一種基于igct的h橋功率模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高壓大功率變頻器功率模塊技術領域，特別是涉及一種基于IGCT的H橋功率模塊。
【背景技術】
[0002]中高壓多電平大功率變流器主要應用于電力、冶金乳機、礦井提升機、石油鉆進、船舶推進等大功率傳動系統中，具有高可靠性，空間體積盡量小、結構緊湊、功率等級高、高功率密度等要求。目前，H橋型多電平拓撲結構、二極管箝位型三電平拓撲結構、飛跨電容型三電平結構成為市場應用的主要實現拓撲形式。由于功率器件耐壓等級、關斷電流等級的限制，二極管鉗位型三電平拓撲結構在3KV中壓等級應用最為廣泛，而6KV、1KV高壓等級則多采用H橋型多電平拓撲結構。
[0003]現有技術中，通常通過基于IGCT(integrated Gate Commutated Thyristors，集成門極換流晶閘管)的兩電平模塊(如圖1所示，兩電平模塊包括兩個串聯的IGCT以及與兩個IGCT分別并聯的反并聯二極管，也即續流二極管組成)輸入并聯，輸出串聯的方式實現H橋，例如實現6KV高壓輸出需要12個兩電平模塊，9KV高壓輸出則要18個兩電平模塊，但如此多的兩電平模塊將使整個功率模塊系統分散，增大了功率模塊系統的空間體積，降低了功率模塊系統的功率密度。
[0004]因此，如何提供一種使得功率模塊系統的空間體積小、功率密度高的基于IGCT的H橋功率模塊是本領域技術人員目前需要解決的問題。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種基于IGCT的H橋功率模塊，將兩個兩電平電路集成于一體，大大提高了 H橋功率模塊的集成度和功率密度，同時保證了模塊結構簡潔，易于電氣連接和維護操作。
[0006]為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于IGCT的H橋功率模塊，包括:
[0007]IGCT壓裝串、續流二極管壓裝串以及吸收二極管壓裝串，其中，所述IGCT壓裝串包括沿一條直線壓裝的第一散熱器、第一絕緣墊塊、第一兩電平電路中的兩個IGCT以及第二兩電平電路中的兩個IGCT，所述續流二極管壓裝串包括沿一條直線壓裝的第二散熱器、第二絕緣墊塊、所述第一兩電平電路中的兩個續流二極管以及所述第二兩電平電路中的兩個續流二極管，所述吸收二極管壓裝串包括沿一條直線壓裝的第三散熱器、第三絕緣墊塊、所述第一兩電平電路中的一個吸收二極管以及所述第二兩電平電路中的一個吸收二極管；
[0008]支撐架，用于支撐所述IGCT壓裝串、續流二極管壓裝串以及吸收二極管壓裝串。
[0009]優選地，所述第一兩電平電路中的兩個IGCT之間的公共端與所述第一兩電平電路中的兩個續流二極管之間的公共端之間通過第一 L型母排連接，所述第一 L型母排作為所述第一兩電平電路的輸出端。
[0010]優選地，所述第二兩電平電路中的兩個IGCT之間的公共端與所述第二兩電平電路中的兩個續流二極管之間的公共端之間通過第二 L型母排連接，所述第二 L型母排作為所述第二兩電平電路的輸出端。
[0011]優選地，所述第一散熱器、第二散熱器以及第三散熱器的母排連接端在一個平面上。
[0012]優選地，所述第一兩電平電路和所述第二兩電平電路共用一個吸收電感，且所述吸收電感設置于所述基于IGCT的H橋功率模塊的外部輸入端。
[0013]優選地，所述第一兩電平電路的吸收電阻設置于所述基于IGCT的H橋功率模塊的外部輸入端。
[0014]優選地，所述第二兩電平電路的吸收電阻設置于所述基于IGCT的H橋功率模塊的外部輸入端。
[0015]優選地，所述支撐架包括平行的第一壓板和第二壓板，所述IGCT壓裝串、續流二極管壓裝串以及吸收二極管壓裝串的第一端均安裝在所述第一壓板上，所述IGCT壓裝串、續流二極管壓裝串以及吸收二極管壓裝串的第二端均安裝在所述第二壓板上。
