CN209948976U - 一种全桥高频并联功率单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种全桥高频并联功率单元，包括结构相同的两个逆变半桥，逆变半桥的水冷板竖直的固定在绝缘的安装板上，驱动板与MOSFET器件电连。水冷板的一侧面上固定有MOSFET器件，驱动板与水冷板平行，两个水冷板之间设置有滤波电容和阻容吸收。滤波电容的两端分别与两个水冷板固定连接，阻容吸收的一端与水冷板固定连接，阻容吸收的另一端与MOSFET器件连接。MOSFET器件与输出汇流排连接输出，输入汇流排与水冷板连接。输出汇流排的表面设置有绝缘层，两个逆变半桥的输出汇流排压紧并排输出。本实用新型采用上述结构的全桥高频并联功率单元，能够解决输出汇流排对其他器件干扰大、均流性差、易损坏的问题，具有结构紧凑、更易于集成在较小空间内的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及高频逆变功率单元技术领域，尤其是涉及一种全桥高频并联功率单元。
背景技术
高频感应加热设备是金属焊接、金属熔炼、热处理、热成型等工艺过程中广泛采用的加热方式，多用于金属直缝管材焊接、半导体单晶生长、各种金属制品的钎焊、有色金属熔炼的加热过程。基于MOSFET功率器件构成的高频逆变功率单元是高频感应加热设备中的重要组成部分，直接影响高频感应加热设备的电气性能，进而影响加高频感应加热设备的运行安全可靠性及工作效率。实际生产中大部分高频感应加热设备是由MOSFET功率器件组成的高频逆变功率单元，实现了电能的传输与变换。
目前市场上的基于功率器件MOSFET高频逆变功率单元一般由功率器件MOSFET、水冷板、驱动板、汇流排、阻容吸收及滤波电容等部分组成。其中功率器件MOSFET固定在水冷板的一侧，阻容吸收固定在水冷板的另一侧，滤波电容连接在正负极板间。多只功率器件MOSFET与汇流排并联连接汇流输出构成逆变桥的半桥，两个半桥在空间上组成全桥。
逆变半桥的输出汇流排独立输出电流，电流频率高，电流密度大，周围磁场强，对柜内的其它器件干扰严重，大功率逆变半桥电气性能差运行困难。空间相邻的两个半桥构成全桥，逆变输出汇流排间距大，空间磁场辐射大，对柜体材质有特殊要求，柜内空间距离要求大，成本较高。逆变半桥输出汇流排引线电感大，多只MOSFET器件并联使用，均流性差。逆变半桥的MOSFET器件及水冷板水平布局，长时间运行后容易聚集灰尘，降低绝缘性能，引起短路损坏器件事故。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种全桥高频并联功率单元，解决输出汇流排对其他器件干扰大、均流性差、易损坏的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种全桥高频并联功率单元，包括结构相同的两个逆变半桥，所述逆变半桥包括水冷板、驱动板、MOSFET器件、阻容吸收、滤波电容和输出汇流排，水冷板固定在绝缘的安装板上，驱动板通过绝缘支柱固定在水冷板上，驱动板与MOSFET器件电连，安装板上竖直的固定有两个水冷板，水冷板的一侧面上固定有MOSFET器件，驱动板与水冷板平行，两个水冷板之间设置有滤波电容和阻容吸收，滤波电容的两端分别与两个水冷板固定连接，阻容吸收的一端与水冷板固定连接，阻容吸收的另一端与MOSFET器件连接，MOSFET器件与输出汇流排连接输出，输入汇流排与水冷板连接；输出汇流排的表面设置有绝缘层，两个逆变半桥的输出汇流排压紧并排输出。
优选的，所述输出汇流排上设置有冷却用的水冷管一。
优选的，所述水冷板上设置有水冷管二，水冷管二位于水冷板的内部。
优选的，所述水冷板为铜板或铝镶铜板，水冷管一及水冷管二为铜管。
本实用新型所述的一种全桥高频并联功率单元，包括两个上下分布的逆变半桥，逆变板桥的水冷板竖直的固定在安装板上，两个水冷板向背的一侧安装有MOSFET器件和驱动板，两个水冷板之间设置有滤波电容和阻容吸收，结构设计合理紧凑，有利于将功率单元集成在较小的柜体内。竖直设置的水冷板，驱动板测试及维护方便，同时方便MOSFET器件的更换；另外，减少水冷板上灰尘的聚集。输出汇流排绝缘处理后压紧并排输出，提高了输出电流频率及电流密度，降低了周围空间的磁场；减小了输出引线电感，提高了MOSFET器件并联使用的均流性，易于制作大功率全桥高频逆变单元。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型一种全桥高频并联功率单元实施例的右视结构示意图；
图2为本实用新型一种全桥高频并联功率单元实施例的主视结构示意图；
图3为本实用新型一种全桥高频并联功率单元实施例的俯视结构示意图。
附图标记
1、安装板；2、驱动板；3、MOSFET器件；4、水冷板；5、输入汇流排；6、输出汇流排；7、水冷管一；8、滤波电容；9、阻容吸收；10、支柱；11、水冷管二。
