專(zhuān)利名稱(chēng)：一種igbt模塊單元及電力電子系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電流變換模塊單元，還涉及使用該電流變換模塊單元的系統(tǒng)，具體涉及一種IGBT模塊單元及電力電子系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，大型電力電子系統(tǒng)在各行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，功率等級(jí)和功率密度也越來(lái)越高，以IGBT為核心器件的功率模塊是大型電力電子系統(tǒng)的核心部件，由于使用環(huán)境特殊，要求功率模塊具有結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)方便、功率密度高等特點(diǎn)，因此，功率模塊常常被設(shè)計(jì)成一個(gè)功能完善的模塊單元?，F(xiàn)有的IGBTr功率模塊一般主要由多個(gè)相互分立的IGBT元件并聯(lián)再結(jié)合相當(dāng)數(shù)量的直流濾波電容組成，結(jié)構(gòu)松散，需占用較大的設(shè)備空間，不能滿(mǎn)足高功率等級(jí)和高功率密度的需求，同時(shí)IGBT功率模塊體積龐大，使整機(jī)成本大大增加。為了克服現(xiàn)有IGBT功率模塊的上述缺陷，出現(xiàn)了 IGBT功率模塊單元，這種IGBT 功率模塊單元將兩個(gè)IGBT功率模塊集成在一個(gè)散熱板兩側(cè)，減小了功率模塊的體積，功率密度更高，維護(hù)也更加方便。但是，上述IGBT功率模塊單元仍存在如下缺陷1、IGBT功率模塊單元通常是將IGBT功率模塊運(yùn)用系統(tǒng)中的相鄰兩相的IGBT功率模塊集成在一起，導(dǎo)致IGBT功率模塊運(yùn)用系統(tǒng)中的IGBT功率模塊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一，如在雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中，就存在三個(gè)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)參數(shù)各不相同的IGBT功率模塊單元。這樣， 就使得IGBT功率模塊運(yùn)用系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)IGBT功率模塊單元之間的兼容，增加了 IGBT功率模塊單元和IGBT功率模塊運(yùn)用系統(tǒng)的制造成本和維護(hù)成本；2、如果在現(xiàn)有IGBT功率模塊單元基礎(chǔ)上，為滿(mǎn)足IGBT功率模塊單元之間的兼容而將IGBT功率模塊單元中的兩個(gè)IGBT功率模塊設(shè)計(jì)為相同的參數(shù)和結(jié)構(gòu)，則會(huì)帶來(lái)IGBT 功率模塊單元的設(shè)計(jì)參數(shù)與IGBT功率模塊運(yùn)用系統(tǒng)的參數(shù)難以匹配的問(wèn)題，造成IGBT功率模塊單元中IGBT功率模塊能力富裕和浪費(fèi)以及IGBT功率模塊單元制造成本高的缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是，提供一種IGBT模塊單元，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，降低IGBT模塊的制造成本和維護(hù)成本。本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題之二是，提供一種電力電子系統(tǒng)，使用上述IGBT模塊單元，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，降低使用IGBT模塊的電力電子系統(tǒng)的制造成本和維護(hù)成本。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題之一所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種IGBT模塊單元， 包括板狀換熱器、第一 IGBT組件和第二 IGBT組件；所述第一 IGBT組件包括第一 IGBT、連接該第一 IGBT的IGBT驅(qū)動(dòng)板和并聯(lián)連接該第一 IGBT輸出端的交流引出銅排； 所述第二 IGBT組件包括第二 IGBT、連接該第二 IGBT的IGBT驅(qū)動(dòng)板和并聯(lián)連接該第二 IGBT輸出端的交流引出銅排；所述第一 IGBT面接觸安裝在所述板狀換熱器的一側(cè)A，所述第二 IGBT面接觸安裝在所述板狀換熱器的A側(cè)相對(duì)的另一側(cè)；其特征在于，所述第一 IGBT的功率總量小于所述第二 IGBT的功率總量。