TWM643291U

TWM643291U - 程控交流電源機箱、逆變器結構、直流電轉為交流電的結構及散熱基板

Info

Publication number: TWM643291U
Application number: TW112200864U
Authority: TW
Inventors: 施鎮宇
Original assignee: 鎰福電子股份有限公司
Priority date: 2023-01-31
Filing date: 2023-01-31
Publication date: 2023-07-01

Abstract

本創作為一種程控交流電源機箱，包括散熱器、第一對被動元件、壓合母排及絕緣柵雙極電晶體(IGBT)。該散熱器具有基板；第一對被動元件裝設於該基板上，用以儲存電能；壓合母排裝設於該第一對被動元件上，用以接收高壓直流輸電(HVDC)而使該第一對被動元件儲存該電能；以及絕緣柵雙極電晶體裝設於該基板上並電連接至該壓合母排，用以從該第一對被動元件中提取該電能以產生交流電。

Description

程控交流電源機箱、逆變器結構、直流電轉為交流電的結構及散熱基板

本創作為一種程控交流電源機箱、逆變器結構及散熱基板，尤指一種利用導流裝置以引導熱氣之流動的程控交流電源機箱。

就一般的高壓直流輸電(High Voltage Direct Current,HVDC)而言(即採用高電壓的直流輸電系統)，在長距離輸電的情形下，高壓直流輸電的傳輸電量大、損失較小，因此成本較低。在接收高壓直流輸電所傳送的電力時，都需要使用到程控(Programmable)交流電源機箱(即逆變器)。目前為實現逆變器之高效低損耗的電流導通與分流，已有疊層母排之廣泛使用，其不但解決原來雜散電感效應問題，也因為二塊母銅排(或稱為銅母排、複合母排、層壓母排、匯流排、母線等)之壓緊實，而於線路中可得到小電容，並得以吸收高頻的諧波。同時改善了原來多件組合之作業加工時間，提高了生產效能，並且能完全避免發生錯誤的安裝。

又藉著對母銅排之絕緣材料的包覆，能改善先前母銅排之大面積裸露而導致接觸或爬電(跳電)之風險，並大幅減小先前因裸露而造成表面氧化之電容面積的損失。而藉由疊層母排之設計為緊密，同時巧妙地利用板面轉折的設計方式，可有效地大幅減少產品內部佔用的空間。又疊層母排於此直流的端點即可直接進行多組的連續並聯之銜接，很方便三相或多組並接處理，而逆變器已裝設有散熱器及通風裝置，然其散熱的效率卻不甚理想，因此實在有必要更進一步地改善既有的散熱模式。

職是之故，申請人鑑於習用的交流電源機箱缺乏有效的散熱模式，經過悉心試驗與研究，並一本鍥而不捨之精神，終構思出本創作，能夠克服習用技術的不足，以下為本創作的簡要說明。

本創作的程控交流電源機箱藉由散熱器的基板以裝設第一對儲能元件，並利用裝設導流裝置以提升逆變器之散熱效率。

本創作為一種程控交流電源機箱，包括散熱器、第一對被動元件、壓合母排及絕緣柵雙極電晶體(IGBT)。該散熱器具有基板；第一對被動元件裝設於該基板上，用以儲存電能；壓合母排裝設於該第一對被動元件上，用以接收高壓直流輸電(HVDC)而使該第一對被動元件儲存該電能；以及絕緣柵雙極電晶體裝設於該基板上並電連接至該壓合母排，用以從該第一對被動元件中提取該電能以產生一交流電。

如按照其他可採行的觀點，本創作還揭露一種逆變器結構，包括基板、第一對儲能元件、複數個母銅排、電能接收元件及導流裝置。該第一對儲能元件裝設於該基板上，用以儲存電能；複數個母銅排裝設於該第一對儲能元件上，用以接收直流輸電而使該第一對儲能元件儲存該電能；電能接收元件裝設於該基板上並電連接至該複數個母銅排，用以從該第一對儲能元件中提取該電能以產生交流電並同時產生熱氣；以及導流裝置裝設在該基板上方，用以引導該熱氣之流動。

本創作亦可以為一種直流電轉為交流電的結構，包括電源接收基板、第一對儲能元件、壓合導電裝置及電能接收元件。該第一對儲能元件裝設於該基板上，用以儲存電能；壓合導電裝置裝設於該第一對儲能元件上，用以接收直流輸電而使該第一對儲能元件儲存該電能；以及電能接收元件裝設於該基板上並電連接至該壓合導電裝置，用以從該第一對儲能元件中提取該電能以產生交流電。

