一種用于串聯(lián)安裝igbt的安裝架及igbt串聯(lián)安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域,更具體地,涉及一種用于串聯(lián)安裝IGBT的安裝架及IGBT串聯(lián)安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGate Bipolar Transistor,IGBT)是一種全控型的開關(guān)器件,較晶閘管而言擁有可控關(guān)斷的特性,目前在電力電子技術(shù)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,常見有直流調(diào)壓、高頻整流、H橋逆變等多種應(yīng)用方式,并由此衍生出大量基于IGBT技術(shù)的電源設(shè)備。
[0003]由于目前的制造工藝問題,IGBT在額定參數(shù)上具有較大的限制,其中額定電壓參數(shù)在2kV到3kV左右,因此在電壓等級1kV乃至10kV以上的系統(tǒng)中使用IGBT時需要將大量的IGBT串聯(lián)后使用。串聯(lián)安裝IGBT主要面臨電壓均衡的問題,這一問題主要由于器件開通不同步導(dǎo)致,開通較慢的IGBT可能因過壓而損壞。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中對于IGBT串聯(lián)安裝結(jié)構(gòu)的研宄表明:IGBT串聯(lián)時采用豎直方向的安裝方式具有更好的均壓性能;論文“Series connect1n of IGBT”(Nguyen, Τ.-V.等人發(fā)表于 2010 年 25 屆 Applied Power Electronics Conference and Exposit1n 會議,由IEEE收錄)中表明的:串聯(lián)安裝的IGBT之間的電位差異將會通過對地雜散電容的作用影響IGBT開通時間;電位較高的IGBT需要安裝在離地較遠(yuǎn)的位置,以減小其對地電容,從而提高不同IGBT設(shè)備觸發(fā)開通的同時性。
[0005]但是進(jìn)一步研宄表明:大量串聯(lián)的IGBT采用豎直方向安裝將導(dǎo)致串聯(lián)結(jié)構(gòu)過高而無法實現(xiàn),此外現(xiàn)有技術(shù)中,并沒有明確IGBT對地電容適配的操作方法,因此大量串聯(lián)的IGBT采用豎直方向安裝的方法不具備實用性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求,本發(fā)明提供了一種用于串聯(lián)安裝IGBT的安裝架及IGBT安裝方法,其目的在于通過在安裝架上靈活調(diào)節(jié)IGBT安裝高度實現(xiàn)雜散電容參數(shù)的靈活配置,有效解決IGBT觸發(fā)開通差異造成的電壓均衡問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的,按照本發(fā)明的一個方面,提供了一種用于串聯(lián)安裝IGBT的安裝架,該安裝架為中空正多邊體,采用絕緣材料制作;
[0008]安裝架的每個側(cè)壁均沿豎直方向開有兩道長的安裝槽,每個側(cè)壁上的兩道安裝槽之間的間距與IGBT散熱片螺栓的間距相匹配;IGBT散熱片螺栓穿過安裝槽,在安裝槽內(nèi)滑動到預(yù)設(shè)高度后緊固,將安裝在散熱片上的IGBT緊固安裝在安裝架側(cè)面外壁的預(yù)設(shè)高度;
[0009]散熱片的螺栓可在安裝槽內(nèi)滑動到與各IGBT對應(yīng)的分布電容決定的高度相匹配的位置后,再緊固安裝到安裝架上,實現(xiàn)對IGBT安裝高度的調(diào)節(jié);由于分布電容會影響IGBT的開關(guān)速度,為了使各IGBT的開關(guān)動作一致,需要將IGBT垂直排列以改善分布電容對IGBT的影響;而對應(yīng)不同的電壓等級,IGBT的開關(guān)速度也不同,通過靈活調(diào)整IGBT在安裝架上的位置,使IGBT在不同的工作電壓等級下均可以匹配相應(yīng)的對地分布電容,以實現(xiàn)開關(guān)動作的一致性;而側(cè)壁帶有安裝槽的安裝架,實現(xiàn)了 IGBT的安裝高度靈活可調(diào)。
