CN1645725A - 一种集成门极换向晶闸管功率相模块 - Google Patents

一种集成门极换向晶闸管功率相模块 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种IGCT功率相模块，包括：箝位电阻(1)、箝位电抗器(2)、层叠母线绝缘板(3)、输入功率端子(4)、箝位电容器(5)、IGCT等半导体器件(6)、散热器(7)、层叠母线连接端子(8)、层叠母线(9)、输出功率端子(10)以及压紧结构组件(11)。压紧结构组件(11)将IGCT等半导体器件(6)和散热器(7)串联压紧成一长串，箝位电阻(1)位于此长串前部左右两侧，箝位电抗器(2)位于此长串上部，层叠母线绝缘板(3)、层叠母线(9)紧贴于此长串后部，散热器(7)通过层叠母线连接端子(8)与层叠母线(9)电气连接，箝位电容器(5)被夹持于输入功率端子(4)与层叠母线(9)之间。优点在于：组件集成在一个功率模块中，整体体积小。

Description

一种集成门极换向晶闸管功率相模块
技术领域
本发明属于半导体开关技术领域，特别是提供了一种集成门极换向晶闸管(即IGCT)功率相模块，它适用于3～27MVA大功率变流器中，将这种IGCT功率相模块组合在一起，就可构成一台大功率有源整流器或逆变器，广泛应用于中压传动领域。
背景技术
集成门极换向晶闸管IGCT是瑞士ABB公司专为中压变频器开发的功率半导体开关器件。IGCT基于非常成熟的GTO(门极关断晶闸管)技术，使变频器的设计从根本上降低了复杂程度，提高了效率和可靠性。IGCT集IGBT(绝缘门极双极性晶体管)的高速开关特性和GTO(门极关断晶闸管)的高阻断电压和低导通损耗特性于一体。IGCT的快速开关能力无需缓冲电路，因而所需的功率元件数目更少，运行的可靠性更高。目前国际上IGCT的应用技术已经很成熟，但是在国内却还处于起步阶段，还没有IGCT变流器的成熟产品问世。完整的IGCT有源整流电路或逆变电路包括IGCT、反并联二极管、箝位电路器件等，若将这些元器件分散组装后再用母线或导线进行电气连接，不仅其占用体积较大，而且连线回路面积较大，从而会造成线路的杂生电感增大。杂生电感的增大会使IGCT的关断电压升高，这时候为保证IGCT的安全就必须要减小输出电流，从而造成输出功率的减小。此外，IGCT功率组件分散安装，也不利于维修工作的进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种IGCT功率相模块，它将所有电路器件集成于一体，装卸便利，结构紧凑，体积较小，并且连接线路的杂生电感较小，输出功率能够达到设计要求。
本发明的结构如图1所示，它包括：箝位电阻1、箝位电抗器2、层叠母线绝缘板3、输入功率端子4、箝位电容器5、IGCT等半导体器件6、散热器7、层叠母线连接端子8、层叠母线9、输出功率端子10以及压紧结构组件11。压紧结构组件11将IGCT等半导体器件6和散热器7串联压紧成一长串，箝位电阻1位于此长串前部左右两侧，箝位电抗器2位于此长串上部，层叠母线绝缘板3、层叠母线9紧贴于此长串后部，散热器7通过层叠母线连接端子8与层叠母线9电气连接，箝位电容器5被夹持于输入功率端子4与层叠母线9之间。
所述的IGCT功率相模块，其特征在于：IGCT等半导体器件6、散热器7的电气连接是通过层叠母线9实现的，层叠母线9共含4层连接母线，相邻两层连接母线用层叠母线绝缘板3绝缘。
本发明所述的散热器7既可是水冷散热器，也可以是风冷散热器。
本发明的优点在于：将单相IGCT应用电路中各元器件集成在一个功率模块中，不仅有效减小了占用体积，提高了变流器的功率密度，而且功率相单元的模块化设计有助于***的安装、调试等工作，提高了工作效率，同时也为最小停机时间的维护和维修工作打下了基础。装卸便利，结构紧凑，体积较小，并且连接线路的杂生电感较小，输出功率能够达到设计要求。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。其中，箝位电阻1、箝位电抗器2、层叠母线绝缘板3、输入功率端子4、箝位电容器5、IGCT等半导体器件6、散热器7、层叠母线连接端子8、层叠母线9、输出功率端子10以及压紧结构组件11。
图2为本发明中层叠母线9以及层叠母线绝缘板3的结构示意图。
具体实施方式
图1、图2为本发明的一种实施方式。其中，层叠母线9共有四层连接母线，每两层连接母线之间用层叠母线绝缘板3绝缘隔开。层叠母线与散热器7的电气连接通过层叠母线连接端子8实现。层叠母线连接端子8用螺丝安装在散热器7的连接端子上，层叠母线连接端子8上下各有一个伸出端子，伸出端子用螺丝与层叠母线9中的连接母线连接。层叠母线绝缘板3一侧表面上加工有凹槽，层叠母线9的连接母线嵌入凹槽中，因此层叠母线绝缘板3不仅起到绝缘作用，还能固定层叠母线3的连接母线。
本发明中各IGCT等半导体器件之间的电路连接采用层叠母线实现，且层叠母线紧贴于功率器件，在结构上减小了连线的回路面积，试验结果证明这种设计能够显著降低连接线路的杂生电感，提高了功率相模块乃至整台变流器的输出功率。

Claims (4)

1.一种IGCT功率相模块，包括：箝位电阻(1)、箝位电抗器(2)、层叠母线绝缘板(3)、输入功率端子(4)、箝位电容器(5)、IGCT等半导体器件(6)、散热器(7)、层叠母线连接端子(8)、层叠母线(9)、输出功率端子(10)以及压紧结构组件(11)；其特征在于：压紧结构组件(11)将IGCT等半导体器件(6)和散热器(7)串联压紧成一长串，箝位电阻(1)位于此长串前部左右两侧，箝位电抗器(2)位于此长串上部，层叠母线绝缘板(3)、层叠母线(9)紧贴于此长串后部，散热器(7)通过层叠母线连接端子(8)与层叠母线(9)电气连接，箝位电容器(5)被夹持于输入功率端子(4)与层叠母线(9)之间。
2.按照权利要求1所述的IGCT功率相模块，其特征在于：IGCT半导体器件(6)及散热器(7)的电气连接是通过层叠母线(9)实现的，层叠母线(9)共含四层连接母线，相邻两层连接母线用层叠母线绝缘板(3)绝缘隔开。
3.按照权利要求1所述的IGCT功率相模块，其特征在于：散热器(7)为水冷散热器。
4.按照权利要求1所述的IGCT功率相模块，其特征在于：散热器(7)为风冷散热器。
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