器上，延伸出所述壳体表面，连接所述进水管和出 水管。
本实用新型所述风电变流器用功率单元结构在底板内部布置冷却管，可以降低所述电容支架内部的温度，在电容阵列间隙件设置冷却板冷却所述电容，避免所述电容阵列温度过高。所述第一冷却板的设置可以同时吸收所述电容阵列和所述功率元件IGBT及其驱动组件释放的热量，同时由于所述第一冷却板连接所述电容支架的顶板和所述叠层母排，起到了制成所述叠层母排的作用，防止由于高温或者其他外力引起的所述叠层母排的变形。所述冷却管直接取用所述水冷散热器的冷却水，减少所述功率单元结构内的排线或者排管布置，节省空间，提过模块化程度。所述冷却管呈“S”型排列布置，有效增加散热面积，提高散热效率。本实用新型所述的风电变流器结构简单，模块化程度高，散热效果好，性能稳定。
附图说明
图1为本实用新型其中一个实施例所述风电变流器的结构示意图；
图2为本实用新型其中一个实施例所述风电变流器的所述第一冷却板、第二冷却板以及第三冷却板的截面结构示意图；
图3为本实用新型其中一个实施例所述风电变流器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例一，
如图1、图2所示，本实用新型所述风电变流器用功率单元结构包括：电容阵列100，所述电容阵列100固定于电容支架200内；所述电容支架200包括顶板201、底板202以及侧壁，所述顶板201、底板202以及侧壁限定出用于容置所述电容阵列100的内部空间；在所述顶板201上设置有用于所述电容阵列穿过的开口203，所述底板202为中空板状结构，内部设置填充有冷却剂的冷却管204；所述冷却剂例如为水。
水冷散热器300，其固定连接所述电容支架200一侧，表面上设置有功 率元件IGBT及其驱动组件301；
以及叠层母线排400，其分别与所述电容阵列100和所述功率元件IGBT301的正负极连接；
其中，所述电容支架200连接所述水冷散热器300的一侧设置有第一冷却板500，其连接所述电容支架200的顶板201和所述叠层母排400，所述第一冷却板500内设置有冷却管204；所述所述电容阵列100的间隙处也设置有第二冷却板600，所述第二冷却板600一端连接所述电容支架200的顶板201，另一端连接并支撑所述叠层母排400；所述第二冷却板600为至少一个；其内所述冷却管204通过三通阀连接至所述水冷散热器300。所述第二冷却板600支撑所述叠层母排400。
在所述水冷散热器300的表面上还设置有垂直于所述水冷散热器表面的第三冷却板700，所述第三冷却板700的自由端支撑所述叠层母线排400。
所述电容支架底板、所述第一冷却板以及所述第三冷却板内部的所述冷却管204均呈“S”型排列，并通过三通阀连接所述水冷散热器300上。
所述水冷散热器300上设置有进水口302和出水口303，其分别连接进水管和出水管，所述冷却管204相互连接并连接至所述水冷散热器的进水管。
本实用新型所述风电变流器还包括壳体，所述电容阵列100、所述电容支架200、所述水冷散热器300、所述叠层母排400以及所述功率元件IGBT及其驱动组件301均设置与所述壳体内。所述电容支架200位于所述壳体一端且固定于所述壳体侧壁内侧，所述水冷散热器300设置于所述壳体内相对另一端且固定于所述电容支架200下方。所述壳体的壁上设置有出水口和进水口，所述出水口和所述进水口焊接在所述水冷散热器300上，延伸出所述壳体表面，连接所述进水管和出水管。
实施例二
如图2、图3所示，本实用新型所述风电变流器用功率单元结构包括：电容阵列100，所述电容阵列100固定于电容支架200内；所述电容支架200包括顶板201、底板202以及侧壁，所述顶板201、底板202以及侧壁限定出用于容置所述电容阵列100的内部空间；在所述顶板201上设置有用于所述电容阵列穿过的开口203，所述底板202为中空板状结构，内部设置填充有 冷却剂的冷却管204；所述冷却剂例如为水。
