專利名稱：緊湊型集成門(mén)極換向晶閘管功率相模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種緊湊型集成門(mén)極換向晶閘管(即IGCT)功率相模塊，它適用于3～27MVA大功率變流器中，將這種IGCT功率相模塊組合在一起，就可構(gòu)成了一臺(tái)大功率有源整流器或逆變器，廣泛應(yīng)用于中壓傳動(dòng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
集成門(mén)極換向晶閘管IGCT是瑞士ABB公司專為中壓變頻器開(kāi)發(fā)的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件。IGCT基于非常成熟的GTO(門(mén)極關(guān)斷晶閘管)技術(shù)，使變頻器的設(shè)計(jì)從根本上降低了復(fù)雜程度，提高了效率和可靠性。IGCT集IGBT(絕緣門(mén)極雙極性晶體管)的高速開(kāi)關(guān)特性和GTO(門(mén)極關(guān)斷晶閘管)的高阻斷電壓和低導(dǎo)通損耗特性于一體。IGCT的快速開(kāi)關(guān)能力無(wú)需緩沖電路，因而所需的功率元件數(shù)目更少，運(yùn)行的可靠性更高。目前國(guó)際上IGCT的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)很成熟，但是在國(guó)內(nèi)卻還處于起步階段，還沒(méi)有IGCT變流器的成熟產(chǎn)品問(wèn)世。完整的IGCT有源整流電路或逆變電路包括IGCT、反并聯(lián)二極管、箝位電路器件等，若將這些元器件分散組裝后再用母線或?qū)Ь€進(jìn)行電氣連接，不僅其占用體積較大，而且連線回路面積較大，從而造成線路的雜生電感增大。雜生電感的增大會(huì)使IGCT的關(guān)斷電壓升高，這時(shí)候?yàn)楸ＷCIGCT的安全就必須要減小輸出電流，從而造成輸出功率的減小。此外，IGCT功率組件分散安裝，也不利于維修工作的進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種緊湊型IGCT功率相模塊，它將所有器件集成于一體，裝卸便利，結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小，并且連接線路的雜生電感較小，輸出功率能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如附圖1所示，它包括IGCT1、箝位電阻2、箝位電抗器3、壓緊架4、螺桿5、散熱器6、箝位電容器7、功率連接端子8、二極管9、串間連接母線10以及其它一些壓緊結(jié)構(gòu)組件。壓緊架4、螺桿5以及其它壓緊結(jié)構(gòu)組件將IGCT1、二極管9、散熱器6等串聯(lián)壓緊成三個(gè)相互平行“并聯(lián)”的串組件，三個(gè)串組件共用兩側(cè)的壓緊架4，箝位電阻2位于串前部左右兩側(cè)，箝位電抗器3位于此串左右兩側(cè)，箝位電容器7被連接母線夾持于此串中間后部。
所述的IGCT功率相模塊是由IGCT1、二極管9等半導(dǎo)體器件的電氣連接是通過(guò)串間連接母線10實(shí)現(xiàn)的，串間連接母線10呈縱向被壓緊于三個(gè)串組件之間，其表面緊貼于所連接的半導(dǎo)體器件的端面與散熱器6的端面。
所述的散熱器6既可是水冷散熱器，也可以是風(fēng)冷散熱器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將IGCT應(yīng)用電路中各元器件集成在一個(gè)功率模塊中，不僅有效減小了占用體積，提高了變流器的功率密度，而且功率相單元的模塊化設(shè)計(jì)有助于系統(tǒng)的安裝、調(diào)試等工作，提高了工作效率，同時(shí)也為最小停機(jī)時(shí)間的維護(hù)和維修工作打下了基礎(chǔ)。裝卸便利，結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小，并且連接線路的雜生電感較小。


圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。其中，IGCT1、箝位電阻2、箝位電抗器3、壓緊架4、螺桿5、散熱器6、箝位電容器7、功率連接端子8、二極管9、串間連接母線10。
圖2為本發(fā)明的IGCT1、二極管9、散熱器6、箝位電容器以及串接連接母線10結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1、圖2為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
。其中，串間連接母線10共有六條連接母線，連接母線為平直板狀。裝配時(shí)，串間層疊母線10緊貼于IGCT1、二極管9等半導(dǎo)體器件端面和散熱器6的端面并被壓緊，從而實(shí)現(xiàn)三個(gè)組件串之間的電路連接。所述IGCT功率模塊的串間層疊母線10呈左右兩側(cè)對(duì)稱安裝。
本發(fā)明中IGCT、二極管等半導(dǎo)體器件之間的電路連接采用串間層疊母線實(shí)現(xiàn)，且串接連接母線緊貼于功率器件，在結(jié)構(gòu)上減小了連線的回路面積，試驗(yàn)結(jié)果證明這種設(shè)計(jì)能夠有效降低連接線路的雜生電感，提高了功率相模塊乃至整臺(tái)變流器的輸出功率。
權(quán)利要求
1.一種緊湊型集成門(mén)極換向晶閘管功率相模塊，包括IGCT(1)、箝位電阻(2)、箝位電抗器(3)、壓緊架(4)、螺桿(5)、散熱器(6)、箝位電容器(7)、功率連接端子(8)、二極管(9)、串間連接母線(10)以及其它一些壓緊結(jié)構(gòu)組件；其特征在于壓緊架(4)、螺桿(5)以及其它壓緊結(jié)構(gòu)組件將IGCT(1)、二極管(9)、散熱器(6)等串聯(lián)壓緊成三個(gè)相互平行“并聯(lián)”的串組件，三個(gè)串組件共用兩側(cè)的壓緊架(4)，箝位電阻(2)位于串前部左右兩側(cè)，箝位電抗器(3)位于此串左右兩側(cè)，箝位電容器(7)被連接母線夾持于此串中間后部。
2.按照權(quán)利要求1所述的IGCT功率相模塊，其特征在于IGCT(1)、二極管(9)半導(dǎo)體器件的電氣連接是通過(guò)串間連接母線(10)實(shí)現(xiàn)的，串間連接母線(10)呈縱向被壓緊于三個(gè)串組件之間，且緊貼于所連接的半導(dǎo)體器件的端面。
3.按照權(quán)利要求1所述的IGCT功率相模塊，其特征在于所述的散熱器(6)為水冷散熱器。
4.按照權(quán)利要求1所述的IGCT功率相模塊，其特征在于所述的散熱器(6)為風(fēng)冷散熱器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種緊湊型集成門(mén)極換向晶閘管功率相模塊，它包括IGCT(1)、箝位電阻(2)、箝位電抗器(3)、壓緊架(4)、螺桿(5)、散熱器(6)、箝位電容器(7)、功率連接端子(8)、二極管(9)、串間連接母線(10)以及其它一些壓緊結(jié)構(gòu)組件。壓緊架(4)、螺桿(5)以及其它壓緊結(jié)構(gòu)組件將IGCT(1)、二極管(9)、散熱器(6)等串聯(lián)壓緊成三個(gè)相互平行“并聯(lián)”的串組件，三個(gè)串組件共用兩側(cè)的壓緊架(4)，箝位電阻(2)位于串前部左右兩側(cè)，箝位電抗器(3)位于此串左右兩側(cè)，箝位電容器(7)被連接母線夾持于此串中間后部。優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊，空間尺寸小，組裝簡(jiǎn)單、方便，適用于3～27MVA大功率IGCT變流器。
文檔編號(hào)H01L23/46GK1645724SQ200510053448
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2005年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月10日
發(fā)明者張勝民, 李崇堅(jiān), 李凱, 崔春枝, 李海興, 朱春毅, 林根 申請(qǐng)人:冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院, 北京金自天正智能控制股份有限公司