[實用新型]功率電子積木模塊

有效

• 申請號: 200820179872.9
• 申請日: 2008-11-18
• 公開（公告）號: CN201352765Y
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: B·奧德加德;O·阿佩爾多恩
• 申請（專利權）人: ABB瑞士有限公司
• 主分類號: H02M5/22
• 分類號: H02M5/22;H02M1/00;H05K7/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 盧 江;王忠忠

技術領域

本發明涉及功率電子學電路領域。它是基于根據獨立權利要求前序部分所述的功率電子積木模塊(power?electronic?building?block)。

背景技術

具有緊壓封裝半導體(press?pack?semiconductor)的功率電子積木模塊正在經歷向機械化和功率集成化的更高水平的發展過程。

如果可以按照充分低的把開關過電壓峰值限制在安全運行水平的電感值來實現漏電感，那么可以不需要dv/dt限制網絡而使如集成門極換向晶閘管(IGCT)這樣的快速開關器件工作。為了實現所述漏電感的水平，需要一種功率電子積木模塊的半導體元件的緊湊配置。由于需要冷卻裝置和夾緊壓力來保證穩定可靠的電流傳導，因此不易獲得所需的漏電感。此外，在功率電路維修的情況下，需要快速更換半導體元件。所有元件必須從側面可觸及，例如前側。此外，目前新型變換器的發展基于模塊單元，即上述功率電子積木模塊(已為通用名稱)。不需要打開整個冷卻系統就可以更換功率電子積木模塊必須是可能的。

發明內容

因此，本發明的技術問題在于實現避免上述缺陷的功率電子積木模塊。

通過權利要求1的特征來解決該技術問題。在從屬權利要求中限定了本發明的有利擴展方案。

根據本發明的功率電子積木模塊包括至少一個連接在中性點箝位連接(neutral?point?clamped?connection)中的相位變換器電路，其中每個相位變換器電路包括具有多個可控功率半導體開關的堆棧、具有多個箝位二極管的堆棧、具有多個二極管的堆棧，其中每個二極管與相關聯的可控功率半導體開關反并聯連接。而且，每個相位變換器電路具有箝位電感，尤其是外部連接，其中箝位電感彼此連接。

根據本發明的功率電子積木模塊具有低的漏電感。而且，元件例如半導體元件從一側很容易觸及。因此，對于功率電子積木模塊的維修，元件和/或整個相位變換器電路很容易更換。

這些以及進一步的目的、本發明的優勢及特點將從下述結合附圖對發明的優選實施例的詳細說明而變得明顯。

附圖說明

在附圖中：

附圖1根據本發明的在中性點箝位連接的功率電子積木模塊第一實施例的三維視圖，

附圖2根據附圖1的功率電子積木模塊第一實施例的俯視圖，

附圖3根據附圖1的功率電子積木模塊第一實施例的相位變換器電路的電路圖，

附圖4根據附圖1的功率電子積木模塊第一實施例的水流圖，

附圖5根據本發明的在有源中性點箝位連接的功率電子積木模塊第二實施例的三維視圖，以及

附圖6根據附圖5的功率電子積木模塊第二實施例的相位變換器的電路圖。

在附圖中使用的參考標記和其含義以簡要的方式列在參考標記表中。原則上，附圖中相同的參考標記表示同樣的部分。所述實施例是表明本發明主題的一個例子，但是本發明并不局限于此。

具體實施方式

附圖1示出了根據本發明的中性點箝位連接中的功率電子積木模塊第一實施例的三維視圖。附圖2示出了根據附圖1的功率電子積木模塊第一實施例的俯視圖，附圖3示出了根據附圖1的功率電子積木模塊第一實施例的相位變換器電路的電路圖，以及附圖4示出了根據附圖1的功率電子積木模塊第一實施例的水流圖。

根據附圖1的功率電子積木模塊一般包括至少一個連接在中性點箝位連接中的相位變換器電路，其中每個相位變換器電路包括具有多個可控功率半導體開關1的堆棧A、具有多個箝位二極管2的堆棧B、具有多個二極管3的堆棧C，其中每個二極管3與相關聯的可控功率半導體開關1反并聯連接，并且其中每個相位變換器電路具有一特殊外部連接的箝位電感，其中這些箝位電感彼此連接。一種上述的可控功率半導體開關可被實施為集成門極換流晶閘管(IGCT)、絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)或門極可關斷晶閘管(GTO)。一般也可以實施為其他可控功率半導體開關。根據本發明的具有優勢的功率電子積木模塊具有低漏電感。而且，元件1、2、3，例如半導體1、2、3，非常容易從側面觸及。因此，對于功率電子積木模塊的維修來說，容易更換元件和/或整個相位變換器電路。

根據附圖1的功率電子積木模塊被實施為在箝位電感之間具有兩個完整的相位變換器電路(yoke?pair)的三電平中性點箝位(NPC)配置。它們被盤形絕緣體隔開。

根據附圖1的具有多個可控半導體開關1的堆棧A位于前部，而具有多個反并聯二極管3的堆棧C位于所述半導體堆棧A的右后側。具有多個箝位二極管2的堆棧B位于所述半導體堆棧A左后側。