一种热管型风电变流器功率单元.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103501118103501118A(43)申请公布日2014.01.08(21)申请号201310453438.0H01L23/367(2006.01)(22)申请日2013.09.29H01L23/427(2006.01)(71)申请人东方电气集团东方汽轮机有限公司地址618000四川省德阳市高新技术产业园区金沙江西路666号申请人四川东方电气自动控制工程有限公司(72)发明人彭涛杜浪闵泽生陈建国蒋驰雷李莉李华银(74)专利代理机构成都蓉信三星专利事务所(普通合伙)51106代理人刘克勤段雪茵(51)Int.Cl.H02M7/00(2006.01)H02M7/5387(2007.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图5页附图5页(54)发明名称一种热管型风电变流器功率单元(57)摘要本发明公开了一种风电变流器功率单元，包括由功率开关IGBT组成逆变桥及其控制保护电路，所述逆变桥配有直流输入母线、交流输出引线和散热器；所述散热器包括基板、翅片和热管，基板的上表面设置有凹槽、埋入热管，热管对应发热元件的位置设置，翅片垂直于基板、间隙分布在基板下方；所述热管是中空密闭的铜管，内部充有沸点低的冷凝液。本发明的风力发电机变流器功率单元，提高了逆变可靠性、安全性，部件形状及空间位置布局更加合理，散热效果好、杂散电感小，可以更加充分地发挥IGBT功率特性，提高逆变效率。CN103501118ACN10358ACN103501118A权利要求书1/1页1.一种风电变流器功率单元，包括由功率开关IGBT组成逆变桥及其控制保护电路，所述逆变桥配有直流输入母线、交流输出引线和散热器；其特征在于：所述散热器包括基板、翅片和热管，基板的上表面设置有凹槽、埋入热管，热管对应发热元件的位置设置，翅片垂直于基板、间隙分布在基板下方；所述热管是中空密闭的铜管，内部充有沸点低的冷凝液。2.根据权利要求1所述热管型风电变流器功率单元，其特征在于：所述热管分组设置、且4根热管为一组，这4根热管的中心部位沿基板长度方向均匀分布，外侧热管呈向外设置的“[”型，内侧热管呈向外设置的“c”型、内侧热管的两端相对设置，确保发热元件区域内散热均匀。3.根据权利要求1所述热管型风电变流器功率单元，其特征在于：所述热管铅焊在基板上。4.根据权利要求1所述热管型风电变流器功率单元，其特征在于：所述散热器的基板厚度、翅片厚度、翅片高度、翅片间距的比值为12：1.5：62：2。5.根据权利要求1所述热管型风电变流器功率单元，其特征在于：所述直流输入母线采用三块大面积矩形铜板分别作为正极、负极和及交流输出极，三块矩形铜板重叠布置，板间垫有绝缘层。2CN103501118A说明书1/4页一种热管型风电变流器功率单元技术领域[0001]本发明涉及风电变流器控制系统领域，具体是实现变流器逆变过程的一个重要组件——热管型风电变流器功率单元。背景技术[0002]随着风力发电功率等级的一再提升，从几十千瓦的变流器到现在几兆瓦变流器，而功率单元的散热手段从开始的风冷逐步演变为液冷散热模式。液冷装置的换热效率很高，但是成本相对也较高。如何在风冷的前提下，尽可能的让IGBT的散热更加高效，成为当下制约变流器功率等级的一个瓶颈。[0003]功率单元其核心组件是IGBT，其发热量随着功率等级的提升逐渐增加，而普通铝散热器由于自身的热阻限制，散热效率有限，铜散热器成本又很高，如何能够设计一款性价比极高的功率单元是降低一款大功率变流器成本的重点。本专利申请单位通过多年的研究，分析不同IGBT应用电路以及结构，采用一种新的机械结构和散热方式，更加安全可靠的电路设计，设计出了一款安全、可靠的国内领先水平的功率单元。[0004]目前国内的功率单元在技术上存在以下的不足：1、成本高。很多整机厂家采用进口功率单元，没有自主知识产权，导致生产成本居高不下。[0005]2、散热效率低。IGBT的散热决定了功率单元的效率高低，国内很多厂家功率单元由于结构及散热器的原因，未能充分发挥散热的效果，导致功率单元效率不高。[0006]3、电路设计不够完善。良好的电路原理设计和布板工艺也是可靠运行功率单元和保护功率单元很重要的手段，国内部分厂家设计的电路板尚存在很多不足之处。发明内容[0007]本发明的目的，是提供一种风力发电机变流器的功率单元，该单元具有一种新型驱动保护电路，可实现正常地逆变转换以及对功率单元进行可靠保护。[0008]本发明所采用的技术方案是：一种风电变流器功率单元，包括由功率开关IGBT组成逆变桥及其控制保护电路，所述逆变桥配有直流输入母线、交流输出引线和散热器；所述散热器包括基板、翅片和热管，基