CN206524780U - 一种将二电平igbt模块应用于三电平电路的*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种三电平电路，尤其涉及一种将二电平IGBT模块应用于三电平电路的***。每相三电平电路包括：由三个二电平IGBT模块组成的三电平单元，三电平单元包括：两个串联连接的且作为开关管用的二电平IGBT模块，以及作为箝位管用的一个二电平IGBT模块；至少一个电容，连接于每个作为开关管用的二电平IGBT模块两端；驱动电路板，控制作为开关管用的二电平IBGT模块的导通与截止；叠层母排，为可弯折，叠层母排外部的一侧插接电容，另一侧插接三电平单元。本实用新型中的可弯折的叠层母排能够同时吹散电容以及三电平单元周围的热量，比传统的只吹散电容周围的三电平电路具有更好的散热性能，还能减小空间体积。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种三电平电路，尤其涉及一种将二电平IGBT模块应用于三电平电路的***。
背景技术
近几年来，多电平逆变器被应用于各种场合。现有的二电平逆变器虽然电路控制简单，但是这类逆变器抗干扰能力差，性能不稳定、输出谐波高。三电平逆变器是多电平逆变器中最简单又最实用的一种电路。目前市场上成熟应用的三电平IGBT模块的输出电流多在400A以下，对于输出电流要求更大的逆变器设备，则需要多个IGBT并联使用。大电流的三电平逆变器会产生很高的热量，过高的热量会造成电路故障。而传统的三电平逆变器体积过大，且仅仅对电容周围的热量进行吹散，而其他元件产生的热量并不能有效吹散，从而影响三电平电路的环境温度。
实用新型内容
针对目前上述三电平IGBT模块存在的上述问题，本实用新型提供一种将二电平IGBT模块应用于三电平电路的***。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案为：
一种将二电平IGBT模块应用于三电平电路的***，应用于三相三电平电路，其特征在于，每相三电平电路包括：
由三个二电平IGBT模块组成的三电平单元，所述三电平单元包括：
两个串联连接的且作为开关管用的二电平IGBT模块，以及
作为箝位管用的一个二电平IGBT模块，所述作为箝位管用的一个二电平IGBT模块的两端分别连接作为开关管用的二电平IGBT模块的非公共连接端，其中，每个二电平IGBT模块包括两个串联连接的IGBT单元；
至少一个电容，连接于每个作为开关管用的二电平IGBT模块两端；
驱动电路板，所述驱动电路板连接于两个串联的作为开关管用的两个二电平IGBT模块的两端，控制作为开关管用的二电平IBGT模块的导通与截止；
叠层母排，所述叠层母排为可弯折的叠层母排，所述叠层母排外部的一侧插接所述电容，另一侧插接所述三电平单元。
优选地，还包括散热装置，所述散热装置内置于可弯折的叠层母排中，并且与所述叠层母排相接触。
优选地，所述叠层母排为U形。
优选地，所述散热装置为散热片，所述散热片呈弯曲状，且相邻的散热片在弯曲处部分接触，以形成多个通风孔。
优选地，所述散热装置为鳍片散热器。
优选地，在所述叠层母排的U形端口处设置有一风扇，以对所述散热器送风。
优选地，在所述叠层母排与所述三电平单元之间或者在所述叠层母排与所述多个电容之间贴装铝板。
优选地，在所述铝板上靠近所述三电平电路处安装一温度控制器，用于检测靠近所述三电平电路的环境温度，当所述环境温度高于预设阈值时进行报警或驱动所述三电平电路停止工作。
优选地，所述叠层母排包括多层导电层和多层绝缘膜，相邻的导电层之间的绝缘膜大于等于两层，所述叠层母排折弯处相邻的导电层之间的绝缘膜间设有离型膜。
优选地，所述一个作为箝位管用的二电平IGBT模块包括串联连接的两个IGBT单元，每个IGBT单元的另一端连接另外的作为开关管的二电平IGBT模块的中性点。
