一种IGBT并联单元及IGBT压接结构的制作方法

本发明涉及电力技术，具体的讲是一种igbt并联单元及igbt压接结构。

背景技术：

随着工业化的深入发展，对igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)的电流、电压及功耗等级提出了更高的要求。为满足大功率电路设计的需求，通常直接采用大功率等级的igbt，或者采用功率等级较小的igbt通过串并联使用；前者将大大增加产品成本和驱动电路的复杂性，后者因其市场货源充足、驱动功率低且驱动线路简单而受到广泛研究。因此，采用igbt并联提高电流以满足工业要求，具有很大的实际应用价值。

在igbt器件并联使用时，igbt器件参数不一致、驱动信号不同步、电路布局不对称等因素都会造成流过并联igbt器件的电流分配不均衡。均流不佳导致部分igbt器件工作时过电流不足、而部分igbt器件过载，大大降低igbt器件的可靠性，导致设备输出效果不理想，甚至造成igbt器件和装置损坏。

压接式igbt的压接结构多用于igbt串联压接，比较常见的压接方式主要有立式和卧式两种，压接方式的不同与igbt串联压接单元的组成结构是有关系的。

igbt的并联多是使用多个igbt模块进行并联，没有压接式igbt并联单元的压接结构。

技术实现要素：

为了解决igbt并联压接的问题，本发明实施例提供了一种igbt并联单元，包括：第一铝垫块，第二铝垫块，第三铝垫块，第一压接式igbt以及第二压接式igbt，三个铝垫块和两个压接式igbt压接装配成所述igbt并联单元；其中，

两个压接式igbt间隔设置于三个铝垫块之间，设置于中间的第二铝垫块的两个连接面分别与第一压接式igbt、第二压接式igbt的集电极连接，所述第一压接式igbt的发射极与第一铝垫块相贴连接，所述第二压接式igbt的发射极与第三铝垫块相贴连接，第一压接式igbt与第二压接式igbt并联。

本发明实施例中，并联单元还包括：两个igbt驱动板，igbt驱动通过驱动支架与第一铝垫块(第三铝垫块)固定，igbt驱动板和压接式igbt插接相连。

本发明实施例中，所述的设置于中间的第二铝垫块与所述两个压接式igbt偏心连接。

同时，本发明还公开一种igbt压接结构，包括：压紧装置，压接结构框架以及至少两个igbt并联单元；igbt并联单元之间设置绝缘垫块构成压接组串，igbt并联单元并联连接，压紧装置设置于压接结构框架的一端，将完成压接的压接组串固定于压接结构框架；

所述的igbt并联单元包括：第一铝垫块，第二铝垫块，第三铝垫块，第一压接式igbt以及第二压接式igbt，三个铝垫块和两个压接式igbt压接装配成所述igbt并联单元；其中，

两个压接式igbt间隔设置于三个铝垫块之间，设置于中间的第二铝垫块的两个连接面分别与第一压接式igbt、第二压接式igbt的集电极连接，所述第一压接式igbt的发射极与第一铝垫块相贴连接，所述第二压接式igbt的发射极与第三铝垫块相贴连接，第一压接式igbt与第二压接式igbt并联。

本发明实施例中，所述的压紧装置包括：轴，碟弹，挡圈，平垫片，中心轴以及挡板；

碟弹，挡圈套于轴的一端，平垫片在挡圈内部通过沉头螺栓固定在轴上，中心轴与挡板通过沉头螺栓固定相连，将连接好的中心轴穿过平垫片的中心孔，压紧装置完成。

本发明实施例中，所述的压接结构框架包括：前压力分散板，后压力分散板，锁紧螺母以及四根绝缘拉杆，所述前压力分散板、后压力分散板通过螺栓固定设置于四根绝缘拉杆的两端构成压接结构框架；

所述的前压力分散板设有中心孔，锁紧螺母穿入前压力分散板的中心孔，与轴的另一端螺纹连接。

本发明实施例中，所述的igbt压接结构还包括：工装部件，所述工装部件通过螺栓固定于所述压接结构框架。

本发明实施例中，所述的igbt压接结构还包括：垫块，设置于压接结构框架的另一端。

本发明提供了一种基于多个压接式igbt并联单元的压接结构，解决了压接式igbt并联单元压接的问题。压装结构紧凑，设计合理，轴心位置控制简单、易于操作、便于维护，能满足长期运行稳定性和可靠性要求、且成本低廉。本发明能推广大功率igbt的应用，提高直流断路器的实用性，为直流断路器技术领域提供一种新的技术支持。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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。

