專利名稱：一種三電平集成門極換流晶閘管變頻器相模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三電平集成門極換流晶閘管變 頻器相模塊。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，交流調(diào)速逐步取代了直流調(diào) 速，與傳統(tǒng)的直流調(diào)速系統(tǒng)相比，交流調(diào)速有許多優(yōu)點(diǎn)，例如節(jié)能、環(huán)保等，并且可以實(shí)現(xiàn)大 范圍的高效連續(xù)調(diào)速控制。特別是近些年來(lái)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是以絕緣 柵雙極晶體管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)、功率 MOS 場(chǎng)效應(yīng)管(Power M0SFET)和集成門極換流晶閘管(IGCTJntegrated Gate Commutated Thyristor)為代表 的大功率全控器件得到急速發(fā)展，由它們構(gòu)成的中高壓變頻器，性能優(yōu)異，可以實(shí)現(xiàn)PWM逆 變和PWM整流，不僅諧波小，而且功率因數(shù)也有很大程度的提高。IGCT是一種高效率、高可靠性的新型電力半導(dǎo)體器件，它由可關(guān)斷晶閘管(GT0， Gate Turn-offThyristor)發(fā)展而來(lái)。IGCT在開通時(shí)是一個(gè)GTO晶閘管，而在關(guān)斷時(shí)是一個(gè) 晶體管，兼具晶體管開關(guān)速度快、開關(guān)損耗低和晶閘管導(dǎo)通損耗低、阻斷電壓高、輸出電流 大的優(yōu)點(diǎn)，把IGCT應(yīng)用到多電平變換器中，再輔助相應(yīng)的控制策略，是實(shí)現(xiàn)高壓、高輸出頻 率、低電磁干擾(EMI，Electro-magnetic Interference)和大功率變頻器的有效途徑。二 極管中性點(diǎn)鉗位(NPC，Neutral-point clamped)是目前最為成熟的三電平電路，具有結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、使用功率器件少、技術(shù)成熟可靠的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)需通過(guò)串聯(lián)器件即可實(shí)現(xiàn)變頻器高壓、大 功率輸出，提高了變頻器的可靠性指標(biāo)，是現(xiàn)代變頻器應(yīng)用最多的一種三電平電路。隨著IGCT器件在三電平電路上應(yīng)用的逐步成熟，已經(jīng)出現(xiàn)了各式各樣的基于三 電平電路的IGCT變頻器相模塊。但是，從應(yīng)用的角度來(lái)看，目前市場(chǎng)上常用的變頻器相模 塊都存在器件集成度不高和雜線電感大的問(wèn)題。這樣就需要增加保護(hù)電路來(lái)降低雜線電感 對(duì)整個(gè)回路的影響，或者通過(guò)降低輸出電流來(lái)提高功率器件的安全性。但是，降低輸出電流 將直接導(dǎo)致變頻器輸出功率的減小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種三電平IGCT變頻器相模塊，該模塊布局合 理，回路間的雜線電感小。本發(fā)明實(shí)施例提供一種三電平集成門極換流晶閘管變頻器相模塊，包括框架內(nèi)包括左右對(duì)稱的兩串壓裝器件，每串壓裝器件相同；所述每串壓裝器件包括六個(gè)散熱器，所述六個(gè)散熱器之間依次串聯(lián)第一 IGCT、第 一續(xù)流二極管、第二續(xù)流二極管、第二 IGCT和鉗位二極管；設(shè)置在所述兩串壓裝器件后方的吸收回路，吸收回路的左右兩側(cè)器件相同，對(duì)稱 設(shè)置；每側(cè)包括垂直設(shè)置的鉗位電容和吸收電阻，所述鉗位電容和吸收電阻上方水平放置吸收二極管；框架的兩側(cè)設(shè)置用于導(dǎo)電的母排，所述母排關(guān)于框架左右對(duì)稱。優(yōu)選地，所述散熱器為水冷散熱器或風(fēng)冷散熱器。優(yōu)選地，還包括水路組件，所述水路組件分布在框架兩側(cè)，通過(guò)框架左右兩側(cè)的軟管將散熱器串聯(lián)在一起。優(yōu)選地，所述母排為層疊母排或單層母排。優(yōu)選地，所述框架為抽屜式推拉結(jié)構(gòu)，框架的前方設(shè)置有拉手。優(yōu)選地，所述框架頂部有吊裝孔。優(yōu)選地，其特征在于，所述框架的底部設(shè)有滑軌。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的三電平IGCT變頻器相模塊，通過(guò)將變頻器的器件分成相同的兩串， 左右對(duì)稱，垂直分布在框架內(nèi)。整個(gè)電路的連接是通過(guò)散熱器和層疊母排直接相連。從而 減小了各個(gè)器件之間的連線距離。而且出線位置也是左右對(duì)稱，這樣大大減小了整個(gè)回路 的雜散電感。該相模塊的每串壓裝器件可以獨(dú)立拆裝，可以方便用戶操作。


