[发明专利]紧凑型三电平IGCT相模块

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种紧凑型三电平IGCT(Integrated Gate Commutated Thyrisitor，集成门极换流晶闸管)相模块。

背景技术

随着半导体器件的迅速发展，以绝缘栅双极晶体管(IGBT)、功率金属氧化物半导体场效应管(Power MOSFET)、集成门极换流晶闸管(IGCT)为代表的大功率全控器件得到急速发展。

集成门极换流晶闸管(IGCT)是一种高效率、可靠性高的电力半导体器件，它由门极关断晶闸管(GTO，Gate Turn-off Thyrisitor)发展而来。IGCT在开通时是一个门极可关断晶闸管(GTO)，而在关断时是一个晶体管，兼具晶体管开关速度快、开关损耗低和晶闸管导通损耗低、阻断电压高、输出电流大的特点，所以它集绝缘栅双极晶体管(IGBT)的高速开关特性和GTO的高阻断电压及低导通损耗特性于一体。目前有两种类型的IGCT半导体器件，逆导型IGCT和非对称型IGCT。

中性点钳位(NPC，Electro-magnetic Interference)三电平电路是目前最为成熟的三电平电路，具有结构简单、使用功率器件少、技术成熟可靠的优点，无需通过串联器件即可实现变频器的高压大功率输出，由于集成门极换流晶闸管(IGCT)兼具开关速度快、损耗低、阻断电压高、输出电流大等优点，将IGCT应用到该三电平电路的功率相模块中则会具有超大功率的输出能力。完整的三电平IGCT相模块可以包括IGCT、箝位二极管、吸收回路及散热组件等。但由于IGCT对电路连接中杂散电感的分布要求较为苛刻，需要有效、巧妙的布置各器件，一方面是保证必须的电气性能，另一方面尽可能降低回路的杂散电感，同时充分考虑到半导体元件的压装、器件散热、工程维护等各方面问题，以上种种问题都是IGCT相模块设计时所必须考虑的。相模块是IGCT器件应用的集成，也是相模块设计的核心部件，所以设计一种结构简单、杂散电感小、便于维护、成熟可靠的IGCT相模块具有重要意义。此外，从器件的应用来看，目前大都是基于非对称型IGCT的功率相模块，但基于逆导型IGCT的半导体功率相模块相对很少，尤其是应用于该三电平电路的相模块，所以设计一种具有上述优点的逆导型IGCT相模块也是非常有必要的。

发明内容

本发明提供一种紧凑型三电平IGCT相模块，结构紧凑、杂散电感小，最大限度地提升了相模块的输出能力。

所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种紧凑型三电平IGCT相模块，其包括多个功率组件、压装装置和散热组件，多个功率组件包括四个IGCT，两个钳位二极管，两个吸收二极管和两个吸收电容；散热组件包括位于多个功率组件之间的散热器，散热器用于将功率组件产生的热量散发出去；压装装置包括左压板、支撑柱和右压板，压装装置用于将四个IGCT，两个钳位二极管，两个吸收二极管和散热器构成的一整串状结构压装在以左压板、支撑柱和右压板搭建的框架内，串状结构左右对称，两个吸收电容位于串状结构的后部，对称分布于串状结构的左右两侧。

在本发明较佳的实施例中，所述四个IGCT为逆导型IGCT。

在本发明较佳的实施例中，所述相模块内部的所有电气连接方式是通过连接母排和所述散热器来进行连接，所述相模块内部的所有电气连接母排均采用软连接母排，所述软连接母排采用多层铜板或紫铜带叠合而成，所述相模块内部以中性点为界分为左半桥和右半桥，所述左半桥的连接母排和所述右半桥的连接母排对称。

在本发明较佳的实施例中，所述相模块对外的电气连接母排包括正母排、负母排、输出母排和中性点母排，所述相模块对外的电气连接母排均采用硬质铜母排。

在本发明较佳的实施例中，所述压装装置还包括导柱、弹性件、压装螺栓、若干压装螺母、左传递垫块、右传递垫块和支撑柱；所述导柱能够相对于所述左压板移动以影响所述弹性件的形变量，所述导柱靠近所述左压板的一端具有凹孔，所述凹孔在内壁上具有螺纹结构，所述压装螺栓穿透所述左压板上的开口啮合到所述导柱的凹孔中的螺纹结构，所述压装螺母将所述支撑柱和所述左压板、右压板牢固地固定在一起，所述弹性件设置于所述左压板远离导柱的一侧，利用自身形变量传递压装力到所述功率组件，所述左传递垫块和右传递垫块用于在所述导柱和所要压装的所述功率组件之间进行压装力的均匀传递。

在本发明较佳的实施例中，所述左压板和右压板为铝合金材料制成，所述弹性件为碟形弹簧。

在本发明较佳的实施例中，所述左传递垫块和所述右传递垫块的圆锥部的锥角成90度。