一種三電平逆變器功率單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種三電平逆變電路及其模塊化結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]三電平逆變器是在二電平逆變器基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的新型逆變器，三電平逆變器通過三相橋?qū)⒅绷髯儞Q為交流輸出，本發(fā)明將三電平逆變器三相橋的每一個(gè)橋臂視為一個(gè)三電平逆變功率單元，三電平逆變功率單元即為三電平逆變器的基本組成部分，三電平逆變器通過三個(gè)三電平逆變功率單元將直流電壓變?yōu)槎嚯娖诫A梯波輸出電壓，可以使輸出電壓波形的等效值更加接近正弦波。三電平逆變器是一種可用于高壓大功率的PWM逆變器，具有功率因數(shù)接近1，且開關(guān)電壓應(yīng)力比兩電平減小一半的優(yōu)點(diǎn)。但由于三電平逆變器相對(duì)于二電平逆變器結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是三電平逆變器的重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]所述三電平逆變功率單元均包括3個(gè)IGBT半橋型模塊，其中1個(gè)IGBT半橋型模塊采用短接?xùn)艠O的方法構(gòu)成2個(gè)鉗位二極管；2個(gè)IGBT半橋型模塊用作上下橋臂，其中用作上橋臂IGBT半橋模塊的兩個(gè)單元的短接點(diǎn)與鉗位二極管的陽(yáng)極連接，用作下橋臂的兩個(gè)單元的短接點(diǎn)與另一個(gè)鉗位二極管的陰極連接；構(gòu)成2個(gè)鉗位二極管的1個(gè)IGBT半橋型模塊與2個(gè)IGBT半橋型模塊呈品字形排布，構(gòu)成單相橋；
[0004]所述三電平逆變單元模塊其特征在于1個(gè)IGBT半橋模塊短接?xùn)艠O構(gòu)成2個(gè)鉗位二極管。
[0005]所述三電平逆變單元模塊其特征在于2個(gè)IGBT半橋型模塊用作上下橋臂，其中用作上橋臂IGBT半橋模塊的兩個(gè)單元的短接點(diǎn)與鉗位二極管的陽(yáng)極連接，用作下橋臂的兩個(gè)單元的短接點(diǎn)與另一個(gè)鉗位二極管的陰極連接；
[0006]所述三電平逆變單元模塊其特征在于構(gòu)成2個(gè)鉗位二極管的1個(gè)IGBT半橋型模塊與2個(gè)IGBT半橋型模塊呈品字形排布，構(gòu)成單相橋。
[0007]所述三電平逆變單元放置在散熱器上，通過疊層母排連接IGBT各點(diǎn)構(gòu)成單相橋。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的主拓?fù)涫疽鈭D
[0009]圖2是本發(fā)明的單元模塊排布示意圖
[0010]圖3是本發(fā)明IGBT與母排連接方式
[0011]圖4-6是本發(fā)明的母排示意圖
[0012]具體實(shí)施方法
[0013]以下是本發(fā)明的技術(shù)方案詳述。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明為一種三電平逆變單元模塊，每一相單元模塊由三組電路單元構(gòu)成，其中兩組電路單元分別包括串聯(lián)的兩個(gè)IGBT，另外一組電路單元擁有與其它兩組電路單元相同的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明僅利用了其中二極管的部分。以R相為例，本發(fā)明將其中兩組電路單元T1、T2串聯(lián)使用，上面一組電路單元Τ1的兩個(gè)IGBT, Trl、Tr2為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，Trl、Tr2分別伴有體二極管DT1、DT2。下面一組電路單元T2結(jié)構(gòu)與上面一組電路單元T1相同。本發(fā)明將上面一組電路單元T1內(nèi)部Trl的集電極與母線P連接起來，將Tr2的發(fā)射極與下面一組電路單元T2內(nèi)部Tr3的集電極連接起來，然后將電路單元T2內(nèi)部的Tr4的發(fā)射極與母線N連接起來，交流出線R分別與電路單元T1內(nèi)部Tr2的發(fā)射極以及電路單元T2內(nèi)部Tr3的集電極連接起來。將剩余一組電路單元D1的Drl的陰極與電路單元T1內(nèi)部Trl的發(fā)射極以及Tr2的集電極連接起來，Drl的陽(yáng)極與母線0相連，將電路單元D1內(nèi)部Dr2的陰極與母線0相連，將Dr2的陽(yáng)極與電路單元T2內(nèi)部Tr3的發(fā)射極以及Tr4的集電極連接起來。在母線P0以及ON的中間連接電容組。
