[發明專利]一種基于IEGT的功率相模塊

有效

• 申請號: 201010121677.2
• 申請日: 2010-03-11
• 公開（公告）號: CN101795064A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 李興;徐穎;崔效毓;汪昊;丁雅麗;張海濤;李曠;郭自勇
• 申請（專利權）人: 榮信電力電子股份有限公司
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10;H02M1/44;H05K7/20;H01L25/00
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所 21224
• 代理人: 張群

技術領域

本發明涉及一種以IEGT為核心器件的大功率電力電子變換器領域的功率相模塊。

背景技術

IGBT(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor)即絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極 型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件， 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。GTR飽和壓降低， 載流密度大，但驅動電流較大；MOSFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大， 載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低，非常適合 應用于變流系統如高壓變頻器、高壓靜止無功發生器、機車車輛牽引變流器、風力發電變 流器、輕型直流輸電等領域。

IEGT是耐壓達4kV以上的IGBT系列電力電子器件，通過采取增強注入的結構實現 了低通態電壓，使大容量電力電子器件取得了飛躍性的發展。IEGT具有作為MOS系列電 力電子器件的潛在發展前景，具有低損耗、高速動作、高耐壓、有源柵驅動智能化等特點， 以及采用溝槽結構和多芯片并聯而自均流的特性，使其在進一步擴大電流容量方面頗具潛 力。

IEGT的封裝方式為雙面散熱形式，比單面散熱的IGBT散熱效果更好，相模塊體積更 小，因為電力電子器件組成的功率模塊的結構涉及范圍較廣，包括電力電子器件的安裝、 散熱、電磁兼容、高壓絕緣配合等多方面的技術，因此目前IEGT電力電子器件的安裝普 遍存在距離松散，器件裸露，不利于絕緣，水冷循環為串聯式，不利于功率模塊的維護和 更換等缺點。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于IEGT的功率相模塊，采用封閉安裝、水冷散熱技術， 滿足IEGT的功率相模塊的安裝、散熱、電磁兼容、高壓絕緣、模塊化設計等相關要求。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種基于IEGT的功率相模塊，包括兩個IEGT器件，每個IEGT器件均并聯有續流二 極管，兩個IEGT器件串聯在一起，中間連接端引出為輸出端；相模塊設有緩沖吸收電路。

所述的緩沖吸收電路包括電感、電阻、二極管及電容，二極管正極端與電感相連，二 極管負極端與電阻相連，電阻與電感相連；二極管的負極端還連接電容，電容另一端與負 母排相連接。所述的電感為兩個電感串聯。所述的IEGT器件還可為PP?IGBT器件。

該相模塊的機械結構包括密閉箱體及內部結構，密閉箱體包括框架、快速插接背板、 前面板，內部結構包括IEGT單元、二極管單元、上分水器、下分水器、絕緣隔板；絕緣 隔板將密封箱體內部分隔成上、下兩個空間，IEGT單元與二極管單元分別設置在絕緣隔 板上、下空間內形成雙層結構，上分水器與下分水器分別設置在上、下空間內，上分水器 與下分水器上分別設有水冷快速接頭，上分水器與下分水器還與IEGT單元與二極管單元 上的散熱器通過水管相連，前面板上設置有輸出母排、驅動單元和拉手，輸入母排設置在 快速插接背板上，快速插接背板上設有兩個導柱。

所述的IEGT單元由蝶簧、絕緣片、水冷緩沖電感、水冷散熱器和IEGT器件同軸壓 裝在一起構成。

所述的水冷緩沖電感由多個串接的鐵氧體磁環、金屬管和水冷圓盤接頭組成。

所述的二極管單元由蝶簧、絕緣片、壓裝式電阻、水冷散熱器和二極管器件同軸壓裝 在一起構成。

所述的基于IEGT的功率相模塊可應用于高壓變頻器、高壓靜止無功發生器、機車車輛 牽引變流器、風力發電變流器、輕型直流輸電領域。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1)功率密度大；IEGT單元與二極管單元通過絕緣的隔板分開，使相單元的結構非常 緊湊，減小功率柜的體積。

2)運用可靠性高；相模塊外部為密閉結構，保證了半導體功率器件在密封、潔凈的 環境下工作，極大地提高了相模塊的運行可靠性。

3)安裝維護方便；輸入母排固定在快速插接背板上，快速插接背板上還設有導柱， 可以實現與其它部件的端口快速插拔，方便維護并且不需在柜后操作；上、下分水器上設 計快速接頭，實現冷卻水的無滴漏快速接入和分斷，維護方便。

4)選用的箝位型緩沖吸收電路可以有效的抑制尖峰電壓和電流，即有效阻止高dv/dt 與di/dt，大大緩減器件在電路中承受的電應力，降低器件的開關損耗、避免器件的二次擊 穿和抑制電磁干擾，從而提高電路的可靠性。