專利名稱：一種大功率電力電子器件吸收電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子電力領(lǐng)域，具體涉及一種大功率電力電子器件吸收電路。
背景技術(shù)：
大功率變流器通常應(yīng)用大容量GTO、IGBT, IGCT等電力電子功率器件，主回 路中不可避免的存在雜散電感，雜散電感會引起電力電子功率器件關(guān)斷過程中產(chǎn)生較高 的浪涌電壓，根據(jù)不同情況需要安裝相應(yīng)的吸收電路。吸收電路就是用來吸收電力電子 功率器件關(guān)斷浪涌電壓和續(xù)流二極管反向恢復(fù)浪涌電壓。吸收電路一般由無感吸收電 容、吸收電阻(低電感)和快恢復(fù)二極管構(gòu)成。設(shè)計良好的吸收電路不但可以有效的抑 制電力電子功率器件關(guān)斷浪涌電壓，還可以快速衰減關(guān)斷浪涌的振蕩。大容量吸收電路 中的吸收電阻通常采用低電感鋁殼電阻，其優(yōu)點是電阻功率大、金屬外殼利于散熱，但 是大功率的鋁殼電阻體積較大、成本較高、需要定制、安裝時底部需加裝風(fēng)冷散熱器輔 助散熱，這就進一步增加了吸收電路的成本，同時不利于大功率變流器主電路結(jié)構(gòu)的緊 湊型設(shè)計。因此，需要設(shè)計一種體積小、成本低、功率大、安裝靈活方便的電阻作為吸 收電阻。典型的電力電子功率器件緩沖電路有三種形式，如

圖1所示。圖1(a)為單只低 電感吸收電容構(gòu)成的緩沖電路，適用于小功率的電力電子功率器件，可以有效抑制浪涌 電壓，電路成本低。缺點是不適用于負(fù)載為并聯(lián)諧振的裝置。圖1(b)為RCD構(gòu)成的吸 收電路，適用于較大功率的電力電子功率器件，該電路抑制電力電子功率器件關(guān)斷浪涌 電壓效果好，抑制開通時的電力電子功率器件浪涌電壓效果稍差一些。該電路的缺點在 于吸收電路中的二極管增加了雜散電感。圖1(c)適用于大功率的電力電子功率器件，功 能類似于圖1(b)吸收電路，其電路電感更小。若同時配合使用圖1(a)吸收電路，還能 減小二極管的應(yīng)力，使效果更好。缺點是吸收電路復(fù)雜，成本較高。大功率鋁殼電阻體積較大、成本較高、一般需加裝風(fēng)冷散熱器，不利于大功率 變流器主電路結(jié)構(gòu)緊湊型設(shè)計。因此，需要設(shè)計一種體積小、成本低、功率大、安裝方 便的電阻作為吸收電阻。本發(fā)明提供了一種鐵鉻鋁材料電阻帶作為吸收電阻應(yīng)用于大功率電力電子功率 器件吸收電路，鐵鉻鋁材料電阻的應(yīng)用可以大大減小吸收電阻的體積、降低成本、電阻 功率大、電阻結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活、與吸收電容連接方便，同時有效減小吸收電路的雜散電 感，鐵鉻鋁電阻還起到了固定安裝吸收電路的作用。鐵鉻鋁電阻帶作為吸收電阻應(yīng)用于電力電子功率器件吸收電路，電熱合金材料 作為吸收電阻應(yīng)用于電力電子功率器件吸收回路，在國內(nèi)外未見到相關(guān)應(yīng)用報道。目前的吸收電阻往往采用鋁殼電阻，耐高溫能力差，吸收紋波能力有限，而且 不便于安裝。本發(fā)明吸收電阻采用鐵鉻鋁材料，可以極小的體積做成，可耐受高溫因而吸收 紋波能力強，可直接做成吸收電容安裝固定支架，方便安裝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種大功率電力電子器件吸收電路。將鐵鉻鋁材料電阻帶作為吸 收電阻應(yīng)用于大功率電力電子功率器件吸收電路，鐵鉻鋁材料電阻的應(yīng)用可以大大減小 吸收電阻的體積、降低成本、電阻功率大、電阻結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活、與吸收電容連接方便， 同時有效減小吸收電路的雜散電感，鐵鉻鋁電阻還起到了固定安裝吸收電路的作用。本發(fā)明提出的一種大功率電力電子器件吸收電路，采用RC緩沖吸收電路作為吸 收電路，所述RC緩沖吸收電路由吸收電容C和吸收電阻R串聯(lián)構(gòu)成，RC緩沖吸收電 路并聯(lián)于直流母排正負(fù)極，所述吸收電阻由耐熱高阻值材料構(gòu)成，吸收電阻采用成對設(shè) 計，吸收電阻的兩端分別打孔用于連接、固定和安裝，一端與吸收電容連接，另一端安 裝固定在直流母排上，吸收電容由一對吸收電阻固定，即兩個吸收電阻串聯(lián)在吸收電容 兩端，吸收電阻在作為電阻的同時也起到了吸收回路連接和吸收電容的固定作用。其中，吸收電阻的設(shè)計方法為1)選擇能夠滿足要求的吸收電阻材料；2)根據(jù)吸收電路所確定的阻值大小，結(jié)合吸收電路的空間布局，考慮電流在吸 收電阻上的流通路徑，以及盡量減少結(jié)構(gòu)中進行折彎的原則對吸收電阻的整體結(jié)構(gòu)進行 設(shè)計，避免由于不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計所引起的雜散電感；3)吸收電阻結(jié)構(gòu)牢固，應(yīng)能夠支撐吸收電容；4)在滿足吸收電阻電氣參數(shù)的同時，吸收電阻的結(jié)構(gòu)還應(yīng)保證吸收電路能夠安 裝方便；5)所述吸收電阻是分別安裝在吸收電容兩側(cè)，因此設(shè)計中每只吸收電阻的阻值 只需吸收電路所確定阻值的一半。其中，吸收電阻材料的選取方法為所述RC緩沖吸收電路中，吸收電阻的功率損耗Prs計算如下式所列
