緊湊型三電平igct相模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種緊湊型三電平IGCT (IntegratedGate Commutated Thyrisitor，集成門(mén)極換流晶閘管)相模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體器件的迅速發(fā)展，以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(Power M0SFET)、集成門(mén)極換流晶閘管(IGCT)為代表的大功率全控器件得到急速發(fā)展。
[0003]集成門(mén)極換流晶閘管(IGCT)是一種高效率、可靠性高的電力半導(dǎo)體器件，它由門(mén)極關(guān)斷晶閘管(GT0，Gate Turn-off Thyrisitor)發(fā)展而來(lái)。IGCT在開(kāi)通時(shí)是一個(gè)門(mén)極可關(guān)斷晶閘管(GTO)，而在關(guān)斷時(shí)是一個(gè)晶體管，兼具晶體管開(kāi)關(guān)速度快、開(kāi)關(guān)損耗低和晶閘管導(dǎo)通損耗低、阻斷電壓高、輸出電流大的特點(diǎn)，所以它集絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的高速開(kāi)關(guān)特性和GTO的高阻斷電壓及低導(dǎo)通損耗特性于一體。目前有兩種類(lèi)型的IGCT半導(dǎo)體器件，逆導(dǎo)型IGCT和非對(duì)稱(chēng)型IGCT。
[0004]中性點(diǎn)鉗位(NPC，Electro-magnetic Interference)三電平電路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)變頻器的高壓大功率輸出，由于集成門(mén)極換流晶閘管(IGCT)兼具開(kāi)關(guān)速度快、損耗低、阻斷電壓高、輸出電流大等優(yōu)點(diǎn)，將IGCT應(yīng)用到該三電平電路的功率相模塊中則會(huì)具有超大功率的輸出能力。完整的三電平IGCT相模塊可以包括IGCT、箝位二極管、吸收回路及散熱組件等。但由于IGCT對(duì)電路連接中雜散電感的分布要求較為苛刻，需要有效、巧妙的布置各器件，一方面是保證必須的電氣性能，另一方面盡可能降低回路的雜散電感，同時(shí)充分考慮到半導(dǎo)體元件的壓裝、器件散熱、工程維護(hù)等各方面問(wèn)題，以上種種問(wèn)題都是IGCT相模塊設(shè)計(jì)時(shí)所必須考慮的。相模塊是IGCT器件應(yīng)用的集成，也是相模塊設(shè)計(jì)的核心部件，所以設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、雜散電感小、便于維護(hù)、成熟可靠的IGCT相模塊具有重要意義。此外，從器件的應(yīng)用來(lái)看，目前大都是基于非對(duì)稱(chēng)型IGCT的功率相模塊，但基于逆導(dǎo)型IGCT的半導(dǎo)體功率相模塊相對(duì)很少，尤其是應(yīng)用于該三電平電路的相模塊，所以設(shè)計(jì)一種具有上述優(yōu)點(diǎn)的逆導(dǎo)型IGCT相模塊也是非常有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種緊湊型三電平IGCT相模塊，結(jié)構(gòu)緊湊、雜散電感小，最大限度地提升了相模塊的輸出能力。
[0006]所述技術(shù)方案如下:
[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種緊湊型三電平IGCT相模塊，其包括多個(gè)功率組件、壓裝裝置和散熱組件，多個(gè)功率組件包括四個(gè)IGCT，兩個(gè)鉗位二極管，兩個(gè)吸收二極管和兩個(gè)吸收電容；散熱組件包括位于多個(gè)功率組件之間的散熱器，散熱器用于將功率組件產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去；壓裝裝置包括左壓板、支撐柱和右壓板，壓裝裝置用于將四個(gè)IGCT，兩個(gè)鉗位二極管，兩個(gè)吸收二極管和散熱器構(gòu)成的一整串狀結(jié)構(gòu)壓裝在以左壓板、支撐柱和右壓板搭建的框架內(nèi)，串狀結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱(chēng)，兩個(gè)吸收電容位于串狀結(jié)構(gòu)的后部，對(duì)稱(chēng)分布于串狀結(jié)構(gòu)的左右兩側(cè)。
[0008]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，所述四個(gè)IGCT為逆導(dǎo)型IGCT。
[0009]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，所述相模塊內(nèi)部的所有電氣連接方式是通過(guò)連接母排和所述散熱器來(lái)進(jìn)行連接，所述相模塊內(nèi)部的所有電氣連接母排均采用軟連接母排，所述軟連接母排采用多層銅板或紫銅帶疊合而成，所述相模塊內(nèi)部以中性點(diǎn)為界分為左半橋和右半橋，所述左半橋的連接母排和所述右半橋的連接母排對(duì)稱(chēng)。
[0010]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，所述相模塊對(duì)外的電氣連接母排包括正母排、負(fù)母排、輸出母排和中性點(diǎn)母排，所述相模塊對(duì)外的電氣連接母排均采用硬質(zhì)銅母排。