在本實(shí)用新型的IGBT模塊單元中，所述第一 IGBT組件和第二 IGBT組件分別包括與每個(gè)所述IGBT對(duì)應(yīng)的門(mén)極附加板和無(wú)感吸收電容，所述門(mén)極附加板與對(duì)應(yīng)的IGBT連接， 并按IGBT、門(mén)極附加板、IGBT驅(qū)動(dòng)板順序分層設(shè)置，所述無(wú)感吸收電容連接在所述IGBT與正、負(fù)直流Bus連接銅排的連接端上。在本實(shí)用新型的IGBT模塊單元中，所述第一 IGBT組件和第二 IGBT組件的IGBT 數(shù)量為多個(gè)，該多個(gè)IGBT橫向陣列連接在所述板狀換熱器側(cè)表面上。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題之二所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種電力電子系統(tǒng)， 包括多個(gè)IGBT模塊單元和連接該多個(gè)IGBT模塊單元的電氣部件，該IGBT模塊單元包括板狀換熱器、第一 IGBT組件和第二 IGBT組件；所述第一 IGBT組件包括第一 IGBT、連接該第一 IGBT的IGBT驅(qū)動(dòng)板和并聯(lián)連接該第一 IGBT輸出端的交流引出銅排；所述第二 IGBT組件包括第二 IGBT、連接該第二 IGBT的IGBT驅(qū)動(dòng)板和并聯(lián)連接該第二 IGBT輸出端的交流引出銅排；所述第一 IGBT面接觸安裝在所述板狀換熱器的一側(cè)A，所述第二 IGBT面接觸安裝在所述板狀換熱器的A側(cè)相對(duì)的另一側(cè)；其特征在于，所述第一 IGBT的功率總量小于所述第二 IGBT的功率總量；所述多個(gè)IGBT模塊單元的每個(gè)IGBT模塊單元結(jié)構(gòu)相同，具有互換性。在本實(shí)用新型的電力電子系統(tǒng)中，所述第一 IGBT組件和第二 IGBT組件分別包括與每個(gè)所述IGBT對(duì)應(yīng)的門(mén)極附加板和無(wú)感吸收電容，所述門(mén)極附加板與對(duì)應(yīng)的IGBT連接， 并按IGBT、門(mén)極附加板、IGBT驅(qū)動(dòng)板順序分層設(shè)置，所述無(wú)感吸收電容連接在所述IGBT與正、負(fù)直流Bus連接銅排的連接端上。在本實(shí)用新型的電力電子系統(tǒng)中，所述第一 IGBT組件和第二 IGBT組件的IGBT數(shù)量為多個(gè)，該多個(gè)IGBT橫向陣列連接在所述板狀換熱器側(cè)表面上。實(shí)施本實(shí)用新型的IGBT模塊單元及電力電子系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)比較，其有益效果是1.該IGBT模塊單元將兩個(gè)不同功率等級(jí)的IGBT組件集成在一個(gè)單元中，與電力電子系統(tǒng)中與IGBT模塊單元的不同IGBT組件連接的功率等級(jí)不同的特點(diǎn)相適應(yīng)，使電力電子系統(tǒng)在采用本IGBT模塊單元時(shí)，可以統(tǒng)一 IGBT模塊單元的設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)IGBT 模塊單元的兼容和互換，從而大大降低電力電子系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)成本，提高IGBT模塊單元的生產(chǎn)效率；2.便于IGBT模塊單元的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化和結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化。
下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖1是本實(shí)用新型IGBT模塊單元一種實(shí)施例的立體圖。[0029]圖2是圖一實(shí)施例從一側(cè)俯視觀察的立體圖。圖3是圖一實(shí)施例從另一側(cè)俯視觀察的立體圖。圖4是圖一實(shí)施例去掉支撐組件后的立體圖。圖5是本實(shí)用新型IGBT模塊單元另一種實(shí)施例的立體圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本實(shí)用新型的IGBT模塊單元5包括板狀換熱器8、第一 IGBT組件1、第二 IGBT組件2、直流濾波電容組6、正、負(fù)直流Bus連接銅排7 (包括絕緣層)。其中第一 IGBT組件1包括第一 IGBT3、連接第一 IGBT3的IGBT驅(qū)動(dòng)板11、IGBT門(mén)極附加板10和并聯(lián)連接第一 IGBT3輸出端的交流引出銅排12。第一 IGBT3、IGBT門(mén)極附加板、IGBT驅(qū)動(dòng)板順序分層設(shè)置。