[发明专利]一种用于全控型电力电子器件的管壳

说明书

本发明提供一种用于全控型电力电子器件的管壳，所述管壳包括壳体、引出结构以及连接结构，其中，所述引出结构设在壳体上，用于引出壳体内的阴极电极和门极电极，引出结构为双层或多层的层状结构，其中，所述引出结构包括至少两个金属层，金属层的宽度大于壳体直径，或与壳体直径相同，所述引出结构延伸至壳体的一侧并靠近连接结构；所述连接结构布置于壳体的一侧，与引出结构连接，用于与驱动全控型电力电子器件的驱动单元之间可拆卸式低感连接，其中，可拆卸式的方式包括插接式以及压接式的非旋转连接方式，能在壳体受压情况下将驱动单元与连接结构分离；所述引出结构和连接结构均具备纳亨以下的杂散电感。本发明管壳便于拆装。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，特别涉及一种用于全控型电力电子器件的管壳。

背景技术

流输电系统中大量应用。电流型全控电力电子器件具有导通压降低、浪涌电流大等优点，在固态断路器、换流器、电力电子变压器等领域中均有重要应用。在一些常用的器件中，例如IGCT（Integrated Gate-Commutated Thyristor，集成门极换流晶闸管）器件中，通常包含全控型电力电子器件元件和集成门极驱动电路两个部分，例如图1中全控型电力电子器件元件1与门极驱动电路2连接，全控型电力电子器件元件1部分由全控型电力电子器件芯片3和管壳（图中未示出）构成，在触发开通时，门极驱动电路2向全控型电力电子器件芯片3的门极5注入几百安培的触发电流，该触发电流需要具有较高的di/dt以保证全控型电力电子器件芯片3均匀开通。关断时，借助负压电路强迫全控型电力电子器件芯片3的阴极4电流迅速换流至门极驱动电路（典型的换流时间为1us左右），以实现硬关断的驱动条件。电压型全控电力电子器件具有门极驱动简单，接线灵活等优点，例如IGBT（InsulatedGate Bipolar Translator，绝缘栅门极晶体管）的驱动仅需提供±20V的电压控制信号，与全控型电力电子器件元件之间可通过引线来灵活连接。

由于关断时需要迅速将发射极电流换流至门极，因此电流型全控电力电子器件要求门极驱动电路到元件之间的换流回路寄生电感极小（典型参数为nH量级）。为实现此目的，目前IGCT和ETO均采用驱动电路板与全控型电力电子器件元件的管壳旋紧集成式连接，若使用过程中门极驱动电路发生故障，将无法直接拆卸或更换门极的驱动电路，必须将全控型电力电子器件整体从压装组件中拆卸，极大地增加组件维护成本。专利CN111900136提出了一种具有分离式门极驱动的器件设计方案，借助特殊结构的附属接口板实现驱动与管壳的方便拆卸，附属接口板与管壳之间的连接方式沿用传统IGCT的不可直接拆卸的方式。现有的全控型电力电子器件（包括上述专利）的管壳形状沿用传统晶闸管的圆饼状结构，功能简单，组装难度大，具有优化空间。

因此，可以设计一种用于全控型电力电子器件的管壳，以解决上述技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于全控型电力电子器件的管壳，

所述管壳包括壳体、引出结构以及连接结构，其中，

所述引出结构设在壳体上，用于引出壳体内的阴极电极和门极电极，引出结构为双层或多层的层状结构，其中，所述引出结构包括至少两个金属层，金属层的宽度大于壳体直径，或与壳体直径相同，所述引出结构延伸至壳体的一侧并靠近连接结构；

所述连接结构布置于壳体的一侧，与引出结构连接，用于与驱动全控型电力电子器件的驱动单元之间可拆卸式低感连接，其中，可拆卸式的方式包括插接式以及压接式的非旋转连接方式，能在壳体受压情况下将驱动单元与连接结构分离；

所述引出结构和连接结构均具备纳亨以下的杂散电感。

进一步地，两个金属层之间具有间隙，该间隙内设有绝缘层，所述绝缘层用于防止金属层之间发生短路；

金属层的长度为5mm-100mm，以满足在壳体一侧布置连接结构，每层金属层的电阻为50uΩ-1mΩ，每层金属层的电感为10pH-500pH；