主電路模塊化設(shè)計在大功率電源中的應(yīng)用

1  引言

    在大功率電源的整機結(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、負極板、絕緣板、電容連接板組成。正、負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、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，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)備維護也帶來極大的便利。