[发明专利]用于模块功率单元的封装系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2005年8月31日提交的题为“Packaging method for modularmultilevel power cells and system infrastructure”的未决美国临时专利申请No.60/713,197并且其全部内容在此用作参考。

关于联邦资助研究的声明

不适用(not application)。

联合研究协议参与者的姓名

不适用。

通过引用光盘材料而并入(INCORPORATION BY REFERENCE OFMATERIAL ON DISK)

不适用。

背景技术

1、技术领域

本申请总体上涉及功率输送系统。

2、相关技术的描述

近年来，用于中压变频驱动器(VFD)的电路已经受到关注。在过去的十年内已经引入了几种新颖的方法。例如，在如Hammond的美国专利No.5,625,545(其公开全部在此用作参考)中所述的包含串联逆变器的电路中，逆变器或功率单元110包括三相二极管桥整流器112、一个或多个直流(DC)电容器114、和H桥逆变器116。整流器112将输入118的交流(AC)电压转换成基本恒定的DC电压，该DC电压由跨接在整流器112输出端的电容器114所维持。逆变器110的输出级包括H桥逆变器116，该H桥逆变器包含两极、即左极和右极，每一极都具有两个器件。逆变器110利用H桥逆变器116中的半导体器件的脉宽调制(PWM)将DC电容器114两端的DC电压变换为AC输出120。

用于中压和高压电机控制的其它电路和驱动器是可用的。一般，中压是指高于690伏(V)并低于69千伏(kV)的额定电压。在一些实施例中，中压可以是大约1000V和大约69kV之间的电压。高压定额超过这种中压定额。在许多这样的系统中，采用模块功率单元。工业上通常寻求各种途径来降低这种系统的尺寸，提高系统的寿命和可靠性，并允许系统在一个或多个故障情况下保持运行。

在此所包含的公开试图解决上面提出的一个或多个问题。

发明内容

在实施例中，功率输送系统包括多个位于壳体结构内部的可拆卸功率单元。每个功率单元都包括水冷散热器、进气口和出气口。系统还包括热交换器。每个单元可以被设置用于将空气接收到进气口和将空气排出到空气室。热交换器可以被设置用于接收来自空气室的空气，使空气冷却，并通过每个单元的进气口使冷却空气再循环到单元。在运行期间，通过单元排出到空气室的空气可能比被接收到单元的进气口中的空气热。此外，每个单元的散热器可以连接到进水口和出水口，并且在运行期间，由单元通过出水口排出的水可能比被接收到同一单元的进水口中的水热。在一些实施例中，每个功率单元都包括多个电容器连接器和多个晶体管。电容器连接器可以被设置得比散热器的位置更靠近于进气口，散热器可以被设置得比电容器连接器的位置更靠近于出气口。在运行期间，通过单元循环的大部分空气可以在接触散热器之前与电容器连接器接触。每个功率单元还包括比散热器的位置更靠近于进气口的电路板。系统还包括位于单元和空气室之间的底板、位于空气室内用以将功率输送到单元的多个功率输送总线、和位于空气室内用以从单元接收功率并将功率输送到负载的多个功率返回总线。系统还可以包括水输送总管和水返回总管，使得每个总管都包括多个自封闭连接，其中每个连接在单元被连接到连接时打开并且在单元从连接上移除时闭合。