一种大功率储能变流器设备水冷功率模块的制作方法

本发明涉及储能变流器领域，特别涉及一种大功率储能变流器设备水冷功率模块。

背景技术：

1、储能变流器(pcs)是一种能够实现电网和储能系统之间双向能量转换的电力转换设备，具有高效率、快速响应、可靠性高和灵活性强等特点。储能变流器(pcs)可控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。pcs由dc/ac双向变流器功率模块、控制单元等构成。pcs控制器通过通讯接收后台控制指令，根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率的调节。

2、常规储能变流器功率模块一般采用风冷模式进行散热处理，占用空间体积大，且换热效率较低。因此常规交流三相一般每一相采用一个散热模块，整体下来就需要三套散热模块，且需要建立三套散热风道。

3、同时，存在个别液冷方案，采用三相igbt均在同一块水冷板的应用案例，此方案所有igbt发热单元均安放在水冷板单侧板面，整体水冷板板面较大，进而整个柜体尺寸较大。水冷板散热效率较低，对水冷流量要求较大。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，提供了一种大功率储能变流器设备水冷功率模块，采用高效的液冷模式，通过对整体金属框架、绝缘件支架、三款叠层铜母排、水冷板的设计，可以有效提高功率模块散热效率，并减小功率模块体积。

2、本发明采用的技术方案如下：一种大功率储能变流器设备水冷功率模块，包括电容模块与igbt模块；

3、所述电容模块包括电容安装框架与安装在电容安装框架中的母线电容，所述电容安装框架上设置有第一直流叠层铜母排，所述母线电容与第一直流叠层铜母排电气连接；

4、所述igbt模块包括水冷板安装框架、水冷板、igbt外管模块、igbt内管模块、第二直流叠层铜母排、交流叠层铜母排以及交流输出铜排；所述水冷板安装在水冷板安装框架中，所述igbt外管模块与igbt内管模块分别安装在水冷板两面上，且通过交流叠层铜母排电气连接；同时，所述igbt外管模块与第二直流叠层铜母排电气连接，所述igbt内管模块与交流输出铜排电气连接，实现交流输出；

5、所述igbt模块以可拆卸的方式与电容模块的电容安装框架固定，固定后，第一直流叠层铜母排与第二直流叠层铜母排电气连接。

6、作为一种优选方案，所述igbt模块包括三对igbt外管模块和igbt内管模块，其中，igbt外管模块和igbt内管模块分别安装在水冷板两面，同一相的igbt外管模块和igbt内管模块通过各自的交流叠层铜母排电气连接，每个igbt内管模块通过各自的交流输出铜排实现交流输出，每个igbt外管模块连接至第二直流叠层铜母排。

7、作为一种优选方案，所述电容模块还包括绝缘件支架，设置在电容安装框架中用于母线电容与第一直流叠层铜母排的整体固定。

8、作为一种优选方案，所述第一直流叠层铜母排上下表面设置有与绝缘件支架对应的紧固安装螺纹孔，两者通过螺栓固定连接。

9、作为一种优选方案，所述igbt模块中，水冷板中间开设有通孔，所述通孔用于安装所述交流叠层铜母排实现同一相igbt外管模块和igbt内管模块的电气连接。

10、作为一种优选方案，所述交流叠层铜母排呈c形设计，一端连接igbt内管模块，另一端穿过水冷板连接igbt外管模块。

11、作为一种优选方案，所述第二直流叠层铜母排呈z形设计，一端连接igbt外管模块，另一端与第一直流叠层铜母排电气连接。

12、作为一种优选方案，所述水冷板安装框架与电容安装框架上开设有螺纹孔，通过该螺纹孔配合螺栓实现电容模块与igbt模块的可拆卸安装。

13、作为一种优选方案，所述电容模块中的电容安装框架的一面通过挡板安装固定，另一面用于与水冷板安装框架固定连接。

14、作为一种优选方案，所述水冷板模块的上下两端分别与水冷板安装框架固定，并在远离第一直流叠层铜母排的一侧开设冷却液输入输出端口。

15、与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：

16、1、整体功率模块组合形式，电容模块和igbt模块分体设计，同步进行装配，后续组合，方便安装与维护，后续维护相对独立，不用进行整体拆除。整体功率模块设计规整，外形方正，造型美观。

