[发明专利]一种基于IEGT的大功率三电平变流器功率单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于IEGT的大功率三电平变流器功率单元，属于新能源发电技术领域。

背景技术

随着电力电子产品对功率器件电压等级和电流等级要求的不断提高，IEGT（Injection Enhanced Gate Transistor）器件以其优越的性能获得了广泛的应用。IEGT利用“电子注入增强效应”，使之兼有IGBT和GTO两者的优点：低饱和压降、宽安全工作区、低栅极驱动功率和较高的工作频率等。器件采用平板压接式电极引出结构，可靠性高，散热效果好，器件已经达到4.5KV/1500A的水平。

二极管嵌位型三电平拓扑变流器广泛应用于工业传动、电力牵引和新能源发电等场合，与两电平拓扑变流器相比，其输出电压更高，谐波更小，变流器输出容量更大，同等容量下使用器件较少，可靠性高。

基于上述两者的优点，将IEGT应用于二极管嵌位型三电平拓扑变流器成为一种趋势。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实现了一种基于IEGT的大功率三电平变流器功率单元。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于IEGT的大功率三电平变流器功率单元，包括框架，所述框架的上下两侧分别设置有上夹板和下夹板，所述上夹板和下夹板之间设置有第一压装模块、第二压装模块、嵌位电阻、第一吸收电容和第二吸收电容；所述第一压装模块和第二压装模块相互对称；所述第一压装模块包括第一IEGT、第二IEGT和第一嵌位二极管，所述第一IEGT和第二IEGT内分别集成有第一续流二极管和第二续流二极管，所述第一IEGT、第二IEGT和第一嵌位二极管从下往上依次堆叠成一整体，并且该整体通过第一加压装置压于上夹板和下夹板之间；所述第二压装模块包括第三IEGT、第四IEGT和第二嵌位二极管，所述第三IEGT和第四IEGT内分别集成有第三续流二极管和第四续流二极管，所述第三IEGT、第四IEGT和第二嵌位二极管从下往上依次堆叠成一整体，并且该整体通过第二加压装置压于上夹板和下夹板之间；所述框架上还设置有交流输出铜排和直流输入铜排，所述直流输入铜排包括正极铜排、负极铜排和中点铜排，所述正极铜排和中点铜排分别外接第一直流电源的正负极，所述中点铜排和负极铜排分别外接第二直流电源正负极，所述正极铜排和中点铜排之间以及中点铜排和负极铜排之间均外接有直流支撑电容，所述第一吸收电容的正负极分别与正极铜排和中点铜排连接，所述第二吸收电容的正负极分别与中点铜排和负极铜排连接，所述第一IEGT的集电极与正极铜排连接，所述第一IEGT的发射极与第二IEGT的集电极连接，所述第二IEGT的发射极与第三IEGT的集电极连接，所述第三IEGT的发射极与第四IEGT的集电极连接，所述第四IEGT的发射极与负极铜排连接，所述第一嵌位二极管的负极与第一IEGT的发射极连接，所述第一嵌位二极管的正极与中点铜排连接，所述第二嵌位二极管的负极与中点铜排连接，所述第二嵌位二极管的正极与第三IEGT的发射极连接，所述嵌位电阻的两端分别与第一嵌位二极管的负极和第二嵌位二极管的正极连接，所述交流输出铜排与第二IEGT的发射极连接。

所述第一压装模块还包括第一绝缘块、第二绝缘块和第三绝缘块，所述第一绝缘块位于第一IEGT的下方，所述第二绝缘块位于第二IEGT和第一嵌位二极管之间，所述第三绝缘块位于第一嵌位二极管上方；所述第一绝缘块和第一IEGT之间、第一IEGT和第二IEGT之间、第二IEGT与第二绝缘块之间以及第二绝缘块与第一嵌位二极管之间均设置有水冷散热器；所述第二压装模块还包括第四绝缘块、第五绝缘块和第六绝缘块，所述第四绝缘块位于第三IEGT的下方，所述第五绝缘块位于第四IEGT和第二嵌位二极管之间，所述第六绝缘块位于第二嵌位二极管上方；所述第四绝缘块和第三IEGT之间、第三IEGT和第四IEGT之间、第四IEGT与第五绝缘块之间以及第五绝缘块与第二嵌位二极管之间均设置有水冷散热器。

所述第一绝缘块和第一IEGT之间的水冷散热器上设置有第一托盘，所述第一托盘上设置有第一IEGT的驱动板和隔离电源；所述第一IEGT和第二IEGT之间的水冷散热器上设置有第二托盘，所述第二托盘上设置有第二IEGT的驱动板和隔离电源；所述第四绝缘块和第三IEGT之间的水冷散热器上设置有第三托盘，所述第三托盘上设置有第三IEGT的驱动板和隔离电源；所述第三IEGT和第四IEGT之间的水冷散热器上设置有第四托盘，所述第四托盘上设置有第四IEGT的驱动板和隔离电源。

所述第一托盘、第二托盘、第三托盘和第四托盘均为PVC材料的托盘。