第一 IGBT3的數(shù)量根據(jù)設(shè)計(jì)需要確定。在交流引出銅排12上，還設(shè)置有L形的引出銅排13，以便引出連接。在其他實(shí)施例中，不設(shè)置引出銅排13也可實(shí)現(xiàn)引出連接。第二 IGBT組件2包括第二 IGBT4、連接第二 IGBT4的IGBT驅(qū)動(dòng)板、IGBT門(mén)極附加板和并聯(lián)連接第二 IGBT4輸出端的交流引出銅排。第二 IGBT4、IGBT門(mén)極附加板、IGBT驅(qū)動(dòng)板順序分層設(shè)置。第二 IGBT4的數(shù)量根據(jù)設(shè)計(jì)需要確定。在交流引出銅排上，可以設(shè)置L形的引出銅排，也可以不設(shè)置L形的引出銅排，不影響本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)。在其他實(shí)施例中，采用非焊針式IGBT時(shí)，IGBT門(mén)極附加板的功能可集成在IGBT驅(qū)動(dòng)板中，從而可以省略IGBT門(mén)極附加板。第一 IGBT3與板狀換熱器8面接觸安裝板狀換熱器8的一側(cè)表面A上。第二 IGBT4 與板狀換熱器8的A側(cè)表面相對(duì)的另一側(cè)表面面接觸安裝在板狀換熱器8上。IGBT驅(qū)動(dòng)板通常設(shè)置在其對(duì)應(yīng)連接的IGBT的上方，當(dāng)然，根據(jù)需要將IGBT驅(qū)動(dòng)板設(shè)置在其他位置，不影響本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)IGBT3、IGBT4的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，將多個(gè)IGBT3、IGBT4橫向陣列連接在板狀換熱器8的側(cè)表面上。第一 IGBT3的功率總量小于第二 IGBT4的功率總量。與第一 IGBT組件1對(duì)應(yīng)的直流濾波電容組6和正、負(fù)直流Bus連接銅排7連接關(guān)系如下正、負(fù)直流Bus連接銅排7并聯(lián)直流濾波電容組6、并聯(lián)第一 IGBT3的輸入端。與第二 IGBT組件2對(duì)應(yīng)的直流濾波電容組6和正、負(fù)直流Bus連接銅排7連接關(guān)系如下正、負(fù)直流Bus連接銅排7并聯(lián)直流濾波電容組6、并聯(lián)第二 IGBT4的輸入端。在本實(shí)施例中，直流濾波電容組6的直流濾波電容底面與板狀換熱器8的側(cè)表面面接觸固定連接在板狀換熱器8上，利于直流濾波電容散熱，如圖1、圖4所示。在其他實(shí)施例中，如圖5所示，設(shè)置支撐組件14，將直流濾波電容組6的直流濾波電容連接在支撐組件 14上，直流濾波電容通過(guò)對(duì)流散熱，也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的。在其他實(shí)施例中，IGBT模塊單元5不設(shè)置直流濾波電容組6和正、負(fù)直流Bus連接銅排7，而將直流濾波電容組6和正、負(fù)直流Bus連接銅排7設(shè)置在IGBT模塊單元5之外的其他構(gòu)件上，也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的。[0046]為了方便安裝IGBT模塊單元5，設(shè)置支撐組件14。在其他實(shí)施例中，如圖4所示， 不設(shè)置支撐組件14，不影響本實(shí)用新型基本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)。為降低IGBT的Vce(IGBT功率模塊C、E極電壓)電壓尖峰值，進(jìn)一步保證元件安全，設(shè)置與IGBT —一對(duì)應(yīng)的無(wú)感吸收電容9，每個(gè)無(wú)感吸收電容9連接在與其對(duì)應(yīng)的IGBT 與正、負(fù)直流Bus連接銅排的連接端上。在其他實(shí)施例中，不設(shè)置無(wú)感吸收電容9，不影響本實(shí)用新型基本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型的電力電子系統(tǒng)為使用多個(gè)上述IGBT模塊單元5的系統(tǒng)，如風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)等。電力電子系統(tǒng)中與IGBT模塊單元5對(duì)應(yīng)的電氣部件分別對(duì)應(yīng)連接IGBT模塊單元5的第一 IGBT組件1和第二 IGBT組件2。其中，保證多個(gè)IGBT模塊單元的每個(gè)IGBT模塊單元結(jié)構(gòu)相同，具有互換性。IGBT模塊單元5的結(jié)構(gòu)及其變換如上述。