本实用新型的有益效果：本实用新型中的可弯折的叠层母排与内置于叠层母排中的散热器相配合，不仅能减少空间体积，还能够同时吹散电容以及三电平单元周围的热量，比传统的只吹散电容周围的三电平电路具有更好的散热性能。此外，将三电平电路与温度控制器、散热器、铝板等结合使用，适用于高电压、大功率逆变器的场合。
附图说明
图1为三电平电路的***的其中一相三电平电路的结构示意图；
图2为三电平电路的***的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
如图1所示的一种将二电平IGBT模块应用于三电平电路的***，应用于三相三电平电路，每相三电平电路包括：
由三个二电平IGBT模块组成的三电平单元2，三电平单元2包括：
两个串联连接的且作为开关管用的二电平IGBT模块，以及
作为箝位管用的一个二电平IGBT模块，作为箝位管用的一个二电平IGBT模块的两端分别连接作为开关管用的二电平IGBT模块的非公共连接端，其中，每个二电平IGBT模块包括两个串联连接的IGBT单元；
至少一个电容1，连接于每个作为开关管用的二电平IGBT模块两端；
驱动电路板，驱动电路板连接于两个串联的作为开关管用的两个二电平IGBT模块的两端，控制作为开关管用的二电平IBGT模块的导通与截止；
叠层母排4，叠层母排4为可弯折的叠层母排4，叠层母排4外部的一侧插接电容，另一侧插接三电平单元2。
在图1所示为其中一相三电平电路的***结构图中，驱动电路板4与分别由两个IGBT模块组成的VT1和VT2开关管相连接，以控制VT1和VT2的轮流导通。VT3也是由两个二电平IGBT模块组成，其用作箝位管。VT1、VT2开关管，VT3箝位管以及驱动电路板4通过叠层母排4组合成一相三电平电路的逆变单元。其中，IGBT模块选用的是输出电流大于400A的IGBT模块，可选择范围宽。连接IGBT模块和多个电容1的可弯折的叠层母排4，能够减少空间体积，具有低阻抗，降低杂散电感，降低尖峰电压保护IGBT的特点。
本实用新型的三相三电平电路图，如图2所示，包括U、V、W三相三电平电路。以U相为例，U相三电平电路包括三组二电平IGBT模块VT1，VT2，VT3，其中，串联连接的二电平IGBT模块VT1和VT2用作开关管，二电平IGBT模块VT3用作箝位管。在本实施例的U相三电平电路中，用作开关管的两组二电平IGBT模块包括第一开关管VD11，第二开关管VD12，第三开关管VD21，第四开关管VD22，以及在每个开关管两端连接的续流二极管，上述每个开关管都采用IGBT管。用作箝位管的二电平IGBT模块包括第一箝位管VD31和第二箝位管VD32，同样地，每个箝位管也都为IGBT管，并且在每个箝位管的两端连接一续流二极管。第一箝位管VD31和第二箝位管VD32相串联，第一箝位管VD31的另一端与串联的第一开关管VD11、第二开关管VD12一端LX1连接；第二箝位管VD32的另一端与串联的第三开关管VD21、第四开关管VD22一端LX2连接。U相三电平电路还包括多个直流母线分压电容，第一直流母线分压电容C1与第二直流母线分压电容C2相并联，两者的一连接端连接在第一箝位管VD31和第二箝位管VD32的中性点LX3，另一连接端连接输入电压的一端；类似的，第三直流母线分压电容C3与第四直流母线分压电容C4相并联，两者一连接端连接在第一箝位管VD31和第二箝位管VD32的中性点LX3，另一连接端连接输入电压的另一端。本实施例中的V相三电平电路和W相三电平电路采用如上述同样的电路结构。