[0015]如圖2所示，以R相為例T1、T2、D1有相同內(nèi)部電路單元結(jié)構(gòu)，三組電路單元呈品字型排布，母線排Ρ0Ν跨過電路單元D1從T1、T2的中間穿過，母線P與電路單元T1內(nèi)部Trl的集電極(電路單元T1的4引腳)相連，母線P的另外一端與直流支撐電容組P端相連。母線N與電路單元T2內(nèi)部Tr4的發(fā)射極(電路單元T2的3引腳)相連，母線N的另外一段與直流支撐電容組的N端相連。母線0與電路單元D1內(nèi)部Drl的陽(yáng)極以及Dr2的陰極(電路單元D1的10、11引腳)相連，母線0的另外一段與直流支撐電容組的0端相連。交流出線端R分別與電路單元T1內(nèi)部Tr2的發(fā)射極(電路單元T1的3引腳)以及電路單元T2內(nèi)部Tr3的集電極(電路單元T2的4引腳)連接起來。另外將電路單元D1內(nèi)部Drl的陰極(電路單元D1的4引腳)與電路單元T1內(nèi)部Trl的發(fā)射極以及Tr2的集電極(電路單元T1的10,11引腳)連接起來，將電路單元D1內(nèi)部Dr2的陽(yáng)極(電路單元D1的3引腳)與電路單元T2內(nèi)部Tr3的發(fā)射極以及Tr4的集電極(電路單元T2的10、11引腳)連接起來。這樣就構(gòu)成了 R相的電路單元模塊，其它S、T相均采用相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0016]將這種三電平逆變單元拓?fù)湓O(shè)計(jì)為模塊化結(jié)構(gòu)，包含Tl、T2、D1，按照?qǐng)D2順序排布形成一個(gè)三電平逆變單元模塊，然后將三個(gè)三電平逆變單元模塊安裝在散熱器上，三個(gè)三電平逆變單元模塊分別與直流支撐電容組相連，這種三電平模塊可以極大的減小主電路的雜散電感，降低IGBT關(guān)斷時(shí)的關(guān)斷過電壓，減小IGBT的電壓應(yīng)力。
[0017]本技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明的目的，而并非用作對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三電平逆變器功率單元，設(shè)于直流電與三相或交流電之間，其特征在于:每一相單元模塊均包括3個(gè)IGBT半橋型模塊，其中1個(gè)IGBT半橋型模塊采用短接?xùn)艠O的方法構(gòu)成2個(gè)鉗位二極管；2個(gè)IGBT半橋型模塊用作上下橋臂，其中用作上橋臂IGBT半橋模塊的兩個(gè)單元的短接點(diǎn)與鉗位二極管的陽(yáng)極連接，用作下橋臂的兩個(gè)單元的短接點(diǎn)與另一個(gè)鉗位二極管的陰極連接；構(gòu)成2個(gè)鉗位二極管的1個(gè)IGBT半橋型模塊與2個(gè)IGBT半橋型模塊呈品字形排布，構(gòu)成單相橋。2.如權(quán)利要求1所述的一種三電平逆變器功率單元，其特征在于IGBT放置在散器上，通過母排連接IGBT各點(diǎn)構(gòu)成單相橋。
【專利摘要】本實(shí)用新型的三電平逆變<b>器</b>功率單元的每一相單元均包括3個(gè)IGBT半橋型模塊，本實(shí)用新型將1個(gè)IGBT半橋型模塊作為含有2單元的鉗位二極管；2個(gè)IGBT半橋型模塊用作上下橋臂，其中用作上橋臂IGBT半橋模塊的兩個(gè)單元的短接點(diǎn)與鉗位二極管的陽(yáng)極連接，用作下橋臂的兩個(gè)單元的短接點(diǎn)與另一個(gè)鉗位二極管的陰極連接；含有2單元鉗位二極管的1個(gè)IGBT半橋型模塊與2個(gè)IGBT半橋型模塊呈品字形排布，放置在散熱器上，通過疊層母排連接IGBT各點(diǎn)構(gòu)成單相橋；本實(shí)用新型三電平技術(shù)的逆變功率單元具有相互獨(dú)立、安裝簡(jiǎn)單、低雜散電感等特點(diǎn)。
【IPC分類】H02M7/5387, H02M7/49, H02M7/501
【公開號(hào)】CN204993104
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520468419
【發(fā)明人】關(guān)健寧, 刁乃哲, 孫先瑞, 宋崇輝, 邊春元
【申請(qǐng)人】山西科達(dá)玉成變頻器有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年7月3日