本实用新型涉及高压变频领域，特别涉及一种高压功率单元及高压变频器。
背景技术：
高压功率单元作为高压变频器的重要组成部分，将三相交流输入通过二极管整流为直流电压，再通过igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)逆变产生单相交流输出。现有方案在实现该目的时采用单独的整流桥和两个两单元的igbt单元，由于每个单独的电路模块占用空间较大，驱动电源和igbt单元很难做到同一块pcb(printedcircuitboard，印制电路板)板上，驱动信号和检测信号都需要通过电气线缆连接到igbt单元，因此整个高压功率单元的体积较大，生产成本和维护成本都很高。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种一体式集成、体积和重量明显降低的高压功率单元及高压变频器。其具体方案如下：
一种高压功率单元，包括通过铜排或pcb端子相互连接的功率板、电容板和控制板；
其中所述功率板具体包括：
分布有多个电路引脚接口、驱动电路、电源检测电路的pcb基板；
包括紧密分布的整流电路和逆变电路、通过与所述电路引脚接口适配的引脚焊接于所述pcb基板上的一体式功率模块。
优选的，所述一体式功率模块的引脚包括：
三相输入引脚、单相输出引脚、直流母线引脚和信号驱动引脚。
优选的，所述一体式功率模块还包括温敏电阻，所述引脚还包括对应所述温敏电阻的温度信号引脚。
优选的，所述pcb基板上具体还设置有温度检测电路。
优选的，所述信号驱动引脚与所述温度信号引脚位于所述一体式功率模块的弱电侧，所述三相输入引脚与所述单相输出引脚、所述直流母线引脚位于所述一体式功率模块的强电侧。
优选的，所述高压功率单元还包括：
根据所述功率板、所述电容板和所述控制板的形状及位置进行定制得到的塑胶外壳。
优选的，所述功率板和所述电容板位于同一平面且通过所述铜排连接；
所述控制板位于所述功率板和所述电容板上方，且通过所述pcb端子与所述功率板和所述电容板分别连接；
所述pcb端子具体包括：
在所述功率板和所述控制板之间传输电源检测信号的pcb焊接铜柱；
在所述功率板和所述控制板之间传输控制信号并使所述功率板为所述控制板供电的pcb插接端子。
优选的，所述电源检测电路具体包括：
输入缺相检测电路和/或母线电压检测电路。
相应的，本实用新型还公开了一种高压变频器，包括如上文任一项所述高压功率单元。
优选的，所述高压变频器包括多个串联的所述高压功率单元。
本实用新型公开了一种高压功率单元，包括通过铜排或pcb端子相互连接的功率板、电容板和控制板；其中所述功率板具体包括：分布有多个电路引脚接口、驱动电路、电源检测电路的pcb基板；包括紧密分布的整流电路和逆变电路、通过与所述电路引脚接口适配的引脚焊接于所述pcb基板上的一体式功率模块。本申请中一体式功率模块中整流电路和逆变电路紧密分布，功率板中pcb基板与一体式功率模块通过对应的引脚焊接在一起，功率板与电容板、控制板通过铜排或pcb端子相互连接，与现有技术中各模块独立、必须通过电气线缆连接相比，本申请中各部分板块通过合理的结构布局和功能分配，在保证emc和电气可靠性的同时连接紧密，使总体积大幅减小，从而生产、运输与维修替换的成本均明显降低。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例中一种高压功率单元的结构分布图；
图2为本实用新型实施例中一种一体式功率模块的引脚分布图；
图3为本实用新型实施例中一种一体式功率模块具体的引脚分布图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
现有方案采用单独的整流桥和两个两单元的igbt单元，由于每个单独的电路模块占用空间较大，驱动电源和igbt单元很难做到同一块pcb板上，驱动信号和检测信号都需要通过电气线缆连接到igbt单元，因此整个高压功率单元的体积较大，生产成本和维护成本都很高。
本申请中一体式功率模块中整流电路和逆变电路紧密分布，功率板中pcb基板与一体式功率模块通过对应的引脚焊接在一起，功率板与电容板、控制板通过铜排或pcb端子相互连接，与现有技术中各模块独立、必须通过电气线缆连接相比，本申请中各部分板块通过合理的结构布局和功能分配，在保证emc和电气可靠性的同时连接紧密，使总体积大幅减小，从而生产、运输与维修替换的成本均明显降低。
本实用新型实施例公开了一种高压功率单元，参见图1所示，包括通过铜排或pcb端子相互连接的功率板1、电容板2和控制板3；
其中所述功率板1具体包括：
分布有多个电路引脚接口、驱动电路、电源检测电路的pcb基板；