本創作又為一種電源機箱，包括基板、第一對儲能元件、固定結構、電能轉換元件及定位式導電裝置。該基板具表面；第一對儲能元件用以儲存電能，並具第一複數對電極；固定結構將該第一對儲能元件直接裝設於該表面上；電能轉換元件裝設於該基板上並具一第二複數對電極；以及定位式導電裝置用以定位並電連接該第一複數對電極及該第二複數對電極，以完成電能轉換。

本創作是一種電源機箱用散熱基板，包括第一表面及第二相對表面。該第一表面於其上設置散熱裝置；以及第二相對表面於其上設置第一對儲能元件，用以儲存一電能，並具一第一複數對電極；以及固定結構，將該第一對儲能元件直接裝設於該第二相對表面上。

10:程控交流電源機箱

11:通風裝置

21:散熱器

221:第一對被動元件

23:壓合母排

24:基板

251:第一電容

252:第二電容

26:散熱片

27:驅動電路板

31:絕緣柵雙極電晶體

42:第二對被動元件

43:基板

53:第三對被動元件

54:基板

60:導流管

61,62:端部

63:散熱片

71:第一導電板

711:正極輸入端

712:正極儲能端

72:第二導電板

721:負極輸入端

722:負極儲能端

73:第三導電板

731:正極串聯端

732:負極串聯端

741:第一絕緣層

742:第二絕緣層

743:第三絕緣層

744:第四絕緣層

81:正極輸出端

82:負極輸出端

90:固定架

91:散熱片

92:散熱器

93:電能轉換元件

94:表面

951:第一表面

101:第一對正電極

102:第二對負電極

第一圖：是本創作之程控交流電源機箱的較佳實施例之整體架構的後視示意圖；

第二圖：是裝設在第一圖的機箱內部之散熱器、第一對被動元件、壓合母排及絕緣柵雙極電晶體的立體示意圖；

第三圖：是顯示第二圖中的絕緣柵雙極電晶體之裝設位置的側視示意圖；

第四圖：是又一裝設在第一圖的機箱內部之散熱器、第一對被動元件、壓合母排及絕緣柵雙極電晶體的立體示意圖；

第五圖：是再一裝設在第一圖的機箱內部之散熱器、第一對被動元件、壓合母排及絕緣柵雙極電晶體的立體示意圖；

第六圖：是裝設在第五圖上方的導流管與散熱片爆開時之立體示意圖；

第七圖：是第二圖的壓合母排之爆開立體示意圖；

第八圖：是第七圖的壓合母排之立體示意圖；

第九圖：是第五圖中的散熱器、三對被動元件、壓合母排及絕緣柵雙極電晶體之爆開立體示意圖；以及

第十圖：是顯示第五圖中的絕緣柵雙極電晶體之電極位置的爆開立體示意圖。

為了提升逆變器的散熱效果，本創作提出的程控交流電源機箱利用裝設在散熱器上方的導流裝置加以提升其散熱效率。請參閱第一圖，顯示出一種程控交流電源機箱10，具有4台通風裝置11，程控交流電源機箱10包括如第二圖所示的散熱器21、第一對被動元件221、壓合母排23及如第三圖所示的絕緣柵雙極電晶體(IGBT)31。散熱器21具有基板24；第一對被動元件221裝設於基板24上，用以儲存電能；壓合母排23裝設於第一對被動元件221上，用以接收高壓直流輸電(HVDC)而使第一對被動元件221儲存該電能；以及絕緣柵雙極電晶體31裝設於基板24上並電連接至壓合母排23，用以從第一對被動元件221中提取該電能以產生交流電。

又散熱器21裝設有複數塊散熱片26，用以使絕緣柵雙極電晶體31得以散熱，而在複數塊散熱片26上形成熱氣。程控交流電源機箱10更包括驅動電路板27，與絕緣柵雙極電晶體31電連接，用以驅動絕緣柵雙極電晶體31。

前述實施例中，程控交流電源機箱10的第一對被動元件221具有第一電容251及第二電容252，第一電容251係串聯至第二電容252。在另一實施例中，程控交流電源機箱10可包括如第四圖所示的第二對被動元件42，與第一對被動元件221並聯且裝設於基板43上，壓合母排23為疊層母排。

前述各實施例中，程控交流電源機箱10更包括如第五圖所示的第三對被動元件53、如第六圖所示的導流管60，其中第三對被動元件53與第二對被動元件42並聯且裝設於基板54上，且導流管60之二端部61,62分別連接複數塊散熱片63及通風裝置11。

