一種基于壓接式開關(guān)管的npp結(jié)構(gòu)三電平功率模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于壓接式開關(guān)管的NPP結(jié)構(gòu)三電平功率模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(fā)展，市場對更高功率的變流器需求不斷增加，例如中壓變頻器領(lǐng)域及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。在中壓變頻器領(lǐng)域，三電平中壓變頻器廣泛應(yīng)用于對調(diào)速性能要求比較高的一些場合，如船舶推進(jìn)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、鋼廠乳機(jī)、礦井提升機(jī)、高速壓縮機(jī)等。在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，隨著海上風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展，對單機(jī)容量提出了高大的要求，通常做到6麗以上，同時電壓等級3kV以上，以滿足單機(jī)容量的要求。
[0003]應(yīng)用于三電平中壓變頻器的功率元件主要包括HV-1GBT、IGCT, IGET，通常采用NPC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可輸出3.3KV和6.6KV的額定電壓，最大功率可達(dá)到32麗。但是，由于受限于功率元件的電壓等級，普通三電平NPC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無法輸出更高電壓和更高功率。
[0004]與NPC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，NPP三電平結(jié)構(gòu)通過壓接式開關(guān)管的直接串聯(lián)，可以很容易的輸出更高的額定電壓，中壓變頻器的輸出電壓可達(dá)到6kV，最高電壓可以超過10kV，單機(jī)容量可達(dá)12麗以上。
[0005]因此，目前需要一種采用NPP拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的三電平功率模塊。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種基于壓接式開關(guān)管的NPP結(jié)構(gòu)三電平功率模塊，用以給出一種NPP拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三電平功率模塊的安裝連接方式。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的方案包括:
[0008]—種基于壓接式開關(guān)管的NPP結(jié)構(gòu)三電平功率模塊，包括第一壓接式開關(guān)管Tl、第二壓接式開關(guān)管T2、第三壓接式開關(guān)管T3、第四壓接式開關(guān)管T4、第五壓接式開關(guān)管T5和第六壓接式開關(guān)管T6，第一電容Cl和第二電容C2 ;所述第一壓接式開關(guān)管Tl、第二壓接式開關(guān)管T2串聯(lián)接入正直流母線，所述第三壓接式開關(guān)管T3、第四壓接式開關(guān)管T4串聯(lián)接入負(fù)直流母線，所述第五壓接式開關(guān)管T5和第六壓接式開關(guān)管T6串聯(lián)接入中性點；所述第一電容Cl接入正直流母線，所述第二電容C2接入負(fù)直流母線:
[0009]三電平功率模塊包括絕緣拉桿，絕緣拉桿兩端設(shè)置有頂壓端板，定壓端板之間依次設(shè)置第一到第八散熱器；第一散熱器與第二散熱器之間設(shè)置有第一壓接式開關(guān)管Tl，第二散熱器與第三散熱器之間設(shè)置有第二壓接式開關(guān)管T2，第三散熱器與第四散熱器之間設(shè)置有第五壓接式開關(guān)管T5，第四散熱器與第五散熱器之間設(shè)置有第六壓接式開關(guān)管T6，第五散熱器與第六散熱器之間設(shè)置有第二絕緣件2，第六散熱器與第七散熱器之間設(shè)置有第三壓接式開關(guān)管T3，第七散熱器與第八散熱器之間設(shè)置有第四壓接式開關(guān)管T4 ;第三散熱器與第六散熱器之間通過銅排連接；所述第一到第八散熱器，所述第一到第六壓接式開關(guān)管，以及絕緣件2和絕緣件3均固定在第一絕緣件I上。
[0010]所述壓接式開關(guān)管為壓接式IGBT。
[0011]所述第一到第八散熱器通過水路串聯(lián)連接，三電平功率模塊對外只有一個進(jìn)水口和一個出水口。
[0012]所述每一個開關(guān)管均有一個驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路設(shè)置在與開關(guān)管鄰近的散熱器上。
[0013]所述驅(qū)動電路的門極、集電極、發(fā)射極與開關(guān)管的門極、集電極、發(fā)射極間采用同軸線連接。
[0014]本實用新型的有益效果是:本實用新型的基于壓接式開關(guān)管的NPP結(jié)構(gòu)三電平功率模塊結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，散熱性能好。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型實施例的電路原理圖；
[0016]圖2是本實用新型實施例的布置結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0018]如圖1所示，NPP結(jié)構(gòu)三電平功率模塊包括壓接式IGBT Tl、T2、T3、T4、T5、T6和金屬薄膜電容C1、C2。其中，壓接式IGBT Tl、T2串聯(lián)接入正直流母線，壓接式IGBT T3、T4串聯(lián)接入負(fù)直流母線，壓接式IGBT Τ5、Τ6串聯(lián)接入中性點。金屬薄膜電容Cl接入正直流母線，金屬薄膜電容C2接入負(fù)直流母線。
