一種igbt模塊單元及電力電子系統的製作方法
2023-04-25 00:32:16
專利名稱：一種igbt模塊單元及電力電子系統的製作方法
技術領域：
本實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，具體涉及一種IGBT模塊單元及電力電子系統。
背景技術：
隨著工業技術的快速發展，大型電力電子系統在各行業的應用越來越廣泛，功率等級和功率密度也越來越高，以IGBT為核心器件的功率模塊是大型電力電子系統的核心部件，由於使用環境特殊，要求功率模塊具有結構緊湊、維護方便、功率密度高等特點，因此，功率模塊常常被設計成一個功能完善的模塊單元。現有的IGBTr功率模塊一般主要由多個相互分立的IGBT元件並聯再結合相當數量的直流濾波電容組成，結構鬆散，需佔用較大的設備空間，不能滿足高功率等級和高功率密度的需求，同時IGBT功率模塊體積龐大，使整機成本大大增加。為了克服現有IGBT功率模塊的上述缺陷，出現了 IGBT功率模塊單元，這種IGBT 功率模塊單元將兩個IGBT功率模塊集成在一個散熱板兩側，減小了功率模塊的體積，功率密度更高，維護也更加方便。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功率模塊運用系統中的相鄰兩相的IGBT功率模塊集成在一起，導致IGBT功率模塊運用系統中的IGBT功率模塊系統結構不統一，如在雙饋風力發電機系統中，就存在三個結構和設計參數各不相同的IGBT功率模塊單元。這樣， 就使得IGBT功率模塊運用系統難以實現IGBT功率模塊單元之間的兼容，增加了 IGBT功率模塊單元和IGBT功率模塊運用系統的製造成本和維護成本；2、如果在現有IGBT功率模塊單元基礎上，為滿足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IGBT功率模塊設計為相同的參數和結構，則會帶來IGBT 功率模塊單元的設計參數與IGBT功率模塊運用系統的參數難以匹配的問題，造成IGBT功率模塊單元中IGBT功率模塊能力富裕和浪費以及IGBT功率模塊單元製造成本高的缺陷。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題之一是，提供一種IGBT模塊單元，克服現有技術存在的上述缺陷，降低IGBT模塊的製造成本和維護成本。本實用新型要解決的技術問題之二是，提供一種電力電子系統，使用上述IGBT模塊單元，克服現有技術存在的上述缺陷，降低使用IGBT模塊的電力電子系統的製造成本和維護成本。本實用新型解決其技術問題之一所採用的技術方案是構造一種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驅動板和並聯連接該第一 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驅動板和並聯連接該第二 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A，所述第二 IGBT面接觸安裝在所述板狀換熱器的A側相對的另一側；其特徵在於，所述第一 IGBT的功率總量小於所述第二 IGBT的功率總量。在本實用新型的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所述IGBT對應的門極附加板和無感吸收電容，所述門極附加板與對應的IGBT連接， 並按IGBT、門極附加板、IGBT驅動板順序分層設置，所述無感吸收電容連接在所述IGBT與正、負直流Bus連接銅排的連接端上。在本實用新型的IGBT模塊單元中，所述第一 IGBT組件和第二 IGBT組件的IGBT 數量為多個，該多個IGBT橫向陣列連接在所述板狀換熱器側表面上。本實用新型解決其技術問題之二所採用的技術方案是構造一種電力電子系統， 包括多個IGBT模塊單元和連接該多個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驅動板和並聯連接該第一 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驅動板和並聯連接該第二 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A，所述第二 IGBT面接觸安裝在所述板狀換熱器的A側相對的另一側；其特徵在於，所述第一 IGBT的功率總量小於所述第二 IGBT的功率總量；所述多個IGBT模塊單元的每個IGBT模塊單元結構相同，具有互換性。