一种高防护、低成本和高功率密度的功率单元

摘要

本实用新型的高防护、低成本和高功率密度的功率单元，包括单元壳体；单元壳体的内部由上至下依次设置有电容组件、IGBT模块组件和单元控制板，单元壳体的上、下侧面上分别设置有直流输入端子和交流输出端子，直流输入端子经IGBT模块组件与交流输出端子相连接，单元控制板通过控制IGBT模块组件实现直流至交流的逆变工作；单元壳体的下侧面上设置有电源线插头和光线插头。本实用新型的功率单元，所形成的功率单元较为紧凑，提高了功率单元的功率密度；通过在单元控制板的外围设置绝缘护板，提高了功率单元的防护的等级。通过在散热器上设置散热网格，实现了对IGBT模块组件的良好散热，保证了其使用寿命。

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种功率单元，更具体的说，尤其涉及一种高防护、低成本和高功率密度的功率单元。

背景技术

随着轨道交通行业对电力电子产品的应用环境要求越来越严苛，需要承受现场高温、高湿等环境因素的侵袭，导致现场设备出现各种各样的故障问题，因此对环境的适应性要求越来越高，高防护、高可靠性电子产品是一种发展趋势。同时成本也是一个产品的重要衡量指标，近年来，产品价格的竞争态势越来越明显，性价比高的产品市场比较紧缺。高功率密度的产品相对较少，为了尽可能的节约现场空间，降低成本，提高功率密度。采用大功率器件，通过充分利用空间，合理布局结构，达到减小体积，增大功率密度，降低成本的目的。

发明内容

本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种高防护、低成本和高功率密度的功率单元。

本实用新型的高防护、低成本和高功率密度的功率单元，包括内部为容纳空腔的单元壳体；其特征在于：所述单元壳体的内部由上至下依次设置有电容组件、IGBT模块组件和单元控制板，单元壳体的上侧面和下侧面上分别设置有直流输入端子和交流输出端子，直流输入端子经IGBT模块组件与交流输出端子相连接，单元控制板通过控制IGBT模块组件实现直流至交流的逆变工作；单元壳体的下侧面上设置有对单元控制板供电的电源线插头和与单元控制板相通信的光线插头。

本实用新型的高防护、低成本和高功率密度的功率单元，所述单元壳体的背部及背部的四周设置有散热器护板，散热器护板中设置有对IGBT模块组件散热的散热器，所述散热器护板的上侧面、下侧面和背部均设置有实现空气对流的散热网格。

本实用新型的高防护、低成本和高功率密度的功率单元，所述单元控制板的外围设置有用于提供功率单元防护等级的绝缘护板。

本实用新型的高防护、低成本和高功率密度的功率单元，所述单元壳体的下侧面上设置有两个单元把手。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的功率单元，通过在单元壳体的容纳空腔中由上至下依次设置电容组件、IGBT模块组件和控制单元，使得所形成的功率单元较为紧凑，提高了功率单元的功率密度；进一步地，通过在单元控制板的外围设置绝缘护板，有效地提高了功率单元的防护的等级。

进一步地，通过在单元壳体的背部设置散热器及散热器护板，并在散热器的上侧面、下侧面和背侧面上设置散热网格，在散热器的作用下可实现空气在散热器护板中流动，有效地实现了对IGBT模块组件的散热，保证了IGBT模块组件的使用寿命。

与现有技术相比，其优点是：

1.防护等级高，环境适应性强。功率单元的防护等级高（能够达到IP65），能够适应轨道交通行业对电力电子产品的应用环境要求，降低产品由于环境因素带来的产品质量问题，减少故障率，提高产品的可靠性与稳定性。

2．功率密度高。单元采用大功率器件，通过充分利用空间，合理布局结构，增大功率密度，减小单元的体积，达到增大功率密度的目的，特别是对于空间受限的现场更加适用。

3.装配效率高、成本低。壳体采用铝合金模具件，对外接口采用模具件进行嵌套，降低了单元结构件的整体加工与制造成本，装配效率提升明显，适合自动化或流水线作业要求。大大提高了装配效率，大大降低了装配的时间与人工成本。

附图说明

图1为本实用新型的功率单元的主视图；

图2为本实用新型的功率单元的后视图；

图3为本实用新型的功率单元的左视图；

图4为本实用新型的功率单元的右视图；

图5为本实用新型的功率单元的俯视图；

图6为本实用新型的功率单元的仰视图；

图7为本实用新型的功率单元的立体图；

图8为本实用新型的功率单元的电路原理图。

图中：1单元壳体，2电容组件，3 IGBT模块组件，4单元控制板，5直流输入端子，6交流输出端子，7绝缘护板，8散热器护板，9电源线插头，10光纤插头，11单元把手，12散热网格。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1至图7所示，分别给出了本实用新型的高防护、低成本和高功率密度的功率单元的主视图、后视图、左视图、右视图、俯视图、仰视图和立体图，所示的功率单元由单元壳体1、电容组件2、IGBT模块组件3、单元控制板4、直流输入端子5、交流输出端子6、散热器护板8、电源线插头9和光线插头10组成，单元壳体1起固定和支撑作用，单元壳体1的内部为容纳空腔。电容组件2、IGBT模块组件3和单元控制板4依次设置于单元壳体1的容纳空腔中，使得所形成的功率单元比较紧凑，保证了功率单元具有较大的功率密度。

直流输入端子5设置于单元壳体1的上侧面上，直流输入端子5穿过单元壳体1后与IGBT模块组件3的直流输入端相连接；交流输出端子6设置于单元壳体1的下侧面上，交流输出端子6穿过单元壳体1后与IGBT模块组件3的输出端相连接。单元控制板4通过对IGBT模块组件3的控制，来实现直流电至交流电的逆变作业。

所示单元壳体1的背部及背部的四周设置有散热器护板8，散热器护板8中设置有对IGBT模块组件3散热的散热器。散热器护板8的上侧面、下侧面以及背面均开设有散热网格12，设置散热网格12的目的是实现空气对流。这样，在散热器的带动下，即可实现外界空气在散热器护板8中的空气流动，以保证对IGBT模块组件3的良好散热，确保IGBT模块组件满足使用寿命要求。

所示的电源线插头9和光纤插头10设置于单元壳体1的下侧面上，电源线插头9用于实现对单元控制板4的供电，经光纤插头10实现与单元控制板5的通信。所示单元控制板4的外围设置有绝缘护板7，由于设置了绝缘护板7，提高了整个功率单元的电压防护等级。所示单元壳体1的下表面上设置有两个单元把手11，由于使用时单元壳体1以水平状态放置于架子上，通过手握单元把手11，可方便地将功率单元插入和拔出，方便了功率单元的检查和维修。

如图8所示，给出了本实用新型的功率单元的电路原理图，所示的A相、B相和C相逆变电路均由两个IGBT模块构成，直流电源的输入端及每相逆变电路的输入端均接有电容，同一相逆变电路中的两IGBT模块的连接处形成逆变后的三相交流电源的输出端。

使用时，通过散热器将IGBT模块组件3固定，然后将电容组件2安装到单元壳体中，再将单元控制板4安装到绝缘隔板7上，整个再安装到单元壳体1上，最后将直流输入端子5、交流输出端子6、单元把手11、光纤插头10、电源线插头9、散热器护板8安装到单元壳体上1组成高防护的逆变单元。散热器风道与单元壳体1相连接部分完全隔离，起到密封的效果，达到高防护等级的要求。