包括紧密分布的整流电路和逆变电路、通过与所述电路引脚接口适配的引脚焊接于所述pcb基板上的一体式功率模块。
在pcb基板上，电路引脚接口主要包括整个功率板1的三相输入接口、单相输出接口、与一体式功率模块的引脚适配的电路引脚接口；驱动电路则是针对一体式功率模块中整流电路和/或逆变电路的驱动信号的生成电路；电源检测电路具体包括：输入缺相检测电路和/或母线电压检测电路。
具体的，电源检测电路主要将三相输入电压和母线电压由强电转换为弱电信号，然后将该弱电信号转发到控制板3上，由控制板3对该弱电信号进一步判断是否正常，因此该电源检测电路的位置通常设置在电路引脚接口和控制板之间。可以理解的是，pcb基板除了分布于其上的电路引脚接口、驱动电路、电源检测电路外，还包括分布于驱动电路附近、为各部分元件提供电源的电源电路，还包括许多对各电路、一体式功率模块产生的电气信号的传输线路，以取代电气线缆来完成强弱电线路传输。整个高压功率单元上的信号传输由铜排、pcb端子和pcb基板共同连接实现，相比现有技术中的电气线缆，本实施例中各模块的分布更为紧密，电气信号的传递路径较短，从而信号的干扰损耗较小。
在一体式功率模块中，整流电路一般包括6个整流二极管，逆变电路一般包括4个igbt管，三相交流输入通过6个二极管整流为直流，再经过4个igbt管逆变产生单相交流输出。
可以理解的是，本实施例中功率板由申请人定制，主要体现在三方面，一是采用了体积较小、电气性能较好的元件来实现整流电路和逆变电路；二是一体式功率模块和pcb基板各自的内部电气布局布线设计合理，尤其是一体式功率模块，在保证整流电路和逆变电路紧密分布的同时保证其能够满足安规要求；三是一体式功率模块与pcb基板通过适配的引脚焊接，需要注意的是，本实施例中引脚并非随意安排，其位置设计与一体式功率模块的内部电气布局布线、pcb基板上各电路的分布均相关联，需要保证整个功率板上强电和弱电互不交叉、三相输入和单相输出互不交叉、布线布局满足安规要求并通过emc(electromagneticcompatibility，电磁兼容性)和可靠性测试。
可以理解的是，本实施例中功率板1、电容板2和控制板3通过铜排或pcb端子相互连接，既起支撑作用，又传递了信号，功率板1、电容板2和控制板3相对位置的设置需要考虑相互之间的电气影响，满足安规要求并通过emc和可靠性测试，其相对位置的设置可以参考图1，所述功率板1和所述电容板2位于同一平面且通过所述铜排连接；所述控制板3位于所述功率板1和所述电容板2上方，且通过所述pcb端子与所述功率板1和所述电容板2分别连接；其中所述pcb端子具体包括：在所述功率板1和所述控制板3之间传输电源检测信号的pcb焊接铜柱；在所述功率板1和所述控制板3之间传输控制信号并使所述功率板1为所述控制板3供电的pcb插接端子。
当然，除了图1中这种相对位置的设置外，还可以设计其他方式的位置分布，只要能满足安规要求即可，并不仅限于图1的位置安排。
进一步的，所述高压功率单元还可以包括：
根据所述功率板1、所述电容板2和所述控制板3的形状及位置进行定制得到的塑胶外壳。
可以理解的是，现有技术中常用的保护外壳为金属外壳，本实施例中使用塑胶外壳，原料成本更低，质量大幅减轻，因此降低了运输和更换高压功率单元的难度，而且本实施例中塑胶外壳根据所述功率板1、所述电容板2和所述控制板3的形状及位置得到，更切合本实施例中的高压功率单元的整体形状，使高压功率单元的整体体积更小，同时能够选择不同的塑胶成分、调整不同位置的厚度，有针对性地对模块进行电气保护和物理保护，由于本实施例中保护外壳的加工原料为塑胶，由于原料特性，塑胶的加工条件比金属更宽松，且塑胶更容易被加工为各种特定形状，因此本实施例中的保护外壳具有更为优越的实用特性。
本实用新型实施例公开了一种高压功率单元，包括通过铜排或pcb端子相互连接的功率板、电容板和控制板；其中所述功率板具体包括：分布有多个电路引脚接口、驱动电路、电源检测电路的pcb基板；包括紧密分布的整流电路和逆变电路、通过与所述电路引脚接口适配的引脚焊接于所述pcb基板上的一体式功率模块。本实施例中一体式功率模块中整流电路和逆变电路紧密分布，功率板中pcb基板与一体式功率模块通过对应的引脚焊接在一起，功率板与电容板、控制板通过铜排或pcb端子相互连接，与现有技术中各模块独立、必须通过电气线缆连接相比，本申请中各部分板块通过合理的结构布局和功能分配，在保证emc和电气可靠性的同时连接紧密，使总体积大幅减小；由pcb端子和铜排替代电气线缆完成电气传输，将保护外壳由金属外壳替换为塑胶外壳，使重量大幅减小；从而本实施例中生产、运输与维修替换的成本均明显降低。