[0019]如圖2所示，NPP結(jié)構(gòu)三電平功率模塊包括絕緣拉桿，絕緣拉桿兩端設(shè)置有頂壓端板，定壓端板之間依次設(shè)置第一到第八散熱器。第一散熱器與第二散熱器之間設(shè)置有IGBTTl，第二散熱器與第三散熱器之間設(shè)置有IGBT Τ2，第三散熱器與第四散熱器之間設(shè)置有IGBT Τ5，第四散熱器與第五散熱器之間設(shè)置有IGBT Τ6，第五散熱器與第六散熱器之間設(shè)置有絕緣件2，第六散熱器與第七散熱器之間設(shè)置有IGBT Τ3，第七散熱器與第八散熱器之間設(shè)置有IGBT Τ4。第八散熱器右側(cè)設(shè)置有絕緣件3。第三散熱器與第六散熱器之間通過銅排連接。所述第一到第八散熱器，壓接式IGBT Tl、Τ2、Τ3、Τ4、Τ5、Τ6，以及絕緣件2和絕緣件3均固定在絕緣件I上。
[0020]在上述實施例中，壓接式開關(guān)管為壓接式IGBT。作為其他實施方式，以壓接式開關(guān)管也可以是IGCT等其他全控器件。
[0021]在上述實施例中，所述第一到第八散熱器通過水路串聯(lián)連接，三電平功率模塊對外只有一個進(jìn)水口和一個出水口。
[0022]在上述實施例中，所述每一個IGBT均有一個驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路設(shè)置在與IGBT鄰近的散熱器上。驅(qū)動電路的門極、集電極、發(fā)射極與IGBT的門極、集電極、發(fā)射極間采用同軸線連接。
[0023]三電平功率模塊內(nèi)部具有的IGBT過流保護(hù)、IGBT過壓保護(hù)、短路檢測保護(hù)、門觸發(fā)驅(qū)動電源檢測保護(hù)、脈沖寬度檢測保護(hù)均集成在IGBT的驅(qū)動電路中，其對外的反饋信號為光信號。模塊整體由6路光纖控制IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷，同時模塊對外提供6路光纖反饋信號，供判斷IGBT在運行過程中是否出現(xiàn)故障。反饋邏輯為無故障時光信號為常亮，即高電平；出線上述任何故障時光信號為常滅，即低電平。
【主權(quán)項】
1.一種基于壓接式開關(guān)管的NPP結(jié)構(gòu)三電平功率模塊，包括第一壓接式開關(guān)管(T1)、第二壓接式開關(guān)管(T2)、第三壓接式開關(guān)管(T3)、第四壓接式開關(guān)管(T4)、第五壓接式開關(guān)管(T5)和第六壓接式開關(guān)管(T6)，第一電容(C1)和第二電容(C2);所述第一壓接式開關(guān)管(T1)、第二壓接式開關(guān)管(T2)串聯(lián)接入正直流母線，所述第三壓接式開關(guān)管(T3)、第四壓接式開關(guān)管(T4)串聯(lián)接入負(fù)直流母線，所述第五壓接式開關(guān)管(T5)和第六壓接式開關(guān)管(T6)串聯(lián)接入中性點；所述第一電容(C1)接入正直流母線，所述第二電容(C2)接入負(fù)直流母線；其特征在于: 三電平功率模塊包括絕緣拉桿，絕緣拉桿兩端設(shè)置有頂壓端板，定壓端板之間依次設(shè)置第一到第八散熱器；第一散熱器與第二散熱器之間設(shè)置有第一壓接式開關(guān)管(T1)，第二散熱器與第三散熱器之間設(shè)置有第二壓接式開關(guān)管(T2)，第三散熱器與第四散熱器之間設(shè)置有第五壓接式開關(guān)管(T5)，第四散熱器與第五散熱器之間設(shè)置有第六壓接式開關(guān)管(T6)，第五散熱器與第六散熱器之間設(shè)置有第二絕緣件(2)，第六散熱器與第七散熱器之間設(shè)置有第三壓接式開關(guān)管(T3)，第七散熱器與第八散熱器之間設(shè)置有第四壓接式開關(guān)管(T4);第三散熱器與第六散熱器之間通過銅排連接；所述第一到第八散熱器，所述第一到第六壓接式開關(guān)管，以及絕緣件(2)和絕緣件(3)均固定在第一絕緣件(1)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓接式開關(guān)管的NPP結(jié)構(gòu)三電平功率模塊，其特征在于:所述壓接式開關(guān)管為壓接式IGBT。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓接式開關(guān)管的NPP結(jié)構(gòu)三電平功率模塊，其特征在于:所述第一到第八散熱器通過水路串聯(lián)連接，三電平功率模塊對外只有一個進(jìn)水口和一個出水口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓接式開關(guān)管的NPP結(jié)構(gòu)三電平功率模塊，其特征在于:所述每一個開關(guān)管均有一個驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路設(shè)置在與開關(guān)管鄰近的散熱器上。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于壓接式開關(guān)管的NPP結(jié)構(gòu)三電平功率模塊，其特征在于:所述驅(qū)動電路的門極、集電極、發(fā)射極與開關(guān)管的門極、集電極、發(fā)射極間采用同軸線連接。
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于壓接式開關(guān)管的NPP結(jié)構(gòu)三電平功率模塊，包括第一壓接式開關(guān)管到第六壓接式開關(guān)管，第一電容和第二電容；上述壓接式開關(guān)管與電容組成NPP結(jié)構(gòu)三電平電路。三電平功率模塊包括絕緣拉桿，絕緣拉桿兩端設(shè)置有頂壓端板，定壓端板之間依次設(shè)置第一到第八散熱器；第一散熱器到第五散熱器之間依次設(shè)置有第一、第二、第五、第六壓接式開關(guān)管，第五散熱器與第六散熱器之間設(shè)置有第二絕緣件，第六散熱器到第八散熱器之間依次設(shè)置有第三、第四壓接式開關(guān)管；第三散熱器與第六散熱器之間通過銅排連接。通過上述方式，使得本實用新型的基于壓接式開關(guān)管的NPP結(jié)構(gòu)三電平功率模塊結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，散熱性能好。
【IPC分類】H02M1/00
【公開號】CN205070759
【申請?zhí)枴緾N201520582986
【發(fā)明人】徐明明, 劉剛, 孫健, 翟超, 王青龍
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山西省電力公司, 許繼集團(tuán)有限公司, 許繼電氣股份有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年8月5日