[发明专利]基于集成门极换流晶闸管的三电平模块

说明书

本发明提供了一种基于集成门极换流晶闸管的三电平模块，包括：功率组件中的四个IGCT构成第一功率串，四个续流二极管构成第二功率串，两个吸收二极管和两个中点箝位二极管构成第三功率串；散热组件，包括支撑水管和固定在第一功率串、第二功率串、及第三功率串上的散热器；压装装置用于将第一功率串、第二功率串及第三功率串压装在以上压板、支撑水管和下压板组成的框架内，第二功率串和第三功率串以经过第一功率串的纵向线对称；中点箝位电阻通过支撑钣金件固定在框架的第一侧面上。本发明提供的基于集成门极换流晶闸管的三电平模块，集成度高、维护方便，能够满足海上风电和船舶行业对功率、电能传输以及模块紧凑型的要求。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种基于集成门极换流晶闸管的三电平模块。

背景技术

集成门极换流晶闸管(Integrated Gate Commutated Thyristors，IGCT)是一种高效率、可靠性高的电力半导体器件，它由门极关断晶闸管(Gate Turn-off Thyrisitor，GTO)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(Insulated Gate Bipolar Transistor，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。

中点箝位(Electro-magnetic Interference，NPC)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。IGCT具有开关速度快、损耗低、阻断电压高、输出电流大等优点，将IGCT应用到中点箝位三电平电路中，其功率相模块将具有大功率的输出能力。完整的三电平IGCT相模块包括IGCT、续流二极管、箝位二极管、吸收回路及散热组件等，通过合理的相模块内器件布局，可保证必须的电气性能，降低换流回路的杂散电感，保证器件的散热能力以及良好的工程维护效果。

随着海上风电和大吨位船舶的逐步发展，技术层面加大了对中压变频方案的需求，IGCT中压变频器在功率以及电能传输方面的特性使得其在海上风电和大吨位船舶具有良好的应用前景，然而，两个行业现场环境的空间较小，对变频器机组尺寸有严格限制，且现场环境伴有振动等现象，因此，设计一种紧凑型三电平模块以降低现有变频器机组的尺寸和提高模块运行的可靠性具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种基于集成门极换流晶闸管的三电平模块，集成度高、维护方便，能够满足海上风电和船舶行业对功率、电能传输以及模块紧凑型的要求，以推动基于集成门极换流晶闸管的三电平变频器在日益发展的海上风电和船舶业中的大量应用。

本发明实施例提供了一种基于集成门极换流晶闸管的三电平模块，所述基于集成门极换流晶闸管的三电平模块装置在变频器机柜内，所述基于集成门极换流晶闸管的三电平模块包括：功率组件，包括四个IGCT、四个续流二极管、两个中点箝位二极管、两个吸收二极管、两个吸收电容及中点箝位电阻，所述功率组件中的四个IGCT构成第一功率串，四个续流二极管构成第二功率串，两个吸收二极管和两个中点箝位二极管构成第三功率串；散热组件，包括支撑水管和固定在所述第一功率串、第二功率串、及第三功率串上的散热器；压装装置，包括上压板和下压板，所述压装装置用于将所述第一功率串、第二功率串及第三功率串压装在以所述上压板、所述支撑水管和所述下压板组成的框架内，所述第二功率串和第三功率串以经过第一功率串的纵向线对称；所述中点箝位电阻通过支撑钣金件固定在所述框架的第一侧面上。

进一步地，所述基于集成门极换流晶闸管的三电平模块包括与变频器机组对接的DC正母排、DC负母排、PH母排、NP母排、正吸收母排及负吸收母排，所述框架还具有与所述第一侧面相对设置的第二侧面，所述DC正母排、DC负母排、PH母排、NP母排、正吸收母排及负吸收母排中的电气安装孔均可从所述第二侧面沿所述第一侧面的方向进行螺栓装拆。