圖1是本發(fā)明三電平IGCT變頻器相模塊的電路圖；圖2是本發(fā)明三電平IGCT變頻器相模塊的主視圖；圖3是本發(fā)明三電平IGCT變頻器相模塊的后視圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。首先，為了本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖1介紹下三 電平IGCT變頻器相模塊的電路圖。參見圖1，該圖為本發(fā)明三電平IGCT變頻器相模塊的電路圖。需要說(shuō)明的是，圖1所示的電路只是變頻器整流或者逆變電路三相中的一相的電 路圖。從圖1中可以看出，每個(gè)相模塊包括四個(gè)相同的IGCT，分別是V1、V2、V3和V4。每 個(gè)IGCT并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管，因此對(duì)應(yīng)有四個(gè)續(xù)流二極管，分別為D1、D2、D3和D4。NP為中性點(diǎn)。NP的兩側(cè)為分別為第一鉗位電容Cl和第二鉗位電容C2，以及第一 鉗位二極管D5和第二鉗位二極管D6。另外該相模塊還包括吸收電阻Rl和R2，吸收二極管D7和D8。DC(+)和DC(_)分別是電源的正輸入端和負(fù)輸入端。U是電壓的輸出端。U僅是一相電壓的輸出端或輸入端。下面結(jié)合附圖介紹本發(fā)明提供的三電平IGCT變頻器相模塊的結(jié)構(gòu)。參見圖2，該圖為本發(fā)明三電平IGCT變頻器相模塊的主視圖。本實(shí)施例提供的三電平IGCT變頻器相模塊位于框架105內(nèi)。框架105內(nèi)包括左右對(duì)稱的兩串壓裝器件，每串壓裝器件相同。
所述每串壓裝器件包括六個(gè)散熱器101，所述六個(gè)散熱器101之間依次串聯(lián)第一 IGCT114、第一續(xù)流二極管113、第二續(xù)流二極管111、第二 IGCT109和鉗位二極管107。所述散熱器可以采用水冷散熱器，也可以采用風(fēng)冷散熱器。本實(shí)施例優(yōu)選采用水 冷散熱器?？蚣?05的兩側(cè)設(shè)置用于導(dǎo)電的母排，所述母排關(guān)于框架左右對(duì)稱。本實(shí)施例優(yōu)選所述母排采用層疊母排。當(dāng)然，也可以根據(jù)需要選擇單層母排?？蚣軆?nèi)的兩串壓裝器件可以獨(dú)立拆裝，如果其中一串壓裝器件損壞了，可以將其 拆卸下來(lái)，更換新的一串，這樣便于維修和更換。如圖2所示，框架的左右兩側(cè)分別伸出三個(gè)層疊母排。下面一一介紹其作用。左側(cè)的層疊母排102是作為電源的負(fù)輸入端或者輸出端。層疊母排103和110是貫通的，作為是電源的輸出端或者輸入端。層疊母排104和108是貫通的，是中性點(diǎn)。右側(cè)的層疊母排112是電源的正輸入端或者輸出端。本實(shí)施例提供的相模塊由包含在每串壓裝器件中的壓裝底座通過(guò)螺栓緊固在框1 ο參見圖3，該圖為本發(fā)明三電平IGCT變頻器相模塊的后視圖。下面介紹該相模塊的后視圖。該相模塊還包括由吸收電阻212、鉗位電容211和吸收二極管210組成的吸收回路。吸收回路左右對(duì)稱設(shè)置在所述兩串壓裝器件后方，吸收回路的左右兩側(cè)器件相 同。每側(cè)包括垂直設(shè)置的鉗位電容211和吸收電阻212，所述鉗位電容211和吸收電阻 212上方水平放置吸收二極管210。該相模塊還包括水路組件，所述水路組件分布在框架兩側(cè)，通過(guò)框架左右兩側(cè)的軟管將散熱器串聯(lián)在一起。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例的散熱器優(yōu)選采用水冷散熱器。本實(shí)施例提供的相模塊的框架設(shè)置為抽屜式推拉結(jié)構(gòu)，框架的前方設(shè)置有拉手。 這樣便于整個(gè)相模塊的安裝和維護(hù)。該相模塊的框架底部設(shè)有滑軌，便于整個(gè)相模塊的運(yùn)輸移動(dòng)。所述框架頂部有吊裝孔，便于整個(gè)相模塊的移動(dòng)。本發(fā)明實(shí)施例提供的三電平IGCT變頻器相模塊，通過(guò)將變頻器的器件分成相同 的兩串，左右對(duì)稱，垂直分布在框架內(nèi)。