专利名称：一种基于iegt的功率相模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以IEGT为核心器件的大功率电力电子变换器领域的功率相模 块。
背景技术：
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)即绝缘栅双极型晶体管，是由 BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导 体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载 流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度 小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低，非常适合应用于变流系统 如高压变频器、高压静止无功发生器、机车车辆牵引变流器、风力发电变流器、轻型直流输 电等领域。 IEGT是耐压达4kV以上的IGBT系列电力电子器件，通过采取增强注入的结构实现 了低通态电压，使大容量电力电子器件取得了飞跃性的发展。IEGT具有作为M0S系列电力 电子器件的潜在发展前景，具有低损耗、高速动作、高耐压、有源栅驱动智能化等特点，以及 采用沟槽结构和多芯片并联而自均流的特性，使其在进一步扩大电流容量方面颇具潜力。
IEGT的封装方式为双面散热形式，比单面散热的IGBT散热效果更好，相模块体积 更小，因为电力电子器件组成的功率模块的结构涉及范围较广，包括电力电子器件的安装、 散热、电磁兼容、高压绝缘配合等多方面的技术，因此目前IEGT电力电子器件的安装普遍 存在距离松散，器件裸露，不利于绝缘，水冷循环为串联式，不利于功率模块的维护和更换 等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于IEGT的功率相模块，采用封闭安装、水冷散热技 术，满足IEGT的功率相模块的安装、散热、电磁兼容、高压绝缘、模块化设计等相关要求。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现 —种基于IEGT的功率相模块，包括两个IEGT器件，每个IEGT器件均并联有续流 二极管，两个IEGT器件串联在一起，中间连接端引出为输出端；相模块设有缓冲吸收电路。
所述的缓冲吸收电路包括电感、电阻、二极管及电容，二极管正极端与电感相连， 二极管负极端与电阻相连，电阻与电感相连；二极管的负极端还连接电容，电容另一端与负 母排相连接。所述的电感为两个电感串联。所述的IEGT器件还可为PP IGBT器件。
该相模块的机械结构包括密闭箱体及内部结构，密闭箱体包括框架、快速插接背 板、前面板，内部结构包括IEGT单元、二极管单元、上分水器、下分水器、绝缘隔板；绝缘隔 板将密封箱体内部分隔成上、下两个空间，IEGT单元与二极管单元分别设置在绝缘隔板上、 下空间内形成双层结构，上分水器与下分水器分别设置在上、下空间内，上分水器与下分水 器上分别设有水冷快速接头，上分水器与下分水器还与IEGT单元与二极管单元上的散热器通过水管相连，前面板上设置有输出母排、驱动单元和拉手，输入母排设置在快速插接背 板上，快速插接背板上设有两个导柱。 所述的IEGT单元由蝶簧、绝缘片、水冷缓冲电感、水冷散热器、IEGT器件同轴压装 在一起构成。 所述的水冷缓冲电感由多个串接的铁氧体磁环、金属管和水冷圆盘接头组成。
所述的二极管单元由蝶簧、绝缘片、压装式电阻、水冷散热器、二极管器件同轴压 装在一起构成。 所述的基于IEGT的功率相模块可应用于高压变频器、高压静止无功发生器、机车 车辆牵引变流器、风力发电变流器、轻型直流输电领域。
