主电路模块化设计在大功率电源中的应用

1 引言  

在大功率电源的整机结构设计中，主电路的模块化设计有着明显的优越性。合理的风道布局，高效的散热设计，方便的安装及可维护性，都体现了主电路模块化设计的优点。不论是单相输出或是三相独立输出的电源产品都可参照该模块化设计的方法。  

2 单相模块化单元的组成  

由电容阵列、均压电阻、叠层母线、IGBT模块及独立风道组成单相模块化设计单元。  

2.1电容阵列组成  

根据直流侧输入电压的高低，决定电解电容串联的数量。比如说，直流侧输入电压为400V，我们可以用2只250V耐压的电容串联以满足要求。同时也要满足主电路对电容总容量的要求，就需要将串联后的电容再进行并联，至于要并联几组电容，由总容量确定，如图1所示。  


  

2.2叠层母线的构成  

压合式叠层母线由正极板、负极板、绝缘板、电容连接板组成。正、负极板之间重叠的面积越大，间隙越小，寄生电感就越小，可降低功率模块工作过程中产生的尖峰电压。该母线正、负极之间很薄的一层绝缘板（0.5mm厚），采用热压工艺将两层极板紧紧压合在一起。其中，电容连接板采用胶接工艺，固定在绝缘板上，起到将电容串联起来的作用，如图2所示。  


  

2.3均压电阻  

电容串联后，要保证每个电容上承受的电压一致，以免某个电容因过压而击穿，特别要在电容两端并联均压电阻，将电容两端的电压钳住，保证每个电容两端承受的电压相同，如图3所示。  


  

先将均压电阻两端与固定支架焊接在一起，再将均压电阻焊接组件通过螺钉固定在电容两端，使每只电容两端的电压都保持相同。参见图4。  


  

2.4 独立风道组成  

由风机、散热器、安装板组成了独立的风道，如图5所示。  


  

2.5模块化组件总装  

如图6所示，各部分装配在一起，组成了单相模块。  


  

3 三相独立主电路模块化安装  

根据整机结构要求的不同，可以有多种安装方式。正面安装在上半部，自下而上的风道；器件朝向正面，打开柜门即可维护，如图7所示。  


  

另外，也可以侧面安装，左右或前后风道。这种安装方式节省空间，结构紧凑，但维护时必须将模块抽出柜体外。  

4 应用实例  

该种设计方法已成功应用于SG100K3光伏并网逆变电源中，如图8所示。  

5 结论  

该模块化的结构设计方法已广泛应用于公司大功率UPS、光伏并网逆变电源的主电路结构设计中。给快速化、标准化的生产创造了条件，给现场的设备维护也带来极大的便利。