本實用新型涉及一種三電平電路，尤其涉及一種將二電平IGBT模塊應用于三電平電路的系統(tǒng)。

背景技術：

近幾年來，多電平逆變器被應用于各種場合?，F(xiàn)有的二電平逆變器雖然電路控制簡單，但是這類逆變器抗干擾能力差，性能不穩(wěn)定、輸出諧波高。三電平逆變器是多電平逆變器中最簡單又最實用的一種電路。目前市場上成熟應用的三電平IGBT模塊的輸出電流多在400A以下，對于輸出電流要求更大的逆變器設備，則需要多個IGBT并聯(lián)使用。大電流的三電平逆變器會產(chǎn)生很高的熱量，過高的熱量會造成電路故障。而傳統(tǒng)的三電平逆變器體積過大，且僅僅對電容周圍的熱量進行吹散，而其他元件產(chǎn)生的熱量并不能有效吹散，從而影響三電平電路的環(huán)境溫度。

技術實現(xiàn)要素：

針對目前上述三電平IGBT模塊存在的上述問題，本實用新型提供一種將二電平IGBT模塊應用于三電平電路的系統(tǒng)。

本實用新型解決技術問題所采用的技術方案為：

一種將二電平IGBT模塊應用于三電平電路的系統(tǒng)，應用于三相三電平電路，其特征在于，每相三電平電路包括：

由三個二電平IGBT模塊組成的三電平單元，所述三電平單元包括：

兩個串聯(lián)連接的且作為開關管用的二電平IGBT模塊，以及

作為箝位管用的一個二電平IGBT模塊，所述作為箝位管用的一個二電平IGBT模塊的兩端分別連接作為開關管用的二電平IGBT模塊的非公共連接端，其中，每個二電平IGBT模塊包括兩個串聯(lián)連接的IGBT單元；

至少一個電容，連接于每個作為開關管用的二電平IGBT模塊兩端；

驅動電路板，所述驅動電路板連接于兩個串聯(lián)的作為開關管用的兩個二電平IGBT模塊的兩端，控制作為開關管用的二電平IBGT模塊的導通與截止；

疊層母排，所述疊層母排為可彎折的疊層母排，所述疊層母排外部的一側插接所述電容，另一側插接所述三電平單元。

優(yōu)選地，還包括散熱裝置，所述散熱裝置內置于可彎折的疊層母排中，并且與所述疊層母排相接觸。

優(yōu)選地，所述疊層母排為U形。

優(yōu)選地，所述散熱裝置為散熱片，所述散熱片呈彎曲狀，且相鄰的散熱片在彎曲處部分接觸，以形成多個通風孔。

優(yōu)選地，所述散熱裝置為鰭片散熱器。

優(yōu)選地，在所述疊層母排的U形端口處設置有一風扇，以對所述散熱器送風。

優(yōu)選地，在所述疊層母排與所述三電平單元之間或者在所述疊層母排與所述多個電容之間貼裝鋁板。

優(yōu)選地，在所述鋁板上靠近所述三電平電路處安裝一溫度控制器，用于檢測靠近所述三電平電路的環(huán)境溫度，當所述環(huán)境溫度高于預設閾值時進行報警或驅動所述三電平電路停止工作。

優(yōu)選地，所述疊層母排包括多層導電層和多層絕緣膜，相鄰的導電層之間的絕緣膜大于等于兩層，所述疊層母排折彎處相鄰的導電層之間的絕緣膜間設有離型膜。

優(yōu)選地，所述一個作為箝位管用的二電平IGBT模塊包括串聯(lián)連接的兩個IGBT單元，每個IGBT單元的另一端連接另外的作為開關管的二電平IGBT模塊的中性點。

本實用新型的有益效果：本實用新型中的可彎折的疊層母排與內置于疊層母排中的散熱器相配合，不僅能減少空間體積，還能夠同時吹散電容以及三電平單元周圍的熱量，比傳統(tǒng)的只吹散電容周圍的三電平電路具有更好的散熱性能。此外，將三電平電路與溫度控制器、散熱器、鋁板等結合使用，適用于高電壓、大功率逆變器的場合。

附圖說明

圖1為三電平電路的系統(tǒng)的其中一相三電平電路的結構示意圖；

圖2為三電平電路的系統(tǒng)的電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明，但不作為本實用新型的限定。

如圖1所示的一種將二電平IGBT模塊應用于三電平電路的系統(tǒng)，應用于三相三電平電路，每相三電平電路包括：

由三個二電平IGBT模塊組成的三電平單元2，三電平單元2包括：

兩個串聯(lián)連接的且作為開關管用的二電平IGBT模塊，以及

作為箝位管用的一個二電平IGBT模塊，作為箝位管用的一個二電平IGBT模塊的兩端分別連接作為開關管用的二電平IGBT模塊的非公共連接端，其中，每個二電平IGBT模塊包括兩個串聯(lián)連接的IGBT單元；