与现有技术相比，本发明的有益效果是 1)功率密度大；IEGT单元与二极管单元通过绝缘的隔板分开，使相单元的结构非 常紧凑，减小功率柜的体积。 2)运用可靠性高；相模块外部为密闭结构，保证了半导体功率器件在密封、洁净 的环境下工作，极大地提高了相模块的运行可靠性。 3)安装维护方便；输入母排固定在快速插接背板上，快速插接背板上还设有导 柱，可以实现与其它部件的端口快速插拔，方便维护并且不需在柜后操作；上、下分水器上 设计快速接头，实现冷却水的无滴漏快速接入和分断，维护方便。 4)选用的箝位型缓冲吸收电路可以有效的抑制尖峰电压和电流，即有效阻止高 dv/dt与di/dt，大大缓减器件在电路中承受的电应力，降低器件的开关损耗、避免器件的 二次击穿和抑制电磁干扰，从而提高电路的可靠性。 5)模块化设计可以方便地自由组合，广泛应用在多种电力电子装置中。
图1是相模块的电气结构图； 图2是本发明的机械结构主视图； 图3是本发明的机械结构俯视图； 图4是本发明的机械结构左视图； 图5是图2除去前面板后的机械结构示意图。 图中l-拉手2-输出母排3-驱动单元4-前面板5-框架6_导柱7_快速插 接背板8-输入母排9-蝶簧10-水冷快速接头11-上分水器12-水冷缓冲电感13-IEGT 单元14-二极管单元15-绝缘隔板16-下分水器17-绝缘片18-水冷圆盘接头19-水 冷散热器20-二极管器件21-压装式电阻22-IEGT器件23-金属管
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步说明 见图1， 一种基于IEGT的功率相模块，包括开关器件IEGT1和开关器件IEGT2，开 关器件IEGT1并联有续流二极管Dl ，开关器件IEGT2并联有续流二极管D2，开关器件IEGT1 和开关器件IEGT2串联在一起，中间连接端引出为输出端；相模块设有缓冲吸收电路。
缓冲吸收电路包括两个串联的电感L1、 L2、电阻R、二极管D3及电容C，二极管D3
4正极端与电感L2相连，二极管D3负极端与电阻R相连，电阻R与电感Ll相连；二极管D3 的负极端还连接电容C，电容C另一端与负母排相连接。上述的IEGT器件还可为PP IGBT 器件。 见图2、图3、图4，基于IEGT的功率相模块，该相模块的机械结构包括密闭箱体及 内部结构，密闭箱体包括框架5、快速插接背板7、前面板4，内部结构包括IEGT单元13、二 极管单元14、上分水器11、下分水器16、绝缘隔板15 ;绝缘隔板将密封箱体内部分隔成上、 下两个空间，IEGT单元13与二极管单元14分别设置在绝缘隔板15上、下空间内形成双层 结构，上分水器11与下分水器16分别设置在框架5上部和下部，上分水器11与下分水器 16上分别设有水冷快速接头10，实现冷却水的快速接入和分断，上分水器11与下分水器16 还与IEGT单元13与二极管单元14上的散热器通过水管相连，前面板4上设置有输出母排 2、驱动单元3和拉手1，方便相模块安装与维护，输入母排8设置在快速插接背板7上，快速 插接背板7上还设有两个导柱6，可以实现与其它部件的端口快速、准确的插拔。
见图5， IEGT单元13包括蝶簧9、绝缘片17、水冷散热器19、 IEGT器件22，两个 IEGT器件22、水冷缓冲电感12的水冷圆盘接头18、水冷散热器19通过蝶簧9和绝缘片17 依次压装在两侧框架5之间；二极管单元14由三个二极管器件20、压装式电阻21及水冷 散热器19通过蝶簧9和绝缘片17依次压装在两侧框架5之间，水冷缓冲电感12由多个串 接的铁氧体磁环、金属管23和水冷圆盘接头18组成。 蝶簧9可以减小IEGT器件22及二极管器件20的侧面和水冷散热器19之间的接 触热阻和接触电阻，达到良好的散热效果，从而满足IGET及二极管的安装要求。