在本實用新型的電力電子系統中，所述第一 IGBT組件和第二 IGBT組件分別包括與每個所述IGBT對應的門極附加板和無感吸收電容，所述門極附加板與對應的IGBT連接， 並按IGBT、門極附加板、IGBT驅動板順序分層設置，所述無感吸收電容連接在所述IGBT與正、負直流Bus連接銅排的連接端上。在本實用新型的電力電子系統中，所述第一 IGBT組件和第二 IGBT組件的IGBT數量為多個，該多個IGBT橫向陣列連接在所述板狀換熱器側表面上。實施本實用新型的IGBT模塊單元及電力電子系統，與現有技術比較，其有益效果是1.該IGBT模塊單元將兩個不同功率等級的IGBT組件集成在一個單元中，與電力電子系統中與IGBT模塊單元的不同IGBT組件連接的功率等級不同的特點相適應，使電力電子系統在採用本IGBT模塊單元時，可以統一 IGBT模塊單元的設計參數和結構，實現IGBT 模塊單元的兼容和互換，從而大大降低電力電子系統的設備維護成本，提高IGBT模塊單元的生產效率；2.便於IGBT模塊單元的設計參數優化和結構的標準化。
下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖1是本實用新型IGBT模塊單元一種實施例的立體圖。[0029]圖2是圖一實施例從一側俯視觀察的立體圖。圖3是圖一實施例從另一側俯視觀察的立體圖。圖4是圖一實施例去掉支撐組件後的立體圖。圖5是本實用新型IGBT模塊單元另一種實施例的立體圖。
具體實施方式
如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本實用新型的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驅動板11、IGBT門極附加板10和並聯連接第一 IGBT3輸出端的交流引出銅排12。第一 IGBT3、IGBT門極附加板、IGBT驅動板順序分層設置。第一 IGBT3的數量根據設計需要確定。在交流引出銅排12上，還設置有L形的引出銅排13，以便引出連接。在其他實施例中，不設置引出銅排13也可實現引出連接。第二 IGBT組件2包括第二 IGBT4、連接第二 IGBT4的IGBT驅動板、IGBT門極附加板和並聯連接第二 IGBT4輸出端的交流引出銅排。第二 IGBT4、IGBT門極附加板、IGBT驅動板順序分層設置。第二 IGBT4的數量根據設計需要確定。在交流引出銅排上，可以設置L形的引出銅排，也可以不設置L形的引出銅排，不影響本發明目的的實現。在其他實施例中，採用非焊針式IGBT時，IGBT門極附加板的功能可集成在IGBT驅動板中，從而可以省略IGBT門極附加板。第一 IGBT3與板狀換熱器8面接觸安裝板狀換熱器8的一側表面A上。第二 IGBT4 與板狀換熱器8的A側表面相對的另一側表面面接觸安裝在板狀換熱器8上。IGBT驅動板通常設置在其對應連接的IGBT的上方，當然，根據需要將IGBT驅動板設置在其他位置，不影響本發明目的的實現。當IGBT3、IGBT4的數量為多個時，將多個IGBT3、IGBT4橫向陣列連接在板狀換熱器8的側表面上。第一 IGBT3的功率總量小於第二 IGBT4的功率總量。與第一 IGBT組件1對應的直流濾波電容組6和正、負直流Bus連接銅排7連接關係如下正、負直流Bus連接銅排7並聯直流濾波電容組6、並聯第一 IGBT3的輸入端。與第二 IGBT組件2對應的直流濾波電容組6和正、負直流Bus連接銅排7連接關係如下正、負直流Bus連接銅排7並聯直流濾波電容組6、並聯第二 IGBT4的輸入端。在本實施例中，直流濾波電容組6的直流濾波電容底面與板狀換熱器8的側表面面接觸固定連接在板狀換熱器8上，利於直流濾波電容散熱，如圖1、圖4所示。在其他實施例中，如圖5所示，設置支撐組件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，直流濾波電容通過對流散熱，也能夠實現本發明目的。在其他實施例中，IGBT模塊單元5不設置直流濾波電容組6和正、負直流Bus連接銅排7，而將直流濾波電容組6和正、負直流Bus連接銅排7設置在IGBT模塊單元5之外的其他構件上，也能夠實現本發明目的。