至少一個電容1，連接于每個作為開關管用的二電平IGBT模塊兩端；

驅動電路板，驅動電路板連接于兩個串聯(lián)的作為開關管用的兩個二電平IGBT模塊的兩端，控制作為開關管用的二電平IBGT模塊的導通與截止；

疊層母排4，疊層母排4為可彎折的疊層母排4，疊層母排4外部的一側插接電容，另一側插接三電平單元2。

在圖1所示為其中一相三電平電路的系統(tǒng)結構圖中，驅動電路板4與分別由兩個IGBT模塊組成的VT1和VT2開關管相連接，以控制VT1和VT2的輪流導通。VT3也是由兩個二電平IGBT模塊組成，其用作箝位管。VT1、VT2開關管，VT3箝位管以及驅動電路板4通過疊層母排4組合成一相三電平電路的逆變單元。其中，IGBT模塊選用的是輸出電流大于400A的IGBT模塊，可選擇范圍寬。連接IGBT模塊和多個電容1的可彎折的疊層母排4，能夠減少空間體積，具有低阻抗，降低雜散電感，降低尖峰電壓保護IGBT的特點。

本實用新型的三相三電平電路圖，如圖2所示，包括U、V、W三相三電平電路。以U相為例，U相三電平電路包括三組二電平IGBT模塊VT1，VT2，VT3，其中，串聯(lián)連接的二電平IGBT模塊VT1和VT2用作開關管，二電平IGBT模塊VT3用作箝位管。在本實施例的U相三電平電路中，用作開關管的兩組二電平IGBT模塊包括第一開關管VD11，第二開關管VD12，第三開關管VD21，第四開關管VD22，以及在每個開關管兩端連接的續(xù)流二極管，上述每個開關管都采用IGBT管。用作箝位管的二電平IGBT模塊包括第一箝位管VD31和第二箝位管VD32，同樣地，每個箝位管也都為IGBT管，并且在每個箝位管的兩端連接一續(xù)流二極管。第一箝位管VD31和第二箝位管VD32相串聯(lián)，第一箝位管VD31的另一端與串聯(lián)的第一開關管VD11、第二開關管VD12一端LX1連接；第二箝位管VD32的另一端與串聯(lián)的第三開關管VD21、第四開關管VD22一端LX2連接。U相三電平電路還包括多個直流母線分壓電容，第一直流母線分壓電容C1與第二直流母線分壓電容C2相并聯(lián)，兩者的一連接端連接在第一箝位管VD31和第二箝位管VD32的中性點LX3，另一連接端連接輸入電壓的一端；類似的，第三直流母線分壓電容C3與第四直流母線分壓電容C4相并聯(lián)，兩者一連接端連接在第一箝位管VD31和第二箝位管VD32的中性點LX3，另一連接端連接輸入電壓的另一端。本實施例中的V相三電平電路和W相三電平電路采用如上述同樣的電路結構。

每相三電平電路都有一個驅動電路板，該驅動電路板是控制四個開關管的輪流導通與截止，從而輸出三電平。還以U相三電平電路為例，U相三電平電路中的第一驅動電路板與第一開關管VD11、第二開關管VD12、第三開關管VD21、第四開關管VD22電連接。假設輸入電壓為Ud，當?shù)谝或寗与娐钒蹇刂频谝婚_關管VD11、第二開關管VD12同時導通，第三開關管VD21和第四開關管VD22同時截止，則U相三電平電路輸出電壓為+Ud/2；當?shù)谝或寗与娐钒蹇刂频诙_關管VD12、第三開關管VD21同時導通，第一開關管VD11和第四開關管VD22截止，則U相三電平電路輸出為0；當?shù)谝或寗与娐钒蹇刂频谌_關管VD21、第四開關管VD22同時導通，第一開關管VD11和第二開關管VD12同時截止，則U相三電平電路輸出電壓為-Ud/2。本實用新型的三相三電平電路與二電平電路相比，輸出的狀態(tài)更多，選擇的范圍更大，可以輸出正弦波，其諧波也能得到相應的減少。

而且，上述的實施方式，只需要通過一塊疊層母排4就能將各相三電平電路中的IGBT模塊連通，疊層母排4獨特的排線方式，減少了雜散回路，接線簡單、布局合理、抗干擾性能強。

同樣地，在V相三電平電路中，二電平IGBT模塊VT4和VT5作為開關管使用，二電平IGBT模塊VT6作為箝位管使用。電容C5、C6、C7、C8為直流母線分壓電容。二電平IGBT模塊VT4、VT5、VT6組成V相三電平的拓撲電路。