本实用新型实施例公开了一种具体的高压功率单元，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的，参见图2所示，所述一体式功率模块的引脚包括：
三相输入引脚、单相输出引脚、直流母线引脚和信号驱动引脚。
进一步的，所述一体式功率模块还包括温敏电阻，所述引脚还包括对应所述温敏电阻的温度信号引脚。
相应的，所述pcb基板上具体还设置有温度检测电路。通常温度检测电路与驱动电路、电源电路之间关联性较紧密。
可以理解的是，现有技术中各模块独立，物理位置相隔较远，因此在温度检测时必须每个模块对应设置的温敏电阻，而本实施例中整流电路和逆变电路的位置较近，只需要设置一个温敏电阻即可完成对整个一体式功率模块的温度获取，同时由于温敏电阻位于一体式功率模块内部，因此温度检测的精度也能得到保证。
进一步的，一体式功率模块的引脚分布考虑强电和弱电不交叉、三相输入和单相输出不交叉、满足安规要求、通过emc和可靠性测试，通常设置所述信号驱动引脚与所述温度信号引脚ntc位于所述一体式功率模块的弱电侧，所述三相输入引脚与所述单相输出引脚、所述直流母线引脚位于所述一体式功率模块的强电侧。需要注意的是，本实施例并未将弱电侧或强电侧只限定在一体式功率模块的某一边上，只是提出弱电引脚与强电引脚应当分别分布在弱电侧和强电侧，强弱互不交错，弱电侧所有的弱电引脚和强电侧所有强电引脚之间应保持适当的距离，而具体的引脚位置则根据一体式功率模块和pcb基板的形状与引脚的数量进行确定，例如图3中所示的引脚分布图中，单向输出引脚aci和aco、三相输入引脚r和s分布于同一边，驱动电路(驱动1-驱动4)和温度信号引脚ntc分布于对边，也就是弱电侧，剩下的直流母线引脚dc 和dc-、三相输入引脚t，分布于剩下的两边与弱电侧的空余引脚上。
相应的，本实用新型实施例还公开了一种高压变频器，包括如上文任一项所述高压功率单元。
可以理解的是，一般高压变频器中会包括多个高压功率单元。
具体的，这些高压功率单元会以串联的形式连接在高压变频器的电路中。
其中，具体有关高压功率单元的内容，可以参照上文实施例中的相关描述，此处不再赘述。
其中，本实施例中高压变频器具有与上文实施例中高压功率单元相同的有益效果，此处不再赘述。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本实用新型所提供的一种高压功率单元及高压变频器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方案及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
1.一种高压功率单元，其特征在于，包括通过铜排或pcb端子相互连接的功率板、电容板和控制板；
其中所述功率板具体包括：
分布有多个电路引脚接口、驱动电路、电源检测电路的pcb基板；
包括紧密分布的整流电路和逆变电路、通过与所述电路引脚接口适配的引脚焊接于所述pcb基板上的一体式功率模块。
2.根据权利要求1所述高压功率单元，其特征在于，所述一体式功率模块的引脚包括：
三相输入引脚、单相输出引脚、直流母线引脚和信号驱动引脚。
3.根据权利要求2所述高压功率单元，其特征在于，所述一体式功率模块还包括温敏电阻，所述引脚还包括对应所述温敏电阻的温度信号引脚。
4.根据权利要求3所述高压功率单元，其特征在于，所述pcb基板上具体还设置有温度检测电路。
5.根据权利要求3所述高压功率单元，其特征在于，
所述信号驱动引脚与所述温度信号引脚位于所述一体式功率模块的弱电侧，所述三相输入引脚与所述单相输出引脚、所述直流母线引脚位于所述一体式功率模块的强电侧。
6.根据权利要求1至5任一项所述高压功率单元，其特征在于，还包括：
根据所述功率板、所述电容板和所述控制板的形状及位置进行定制得到的塑胶外壳。
7.根据权利要求6所述高压功率单元，其特征在于，
所述功率板和所述电容板位于同一平面且通过所述铜排连接；
所述控制板位于所述功率板和所述电容板上方，且通过所述pcb端子与所述功率板和所述电容板分别连接；
所述pcb端子具体包括：
在所述功率板和所述控制板之间传输电源检测信号的pcb焊接铜柱；
在所述功率板和所述控制板之间传输控制信号并使所述功率板为所述控制板供电的pcb插接端子。
8.根据权利要求7所述高压功率单元，其特征在于，所述电源检测电路具体包括：
输入缺相检测电路和/或母线电压检测电路。
9.一种高压变频器，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述高压功率单元。
10.根据权利要求9所述高压变频器，其特征在于，所述高压变频器包括多个串联的所述高压功率单元。
技术总结