水冷散热器300，其固定连接所述电容支架200一侧，表面上设置有功率元件IGBT及其驱动组件301；
以及叠层母线排400，其分别与所述电容阵列100和所述功率元件IGBT301的正负极连接；
其中，所述电容支架200连接所述水冷散热器300的一侧设置有第一冷却板500，其连接所述电容支架200的顶板201和所述叠层母排400，所述第一冷却板500内设置有冷却管204；所述所述电容阵列100的间隙处也设置有第二冷却板600，所述第二冷却板600一端连接所述电容支架200的顶板201，另一端连接并支撑所述叠层母排400；所述第二冷却板600为至少一个；其内所述冷却管204通过三通阀连接至所述水冷散热器300。所述第二冷却板600支撑所述叠层母排400。所述电容支架200为具有两端开口的壳体，其侧壁为镂空板状结构。
在所述水冷散热器300的表面上还设置有垂直于所述水冷散热器表面的第三冷却板700，所述第三冷却板700的自由端支撑所述叠层母线排400。
所述电容支架底板、所述第一冷却板以及所述第三冷却板内部设置有通道的板状结构，所述冷却管204设置于所述通道内，并通过三通阀连接所述水冷散热器300上。
所述水冷散热器300上设置有进水口302和出水口303，其分别连接进水管和出水管，所述冷却管204相互连接并连接至所述水冷散热器的进水管。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.一种风电变流器用功率单元结构，其特征在于，包括：
电容阵列，所述电容阵列固定于电容支架内；所述电容支架包括顶板、侧壁以及底板，所述顶板、侧壁以及底板限定出用于容置所述电容阵列的内部空间；在所述顶板上设置有用于所述电容阵列穿过的开口，所述底板为中空板状结构，内部设置填充有冷却剂的冷却管；
水冷散热器，其固定连接所述电容支架一侧，表面上设置有功率元件IGBT及其驱动组件；
叠层母线排，其分别与所述电容阵列和所述功率元件IGBT的正负极连接；
其中，所述电容支架连接所述水冷散热器的一侧设置有第一冷却板，其连接所述电容支架的顶板和所述叠层母排，所述第一冷却板内设置有冷却管；所述所述电容阵列的间隙处也设置有自所述电容支架的顶板延伸至所述叠层母线排的第二冷却板；
垂直于所述水冷散热器表面设置第三冷却板，其延伸至所述叠层母线排。
2.如权利要求1所述的风电变流器用功率单元结构，其特征在于，所述第二冷却板为至少一个；其内所述冷却管通过三通阀连接至所述水冷散热器水冷散热器。
3.如权利要求1或2所述的风电变流器用功率单元结构，其特征在于，所述电容支架底板、所述第一冷却板以及所述第三冷却板内部的所述冷却管均呈“S”型排列，并通过三通阀连接所述水冷散热器上。
4.如权利要求1所述的风电变流器用功率单元结构，其特征在于，所述水冷散热器上设置有进水口和出水口，其分别连接进水管和出水管，所述冷却管相互连接并连接至所述水冷散热器的进水管。
5.如权利要求1所述的风电变流器用功率单元结构，其特征在于，还包括壳体，所述电容阵列、所述电容支架、所述水冷散热器、所述叠层母排以及所述功率元件IGBT及其驱动组件均设置与所述壳体内。
6.如权利要求5所述的风电变流器用功率单元结构，其特征在于，所述 电容支架位于所述壳体一端且固定于所述壳体侧壁内侧，所述水冷散热器设置于所述壳体内相对另一端且固定于所述电容支架下方。
7.如权利要求5所述的风电变流器用功率单元结构，其特征在于，所述壳体的壁上设置有出水口和进水口，所述出水口和所述进水口焊接在所述水冷散热器上，延伸出所述壳体表面，连接所述进水管和出水管。
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