图1为本发明实施例中的igbt并联单元的示意图；

图2为本发明实施例中igbt并联单元的侧视图；

图3为本发明实施例中压紧装置的示意图；

图4为本发明实施例中压紧装置的剖视图；

图5为本发明实施例中压接结构的框架图；

图6为本发明实施例中压接结构的工装图；

图7为本发明实施例中压接式压接式igbt并联单元的压接结构的结构图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

本发明实施例提供了一种以方形压接式igbt为器件，igbt并联单元为一个压接单元的压接结构。以igbt并联单元为单元，每两个igbt并联单元之间用绝缘垫块隔开的压接结构，即使一组单元损坏，其余单元也可正常工作。整体结构可以看做单个模块来使用，实现多模块构成更高电压等级或更大电流换流阀的基本模块单元。

本发明实施例中的igbt并联单元由铝垫块，压接式igbt，铝垫块，驱动支架通过装配构成。如图1所示，为本实施例中的igbt并联单元的示意图，其包括：第一铝垫块101、第一压接式igbt102、第二铝垫块103、第二压接式igbt104、第三铝垫块105、驱动支架106、igbt驱动107，通过装配构成。

第一压接式igbt102的门极与igbt驱动107通过插口相连，驱动支架106通过螺栓与igbt驱动相连接，整体固定在第一铝垫块101端面，第一压接式igbt102的发射极(e极)面与第一铝垫块101侧面相贴，实现第一铝垫块101与第一压接式igbt102的组装；同样方式实现第二压接式igbt104、第三铝垫块105的组装。

将与igbt驱动107组装好的第一压接式igbt102、第二压接式igbt104放置在第二铝垫块103的两侧，第一压接式igbt102、第二压接式igbt104的集电极分别与第二铝垫块103的两个面相紧贴放置，igbt并联单元组装完成。如图2所示，为本发明实施例中igbt并联单元的侧视图。

第一压接式igbt102与安装有驱动支架(驱动支架通过螺栓与igbt驱动相固定)的igbt驱动107通过插口相连，将与igbt驱动组装好的第一压接式igbt102、第二压接式igbt104放置在第二铝垫块103的两侧，第一压接式igbt102、第二压接式igbt104的集电极分别与第二铝垫块103的两个面相紧贴放置，本实施例中驱动支架的一端与驱动相连，另一端与铝垫块相连。

第一铝垫块101、第二铝垫块103分别放在igbt发射极方向与发射极面相贴，驱动支架106通过螺钉与igbt驱动相连固定在铝垫块101端面，与igbt102插接，实现第一铝垫块101与第一压接式igbt102的组装，同样方式实现第二压接式igbt104、第三铝垫块105的组装，igbt并联单元组装完成。如图2所示，为本发明实施例中igbt并联单元的侧视图。

所需并联的两个压接式igbt102、压接式igbt104的集电极与铝垫块103的两个面相贴，压接式igbt102的发射极极与铝垫块101相贴，压接式igbt104的发射极与铝垫块105相贴，igbt驱动通过驱动支架固定在铝垫块103上。

本发明实施例中基于多个压接式igbt并联单元的压接结构，包括：压紧装置、压接结构框架、igbt并联单元、压接结构工装。

压紧装置由轴、碟弹、挡圈、平垫片、中心轴、挡板构成，平垫片与碟弹将挡圈固定在轴上，中心轴与挡板连接通过平垫片控制轴心，确保压接过程中水平直线移动。

如图3所示，为本发明实施例中压紧装置的示意图，压紧装置由轴6、碟弹7、挡圈8、平垫片9、中心轴10、挡板11通过沉头紧固螺栓装配构成。

如图4所示，本实施例中，包括两碟弹，碟弹7两两相扣套在轴6的一端，挡圈8紧邻碟弹套在轴6上，平垫片9在挡圈8内部通过沉头螺栓401固定在轴6上，中心轴10与挡板11通过沉头螺栓401固定相连，将连接好的中心轴10穿过平垫片9的中心孔，压紧装置装配完成。

