[實用新型]一種集成門極換向晶閘管五電平功率柜

有效

• 申請號: 201320107410.7
• 申請日: 2013-03-07
• 公開（公告）號: CN203180792U
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 姜建國;潘慶山;李俊杰;羅*;徐亞軍;劉賀;喬樹通;屠偉
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02M7/483
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 樂艷;鄭立

技術領域

本實用新型屬于半導體開關的技術領域，特別地，涉及一種高壓集成門極換向晶閘管(Integrated?Gate?Commutated?Thyristor，IGCT)五電平功率柜，其適用于MW(Mega?Watt)級大功率變流器，可廣泛應用于高壓大功率傳動領域。?

背景技術

集成門極換向晶閘管IGCT是在可關斷晶閘管(Gate?Tum-Off?Thyristor，GTO)的基礎上所作的改良型器件。它作為一種新型的電力電子器件，將GTO芯片與反并聯二極管和門極驅動電路集成在一起，再與IGCT門極驅動器在外圍以低電感方式連接，從而結合了晶體管穩定的關斷能力和晶閘管的低通態損耗的優點。IGCT在導通期間發揮晶閘管的性能，關斷階段呈類似于晶體管的特性，其采用硬驅動、緩沖層、透明發射級和逆導等新技術，具有電流大、電壓高、開關頻率高、可靠性高、結構緊湊、損耗低、安全工作區大和在無需均壓電路的情況下可直接串聯工作的特點，是一種比較理想的MW級中高壓半導體開關器件。?

中高壓多電平變頻器主要應用在電力、煤礦、冶金、水泥、石化、船舶和鐵路等大功率傳動領域，其電壓變化率dv/dt小，輸出電壓電流諧波含量低，功率開關器件的耐壓等級低。現有的中高壓大功率變頻器多采用三電平NPC拓撲結構，其輸出相電壓為四個電平級數。此外也有H橋級聯型拓撲結構，通過級聯可以得到不同的輸出電壓電平級數。目前國際上IGCT的應用技術已經很成熟，在中高壓變頻器中已有廣泛應用，但是在國內卻還處于起步階段。完整的IGCT逆變電路包括IGCT、反并聯二極管、箝位電路器件等，若將這些組件分散組裝后再用母線或導線進行電氣連接，不僅其占用體積較大，而且聯機回路面積較大，從而造成線路雜散電感增大。雜散電感的增大會使IGCT的關斷電壓升高。這時候為了保證IGCT的安全就必須要減小輸出電流，從而造成輸出功率的減小。此外，IGCT的功率組?件分散安裝，也不利于維修工作的進行。?

實用新型內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種集成門極換向晶閘管五電平功率柜，具有減少電路雜散電感，提高裝置輸出能力的模塊化的結構，便于安裝組接，可適用于不同工程要求。?

為實現上述目的，本實用新型提供了一種集成門極換向晶閘管五電平功率柜，其包括移相變壓器單元柜、五電平功率單元柜和濾波和負載接線單元柜，其中，所述移相變壓器單元柜包含18路脈沖移相變壓器和風扇；所述五電平功率單元柜包含三組相互獨立的五電平功率模塊單元，每組五電平功率模塊單元上都帶有一個多路隔離輸出供電電源；每組五電平功率模塊單元由單相五電平主電路模塊、三相不可控整流模塊、分壓電容和外圍電路模塊構成；所述單相五電平主電路模塊由兩個相同的三電平功率單元并聯構成；所述濾波和負載接線單元柜包含三相RC濾波電路和負載接線電路。?

如上述的集成門極換向晶閘管五電平功率柜，其中：每個三電平功率單元包括兩個中點箝位二極管、四個IGCT組件和四個緩沖吸收電路。?

如上述的集成門極換向晶閘管五電平功率柜，其中：所述三電平功率單元中的各個器件均勻固定在散熱器上。?

如上述的集成門極換向晶閘管五電平功率柜，其中：所述18路脈沖移相變壓器的三組隔離的三相輸出分別與所述五電平功率單元柜的三組三相交流母排通過導線連接。?

如上述的集成門極換向晶閘管五電平功率柜，其中：所述五電平功率單元柜內的五電平功率模塊單元輸出母線排與所述濾波和負載接線單元柜中的三相RC濾波電路通過導線連接。?

如上述的集成門極換向晶閘管五電平功率柜，其中：所述五電平功率單元柜的長寬高分別為1200mm、1000mm和2000mm。?

如上述的集成門極換向晶閘管五電平功率柜，其中：所述濾波和負載接線單元柜的長寬高分別為1000mm、1000mm和2000mm。?

因此，本實用新型的集成門極換向晶閘管五電平功率柜具有以下有益的技術效果：?

(1)采用18路脈沖移相變壓器和中性點箝位/H橋(NPC/H)五電平高壓變頻器電路結構，將三相不可控整流模塊、分壓電容和外圍電路模塊和IGCT五電平功率模塊集成于一個五電平功率單元柜中，有效減小了占用體積；?

(2)采用中性點箝位/H橋(NPC/H)五電平逆變電路結構，提高了電壓等級，解決了電力電子組件器件耐壓不足的問題，減少了電路雜散電感，提高了裝置的輸出能力；?

(3)功率模塊單元結構緊湊，有助子功率單元柜的安裝、調試和維修等工作，提高了工作效率。裝卸便利，結構緊湊，體積較小。?

附圖說明