權(quán)利要求
1.一種大功率電力電子器件吸收電路，其特征在于采用RC緩沖吸收電路作為吸收電路，所述RC緩沖吸收電路由吸收電容C和吸收電 阻R串聯(lián)構(gòu)成，RC緩沖吸收電路并聯(lián)于直流母排正負(fù)極，所述吸收電阻由耐熱高阻值材 料構(gòu)成，吸收電阻采用成對設(shè)計，吸收電阻的兩端分別打孔用于連接、固定和安裝，一 端與吸收電容連接，另一端安裝固定在直流母排上，吸收電容由一對吸收電阻固定，即 兩個吸收電阻串聯(lián)在吸收電容兩端，吸收電阻在作為電阻的同時也起到了吸收回路連接 和吸收電容的固定作用。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于吸收電阻的設(shè)計方法為1)選擇能夠滿足要求的吸收電阻材料；2)根據(jù)吸收電路所確定的阻值大小，結(jié)合吸收電路的空間布局，考慮電流在吸收 電阻上的流通路徑，以及盡量減少結(jié)構(gòu)中進行折彎的原則對吸收電阻的整體結(jié)構(gòu)進行設(shè) 計，避免由于不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計所引起的雜散電感；3)吸收電阻結(jié)構(gòu)牢固，應(yīng)能夠支撐吸收電容；4)在滿足吸收電阻電氣參數(shù)的同時，吸收電阻的結(jié)構(gòu)還應(yīng)保證吸收電路能夠安裝方便；5)所述吸收電阻是分別安裝在吸收電容兩側(cè)，因此設(shè)計中每只吸收電阻的阻值只需 吸收電路所確定阻值的一半。
3.如權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于吸收電阻材料的選取方法為所述RC緩沖吸收電路中，吸收電阻的功率損耗Prs計算如下式所列PRs:\llLfs其中，Ir變流器直流母線電流；fs-變流器開關(guān)頻率；L-變流器主回路與吸收電路雜散電感之和；由于吸收電阻的發(fā)熱量較大，因此要求制作吸收電阻的材料耐受較高溫度，吸收電 阻要起到對吸收電容的支撐固定作用，所以要求具有較高的機械強度，所述吸收電阻的 體積小，吸收電阻的材料要求具有電阻率高的特性。
4.如權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于吸收電阻的材料為鐵鉻鋁合金、鎳鎘合 金、鎳鉻鐵合金、康銅絲等電熱合金材料制作，這些合金材料都具有使用溫度高、電阻 率高的特性。
5.如權(quán)利要求4所述的電路，其特征在于所述鐵鉻鋁合金是鐵素體的合金。
6.如權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于所述鐵鉻鋁合金是0Cr27A17Mo2高電阻電 熱合金材料。
7.如權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于所述吸收電阻加工成鐵鉻鋁電阻帶結(jié)構(gòu)，所 述鐵鉻鋁電阻帶阻值的計算方法為鐵鉻鋁合金0Cr27A17Mo2的電阻率P = 1.53X IO"6 Ω · m,鐵鉻鋁電阻設(shè)計有兩個 安裝面，它們分別固定在直流母排和吸收電容上，安裝面導(dǎo)電面積大，所以這部分電阻 可以忽略不計，鐵鉻鋁電阻帶的電阻就近似為
全文摘要
本發(fā)明屬于電子電力領(lǐng)域，具體涉及一種大功率電力電子器件吸收電路。采用RC緩沖吸收電路作為吸收電路，RC緩沖吸收電路并聯(lián)于直流母排正負(fù)極，吸收電阻由耐熱高阻值材料構(gòu)成，吸收電阻采用成對設(shè)計，吸收電阻的兩端分別打孔用于連接、固定和安裝，一端與吸收電容連接，另一端安裝固定在直流母排上，吸收電容由一對吸收電阻固定，吸收電阻在作為電阻的同時也起到了吸收回路連接和吸收電容的固定作用。鐵鉻鋁材料電阻的應(yīng)用可以大大減小吸收電阻的體積、降低成本、電阻功率大、電阻結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活、與吸收電容連接方便，同時有效減小吸收電路的雜散電感，鐵鉻鋁電阻還起到了固定安裝吸收電路的作用。
文檔編號H02M1/32GK102025262SQ20101053651
公開日2011年4月20日 申請日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者楊武帝, 王軒, 袁蒙, 鄧占鋒, 韓天緒 申請人:中國電力科學(xué)研究院, 中電普瑞科技有限公司