[0011]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，所述壓裝裝置還包括導(dǎo)柱、彈性件、壓裝螺栓、若干壓裝螺母、左傳遞墊塊、右傳遞墊塊和支撐柱；所述導(dǎo)柱能夠相對(duì)于所述左壓板移動(dòng)以影響所述彈性件的形變量，所述導(dǎo)柱靠近所述左壓板的一端具有凹孔，所述凹孔在內(nèi)壁上具有螺紋結(jié)構(gòu)，所述壓裝螺栓穿透所述左壓板上的開(kāi)口嚙合到所述導(dǎo)柱的凹孔中的螺紋結(jié)構(gòu)，所述壓裝螺母將所述支撐柱和所述左壓板、右壓板牢固地固定在一起，所述彈性件設(shè)置于所述左壓板遠(yuǎn)離導(dǎo)柱的一側(cè)，利用自身形變量傳遞壓裝力到所述功率組件，所述左傳遞墊塊和右傳遞墊塊用于在所述導(dǎo)柱和所要壓裝的所述功率組件之間進(jìn)行壓裝力的均勻傳遞。
[0012]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，所述左壓板和右壓板為鋁合金材料制成，所述彈性件為碟形彈簧。
[0013]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，所述左傳遞墊塊和所述右傳遞墊塊的圓錐部的錐角成90度。
[0014]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，所述支撐柱為兩根，所述散熱組件還包括固定在一根支撐柱上的進(jìn)水管、固定在另一根支撐柱上的出水管、與兩根支撐柱相連的軟管，所述每根支撐柱的左右兩端設(shè)置有螺紋，其中一端的螺紋用于與壓裝螺母緊固連接，另一端的螺紋用于與進(jìn)水管或出水管連接，每根支撐柱上設(shè)置有多個(gè)水接口，每個(gè)水接口通過(guò)一根軟管與一個(gè)散熱器相連，每個(gè)散熱器通過(guò)兩根軟管分別與兩根支撐柱相連。
[0015]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，相鄰散熱器之間固定有一個(gè)功率組件。
[0016]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，所述散熱器采用水冷散熱器或風(fēng)冷散熱器。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:
[0018]通過(guò)采用一整串的壓裝結(jié)構(gòu)將四個(gè)IGCT、兩個(gè)鉗位二極管、兩個(gè)吸收二極管對(duì)稱(chēng)壓裝在一起，兩個(gè)吸收電容對(duì)稱(chēng)設(shè)置于相模塊內(nèi)部，整體結(jié)構(gòu)緊湊，電氣連接對(duì)稱(chēng)，雜散電感小，能充分發(fā)揮IGCT器件本身的能力，最大限度地提升了相模塊的輸出能力，并且本發(fā)明實(shí)施例壓裝裝置的結(jié)構(gòu)有效保證了功率組件內(nèi)部壓裝力傳遞的均勻性，保證了功率組件工作的可靠性，散熱組件的結(jié)構(gòu)兼顧了壓裝裝置支撐和冷卻散熱功能，不僅能夠保證功率組件產(chǎn)生的熱量能有效散發(fā)出去，而且使得相模塊結(jié)構(gòu)更加緊湊。
[0019]上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的三電平IGCT相模塊的三電平電路的拓?fù)鋱D；
[0021]圖2是圖1的三電平IGCT相模塊的三電平電路的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的三電平IGCT相模塊的立體示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的三電平IGCT相模塊的正視圖；
[0024]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的三電平IGCT相模塊的壓裝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的三電平IGCT相模塊的散熱組件的布局圖；
[0026]圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的三電平IGCT相模塊的支撐柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的緊湊型三電平IGCT相模塊其【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。
[0028]有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明中將可清楚的呈現(xiàn)。通過(guò)【具體實(shí)施方式】的說(shuō)明，當(dāng)可對(duì)本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說(shuō)明之用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。
[0029]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的三電平IGCT相模塊的三電平電路的拓?fù)鋱D。其中，圖1所示的電路只是三相中的一相的電路拓?fù)鋱D。圖2是圖1的三電平IGCT相模塊的三電平電路的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的三電平IGCT相模塊的立體示意圖。所述IGCT相模塊整體結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，具有體積緊湊、換流回路雜散電感小、易于壓裝和工程化維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，請(qǐng)參閱圖1至圖3，所述IGCT相模塊包括多個(gè)功率組件、壓裝裝置2和位于多個(gè)功率組件之間的散熱組件I。
[0030]更具體地，該多個(gè)功率組件包括四個(gè)IGCT 11、了2、了3、了4，鉗