權(quán)利要求1.一種IGBT模塊單元，包括板狀換熱器、第一 IGBT組件和第二 IGBT組件；所述第一 IGBT組件包括第一 IGBT、連接該第一 IGBT的IGBT驅(qū)動(dòng)板和并聯(lián)連接該第一 IGBT輸出端的交流引出銅排；所述第二 IGBT組件包括第二 IGBT、連接該第二 IGBT的IGBT驅(qū)動(dòng)板和并聯(lián)連接該第二 IGBT輸出端的交流引出銅排；所述第一 IGBT面接觸安裝在所述板狀換熱器的一側(cè)A，所述第二 IGBT面接觸安裝在所述板狀換熱器的A側(cè)相對(duì)的另一側(cè)；其特征在于，所述第一 IGBT的功率總量小于所述第二 IGBT的功率總量。
2.如權(quán)利要求1所述的IGBT模塊單元，其特征在于，所述第一IGBT組件和第二 IGBT 組件分別包括與每個(gè)所述IGBT對(duì)應(yīng)的門(mén)極附加板和無(wú)感吸收電容，所述門(mén)極附加板與對(duì)應(yīng)的IGBT連接，并按IGBT、門(mén)極附加板、IGBT驅(qū)動(dòng)板順序分層設(shè)置，所述無(wú)感吸收電容連接在所述IGBT與正、負(fù)直流Bus連接銅排的連接端上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的IGBT模塊單元，其特征在于，所述第一IGBT組件和第二 IGBT組件的IGBT數(shù)量為多個(gè)，該多個(gè)IGBT橫向陣列連接在所述板狀換熱器側(cè)表面上。
4.一種電力電子系統(tǒng)，包括多個(gè)IGBT模塊單元和連接該多個(gè)IGBT模塊單元的電氣部件，該IGBT模塊單元包括板狀換熱器、第一 IGBT組件和第二 IGBT組件；所述第一 IGBT組件包括第一 IGBT、連接該第一 IGBT的IGBT驅(qū)動(dòng)板和并聯(lián)連接該第一 IGBT輸出端的交流引出銅排；所述第二 IGBT組件包括第二 IGBT、連接該第二 IGBT的IGBT驅(qū)動(dòng)板和并聯(lián)連接該第二 IGBT輸出端的交流引出銅排；所述第一 IGBT面接觸安裝在所述板狀換熱器的一側(cè)A，所述第二 IGBT面接觸安裝在所述板狀換熱器的A側(cè)相對(duì)的另一側(cè)；其特征在于，所述第一 IGBT的功率總量小于所述第二 IGBT的功率總量； 所述多個(gè)IGBT模塊單元的每個(gè)IGBT模塊單元結(jié)構(gòu)相同，具有互換性。
5.如權(quán)利要求4所述的電力電子系統(tǒng)，其特征在于，所述第一IGBT組件和第二 IGBT組件分別包括與每個(gè)所述IGBT對(duì)應(yīng)的門(mén)極附加板和無(wú)感吸收電容，所述門(mén)極附加板與對(duì)應(yīng)的IGBT連接，并按IGBT、門(mén)極附加板、IGBT驅(qū)動(dòng)板順序分層設(shè)置，所述無(wú)感吸收電容連接在所述IGBT與正、負(fù)直流Bus連接銅排的連接端上。
6.如權(quán)利要求4或5所述的電力電子系統(tǒng)，其特征在于，所述第一IGBT組件和第二 IGBT組件的IGBT數(shù)量為多個(gè)，該多個(gè)IGBT橫向陣列連接在所述板狀換熱器側(cè)表面上。
專(zhuān)利摘要一種IGBT模塊單元及電力電子系統(tǒng)，該模塊單元包括板狀換熱器、第一IGBT組件和第二IGBT組件；第一IGBT組件包括第一IGBT、連接第一IGBT的IGBT驅(qū)動(dòng)板和交流引出銅排；第二IGBT組件包括第二IGBT、連接第二IGBT的IGBT驅(qū)動(dòng)板和交流引出銅排；第一IGBT面接觸安裝在板狀換熱器的一側(cè)A，第二IGBT面接觸安裝在板狀換熱器的A側(cè)相對(duì)的另一側(cè)；第一IGBT的功率總量小于第二IGBT的功率總量；電力電子系統(tǒng)使用多個(gè)上述IGBT模塊單元，每個(gè)IGBT模塊單元結(jié)構(gòu)相同，具有互換性。本實(shí)用新型便于統(tǒng)一IGBT模塊單元的設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)IGBT模塊單元的兼容和互換，提高其生產(chǎn)效率，降低電力電子系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)成本，并便于IGBT模塊單元的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化和結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化。
文檔編號(hào)H02M1/00GK202135039SQ20112019692
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者廖榮輝, 盛小軍, 黃載堯 申請(qǐng)人:深圳市禾望電氣有限公司