每相三电平电路都有一个驱动电路板，该驱动电路板是控制四个开关管的轮流导通与截止，从而输出三电平。还以U相三电平电路为例，U相三电平电路中的第一驱动电路板与第一开关管VD11、第二开关管VD12、第三开关管VD21、第四开关管VD22电连接。假设输入电压为Ud，当第一驱动电路板控制第一开关管VD11、第二开关管VD12同时导通，第三开关管VD21和第四开关管VD22同时截止，则U相三电平电路输出电压为+Ud/2；当第一驱动电路板控制第二开关管VD12、第三开关管VD21同时导通，第一开关管VD11和第四开关管VD22截止，则U相三电平电路输出为0；当第一驱动电路板控制第三开关管VD21、第四开关管VD22同时导通，第一开关管VD11和第二开关管VD12同时截止，则U相三电平电路输出电压为-Ud/2。本实用新型的三相三电平电路与二电平电路相比，输出的状态更多，选择的范围更大，可以输出正弦波，其谐波也能得到相应的减少。
而且，上述的实施方式，只需要通过一块叠层母排4就能将各相三电平电路中的IGBT模块连通，叠层母排4独特的排线方式，减少了杂散回路，接线简单、布局合理、抗干扰性能强。
同样地，在V相三电平电路中，二电平IGBT模块VT4和VT5作为开关管使用，二电平IGBT模块VT6作为箝位管使用。电容C5、C6、C7、C8为直流母线分压电容。二电平IGBT模块VT4、VT5、VT6组成V相三电平的拓扑电路。
在W相三电平电路中，二电平IGBT模块VT7和VT8作为开关管使用，二电平IGBT模块VT9作为箝位管使用。电容C9、C10、C11、C12为直流母线分压电容。二电平IGBT模块VT7、VT8、VT9组成W相三电平的拓扑电路。
本实用新型优选的实施方式，还包括散热装置3，散热装置3内置于可弯折的叠层母排4中，并且与叠层母排4相接触。
该实施例中，可弯折的叠层母排与内置于叠层母排中的散热器相配合，能够同时吹散电容以及三电平单元周围的热量，比传统的只吹散电容周围的三电平电路具有更好的散热性能。
在该实施例中，通过散热装置3为通过大电流的叠层母排4通风降温。
本实用新型优选的实施方式，叠层母排4为U形。
U形的叠层母排4能够缩小整个三电平电路的安装体积，减少成本，而且不需要安装很多散热装置3，减少了成本。
本实用新型优选的实施方式，散热装置3为散热片，散热片呈弯曲状，且相邻的散热片在弯曲处部分接触，以形成多个通风孔。
该实施例中，从通风孔穿过的风可以从叠层母排4的一端穿过另一端，增大了空气流通的速度和面积，从而有效降低电路过热可能造成的故障。
本实用新型优选的实施方式，散热装置3为鳍片散热器。
鳍片散热器通过增加叠层母排4的散热面积从而有效散热。
本实用新型优选的实施方式，在叠层母排4的U形端口处设置有一风扇，以对散热器送风。上述每个散热器适用于不同的场合，具有不同的效果。
风扇对着叠层母排4的U形端口，能够给三电平电路提供更大的风，以吹散电路产生的热量，尽可能地降低电路过热造成的故障。
本实用新型优选的实施方式，在叠层母排4与三电平单元2之间或者在叠层母排4与多个电容之间贴装铝板。
在该实施例中，为了能够快速导出每相三电平电路产生的热量、加快热传递，在三电平电路的底部贴装有铝板，进一步配合散热装置3和风扇将热量吹走。还可以在每个IGBT模块的底部和铝板之间涂抹导热硅脂，用于减少接触热阻。在安装或更换IGBT模块时，应十分重视IGBT模块与散热片的接触面状态和拧紧程度。在散热器与IGBT模块间涂抹导热硅脂，可以减少接触热阻。
本实用新型优选的实施方式，在铝板上靠近三电平电路处安装一温度控制器，用于检测靠近三电平电路的环境温度，当环境温度高于预设阈值时进行报警或驱动三电平电路停止工作。
当散热装置3损坏导致三电平电路散热不良时，将导致IGBT模块发热，而发生故障。在铝板上靠近IGBT模块的地方安装有温度控制器，当温度过高时，例如高于预设阈值时将报警，或驱动IGBT模块停止工作，直接避免故障的发生。该预设阈值可以设置为80度，也可以根据电路场合不同而定。