[0016]本發明提供的一種基于IGCT的H橋功率模塊，將第一兩電平電路中的兩個IGCT以及第二兩電平電路中的兩個IGCT壓裝成IGCT壓裝串，將第一兩電平電路中的兩個續流二極管以及第二兩電平電路中的兩個續流二極管壓裝成續流二極管壓裝串，將第一兩電平電路中的一個吸收二極管以及第二兩電平電路中的一個吸收二極管壓裝成吸收二極管壓裝串，采用三串式的壓裝方式，將兩個兩電平電路集成于一體，大大提高了 H橋功率模塊的集成度和功率密度，同時保證了模塊結構簡潔，易于電氣連接和維護操作。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對現有技術和實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發明提供的兩電平模塊的電路原理圖；
[0019]圖2為本發明提供的一種由兩個兩電平模塊構成的基于IGCT的H橋功率模塊的第一角度的三維立體結構圖；
[0020]圖3為本發明提供的一種由兩個兩電平模塊構成的基于IGCT的H橋功率模塊的第二角度的三維立體結構圖；
[0021]圖4為本發明提供的一種由兩個兩電平模塊構成的基于IGCT的H橋功率模塊的正視圖；
[0022]圖5為本發明提供的一種由兩個兩電平模塊構成的基于IGCT的H橋功率模塊的俯視圖；
[0023]圖6為本發明提供的一種由兩個兩電平模塊構成的基于IGCT的H橋功率模塊的左視圖；
[0024]圖7為本發明提供的一種由兩個兩電平模塊構成的基于IGCT的H橋功率模塊的右視圖；
[0025]圖8為本發明提供的一種由兩個兩電平模塊構成的基于IGCT的H橋功率模塊的電路原理圖；
[0026]圖9為本發明提供的一種由兩個兩電平模塊構成的基于IGCT的H橋功率模塊(圖8虛線框內)的集成電路原理圖；
[0027]其中，圖2—圖7中:
[0028]DC+出線母排一 1、PHl出線母排一2、PH2出線母排一3、DC+短接母排一4、DC-出線母排一5、吸收電容一6、吸收二極管壓裝串一7、續流二極管壓裝串一8、IGCT壓裝串一9、第二絕緣墊塊一 10、續流二極管一 11、吸收二極管一 12、第三散熱器一 13、主進水管一 14、主出水管一 15、IGCT-16、吸收母排一 17、支撐絕緣子一 18、支撐水管一 19、支撐板一 20、第一壓板一21、第二壓板一22以及緊固螺母一23。
【具體實施方式】
[0029]本發明的核心是提供一種基于IGCT的H橋功率模塊，將兩個兩電平電路集成于一體，大大提高了 H橋功率模塊的集成度和功率密度，同時保證了模塊結構簡潔，易于電氣連接和維護操作。
[0030]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0031]請參照圖2、3、4、5、6、7、8以及圖9，其中，圖2為本發明提供的一種由兩個兩電平模塊構成的基于IGCT的H橋功率模塊的第一角度的三維立體結構圖；圖3為本發明提供的一種由兩個兩電平模塊構成的基于IGCT的H橋功率模塊的第二角度的三維立體結構圖；圖4為本發明提供的一種由兩個兩電平模塊構成的基于IGCT的H橋功率模塊的正視圖；圖5為本發明提供的一種由兩個兩電平模塊構成的基于IGCT的H橋功率模塊的俯視圖；圖6為本發明提供的一種由兩個兩電平模塊構成的基于IGCT的H橋功率模塊的左視圖；圖7為本發明提供的一種由兩個兩電平模塊構成的基于IGCT的H橋功率模塊的右視圖；圖8為本發明提供的一種由兩個兩電平模塊構成的基于IGCT的H橋功率模塊的電路原理圖；圖9為本發明提供的一種由兩個兩電平模塊構成的基于IGCT的H橋功率模塊(圖8虛線框內)的集成電路原理圖。
[0032]該H橋功率模塊包括:
[0033]IGCT壓裝串9、續流二極管壓裝串8以及吸收二極管壓裝串7，其中，IGCT壓裝串9包括沿一條直線壓裝的第一散熱器、第一絕緣墊塊、第一兩電平電路中的兩個IGCT16以及第二兩電平電路中的兩個IGCT16，續流二極管壓裝串8包括沿一條直線壓裝的第二散熱器、第二絕緣墊塊10、第一兩電平電路中的兩個續流二極管11以及第二兩電平電路中的兩個續流二極管11，吸收二極管壓裝串7包括沿一條直線壓裝的第三散熱器13、第三絕緣墊塊、第一兩電平電路中的一個吸收二極管