一种静态无功补偿器的功率模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及静态无功补偿器技术领域，尤其涉及一种静态无功补偿器的功率模块。
【背景技术】
[0002]随着国家对电网电压质量重视，静态无功补偿装置的应用也越来越广泛，与此同时静态无功补偿装置的接入电压、整机容量也再逐步的提高。而静态无功补偿装置要获得更高的接入电压和更大的整机容量，则需要提高功率模块单元设计能力。其中功率模块内部的缓冲回路设计是重中之重。
[0003]缓冲回路主要作用为抑制关断浪涌电压和续流二极管恢复浪涌电压，从而保护IGBT由于浪涌电压造成的损坏，并可以降低开关损耗。然而造成浪涌电压过高的原因分为两点。一是静态无功补偿装置的功率模块为提高整机容量和接入电压往往会采用并联或串联结构，这样功率模块内部元件结构更加复杂，造成内部杂散电感的提升。二是提升功率模块的容量功率模块的导通电流也随之增加，过大的IGBT关断电流也是造成浪涌电压的增加。所以一种抑制浪涌电压更加有效果的缓冲回路，可以减小关断浪涌电压和续流二极管恢复浪涌电压，从而使IGBT的工作电压等级提高，提高了静态无功补偿装置接入电压等级，在同电压等级的静态无功补偿装置，也可减少功率模块数量从而节约成本。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种静态无功补偿器的功率模块，用以避免功率元件由于浪涌电压的作用而损坏的问题。
[0005]为实现上述目的，本实用新型的方案包括一种静态无功补偿器的功率模块，包括一个Η桥，Η桥的两条母线:正极母线和负极母线之间连接有母线电容C1，所述功率模块包括至少一个RCD缓冲电路，所述RCD缓冲电路连接在正极母线和负极母线之间；所述功率模块还包括电感L1，所述电容C1与所述电感L1串联。
[0006]所述功率模块包括两个所述RCD缓冲电路。
[0007]所述RCD缓冲电路中的二极管的正极端连接正极母线，所述二极管的负极端连接所述RCD缓冲电路中的电容。
[0008]所述RCD缓冲电路中的二极管均为快恢复二极管。
[0009]所述两个RCD缓冲电路中的电阻均为厚膜电阻。
[0010]所述功率模块还包括一个用于为功率模块中的元件进行冷却的水冷板，所述功率模块中的部分元件或全部元件的冷却面安装在水冷板上。
[0011]所述Η桥中的四个功率元件为IGBT。
[0012]本实用新型提供了一种用于静态无功补偿器中的功率模块，可以有效抑制杂散电感产生的电压尖峰和浪涌电压。
[0013]与电容C1串联的电感的作用是限制功率元件开通时刻和关断时的di/dt，间接减小浪涌电压。
[0014]缓冲电路中的二极管和电容的作用是:在功率元件关断时刻，由杂散电感引起的浪涌电压经由二极管将能量注入电容中，之后当电容放电时，电容能够起到反向截止的作用。
[0015]RCD缓冲电路可以减小浪涌电压，从而使功率元件的工作电压等级提高，提高了静态无功补偿装置接入电压的等级，在同电压等级的静态无功补偿装置，也可减少功率模块数量从而节约成本。另外，可以根据具体电压等级，合理设置RCD缓冲电路的个数。
【附图说明】
[0016]图1是功率模块实施例的电路图；
[0017]图2是功率模块另一个实施例的电路图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
[0019]本实用新型提供的功率模块应用在静态无功补偿器中，如图1所示，该功率模块的原理为Η桥模式，具体包括4个IGBT:Τ1、Τ2、Τ3、Τ4和母线电容Cl，Τ1的发射极连接Τ2的集电极，Τ3的发射极连接Τ4的集电极，Τ1的集电极连接Τ3的集电极，Τ1的集电极和Τ3的集电极之间的连接线路为正极母线，Τ2的发射极连接Τ4的发射极，Τ2的发射极和Τ4的发射极之间的连接线路为负极母线，正极母线和负极母线之间连接电容C1，T1和T2的连接点为该功率模块的一个端口，T3和T4的连接点为该功率模块的另一个端口。
[0020]该功率模块还包括空心电感L1和两条RCD缓冲电路，母线电容C1与空心电感L1串联。两条RCD缓冲电路均连接在正极母线和负极母线之间，一条RCD缓冲电路中，二极管D1和电容C2串联，二极管D1的正极端连接正极母线，负极端连接电容C2，电阻R1与二极管D1并联；另一条RCD缓冲电路中，二极管D2和电容C3串联，二极管D2的正极端连接正极母线，负极端连接电容C3，电阻R2与二极管D2并联。这两条RCD缓冲电路中，电阻R1和电阻R2均为厚膜电阻，二极管D1和D2均为快恢复二极管，电容C2和电容C3均为无感电容。
