一種三電平集成門極換流晶閘管變頻器相模塊的製作方法
2023-08-04 17:18:11
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製作方法
技術領域：
本發明涉及電力電子設備技術領域，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：
隨著電力電子技術及計算機控制技術的迅速發展，交流調速逐步取代了直流調 速，與傳統的直流調速系統相比，交流調速有許多優點，例如節能、環保等，並且可以實現大 範圍的高效連續調速控制。特別是近些年來，隨著半導體技術的迅速發展，尤其是以絕緣 柵雙極電晶體(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)、功率 MOS 場效應管(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展，由它們構成的中高壓變頻器，性能優異，可以實現PWM逆 變和PWM整流，不僅諧波小，而且功率因數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體器件，它由可關斷晶閘管(GT0， Gate Turn-offThyristor)發展而來。IGCT在開通時是一個GTO晶閘管，而在關斷時是一個 電晶體，兼具電晶體開關速度快、開關損耗低和晶閘管導通損耗低、阻斷電壓高、輸出電流 大的優點，把IGCT應用到多電平變換器中，再輔助相應的控制策略，是實現高壓、高輸出頻 率、低電磁幹擾(EMI，Electro-magnetic Interference)和大功率變頻器的有效途徑。二 極管中性點鉗位(NPC，Neutral-point clamped)是目前最為成熟的三電平電路，具有結構 簡單、使用功率器件少、技術成熟可靠的優點，無需通過串聯器件即可實現變頻器高壓、大 功率輸出，提高了變頻器的可靠性指標，是現代變頻器應用最多的一種三電平電路。隨著IGCT器件在三電平電路上應用的逐步成熟，已經出現了各式各樣的基於三 電平電路的IGCT變頻器相模塊。但是，從應用的角度來看，目前市場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題。這樣就需要增加保護電路來降低雜線電感 對整個迴路的影響，或者通過降低輸出電流來提高功率器件的安全性。但是，降低輸出電流 將直接導致變頻器輸出功率的減小。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種三電平IGCT變頻器相模塊，該模塊布局合 理，迴路間的雜線電感小。本發明實施例提供一種三電平集成門極換流晶閘管變頻器相模塊，包括框架內包括左右對稱的兩串壓裝器件，每串壓裝器件相同；所述每串壓裝器件包括六個散熱器，所述六個散熱器之間依次串聯第一 IGCT、第 一續流二極體、第二續流二極體、第二 IGCT和鉗位二極體；設置在所述兩串壓裝器件後方的吸收回路，吸收回路的左右兩側器件相同，對稱 設置；每側包括垂直設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體；框架的兩側設置用於導電的母排，所述母排關於框架左右對稱。優選地，所述散熱器為水冷散熱器或風冷散熱器。優選地，還包括水路組件，所述水路組件分布在框架兩側，通過框架左右兩側的軟管將散熱器串聯在一起。優選地，所述母排為層疊母排或單層母排。優選地，所述框架為抽屜式推拉結構，框架的前方設置有拉手。優選地，所述框架頂部有吊裝孔。優選地，其特徵在於，所述框架的底部設有滑軌。與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明提供的三電平IGCT變頻器相模塊，通過將變頻器的器件分成相同的兩串， 左右對稱，垂直分布在框架內。整個電路的連接是通過散熱器和層疊母排直接相連。從而 減小了各個器件之間的連線距離。而且出線位置也是左右對稱，這樣大大減小了整個迴路 的雜散電感。該相模塊的每串壓裝器件可以獨立拆裝，可以方便用戶操作。
圖1是本發明三電平IGCT變頻器相模塊的電路圖；圖2是本發明三電平IGCT變頻器相模塊的主視圖；圖3是本發明三電平IGCT變頻器相模塊的後視圖。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明 的具體實施方式
做詳細的說明。首先，為了本領域技術人員更好地理解和實施本發明，下面結合附圖1介紹下三 電平IGCT變頻器相模塊的電路圖。參見圖1，該圖為本發明三電平IGCT變頻器相模塊的電路圖。需要說明的是，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，每個相模塊包括四個相同的IGCT，分別是V1、V2、V3和V4。每 個IGCT並聯一個續流二極體，因此對應有四個續流二極體，分別為D1、D2、D3和D4。NP為中性點。NP的兩側為分別為第一鉗位電容Cl和第二鉗位電容C2，以及第一 鉗位二極體D5和第二鉗位二極體D6。另外該相模塊還包括吸收電阻Rl和R2，吸收二極體D7和D8。DC(+)和DC(_)分別是電源的正輸入端和負輸入端。U是電壓的輸出端。U僅是一相電壓的輸出端或輸入端。下面結合附圖介紹本發明提供的三電平IGCT變頻器相模塊的結構。參見圖2，該圖為本發明三電平IGCT變頻器相模塊的主視圖。本實施例提供的三電平IGCT變頻器相模塊位於框架105內。框架105內包括左右對稱的兩串壓裝器件，每串壓裝器件相同。