本实施例中，压接结构框架由前压力分散板、后压力分散板、绝缘拉杆、锁紧螺母以及压紧装置通过装配构成。

如图5所示，压接结构的框架包括：前压力分散板1、后压力分散板2、绝缘拉杆3、锁紧螺母5。将前压力分散板1、后压力分散板2与绝缘拉杆3通过螺栓固定，组成一个框架；锁紧螺母5与压紧装置中的轴6带有螺纹的一端(轴6的螺纹，位于与安装碟弹7、挡圈8、平垫片9相反的一端)相连构成一体，将锁紧螺母5穿入前压力分散板1的中心孔，构成整个压接结构的框架。

锁紧螺母5与压紧装置中的轴6套合，整体嵌入前压力分散板内，在压接过程中，不断旋转锁紧螺母，确保锁紧螺母5不会由于一次性位移过大，与前压力分散板脱离。

本实施例中，压接结构工装由工装部件21、工装部件22通过螺栓固定构成，工装部件21、工装部件22通过螺栓固定构成了压接结构的工装20，如图6所示。该工装的主要目的是对igbt并联单元进行定位支撑，避免igbt并联单元在压接过程中出现下沉的现象，确保igbt受力在水平直线上。

如图7所示为本实施例中的压接式igbt并联单元的压接结构的结构图，本实施例中的压接式igbt并联单元的压接结构包括：结构框架17、igbt并联单元18、绝缘垫块19、工装20、垫块23通过装配构成。

装配压接结构时，首先，将压接结构的工装20通过螺栓与结构框架17进行连接，连接整体水平摆放。其次，将多个igbt并联单元18和绝缘垫块19间隔相连组成压接组串，在组串的末端放置一个垫块23，垫块23可根据实际需求确定其材质，若允许同一电位，则为导电材质；若需要和后压力分散板2电位隔开，则为绝缘材质；垫块23可根据需求增减厚度。最后，通过液压装置对其进行压接，在压接过程中旋转锁紧螺母5，压接过程中确保锁紧螺母5和前压力分散板1相连部分始终在前压力分散板内。

在压接过程中，锁紧螺母5、轴6、平垫片9、中心轴10始终在同一水平线上，挡板11增加了igbt受力面积，保证了压接式igbt在整个压接过程中受力均匀且沿直线方向水平移动。

本发明实施例中，igbt并联单元的第一铝垫块102、第二铝垫块104在设计上偏心，偏心距离与压接结构的连接铜排(具体应用时并联输入铜排)厚度有关，以使电流在流经铝垫块到两个igbt集电极的路径基本相等，解决并联igbt均流。

本发明提供的基于多个压接式igbt并联单元的压接结构，解决了压接式igbt并联单元压接的问题。压装结构紧凑，设计合理，轴心位置控制简单、易于操作、便于维护，能满足长期运行稳定性和可靠性要求、且成本低廉；而且，推广了大功率igbt的应用，提高了直流断路器的实用性，为直流断路器技术领域提供一种新的技术支持。

同时，本发明还提供了一种新的压接式igbt并联压接结构，而现有的igbt并联形式是以模块形式固定安装在同一散热器上进行并联。同时，现有的压接式igbt并联是采用压接结构进行并联，而在其压接结构内部则是igbt串联形式，单个器件的损坏会导致整个压接结构内所有器件损坏，本发明是以igbt并联为单元，每两个单元之间用绝缘垫块隔开的压接结构，即使一组单元损坏，其余单元也可正常工作。

本发明igbt并联单元的铝垫块偏心，解决并联均流问题；并且，压装结构紧凑，轴心位置控制简单，受力均匀且随压接沿直线方向水平移动。本发明igbt并联单元整体结构可以看做单个模块来使用，即可根据电压等级加减并联使用的igbt数量，也可根据实际需求将多个压接模块串联使用，实现多模块构成更高电压等级或更大电流换流阀的基本模块单元，便于维护，可减小现场维修工作量，提高对出现故障的元器件更换效率，节约成本。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。