一种基于igct的h桥功率模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高压大功率变频器功率模块技术领域，特别是涉及一种基于IGCT的H桥功率模块。
【背景技术】
[0002]中高压多电平大功率变流器主要应用于电力、冶金乳机、矿井提升机、石油钻进、船舶推进等大功率传动系统中，具有高可靠性，空间体积尽量小、结构紧凑、功率等级高、高功率密度等要求。目前，H桥型多电平拓扑结构、二极管箝位型三电平拓扑结构、飞跨电容型三电平结构成为市场应用的主要实现拓扑形式。由于功率器件耐压等级、关断电流等级的限制，二极管钳位型三电平拓扑结构在3KV中压等级应用最为广泛，而6KV、1KV高压等级则多采用H桥型多电平拓扑结构。
[0003]现有技术中，通常通过基于IGCT(integrated Gate Commutated Thyristors，集成门极换流晶闸管)的两电平模块(如图1所示，两电平模块包括两个串联的IGCT以及与两个IGCT分别并联的反并联二极管，也即续流二极管组成)输入并联，输出串联的方式实现H桥，例如实现6KV高压输出需要12个两电平模块，9KV高压输出则要18个两电平模块，但如此多的两电平模块将使整个功率模块系统分散，增大了功率模块系统的空间体积，降低了功率模块系统的功率密度。
[0004]因此，如何提供一种使得功率模块系统的空间体积小、功率密度高的基于IGCT的H桥功率模块是本领域技术人员目前需要解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种基于IGCT的H桥功率模块，将两个两电平电路集成于一体，大大提高了 H桥功率模块的集成度和功率密度，同时保证了模块结构简洁，易于电气连接和维护操作。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于IGCT的H桥功率模块，包括:
[0007]IGCT压装串、续流二极管压装串以及吸收二极管压装串，其中，所述IGCT压装串包括沿一条直线压装的第一散热器、第一绝缘垫块、第一两电平电路中的两个IGCT以及第二两电平电路中的两个IGCT，所述续流二极管压装串包括沿一条直线压装的第二散热器、第二绝缘垫块、所述第一两电平电路中的两个续流二极管以及所述第二两电平电路中的两个续流二极管，所述吸收二极管压装串包括沿一条直线压装的第三散热器、第三绝缘垫块、所述第一两电平电路中的一个吸收二极管以及所述第二两电平电路中的一个吸收二极管；
[0008]支撑架，用于支撑所述IGCT压装串、续流二极管压装串以及吸收二极管压装串。
[0009]优选地，所述第一两电平电路中的两个IGCT之间的公共端与所述第一两电平电路中的两个续流二极管之间的公共端之间通过第一 L型母排连接，所述第一 L型母排作为所述第一两电平电路的输出端。
[0010]优选地，所述第二两电平电路中的两个IGCT之间的公共端与所述第二两电平电路中的两个续流二极管之间的公共端之间通过第二 L型母排连接，所述第二 L型母排作为所述第二两电平电路的输出端。
[0011]优选地，所述第一散热器、第二散热器以及第三散热器的母排连接端在一个平面上。
[0012]优选地，所述第一两电平电路和所述第二两电平电路共用一个吸收电感，且所述吸收电感设置于所述基于IGCT的H桥功率模块的外部输入端。
[0013]优选地，所述第一两电平电路的吸收电阻设置于所述基于IGCT的H桥功率模块的外部输入端。
[0014]优选地，所述第二两电平电路的吸收电阻设置于所述基于IGCT的H桥功率模块的外部输入端。
[0015]优选地，所述支撑架包括平行的第一压板和第二压板，所述IGCT压装串、续流二极管压装串以及吸收二极管压装串的第一端均安装在所述第一压板上，所述IGCT压装串、续流二极管压装串以及吸收二极管压装串的第二端均安装在所述第二压板上。