[0021 ] 母线电容C1与空心电感L1采用串联方式连接，空心电感L1为缓冲电感，作用是限制IGBT开通时刻和关断时的di/dt，间接减小浪涌电压。
[0022]两条RCD缓冲电路中的二极管和电容的作用是:在IGBT关断时刻，由杂散电感引起的浪涌电压经由二极管将能量注入电容中，以此来降低浪涌电压，并且之后当电容放电时，能够起到反向截止的作用，即对于电流正相流动时通过二极管对电容充电，电容放电时二极管截止电流流动，而是通过电阻进行能量消耗。另外，这两条RCD缓冲电路中的电阻R1和R2的作用是:在IGBT关断时刻，由杂散电感引起的浪涌电压被无感电容吸收后如果还有多余的能量，那么通过电阻R1和R2将多余的能量消耗掉。
[0023]该功率模块还包括为模块中的元件进行散热冷却的水冷板。该功率模块中的元件中，可以全部的元件都使用该水冷板进行散热，当然，也可以只有部分元件使用该冷却板进行散热，散热方式是元件的冷却面安装在冷却板上。以下给出其中一种实施方式:空心电感L1的冷却方式为水冷，其冷却面或者能够安装在水冷板上的面安装在冷却板上。电阻R1和电阻R2的冷却方式为水冷，其冷却面安装在水冷板上。二极管D1和D2的冷却方式为水冷，其冷却面安装在水冷板上。电容C2和电容C3的冷却方式均为水冷，其冷却面安装在水冷板上。
[0024]上述实施例中，功率模块包括用于为功率模块中的元件进行冷却的水冷板，作为其他的实施例，能够起到冷却作用的不只是水冷，还可以是风冷，当然，还可以不设置冷却
目.ο
[0025]上述实施例中，对于电感L1、电阻R1、电阻R2、二极管D1、二极管D2、电容C2和电容C3均给出了具体的类型，本实用新型并不局限于实施例中给出的类型，为了符合实际情况的要求，上述元件还可以选择其他类型。
[0026]上述实施例中，RCD缓冲电路中，二极管和电容串联，二极管的正极端连接正极母线，负极端连接电容，作为其他的实施例，二极管和电容可以调换位置，即电容的一端连接正极，另一端连接二极管的正极端，二极管的负极端连接负极母线。
[0027]上述实施例中，功率模块中包括2个RCD缓冲电路，当然，功率模块中的RCD缓冲电路的个数并不局限于2个，作为其他的实施例，RCD缓冲电路的个数可以根据具体情况进行设置。如图2所示，给出了一种功率模块的其他的实施例。
[0028]上述实施例中，Η桥中的功率元件为IGBT，作为其他的实施例，功率元件还可以是其他类型的全控型器件。
[0029]以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种静态无功补偿器的功率模块，包括一个Η桥，Η桥的两条母线:正极母线和负极母线之间连接有母线电容C1，其特征在于，所述功率模块包括至少一个RCD缓冲电路，所述RCD缓冲电路连接在正极母线和负极母线之间；所述功率模块还包括电感L1，所述电容C1与所述电感L1串联。2.根据权利要求1所述的静态无功补偿器的功率模块，其特征在于，所述功率模块包括两个所述RCD缓冲电路。3.根据权利要求2所述的静态无功补偿器的功率模块，其特征在于，所述RCD缓冲电路中的二极管的正极端连接正极母线，所述二极管的负极端连接所述RCD缓冲电路中的电容。4.根据权利要求2所述的静态无功补偿器的功率模块，其特征在于，所述RCD缓冲电路中的二极管均为快恢复二极管。5.根据权利要求2所述的静态无功补偿器的功率模块，其特征在于，所述两个RCD缓冲电路中的电阻均为厚膜电阻。6.根据权利要求1所述的静态无功补偿器的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包括一个用于为功率模块中的元件进行冷却的水冷板，所述功率模块中的部分元件或全部元件的冷却面安装在水冷板上。7.根据权利要求1所述的静态无功补偿器的功率模块，其特征在于，所述Η桥中的四个功率元件为IGBT。
【专利摘要】本实用新型涉及一种静态无功补偿器的功率模块，包括一个H桥，H桥的两条母线：正极母线和负极母线之间连接有母线电容C1，该功率模块包括至少一个RCD缓冲电路和电感L1，RCD缓冲电路连接在正极母线和负极母线之间，电容C1与电感L1串联。该功率模块可以减小浪涌电压，从而使功率元件的工作电压等级提高，提高了静态无功补偿装置接入电压的等级，在同电压等级的静态无功补偿装置，也可减少功率模块数量从而节约成本。
【IPC分类】H02H9/04, H02J3/18
【公开号】CN205017013
【申请号】CN201520761489
【发明人】翟超, 刘刚, 孙健, 徐明明, 王青龙
【申请人】许继电气股份有限公司, 国家电网公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年9月29日