主電路模塊化設(shè)計(jì)在大功率電源中的應(yīng)用

　　在大功率電源的整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主電路的模塊化設(shè)計(jì)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(jì)，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(jì)的優(yōu)點(diǎn)。不論是單相輸出或是三相獨(dú)立輸出的電源產(chǎn)品都可參照該模塊化設(shè)計(jì)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(dú)立風(fēng)道組成單相模塊化設(shè)計(jì)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(shí)也要滿足主電路對(duì)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(gè)電容上承受的電壓一致，以免某個(gè)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(gè)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(dú)立風(fēng)道組成

　　由風(fēng)機(jī)、散熱器、安裝板組成了獨(dú)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(dú)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(shí)必須將模塊抽出柜體外。

4 應(yīng)用實(shí)例

　　該種設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(hào)： :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