[实用新型]一种集成门极换向晶闸管五电平功率柜

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体开关的技术领域，特别地，涉及一种高压集成门极换向晶闸管(Integrated Gate Commutated Thyristor，IGCT)五电平功率柜，其适用于MW(Mega Watt)级大功率变流器，可广泛应用于高压大功率传动领域。 

背景技术

集成门极换向晶闸管IGCT是在可关断晶闸管(Gate Tum-Off Thyristor，GTO)的基础上所作的改良型器件。它作为一种新型的电力电子器件，将GTO芯片与反并联二极管和门极驱动电路集成在一起，再与IGCT门极驱动器在外围以低电感方式连接，从而结合了晶体管稳定的关断能力和晶闸管的低通态损耗的优点。IGCT在导通期间发挥晶闸管的性能，关断阶段呈类似于晶体管的特性，其采用硬驱动、缓冲层、透明发射级和逆导等新技术，具有电流大、电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、损耗低、安全工作区大和在无需均压电路的情况下可直接串联工作的特点，是一种比较理想的MW级中高压半导体开关器件。 

中高压多电平变频器主要应用在电力、煤矿、冶金、水泥、石化、船舶和铁路等大功率传动领域，其电压变化率dv/dt小，输出电压电流谐波含量低，功率开关器件的耐压等级低。现有的中高压大功率变频器多采用三电平NPC拓扑结构，其输出相电压为四个电平级数。此外也有H桥级联型拓扑结构，通过级联可以得到不同的输出电压电平级数。目前国际上IGCT的应用技术已经很成熟，在中高压变频器中已有广泛应用，但是在国内却还处于起步阶段。完整的IGCT逆变电路包括IGCT、反并联二极管、箝位电路器件等，若将这些组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，而且联机回路面积较大，从而造成线路杂散电感增大。杂散电感的增大会使IGCT的关断电压升高。这时候为了保证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的功率组 件分散安装，也不利于维修工作的进行。 

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种集成门极换向晶闸管五电平功率柜，具有减少电路杂散电感，提高装置输出能力的模块化的结构，便于安装组接，可适用于不同工程要求。 

为实现上述目的，本实用新型提供了一种集成门极换向晶闸管五电平功率柜，其包括移相变压器单元柜、五电平功率单元柜和滤波和负载接线单元柜，其中，所述移相变压器单元柜包含18路脉冲移相变压器和风扇；所述五电平功率单元柜包含三组相互独立的五电平功率模块单元，每组五电平功率模块单元上都带有一个多路隔离输出供电电源；每组五电平功率模块单元由单相五电平主电路模块、三相不可控整流模块、分压电容和外围电路模块构成；所述单相五电平主电路模块由两个相同的三电平功率单元并联构成；所述滤波和负载接线单元柜包含三相RC滤波电路和负载接线电路。 

如上述的集成门极换向晶闸管五电平功率柜，其中：每个三电平功率单元包括两个中点箝位二极管、四个IGCT组件和四个缓冲吸收电路。 

如上述的集成门极换向晶闸管五电平功率柜，其中：所述三电平功率单元中的各个器件均匀固定在散热器上。 

如上述的集成门极换向晶闸管五电平功率柜，其中：所述18路脉冲移相变压器的三组隔离的三相输出分别与所述五电平功率单元柜的三组三相交流母排通过导线连接。 

如上述的集成门极换向晶闸管五电平功率柜，其中：所述五电平功率单元柜内的五电平功率模块单元输出母线排与所述滤波和负载接线单元柜中的三相RC滤波电路通过导线连接。 

如上述的集成门极换向晶闸管五电平功率柜，其中：所述五电平功率单元柜的长宽高分别为1200mm、1000mm和2000mm。 

如上述的集成门极换向晶闸管五电平功率柜，其中：所述滤波和负载接线单元柜的长宽高分别为1000mm、1000mm和2000mm。 

因此，本实用新型的集成门极换向晶闸管五电平功率柜具有以下有益的技术效果： 

(1)采用18路脉冲移相变压器和中性点箝位/H桥(NPC/H)五电平高压变频器电路结构，将三相不可控整流模块、分压电容和外围电路模块和IGCT五电平功率模块集成于一个五电平功率单元柜中，有效减小了占用体积； 

(2)采用中性点箝位/H桥(NPC/H)五电平逆变电路结构，提高了电压等级，解决了电力电子组件器件耐压不足的问题，减少了电路杂散电感，提高了装置的输出能力； 

(3)功率模块单元结构紧凑，有助子功率单元柜的安装、调试和维修等工作，提高了工作效率。装卸便利，结构紧凑，体积较小。 

附图说明