[实用新型]压装串底部垫块结构及集成门极换流晶闸管相模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别是关于一种压装串底部垫块结构及集成门极换流晶闸管相模块。

背景技术

集成门极换流晶闸管（Integrated Gate Commutated Thyristors，IGCT）是一种高效率和高可靠性的电力半导体器件，具有绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）的开关速度快、开关损耗低和晶闸管（Gate Turn-off Thyrisitor，GTO）导通损耗低、阻断电压高、输出电流大的特点，因此被广泛应用在中压大功率变频器中。

考虑到海上风电和船舶领域现场工况的恶劣性以及维护的困难性，中压大功率变频器必须具备较高的可靠性以适应现场需求，其中，IGCT相模块压装串的压装载荷在器件接触面上的分布均匀性是影响变频器的可靠性的关键因素之一，将直接影响到IGCT和二极管运行的可靠稳定性能。

图1为一种IGCT相模块的结构示意图。如图1所示，IGCT相模块包括IGCT压装串21、续流二极管压装串22和吸收二极管压装串23，三者在压装框架10的上压板11与下压板12之间呈“品”字形分布，每个压装串包括压装组件20、绝缘垫块211、散热器212、功率开关元件213以及底部垫块214，请结合图2，每个压装串上端受到压装组件30施加的压装力F1，下端受到下压板12的支撑力F2，两者大小相等，施加到压装串上的压装力大小需符合指定值且压装力均匀分布在功率开关元件的接触面上，从而保证功率开关元件的可靠稳定运行，其中，压装串底部垫块是影响压装力在功率开关元件接触面上分布均匀性的关键因素之一。

如图2所示，由于各零部件加工误差以及装配偏差，使得压装组件20的球头螺栓201的轴线与压装串轴线之间存在平行偏移和角度偏移，同时，在IGCT压装串21中，因IGCT的门驱215悬空，门驱重力G对压装串将形成一个倾斜力矩M，而门驱重力矩不可避免地增加球头螺栓201的轴线和压装串轴线之间的角度偏移程度，使得目前常用的平面底部垫块（压装串底部和下压板是平面接触）在压装均匀性方面效果一般，尤其是靠近底部的两个功率开关元件出现压装均匀性较差情况的概率比较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种压装串底部垫块结构，可提高压装力在功率开关元件接触面上的分布均匀性。

本实用新型提供一种压装串底部垫块结构，所述压装串底部垫块结构包括垫块与定位销，所述垫块的底部在所述垫块的轴线位置处设有外凸球面，所述定位销穿设于所述垫块的轴线上且凸出于所述外凸球面，所述定位销凸出于所述外凸球面的部分以及所述外凸球面与压装串下方压板上的定位部配合定位。

进一步的，所述垫块沿轴线设有通孔，所述通孔包括第一通孔段与第二通孔段，所述第一通孔段贯穿所述垫块的顶部，所述第二通孔段贯穿所述外凸球面，所述第二通孔段用于安装所述定位销，所述第一通孔段用于与所述压装串位于所述垫块上方的部分配合定位。

进一步的，所述第二通孔段与所述定位销之间过渡配合。

进一步的，所述外凸球面的球面区域小于半个球面。

进一步的，所述定位部包括定位孔与定位面，所述定位孔与所述定位销配合，所述定位面与所述外凸球面面接触。

进一步的，所述定位孔与所述定位销之间过渡配合。

进一步的，所述定位面为一内凹球面，所述内凹球面形成于所述压板的上端面且球心位于所述定位孔的轴线上，所述外凸球面与所述内凹球面之间面接触。

进一步的，所述内凹球面的球心与所述外凸球面的球心重合，所述内凹球面的球面区域小于所述外凸球面的球面区域。

进一步的，所述垫块为圆盘状。

本实用新型还提供一种集成门极换流晶闸管相模块，包括如上所述的压装串底部垫块结构。

本实用新型的实施例中，压装串底部垫块结构包括具有底部具有外凸球面的垫块和定位销，两者分别与压装串下方压板上的定位部作用，能有效补偿球头螺栓施加给压装串的压装力与压装串轴线间的偏移，从而在提高压装均匀性的同时，保持整个压装串的力系平衡，有助于提升集成门极换流晶闸管相模块的可靠性。此外，压装串底部垫块结构简单，方便加工和操作，成本低且兼容性好。

附图说明

图1为一种IGCT相模块的结构示意图。

图2为IGCT压装串的相关载荷示意图。

图3a为本实用新型实施例提供的压装串底部垫块结构的结构示意图。