[发明专利]一种基于IEGT的功率相模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种以IEGT为核心器件的大功率电力电子变换器领域的功率相模块。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)即绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极 型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件， 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低， 载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大， 载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低，非常适合 应用于变流系统如高压变频器、高压静止无功发生器、机车车辆牵引变流器、风力发电变 流器、轻型直流输电等领域。

IEGT是耐压达4kV以上的IGBT系列电力电子器件，通过采取增强注入的结构实现 了低通态电压，使大容量电力电子器件取得了飞跃性的发展。IEGT具有作为MOS系列电 力电子器件的潜在发展前景，具有低损耗、高速动作、高耐压、有源栅驱动智能化等特点， 以及采用沟槽结构和多芯片并联而自均流的特性，使其在进一步扩大电流容量方面颇具潜 力。

IEGT的封装方式为双面散热形式，比单面散热的IGBT散热效果更好，相模块体积更 小，因为电力电子器件组成的功率模块的结构涉及范围较广，包括电力电子器件的安装、 散热、电磁兼容、高压绝缘配合等多方面的技术，因此目前IEGT电力电子器件的安装普 遍存在距离松散，器件裸露，不利于绝缘，水冷循环为串联式，不利于功率模块的维护和 更换等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于IEGT的功率相模块，采用封闭安装、水冷散热技术， 满足IEGT的功率相模块的安装、散热、电磁兼容、高压绝缘、模块化设计等相关要求。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于IEGT的功率相模块，包括两个IEGT器件，每个IEGT器件均并联有续流二 极管，两个IEGT器件串联在一起，中间连接端引出为输出端；相模块设有缓冲吸收电路。

所述的缓冲吸收电路包括电感、电阻、二极管及电容，二极管正极端与电感相连，二 极管负极端与电阻相连，电阻与电感相连；二极管的负极端还连接电容，电容另一端与负 母排相连接。所述的电感为两个电感串联。所述的IEGT器件还可为PP IGBT器件。

该相模块的机械结构包括密闭箱体及内部结构，密闭箱体包括框架、快速插接背板、 前面板，内部结构包括IEGT单元、二极管单元、上分水器、下分水器、绝缘隔板；绝缘 隔板将密封箱体内部分隔成上、下两个空间，IEGT单元与二极管单元分别设置在绝缘隔 板上、下空间内形成双层结构，上分水器与下分水器分别设置在上、下空间内，上分水器 与下分水器上分别设有水冷快速接头，上分水器与下分水器还与IEGT单元与二极管单元 上的散热器通过水管相连，前面板上设置有输出母排、驱动单元和拉手，输入母排设置在 快速插接背板上，快速插接背板上设有两个导柱。

所述的IEGT单元由蝶簧、绝缘片、水冷缓冲电感、水冷散热器和IEGT器件同轴压 装在一起构成。

所述的水冷缓冲电感由多个串接的铁氧体磁环、金属管和水冷圆盘接头组成。

所述的二极管单元由蝶簧、绝缘片、压装式电阻、水冷散热器和二极管器件同轴压装 在一起构成。

所述的基于IEGT的功率相模块可应用于高压变频器、高压静止无功发生器、机车车辆 牵引变流器、风力发电变流器、轻型直流输电领域。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)功率密度大；IEGT单元与二极管单元通过绝缘的隔板分开，使相单元的结构非常 紧凑，减小功率柜的体积。

2)运用可靠性高；相模块外部为密闭结构，保证了半导体功率器件在密封、洁净的 环境下工作，极大地提高了相模块的运行可靠性。

3)安装维护方便；输入母排固定在快速插接背板上，快速插接背板上还设有导柱， 可以实现与其它部件的端口快速插拔，方便维护并且不需在柜后操作；上、下分水器上设 计快速接头，实现冷却水的无滴漏快速接入和分断，维护方便。

4)选用的箝位型缓冲吸收电路可以有效的抑制尖峰电压和电流，即有效阻止高dv/dt 与di/dt，大大缓减器件在电路中承受的电应力，降低器件的开关损耗、避免器件的二次击 穿和抑制电磁干扰，从而提高电路的可靠性。