[实用新型]级联并联通用型电力电子功率模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子领域，特别是涉及一种使用光纤连接和驱动的通用可级联并联的功率模块，对其进行简单高效的二次开发后可形成绝大多数电力电子设备，应用于风电、光伏、变频调速等领域。

背景技术

在电力电子技术飞速发展、产品工程越来越复杂的环境中，客户对电力电子设备个性化需求不断增加，导致设备定制化趋势越来越明显。使用智能化、模块化功率模块的不同组合方式可以配置生成多样化的产品，来满足不同行业对电力电子设备的需求，可以省去系统开发时很多的重复工作，同时提高设备可靠性、降低维护难度。

级联并联通用型功率模块是使用IGBT(绝缘栅双极型晶体管)作为功率开关元件，包括相应的控制电路、驱动及保护电路、光纤通讯单元、人机交互接口及散热结构的集成化电力电子核心模块。功率模块作为功率变换的核心部件，以标准的电气接口和机械接口提供给使用者。功率模块的级联连接可降低电力电子设备的du/dt值和设备中的谐波含量；而功率模块的并联可在现有开关器件功率水平基础上，大大提高电力电子设备的容量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改进的级联并联通用型电力电子功率模块。

本实用新型包括如下技术方案。

一种级联并联通用型电力电子功率模块，其特征在于，所述功率模块包括：

控制单元，所述控制单元用于经由光纤与上层控制中心通信；

PWM调理板，所述PWM调理板用于接收所述控制单元生产的PWM信号和故障信号；

驱动板，所述驱动板用于接收来自所述PWM调理板的PWM信号；

开关器件，所述开关器件用于接收所述驱动板滤波和整形处理后的PWM信号。

优选地，所述控制单元包括DSP和FPGA。

优选地，所述FPGA包括地址转换模块、主控制模块、AD控制模块和编码解码模块，

所述地址转换模块经由地址总线与所述主控制模块、所述AD控制模块和所述编码解码模块相连，而将所述主控制模块、所述AD控制模块和所述编码解码模块的数据线进行复用。

优选地，所述主控制模块用于接收DSP的控制指令，然后触发所述地址转换模块、所述AD控制模块和所述编码解码模块工作。

优选地，所述上层控制中心经由光纤连接到所述FPGA。

优选地，所述功率模块包括三个所述驱动板，

所述FPGA能够将6路PWM信号输出到所述PWM调理板，所述PWM调理板向每个驱动板输出2路PWM信号。

优选地，所述功率模块还包括模拟量采集及调理电路，所述模拟量采集及调理电路用于将采集到的模块信息输出给所述控制单元。

优选地，所述开关器件为IGBT，

所述驱动板包括用于提供IGBT的栅极过压保护、集电极与发射极间的过压保护及驱动电源欠压保护的保护电路。

优选地，所述功率模块为沟槽式金属壳体。

本实用新型的级联并联通用型功率模块的出现大大减少了电力电子设备的硬件电路设计和软件开发的工作量，为设计容量大、谐波含量低、可靠性高的电力电子设备提供了一种行之有效的快速的解决方案。

附图说明

图1为根据本实用新型的一个实施方式的级联并联通用型电力电子功率模块的内部电路结构框图；

图2为控制单元的软件结构；

图3为控制单元内的DSP和FPGA程序流程图；

图4为控制单元的FPGA程序原理框图；

图5为由功率模块控制单元做上层控制中心，功率模块级联构成的电力电子系统；

图6为由功率模块控制单元做上层控制中心，功率单元并联构成的电力电子系统；

图7为由功率模块控制单元做上层控制中心，功率单元级联并联构成的电力电子系统。

具体实施方式