所述每串壓裝器件包括六個散熱器101，所述六個散熱器101之間依次串聯第一 IGCT114、第一續流二極體113、第二續流二極體111、第二 IGCT109和鉗位二極體107。所述散熱器可以採用水冷散熱器，也可以採用風冷散熱器。本實施例優選採用水 冷散熱器。框架105的兩側設置用於導電的母排，所述母排關於框架左右對稱。本實施例優選所述母排採用層疊母排。當然，也可以根據需要選擇單層母排。框架內的兩串壓裝器件可以獨立拆裝，如果其中一串壓裝器件損壞了，可以將其 拆卸下來，更換新的一串，這樣便於維修和更換。如圖2所示，框架的左右兩側分別伸出三個層疊母排。下面一一介紹其作用。左側的層疊母排102是作為電源的負輸入端或者輸出端。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。右側的層疊母排112是電源的正輸入端或者輸出端。本實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螺栓緊固在框1 ο參見圖3，該圖為本發明三電平IGCT變頻器相模塊的後視圖。下面介紹該相模塊的後視圖。該相模塊還包括由吸收電阻212、鉗位電容211和吸收二極體210組成的吸收回路。吸收回路左右對稱設置在所述兩串壓裝器件後方，吸收回路的左右兩側器件相 同。每側包括垂直設置的鉗位電容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體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，通過框架左右兩側的軟管將散熱器串聯在一起。需要說明的是，本實施例的散熱器優選採用水冷散熱器。本實施例提供的相模塊的框架設置為抽屜式推拉結構，框架的前方設置有拉手。 這樣便於整個相模塊的安裝和維護。該相模塊的框架底部設有滑軌，便於整個相模塊的運輸移動。所述框架頂部有吊裝孔，便於整個相模塊的移動。本發明實施例提供的三電平IGCT變頻器相模塊，通過將變頻器的器件分成相同 的兩串，左右對稱，垂直分布在框架內。整個電路的連接是通過散熱器和層疊母排直接相 連。從而減小了各個器件之間的連線距離。而且出線位置也是左右對稱，這樣大大減小了 整個迴路的雜散電感。該相模塊的每串壓裝器件可以獨立拆裝，可以方便用戶操作。本發明實施例提供的三電平IGCT變頻器相模塊布局合理，有效減小了整個電路 的雜散電感，並且內部結構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，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制。雖 然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明 技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離 本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同 變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
權利要求
1.一種三電平集成門極換流晶間管變頻器相模塊，其特徵在於，包括 框架內包括左右對稱的兩串壓裝器件，每串壓裝器件相同；所述每串壓裝器件包括六個散熱器，所述六個散熱器之間依次串聯第一集成門極換流 晶閘管IGCT、第一續流二極體、第二續流二極體、第二 IGCT和鉗位二極體；設置在所述兩串壓裝器件後方的吸收回路，吸收回路的左右兩側器件相同，對稱設置；每側包括垂直設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 收二極體；框架的兩側設置用於導電的母排，所述母排關於框架左右對稱。
2.根據權利要求1所述的三電平集成門極換流晶間管變頻器相模塊，其特徵在於，所 述散熱器為水冷散熱器或風冷散熱器。
3.根據權利要求1所述的三電平集成門極換流晶間管變頻器相模塊，其特徵在於，還 包括水路組件，所述水路組件分布在框架兩側，通過框架左右兩側的軟管將散熱器串聯在 一起。
4.根據權利要求1所述的三電平集成門極換流晶間管變頻器相模塊，其特徵在於，所 述母排為層疊母排或單層母排。
5.根據權利要求1所述的三電平集成門極換流晶間管變頻器相模塊，其特徵在於，所 述框架為抽屜式推拉結構，框架的前方設置有拉手。
6.根據權利要求1所述的三電平集成門極換流晶間管變頻器相模塊，其特徵在於，所 述框架頂部有吊裝孔。
7.根據權利要求1至6任一項所述的三電平集成門極換流晶間管變頻器相模塊，其特 徵在於，所述框架的底部設有滑軌。
全文摘要
本發明提供一種三電平集成門極換流晶閘管變頻器相模塊，包括框架內包括左右對稱的兩串壓裝器件，每串壓裝器件相同；每串壓裝器件包括六個散熱器，六個散熱器之間依次串聯第一IGCT、第一續流二極體、第二續流二極體、第二IGCT和鉗位二極體；設置在兩串壓裝器件後方的吸收回路，吸收回路的左右兩側器件相同，對稱設置；每側包括垂直設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體；框架的兩側設置用於導電的母排，母排關於框架左右對稱。該相模塊將變頻器的器件分成相同的兩串，左右對稱，垂直分布在框架內，減小了各個器件之間的連線距離。而且出線位置也是左右對稱，這樣大大減小了整個迴路的雜散電感。
文檔編號H02M7/48GK102044985SQ20091020415
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月15日 優先權日2009年10月15日
發明者劉旭君, 唐林, 姚磊, 孫保濤, 宋嬌, 李彥湧, 楊進峰, 胡家喜 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司