[0010]優(yōu)選的,安裝槽的上端與安裝支架的頂端之間留有不小于2公分的距離,安裝槽的下端與安裝支架的底端之間留有不小于2公分的距離。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選的,用于串聯(lián)安裝IGBT的安裝架還包括固定夾板,置于安裝架內(nèi)側(cè)壁,與所述安裝槽垂直;安裝有IGBT模塊的散熱片的螺栓穿過安裝槽,與所述固定夾板緊固連接;固定夾板起墊片作用,實現(xiàn)安裝有IGBT模塊的散熱片與所述安裝架之間的穩(wěn)固連接。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選的,用于串聯(lián)安裝IGBT的安裝架還包括一根電流進(jìn)線和一根電流出線,電流進(jìn)線與安裝位置最高的IGBT連接,電流出線與安裝位置最低的IGBT連接。
[0013]為實現(xiàn)本發(fā)明目的,按照本發(fā)明的另一方面,提供了一種基于上述安裝架的IGBT串聯(lián)安裝方法,具體如下:
[0014](I)在IGBT底部裝上散熱片;
[0015](2)將裝有散熱片的IGBT呈螺旋形分布在安裝架外壁;IGBT在安裝架相鄰兩側(cè)壁上的安裝高度延順時針或逆時針方向逐漸下降,且安裝于相鄰兩側(cè)壁的IGBT之間的垂直高度差不小于5公分,便于IGBT的安裝和維護(hù);各IGBT之間使用連接導(dǎo)線串聯(lián)連接;其中兩個互相串聯(lián)的IGBT之間的間距,可根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整,處于電壓安全距離即可。
[0016]優(yōu)選的,將在主電路中處于對地電位等級較低的IGBT置于安裝架的低層平面,處于對地電位等級較高的IGBT置于安裝架的高層平面。
[0017]優(yōu)選的,采用類似于DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)安裝IGBT,安裝架的每個側(cè)壁上安裝兩個沿豎直方向上下分布的IGBT,這兩個IGBT之間的高度差不小于5公分;設(shè)于相鄰側(cè)壁的IGBT模塊之間在垂直方向上留有高度差。
[0018]總體而言,通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比,能夠取得下列有益效果:
[0019](I)采用本發(fā)明提供的用于串聯(lián)安裝IGBT的安裝架及安裝方法,螺旋分布式安裝IGBT,起到節(jié)約安裝空間的作用,采用本發(fā)明的安裝方式安裝同樣數(shù)量的IGBT比豎直安裝所需的空間要小很多;
[0020](2)本發(fā)明提供的IGBT的螺旋分布安裝方式,在更小的豎直高度上增大了相鄰IGBT間的安裝距離,解決了直線安裝時操作空間裕度、絕緣距離與設(shè)備體積要求之間的矛盾,有利于實現(xiàn)設(shè)備的小型化制造;
[0021](3)本發(fā)明中,裝有散熱片的IGBT通過安裝槽安裝到支架上,在安裝槽范圍內(nèi)可以調(diào)整安裝高度,實現(xiàn)IGBT對地高度的靈活調(diào)節(jié);對應(yīng)不同電壓工作情況,各個IGBT所匹配的分布電容不同,安裝槽的設(shè)計,實現(xiàn)了針對不同電壓工作環(huán)境而移動IGBT的位置,實現(xiàn)IGBT對地雜散電容參數(shù)的靈活配置,能夠有效改善串聯(lián)IGBT觸發(fā)開通差異造成的均壓冋題,提尚串聯(lián)IGBT支路整體的性能;
[0022](4)本發(fā)明的優(yōu)選方案里,提供了起墊片作用的固定夾板,使得IGBT與安裝架之間的連接更牢靠,并且降低了調(diào)節(jié)IGBT安裝高度對安裝架造成的損耗;
[0023](5)本發(fā)明的優(yōu)選方案里,提供了電流進(jìn)線和電流出線,方便本發(fā)明的IGBT安裝結(jié)構(gòu)直接與外部電路連接;
[0024](6)本發(fā)明的優(yōu)選方案里,采用類似于DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)安裝IGBT,可有效消除流過IGBT的電流產(chǎn)生的磁場對電路的干擾。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明實施例的總體實施效果圖;
[0026]圖2是本發(fā)明實施例中IGBT、其散熱片、固定夾板的具體實施效果圖,圖中隱去了安裝架;
[0027]圖3是本發(fā)明實施例的等效電路圖;
[0028]在所有附圖中,相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu),其中:1_安裝架;2-散熱片;3-1GBT ;4_安裝槽;5_電流進(jìn)線;6_連接導(dǎo)線;7_電流出線;8_固定夾板