本发明的主要优点是1)功率密度大；IEGT单元与二极管单元通过绝缘的隔板分 开，使相单元的结构非常紧凑，减小功率柜的体积。2)运用可靠性高；相模块外部为密闭 结构，保证了半导体功率器件在密封、洁净的环境下工作，极大地提高了相模块的运行可靠 性。3)安装维护方便；输入母排固定在快速插接背板上，快速插接背板上还设有导柱，可以 实现与其它部件的端口快速插拔，方便维护并且不需在柜后操作；上、下分水器上设计快速 接头，实现冷却水的无滴漏快速接入和分断，维护方便。4)选用的箝位型缓冲吸收电路可以 有效的抑制尖峰电压和电流，即有效阻止高dv/dt与di/dt，大大缓减器件在电路中承受的 电应力，降低器件的开关损耗、避免器件的二次击穿和抑制电磁干扰，从而提高电路的可靠 性。5)模块化设计可以方便地自由组合，广泛应用在多种电力电子装置中。
权利要求
一种基于IEGT的功率相模块，其特征在于，相模块包括两个IEGT器件，每个IEGT器件均并联有续流二极管，两个IEGT器件串联在一起，中间连接端引出为输出端；相模块设有缓冲吸收电路。
2. 根据权利要求1所述的一种基于IEGT的功率相模块，其特征在于，所述的缓冲吸收 电路包括电感、电阻、二极管及电容，二极管正极端与电感相连，二极管负极端与电阻相连， 电阻与电感相连；二极管的负极端还连接电容，电容另一端与负母排相连接。
3. 根据权利要求2所述的一种基于IEGT的功率相模块，其特征在于，所述的电感为两 个电感串联。
4. 根据权利要求1或2或3所述的一种基于IEGT的功率相模块，其特征在于，所述的 IEGT器件还可为PP IGBT器件。
5. 根据权利要求1-3中任一项所述的一种基于IEGT的功率相模块，其特征在于，该相 模块的机械结构包括密闭箱体及内部结构，密闭箱体包括框架、快速插接背板、前面板，内 部结构包括IEGT单元、二极管单元、上分水器、下分水器、绝缘隔板；绝缘隔板将密封箱体 内部分隔成上、下两个空间，IEGT单元与二极管单元分别设置在绝缘隔板上、下空间内形成 双层结构，上分水器与下分水器分别设置在上、下空间内，上分水器与下分水器上分别设有 水冷快速接头，上分水器与下分水器还与IEGT单元与二极管单元上的散热器通过水管相 连，前面板上设置有输出母排、驱动单元和拉手，输入母排设置在快速插接背板上，快速插 接背板上设有两个导柱。
6. 根据权利要求5所述的一种基于IEGT的功率相模块，其特征在于，所述的IEGT单元 由蝶簧、绝缘片、水冷缓冲电感、水冷散热器、IEGT器件同轴压装在一起构成。
7. 根据权利要求6所述的一种基于IEGT的功率相模块，其特征在于，所述的水冷缓冲 电感由多个串接的铁氧体磁环、金属管和水冷圆盘接头组成。
8. 根据权利要求5所述的一种基于IEGT的功率相模块，其特征在于，所述的二极管单 元由蝶簧、绝缘片、压装式电阻、水冷散热器、二极管器件同轴压装在一起构成。
9. 根据权利要求1或2或3所述的一种基于IEGT的功率相模块，其特征在于，其特征 在于，所述的基于IEGT的功率相模块可应用于高压变频器、高压静止无功发生器、机车车 辆牵引变流器、风力发电变流器、轻型直流输电领域。
全文摘要
本发明涉及一种基于IEGT的功率单元相模块，包括两个IEGT器件，每个IEGT器件均并联有续流二极管，两个IEGT器件串联在一起，中间连接端引出为输出端；相模块设有缓冲吸收电路。该相模块的电气结构外部为密闭箱体，绝缘隔板将密封箱体内部分隔成上、下两个空间，IEGT单元与二极管单元分别设置在绝缘隔板上、下空间内形成双层结构。本发明的有益效果是1)功率密度大；2)运用可靠性高；3)安装维护方便；4)模块化设计可以方便地自由组合，广泛应用在多种电力电子装置中。
文档编号H02M3/10GK101795064SQ20101012167
公开日2010年8月4日 申请日期2010年3月11日 优先权日2010年3月11日
发明者丁雅丽, 崔效毓, 张海涛, 徐颖, 李兴, 李旷, 汪昊, 郭自勇 申请人:荣信电力电子股份有限公司