整個(gè)電路的連接是通過(guò)散熱器和層疊母排直接相 連。從而減小了各個(gè)器件之間的連線距離。而且出線位置也是左右對(duì)稱，這樣大大減小了 整個(gè)回路的雜散電感。該相模塊的每串壓裝器件可以獨(dú)立拆裝，可以方便用戶操作。本發(fā)明實(shí)施例提供的三電平IGCT變頻器相模塊布局合理，有效減小了整個(gè)電路 的雜散電感，并且內(nèi)部結(jié)構(gòu)保證了散熱器的冷卻要求，外部的層疊母排連線便捷，滿足外部 接口的要求。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖 然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明 技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離 本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同 變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種三電平集成門極換流晶間管變頻器相模塊，其特征在于，包括 框架內(nèi)包括左右對(duì)稱的兩串壓裝器件，每串壓裝器件相同；所述每串壓裝器件包括六個(gè)散熱器，所述六個(gè)散熱器之間依次串聯(lián)第一集成門極換流 晶閘管IGCT、第一續(xù)流二極管、第二續(xù)流二極管、第二 IGCT和鉗位二極管；設(shè)置在所述兩串壓裝器件后方的吸收回路，吸收回路的左右兩側(cè)器件相同，對(duì)稱設(shè)置；每側(cè)包括垂直設(shè)置的鉗位電容和吸收電阻，所述鉗位電容和吸收電阻上方水平放置吸 收二極管；框架的兩側(cè)設(shè)置用于導(dǎo)電的母排，所述母排關(guān)于框架左右對(duì)稱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三電平集成門極換流晶間管變頻器相模塊，其特征在于，所 述散熱器為水冷散熱器或風(fēng)冷散熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三電平集成門極換流晶間管變頻器相模塊，其特征在于，還 包括水路組件，所述水路組件分布在框架兩側(cè)，通過(guò)框架左右兩側(cè)的軟管將散熱器串聯(lián)在 一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三電平集成門極換流晶間管變頻器相模塊，其特征在于，所 述母排為層疊母排或單層母排。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三電平集成門極換流晶間管變頻器相模塊，其特征在于，所 述框架為抽屜式推拉結(jié)構(gòu)，框架的前方設(shè)置有拉手。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三電平集成門極換流晶間管變頻器相模塊，其特征在于，所 述框架頂部有吊裝孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的三電平集成門極換流晶間管變頻器相模塊，其特 征在于，所述框架的底部設(shè)有滑軌。
全文摘要
本發(fā)明提供一種三電平集成門極換流晶閘管變頻器相模塊，包括框架內(nèi)包括左右對(duì)稱的兩串壓裝器件，每串壓裝器件相同；每串壓裝器件包括六個(gè)散熱器，六個(gè)散熱器之間依次串聯(lián)第一IGCT、第一續(xù)流二極管、第二續(xù)流二極管、第二IGCT和鉗位二極管；設(shè)置在兩串壓裝器件后方的吸收回路，吸收回路的左右兩側(cè)器件相同，對(duì)稱設(shè)置；每側(cè)包括垂直設(shè)置的鉗位電容和吸收電阻，鉗位電容和吸收電阻上方水平放置吸收二極管；框架的兩側(cè)設(shè)置用于導(dǎo)電的母排，母排關(guān)于框架左右對(duì)稱。該相模塊將變頻器的器件分成相同的兩串，左右對(duì)稱，垂直分布在框架內(nèi)，減小了各個(gè)器件之間的連線距離。而且出線位置也是左右對(duì)稱，這樣大大減小了整個(gè)回路的雜散電感。
文檔編號(hào)H02M7/48GK102044985SQ20091020415
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月15日
發(fā)明者劉旭君, 唐林, 姚磊, 孫保濤, 宋嬌, 李彥涌, 楊進(jìn)峰, 胡家喜 申請(qǐng)人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司