[0046]為了方便安裝IGBT模塊單元5，設置支撐組件14。在其他實施例中，如圖4所示， 不設置支撐組件14，不影響本實用新型基本發明目的的實現。為降低IGBT的Vce(IGBT功率模塊C、E極電壓)電壓尖峰值，進一步保證元件安全，設置與IGBT —一對應的無感吸收電容9，每個無感吸收電容9連接在與其對應的IGBT 與正、負直流Bus連接銅排的連接端上。在其他實施例中，不設置無感吸收電容9，不影響本實用新型基本發明目的的實現。本實用新型的電力電子系統為使用多個上述IGBT模塊單元5的系統，如風力發電機系統等。電力電子系統中與IGBT模塊單元5對應的電氣部件分別對應連接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IGBT模塊單元的每個IGBT模塊單元結構相同，具有互換性。IGBT模塊單元5的結構及其變換如上述。
權利要求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驅動板和並聯連接該第一 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驅動板和並聯連接該第二 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A，所述第二 IGBT面接觸安裝在所述板狀換熱器的A側相對的另一側；其特徵在於，所述第一 IGBT的功率總量小於所述第二 IGBT的功率總量。
2.如權利要求1所述的IGBT模塊單元，其特徵在於，所述第一IGBT組件和第二 IGBT 組件分別包括與每個所述IGBT對應的門極附加板和無感吸收電容，所述門極附加板與對應的IGBT連接，並按IGBT、門極附加板、IGBT驅動板順序分層設置，所述無感吸收電容連接在所述IGBT與正、負直流Bus連接銅排的連接端上。
3.如權利要求1或2所述的IGBT模塊單元，其特徵在於，所述第一IGBT組件和第二 IGBT組件的IGBT數量為多個，該多個IGBT橫向陣列連接在所述板狀換熱器側表面上。
4.一種電力電子系統，包括多個IGBT模塊單元和連接該多個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驅動板和並聯連接該第一 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驅動板和並聯連接該第二 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A，所述第二 IGBT面接觸安裝在所述板狀換熱器的A側相對的另一側；其特徵在於，所述第一 IGBT的功率總量小於所述第二 IGBT的功率總量； 所述多個IGBT模塊單元的每個IGBT模塊單元結構相同，具有互換性。
5.如權利要求4所述的電力電子系統，其特徵在於，所述第一IGBT組件和第二 IGBT組件分別包括與每個所述IGBT對應的門極附加板和無感吸收電容，所述門極附加板與對應的IGBT連接，並按IGBT、門極附加板、IGBT驅動板順序分層設置，所述無感吸收電容連接在所述IGBT與正、負直流Bus連接銅排的連接端上。
6.如權利要求4或5所述的電力電子系統，其特徵在於，所述第一IGBT組件和第二 IGBT組件的IGBT數量為多個，該多個IGBT橫向陣列連接在所述板狀換熱器側表面上。
專利摘要一種IGBT模塊單元及電力電子系統，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驅動板和交流引出銅排；第二IGBT組件包括第二IGBT、連接第二IGBT的IGBT驅動板和交流引出銅排；第一IGBT面接觸安裝在板狀換熱器的一側A，第二IGBT面接觸安裝在板狀換熱器的A側相對的另一側；第一IGBT的功率總量小於第二IGBT的功率總量；電力電子系統使用多個上述IGBT模塊單元，每個IGBT模塊單元結構相同，具有互換性。本實用新型便於統一IGBT模塊單元的設計參數和結構，實現IGBT模塊單元的兼容和互換，提高其生產效率，降低電力電子系統的設備維護成本，並便於IGBT模塊單元的設計參數優化和結構的標準化。
文檔編號H02M1/00GK202135039SQ20112019692
公開日2012年2月1日 申請日期2011年6月13日 優先權日2011年6月13日
發明者廖榮輝, 盛小軍, 黃載堯 申請人:深圳市禾望電氣有限公司