1 引言
在大功率電源的整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計中,主電路的模塊化設(shè)計有著明顯的優(yōu)越性。合理的風(fēng)道布局,高效的散熱設(shè)計,方便的安裝及可維護(hù)性,都體現(xiàn)了主電路模塊化設(shè)計的優(yōu)點。不論是單相輸出或是三相獨立輸出的電源產(chǎn)品都可參照該模塊化設(shè)計的方法。
2 單相模塊化單元的組成
由電容陣列、均壓電阻、疊層母線、IGBT模塊及獨立風(fēng)道組成單相模塊化設(shè)計單元。
2.1電容陣列組成
根據(jù)直流側(cè)輸入電壓的高低,決定電解電容串聯(lián)的數(shù)量。比如說,直流側(cè)輸入電壓為400V,我們可以用2只250V耐壓的電容串聯(lián)以滿足要求。同時也要滿足主電路對電容總?cè)萘康囊?,就需要將串?lián)后的電容再進(jìn)行并聯(lián),至于要并聯(lián)幾組電容,由總?cè)萘看_定,如圖1所示。
2.2疊層母線的構(gòu)成
壓合式疊層母線由正極板、負(fù)極板、絕緣板、電容連接板組成。正、負(fù)極板之間重疊的面積越大,間隙越小,寄生電感就越小,可降低功率模塊工作過程中產(chǎn)生的尖峰電壓。該母線正、負(fù)極之間很薄的一層絕緣板(0.5mm厚),采用熱壓工藝將兩層極板緊緊壓合在一起。其中,電容連接板采用膠接工藝,固定在絕緣板上,起到將電容串聯(lián)起來的作用,如圖2所示。
2.3均壓電阻
電容串聯(lián)后,要保證每個電容上承受的電壓一致,以免某個電容因過壓而擊穿,特別要在電容兩端并聯(lián)均壓電阻,將電容兩端的電壓鉗住,保證每個電容兩端承受的電壓相同,如圖3所示。
先將均壓電阻兩端與固定支架焊接在一起,再將均壓電阻焊接組件通過螺釘固定在電容兩端,使每只電容兩端的電壓都保持相同。參見圖4。
2.4 獨立風(fēng)道組成
由風(fēng)機(jī)、散熱器、安裝板組成了獨立的風(fēng)道,如圖5所示。
2.5模塊化組件總裝
如圖6所示,各部分裝配在一起,組成了單相模塊。
3 三相獨立主電路模塊化安裝
根據(jù)整機(jī)結(jié)構(gòu)要求的不同,可以有多種安裝方式。正面安裝在上半部,自下而上的風(fēng)道;器件朝向正面,打開柜門即可維護(hù),如圖7所示。
另外,也可以側(cè)面安裝,左右或前后風(fēng)道。這種安裝方式節(jié)省空間,結(jié)構(gòu)緊湊,但維護(hù)時必須將模塊抽出柜體外。
4 應(yīng)用實例
該種設(shè)計方法已成功應(yīng)用于SG100K3光伏并網(wǎng)逆變電源中,如圖8所示。
5 結(jié)論
該模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法已廣泛應(yīng)用于公司大功率UPS、光伏并網(wǎng)逆變電源的主電路結(jié)構(gòu)設(shè)計中。給快速化、標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)創(chuàng)造了條件,給現(xiàn)場的設(shè)備維護(hù)也帶來極大的便利。
參考文獻(xiàn)
[1] 邱成悌 趙惇殳惇 蔣全興. 電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計原理. 東南大學(xué)出版社
[2] 曹仁賢 陶高周《一種高壓疊層母線直流側(cè)均壓電阻與電容的安裝結(jié)構(gòu)》專利號: :200820137417.2
[3] 陶高周 《高壓疊層母線在光伏并網(wǎng)逆變電源中的應(yīng)用》,電源技術(shù)應(yīng)用2007第七期
[4] 天津環(huán)瑞公司.電力電子散熱器手冊
[5] 三菱公司.三菱電機(jī)第三代IGBt和智能功率模塊應(yīng)用手冊
[6] 半導(dǎo)體器件散熱器通用技術(shù)條件 GB7423.1-87
[7] 中國南通,江海電解電容使用手則,2006