前述各實施例中，程控交流電源機箱10的壓合母排23具有如第七圖所示的第一導電板71、第二導電板72及第三導電板73，第一導電板71具有正極輸入端711、正極儲能端712及如第八圖所示的正極輸出端81，第二導電板72具有負極輸入端721、負極儲能端722及負極輸出端82，第三導電板73具有正極串聯端731及負極串聯端732。正極輸入端711及負極輸入端721用以供該高壓直流輸電之輸送電力，第一導電板71之正極儲能端712連接至第一電容251之正極，第二導電板72之負極儲能端722連接至第二電容252之負極，第三導電板73之正極串聯端731連接第二電容252之正極，第三導電板73之負極串聯端732連接第一電容251之負極，且正極輸出端81及負極輸出端82分別連接絕緣柵雙極電晶體31之正極及負極。

前述各實施例中，程控交流電源機箱10的壓合母排23具有第一絕緣層741、第二絕緣層742、第三絕緣層743及第四絕緣層744，第一絕緣層741及第二絕緣層742用以包覆第一導電板71，且第三絕緣層743及第四絕緣層744用以包覆第二導電板72及第三導電板73。當然，第二絕緣層742及第三絕緣層743也可以合併而簡化為一層。

前述各實施例中，壓合母排23之材質可以為紫銅。

如按照其他可採行的觀點，本創作還揭露一種逆變器結構(例如：程控交流電源機箱10)，包括基板24、第一對儲能元件(例如：第一對被動元件221)、複數個母銅排(例如：壓合母排23)、電能接收元件(例如：絕緣柵雙極電晶體31)及導流裝置(例如：導流管60)。該第一對儲能元件裝設於該基板上，用以儲存電能；複數個母銅排裝設於該第一對儲能元件上，用以接收直流輸電而使該第一對儲能元件儲存該電能；電能接收元件裝設於該基板上並電連接至該複數個母銅排，用以從該第一對儲能元件中提取該電能以產生交流電並同時產生熱氣；以及導流裝置裝設在該基板上方，用以引導該熱氣之流動

前述實施例中，該逆變器結構更包括如第九圖所示的固定架90，其中該第一對儲能元件利用固定架90以裝設在基板54上，且基板54更裝設有複數塊散熱片91，以形成散熱器92。

本創作亦可以為一種直流電轉為交流電的結構(例如：程控交流電源機箱10)，包括電源接收基板(例如：基板24)、第一對儲能元件(例如：第一對被動元件 221)、壓合導電裝置(例如：壓合母排23)及電能接收元件(例如：絕緣柵雙極電晶體31)。該第一對儲能元件裝設於基板24上，用以儲存電能；壓合導電裝置裝設於該第一對儲能元件上，用以接收直流輸電而使該第一對儲能元件儲存該電能；以及電能接收元件裝設於基板24上並電連接至該壓合導電裝置，用以從該第一對儲能元件中提取該電能以產生交流電。

前述實施例中，該結構中的直流輸電係高壓直流輸電，且最低並無380V(伏特)之電壓限制，但其最高應是只能到上千伏特左右。

本技術主要為一種電源機箱(例如：程控交流電源機箱10)，包括基板54、第一對儲能元件(例如：第一對被動元件221)、固定結構(例如：固定架90)、電能轉換元件93及定位式導電裝置(例如：壓合母排23)。基板54具表面94；第一對儲能元件(例如：第一對被動元件221)用以儲存電能，並具第一兩對電極(第一對電容即有兩對電極)；固定結構將該第一對儲能元件直接裝設於表面94上；電能轉換元件93裝設於基板54上並具如第十圖所示的第二兩對電極(即電能轉換元件93之第一對正電極101及第二對負電極102)；以及定位式導電裝置用以定位並電連接該第一兩對電極及該第二兩對電極101,102，以完成電能轉換。

本創作也可以是一種電源機箱用散熱基板54，包括第一表面951及第二相對表面(例如：表面94)。第一表面951於其上設置散熱裝置(例如：散熱片91)；以及第二相對表面於其上設置第一對儲能元件(例如：第一對被動元件221)，用以儲存電能，並具第一兩對電極；以及固定結構(例如：固定架90)，將該第一對儲能元件直接裝設於該第二相對表面上。本創作除了使用單一的程控交流電源機箱10之外，亦可同時使用多個電源機箱，還可以在多個機箱之間再互相進行串接。

綜上所述，本創作確能以一種新式的設計，藉由散熱器的基板以裝設第一對儲能元件，即能順利地進行儲能，並且巧妙的運用導流裝置之裝設於散熱器上，果能以有效的提升逆變器之散熱效率。故凡熟習本技藝之人士，得任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。