17、2、igbt水冷模块设计，通过异形叠层铜母排设计和挖孔水冷板设计，整体igbt模块散热效率高，模块体积小。不同相电路之间，温差较小，布线实现完全通用，长度完全相同，有效降低线路杂感。

18、3、挖孔水冷板设计，有效的利用水冷高效散热空间，不影响igbt模块之间电气连接与控制线走线，达到三相温度均衡的效果。合理布局。

19、4、异形叠层铜母排设计，将大功率储能变流器大量的igbt有效整合，完成电气连接，有效的解决双面水冷板上的igbt安装误差以及后续维护问题。

技术特征：

1.一种大功率储能变流器设备水冷功率模块，其特征在于，包括电容模块与igbt模块；

2.根据权利要求1所述的大功率储能变流器设备水冷功率模块，其特征在于，所述igbt模块包括三对igbt外管模块和igbt内管模块，其中，igbt外管模块和igbt内管模块分别安装在水冷板两面，同一相的igbt外管模块和igbt内管模块通过各自的交流叠层铜母排电气连接，每个igbt内管模块通过各自的交流输出铜排实现交流输出，每个igbt外管模块连接至第二直流叠层铜母排。

3.根据权利要求1所述的大功率储能变流器设备水冷功率模块，其特征在于，所述电容模块还包括绝缘件支架，设置在电容安装框架中用于母线电容与第一直流叠层铜母排的整体固定。

4.根据权利要求3所述的大功率储能变流器设备水冷功率模块，其特征在于，所述第一直流叠层铜母排上下表面设置有与绝缘件支架对应的紧固安装螺纹孔，两者通过螺栓固定连接。

5.根据权利要求1或2所述的大功率储能变流器设备水冷功率模块，其特征在于，所述igbt模块中，水冷板中间开设有通孔，所述通孔用于安装所述交流叠层铜母排实现同一相igbt外管模块和igbt内管模块的电气连接。

6.根据权利要求5所述的大功率储能变流器设备水冷功率模块，其特征在于，所述交流叠层铜母排呈c形设计，一端连接igbt内管模块，另一端穿过水冷板连接igbt外管模块。

7.根据权利要求1所述的大功率储能变流器设备水冷功率模块，其特征在于，所述第二直流叠层铜母排呈z形设计，一端连接igbt外管模块，另一端与第一直流叠层铜母排电气连接。

8.根据权利要求1所述的大功率储能变流器设备水冷功率模块，其特征在于，所述水冷板安装框架与电容安装框架上开设有螺纹孔，通过该螺纹孔配合螺栓实现电容模块与igbt模块的可拆卸安装。

9.根据权利要求1所述的大功率储能变流器设备水冷功率模块，其特征在于，所述电容模块中的电容安装框架的一面通过挡板安装固定，另一面用于与水冷板安装框架固定连接。

10.根据权利要求1所述的大功率储能变流器设备水冷功率模块，其特征在于，所述水冷板模块的上下两端分别与水冷板安装框架固定，并在远离第一直流叠层铜母排的一侧开设冷却液输入输出端口。

技术总结本发明提供了一种大功率储能变流器设备水冷功率模块，包括电容模块与IGBT模块；电容模块包括电容安装框架与母线电容，母线电容与第一直流叠层铜母排电气连接；IGBT模块中，水冷板安装在水冷板安装框架上，IGBT外管模块与IGBT内管模块分别安装在水冷板两面上，且通过交流叠层铜母排电气连接；同时，IGBT外管模块与第二直流叠层铜母排连接，IGBT内管模块与交流输出铜排连接，实现交流输出；IGBT模块以可拆卸的方式与电容模块固定连接。本发明提出的水冷功率模块可以有效提高功率模块散热效率，并减小功率模块体积。技术研发人员：崔正,郑尧,唐德炜,唐成,韩鹤光受保护的技术使用者：四川航电微能源有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29