[0016]本发明提供的一种基于IGCT的H桥功率模块，将第一两电平电路中的两个IGCT以及第二两电平电路中的两个IGCT压装成IGCT压装串，将第一两电平电路中的两个续流二极管以及第二两电平电路中的两个续流二极管压装成续流二极管压装串，将第一两电平电路中的一个吸收二极管以及第二两电平电路中的一个吸收二极管压装成吸收二极管压装串，采用三串式的压装方式，将两个两电平电路集成于一体，大大提高了 H桥功率模块的集成度和功率密度，同时保证了模块结构简洁，易于电气连接和维护操作。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本发明提供的两电平模块的电路原理图；
[0019]图2为本发明提供的一种由两个两电平模块构成的基于IGCT的H桥功率模块的第一角度的三维立体结构图；
[0020]图3为本发明提供的一种由两个两电平模块构成的基于IGCT的H桥功率模块的第二角度的三维立体结构图；
[0021]图4为本发明提供的一种由两个两电平模块构成的基于IGCT的H桥功率模块的正视图；
[0022]图5为本发明提供的一种由两个两电平模块构成的基于IGCT的H桥功率模块的俯视图；
[0023]图6为本发明提供的一种由两个两电平模块构成的基于IGCT的H桥功率模块的左视图；
[0024]图7为本发明提供的一种由两个两电平模块构成的基于IGCT的H桥功率模块的右视图；
[0025]图8为本发明提供的一种由两个两电平模块构成的基于IGCT的H桥功率模块的电路原理图；
[0026]图9为本发明提供的一种由两个两电平模块构成的基于IGCT的H桥功率模块(图8虚线框内)的集成电路原理图；
[0027]其中，图2—图7中:
[0028]DC+出线母排一 1、PHl出线母排一2、PH2出线母排一3、DC+短接母排一4、DC-出线母排一5、吸收电容一6、吸收二极管压装串一7、续流二极管压装串一8、IGCT压装串一9、第二绝缘垫块一 10、续流二极管一 11、吸收二极管一 12、第三散热器一 13、主进水管一 14、主出水管一 15、IGCT-16、吸收母排一 17、支撑绝缘子一 18、支撑水管一 19、支撑板一 20、第一压板一21、第二压板一22以及紧固螺母一23。
【具体实施方式】
[0029]本发明的核心是提供一种基于IGCT的H桥功率模块，将两个两电平电路集成于一体，大大提高了 H桥功率模块的集成度和功率密度，同时保证了模块结构简洁，易于电气连接和维护操作。
[0030]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]请参照图2、3、4、5、6、7、8以及图9，其中，图2为本发明提供的一种由两个两电平模块构成的基于IGCT的H桥功率模块的第一角度的三维立体结构图；图3为本发明提供的一种由两个两电平模块构成的基于IGCT的H桥功率模块的第二角度的三维立体结构图；图4为本发明提供的一种由两个两电平模块构成的基于IGCT的H桥功率模块的正视图；图5为本发明提供的一种由两个两电平模块构成的基于IGCT的H桥功率模块的俯视图；图6为本发明提供的一种由两个两电平模块构成的基于IGCT的H桥功率模块的左视图；图7为本发明提供的一种由两个两电平模块构成的基于IGCT的H桥功率模块的右视图；图8为本发明提供的一种由两个两电平模块构成的基于IGCT的H桥功率模块的电路原理图；图9为本发明提供的一种由两个两电平模块构成的基于IGCT的H桥功率模块(图8虚线框内)的集成电路原理图。
[0032]该H桥功率模块包括:
[0033]IGCT压装串9、续流二极管压装串8以及吸收二极管压装串7，其中，IGCT压装串9包括沿一条直线压装的第一散热器、第一绝缘垫块、第一两电平电路中的两个IGCT16以及第二两电平电路中的两个IGCT16，续流二极管压装串8包括沿一条直线压装的第二散热器、第二绝缘垫块10、第一两电平电路中的两个续流二极管11以及第二两电平电路中的两个续流二极管11，吸收二极管压装串7包括沿一条直线压装的第三散热器13、第三绝缘垫块、第一两电平电路中的一个吸收二极管