本实用新型优选的实施方式，叠层母排4包括多层导电层和多层绝缘膜，相邻的导电层之间的绝缘膜大于等于两层，叠层母排4折弯处相邻的导电层之间的绝缘膜间设有离型膜。
在叠层母排4的绝缘膜中加装离型膜，能够减小叠层母排4折弯处应力的影响，降低叠层母排在的绝缘膜爆裂的几率。
本实用新型优选的实施方式，一个作为箝位二极管用的二电平IGBT模块包括串联连接的两个IGBT单元，每个IGBT单元的另一端连接另外的作为开关管的二电平IGBT模块的中性点。
本实用新型中的可弯折的叠层母排与内置于叠层母排中的散热器相配合，不仅能减少空间体积，还能够同时吹散电容以及三电平单元周围的热量，比传统的只吹散电容周围的三电平电路具有更好的散热性能。此外，将三电平电路与温度控制器、散热器、铝板等结合使用，适用于高电压、大功率逆变器的场合。
以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种将二电平IGBT模块应用于三电平电路的***，应用于三相三电平电路，其特征在于，每相三电平电路包括：
由三个二电平IGBT模块组成的三电平单元，所述三电平单元包括：
两个串联连接的且作为开关管用的二电平IGBT模块，以及
作为箝位管用的一个二电平IGBT模块，所述作为箝位管用的一个二电平IGBT模块的两端分别连接作为开关管用的二电平IGBT模块的非公共连接端，其中，每个二电平IGBT模块包括两个串联连接的IGBT单元；
至少一个电容，连接于每个作为开关管用的二电平IGBT模块两端；
驱动电路板，所述驱动电路板连接于两个串联的作为开关管用的两个二电平IGBT模块的两端，控制作为开关管用的二电平IBGT模块的导通与截止；
叠层母排，所述叠层母排为可弯折的叠层母排，所述叠层母排外部的一侧插接所述电容，另一侧插接所述三电平单元。
2.根据权利要求1所述的将二电平IGBT模块应用于三电平电路的***，其特征在于，还包括散热装置，所述散热装置内置于可弯折的叠层母排中，并且与所述叠层母排相接触。
3.根据权利要求2所述的将二电平IGBT模块应用于三电平电路的***，其特征在于，所述叠层母排为U形。
4.根据权利要求2所述的将二电平IGBT模块应用于三电平电路的***，其特征在于，所述散热装置为散热片，所述散热片呈弯曲状，且相邻的散热片在弯曲处部分接触，以形成多个通风孔。
5.根据权利要求2所述的将二电平IGBT模块应用于三电平电路的***，其特征在于，所述散热装置为鳍片散热器。
6.根据权利要求3所述的将二电平IGBT模块应用于三电平电路的***，其特征在于，在所述叠层母排的U形端口处设置有一风扇，以对所述散热装置送风。
7.根据权利要求1所述的将二电平IGBT模块应用于三电平电路的***，其特征在于，在所述叠层母排与所述三电平单元之间或者在所述叠层母排与所述多个电容之间贴装铝板。
8.根据权利要求7所述的将二电平IGBT模块应用于三电平电路的***，其特征在于，在所述铝板上靠近所述三电平电路处安装一温度控制器，用于检测靠近所述三电平电路的环境温度，当所述环境温度高于预设阈值时进行报警或驱动所述三电平电路停止工作。
9.根据权利要求1所述的将二电平IGBT模块应用于三电平电路的***，其特征在于，所述叠层母排包括多层导电层和多层绝缘膜，相邻的导电层之间的绝缘膜大于等于两层，所述叠层母排折弯处相邻的导电层之间的绝缘膜间设有离型膜。
10.根据权利要求1所述的将二电平IGBT模块应用于三电平电路的***，其特征在于，所述一个作为箝位管用的二电平IGBT模块包括串联连接的两个IGBT单元，每个IGBT单元的另一端连接另外的作为开关管的二电平IGBT模块的中性点。
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