具体实施方式
实施例
图1为本实用新型一种全桥高频并联功率单元实施例的右视结构示意图，图2为本实用新型一种全桥高频并联功率单元实施例的主视结构示意图，图3为本实用新型一种全桥高频并联功率单元实施例的俯视结构示意图。如图1-3所示，一种全桥高频并联功率单元，包括结构相同的两个逆变半桥。逆变半桥包括水冷板4、驱动板2、MOSFET器件3、阻容吸收9、滤波电容8和输出汇流排6，水冷板4固定在绝缘的安装板1上。驱动板2通过绝缘支柱10固定在水冷板4上，驱动板2与MOSFET器件3电连。安装板1上竖直的固定有两个水冷板4，两个水冷板4分别为正负极板。水冷板4为铜板或铝镶铜板，具有较好的导电性能。水冷板4的一侧面上固定有MOSFET器件3，驱动板2与水冷板4平行设置。水冷板4由水平布局改为纵向布局，驱动板2测试及维护方便，同时方便MOSFET器件3的更换；另外，减少水冷板4上灰尘的聚集，减少逆变单元的故障率，提高运行稳定性和使用寿命。
两个水冷板4之间设置有滤波电容8和阻容吸收9，滤波电容8的两端分别与两个水冷板4固定连接。阻容吸收9的一端与水冷板4固定连接，另一端与MOSFET器件3连接。MOSFET器件3与输出汇流排6连接输出，输入汇流排5与水冷板4连接。将水冷板4竖直设置后，驱动板2和MOSFET器件3前后的布置在水冷板4向背的一侧，滤波电容8和阻容吸收9设置在两个水冷板4之间，输入汇流排5和输出汇流排6分贝位于水冷板4的两端，合理的元件布局使功率单元的结构更紧凑，减小了功率单元的体积，更易于集成在较小的空间内，从而减小外部包装柜体的尺寸，降低成本。
输出汇流排6的表面设置有绝缘层，两个逆变半桥的输出汇流排6压紧并排输出。功率单元由原来的半桥独立输出改为全桥并排输出，提高了逆变输出电流频率及电流密度，降低逆变输出周围空间的磁场，减轻对柜内其他器件的干扰，大功率逆变全桥更容易实现。输出汇流排6绝缘处理后压紧并排输出，减小了输出引线电感，使每只MOSFET器件3输出电流路径趋于一致，提高了MOSFET器件3并联使用的均流性，易于制作大功率的全桥高频功率单元。
输出汇流排6上设置有冷却用的水冷管一。水冷板4上设置有水冷管二11，水冷管二11位于水冷板4的内部。水冷管一及水冷管二11为铜管。水冷管一及水冷管二11与外置的冷却装置连通，用于对输出汇流排6、MOSFET器件3进行冷却。
因此，本实用新型采用上述结构的全桥高频并联功率单元，能够解决输出汇流排对其他器件干扰大、均流性差、易损坏的问题，具有结构紧凑、更易于集成在较小空间内的优点。
以上是本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围不应局限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此本实用新型的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种全桥高频并联功率单元，包括结构相同的两个逆变半桥，所述逆变半桥包括水冷板(4)、驱动板(2)、MOSFET器件(3)、阻容吸收(9)、滤波电容(8)和输出汇流排(6)，水冷板(4)固定在绝缘的安装板(1)上，驱动板(2)通过绝缘支柱(10)固定在水冷板(4)上，驱动板(2)与MOSFET器件(3)电连，其特征在于：安装板(1)上竖直的固定有两个水冷板(4)，水冷板(4)的一侧面上固定有MOSFET器件(3)，驱动板(2)与水冷板(4)平行，两个水冷板(4)之间设置有滤波电容(8)和阻容吸收(9)，滤波电容(8)的两端分别与两个水冷板(4)固定连接，阻容吸收(9)的一端与水冷板(4)固定连接，阻容吸收(9)的另一端与MOSFET器件(3)连接，MOSFET器件(3)与输出汇流排(6)连接输出，输入汇流排(5)与水冷板(4)连接；输出汇流排(6)的表面设置有绝缘层，两个逆变半桥的输出汇流排(6)压紧并排输出。
2.根据权利要求1所述的一种全桥高频并联功率单元，其特征在于：所述输出汇流排(6)上设置有冷却用的水冷管一(7)。
3.根据权利要求1所述的一种全桥高频并联功率单元，其特征在于：所述水冷板(4)上设置有水冷管二(11)，水冷管二(11)位于水冷板(4)的内部。
4.根据权利要求1所述的一种全桥高频并联功率单元，其特征在于：所述水冷板(4)为铜板或铝镶铜板，水冷管一(7)及水冷管二(11)为铜管。
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|---|---|---|---|---|
| CN112865557A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-05-28 | 华北电力大学（保定） | 一种mosfet高频全桥逆变单元 |
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