在W相三電平電路中，二電平IGBT模塊VT7和VT8作為開關管使用，二電平IGBT模塊VT9作為箝位管使用。電容C9、C10、C11、C12為直流母線分壓電容。二電平IGBT模塊VT7、VT8、VT9組成W相三電平的拓撲電路。

本實用新型優(yōu)選的實施方式，還包括散熱裝置3，散熱裝置3內置于可彎折的疊層母排4中，并且與疊層母排4相接觸。

該實施例中，可彎折的疊層母排與內置于疊層母排中的散熱器相配合，能夠同時吹散電容以及三電平單元周圍的熱量，比傳統(tǒng)的只吹散電容周圍的三電平電路具有更好的散熱性能。

在該實施例中，通過散熱裝置3為通過大電流的疊層母排4通風降溫。

本實用新型優(yōu)選的實施方式，疊層母排4為U形。

U形的疊層母排4能夠縮小整個三電平電路的安裝體積，減少成本，而且不需要安裝很多散熱裝置3，減少了成本。

本實用新型優(yōu)選的實施方式，散熱裝置3為散熱片，散熱片呈彎曲狀，且相鄰的散熱片在彎曲處部分接觸，以形成多個通風孔。

該實施例中，從通風孔穿過的風可以從疊層母排4的一端穿過另一端，增大了空氣流通的速度和面積，從而有效降低電路過熱可能造成的故障。

本實用新型優(yōu)選的實施方式，散熱裝置3為鰭片散熱器。

鰭片散熱器通過增加疊層母排4的散熱面積從而有效散熱。

本實用新型優(yōu)選的實施方式，在疊層母排4的U形端口處設置有一風扇，以對散熱器送風。上述每個散熱器適用于不同的場合，具有不同的效果。

風扇對著疊層母排4的U形端口，能夠給三電平電路提供更大的風，以吹散電路產(chǎn)生的熱量，盡可能地降低電路過熱造成的故障。

本實用新型優(yōu)選的實施方式，在疊層母排4與三電平單元2之間或者在疊層母排4與多個電容之間貼裝鋁板。

在該實施例中，為了能夠快速導出每相三電平電路產(chǎn)生的熱量、加快熱傳遞，在三電平電路的底部貼裝有鋁板，進一步配合散熱裝置3和風扇將熱量吹走。還可以在每個IGBT模塊的底部和鋁板之間涂抹導熱硅脂，用于減少接觸熱阻。在安裝或更換IGBT模塊時，應十分重視IGBT模塊與散熱片的接觸面狀態(tài)和擰緊程度。在散熱器與IGBT模塊間涂抹導熱硅脂，可以減少接觸熱阻。

本實用新型優(yōu)選的實施方式，在鋁板上靠近三電平電路處安裝一溫度控制器，用于檢測靠近三電平電路的環(huán)境溫度，當環(huán)境溫度高于預設閾值時進行報警或驅動三電平電路停止工作。

當散熱裝置3損壞導致三電平電路散熱不良時，將導致IGBT模塊發(fā)熱，而發(fā)生故障。在鋁板上靠近IGBT模塊的地方安裝有溫度控制器，當溫度過高時，例如高于預設閾值時將報警，或驅動IGBT模塊停止工作，直接避免故障的發(fā)生。該預設閾值可以設置為80度，也可以根據(jù)電路場合不同而定。

本實用新型優(yōu)選的實施方式，疊層母排4包括多層導電層和多層絕緣膜，相鄰的導電層之間的絕緣膜大于等于兩層，疊層母排4折彎處相鄰的導電層之間的絕緣膜間設有離型膜。

在疊層母排4的絕緣膜中加裝離型膜，能夠減小疊層母排4折彎處應力的影響，降低疊層母排在的絕緣膜爆裂的幾率。

本實用新型優(yōu)選的實施方式，一個作為箝位二極管用的二電平IGBT模塊包括串聯(lián)連接的兩個IGBT單元，每個IGBT單元的另一端連接另外的作為開關管的二電平IGBT模塊的中性點。

本實用新型中的可彎折的疊層母排與內置于疊層母排中的散熱器相配合，不僅能減少空間體積，還能夠同時吹散電容以及三電平單元周圍的熱量，比傳統(tǒng)的只吹散電容周圍的三電平電路具有更好的散熱性能。此外，將三電平電路與溫度控制器、散熱器、鋁板等結合使用，適用于高電壓、大功率逆變器的場合。

以上僅為本實用新型較佳的實施例，并非因此限制本實用新型的實施方式及保護范圍，對于本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本實用新型說明書及圖示內容所做出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本實用新型的保護范圍內。