專利名稱：一種集成門極換向晶閘管功率相模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種集成門極換向晶閘管(即IGCT)功率相模塊，它適用于3～27MVA大功率變流器中，將這種IGCT功率相模塊組合在一起，就可構(gòu)成一臺大功率有源整流器或逆變器，廣泛應(yīng)用于中壓傳動領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
集成門極換向晶閘管IGCT是瑞士ABB公司專為中壓變頻器開發(fā)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件。IGCT基于非常成熟的GTO(門極關(guān)斷晶閘管)技術(shù)，使變頻器的設(shè)計(jì)從根本上降低了復(fù)雜程度，提高了效率和可靠性。IGCT集IGBT(絕緣門極雙極性晶體管)的高速開關(guān)特性和GTO(門極關(guān)斷晶閘管)的高阻斷電壓和低導(dǎo)通損耗特性于一體。IGCT的快速開關(guān)能力無需緩沖電路，因而所需的功率元件數(shù)目更少，運(yùn)行的可靠性更高。目前國際上IGCT的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)很成熟，但是在國內(nèi)卻還處于起步階段，還沒有IGCT變流器的成熟產(chǎn)品問世。完整的IGCT有源整流電路或逆變電路包括IGCT、反并聯(lián)二極管、箝位電路器件等，若將這些元器件分散組裝后再用母線或?qū)Ь€進(jìn)行電氣連接，不僅其占用體積較大，而且連線回路面積較大，從而會造成線路的雜生電感增大。雜生電感的增大會使IGCT的關(guān)斷電壓升高，這時候?yàn)楸ＷCIGCT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功率組件分散安裝，也不利于維修工作的進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種IGCT功率相模塊，它將所有電路器件集成于一體，裝卸便利，結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小，并且連接線路的雜生電感較小，輸出功率能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它包括箝位電阻1、箝位電抗器2、層疊母線絕緣板3、輸入功率端子4、箝位電容器5、IGCT等半導(dǎo)體器件6、散熱器7、層疊母線連接端子8、層疊母線9、輸出功率端子10以及壓緊結(jié)構(gòu)組件11。壓緊結(jié)構(gòu)組件11將IGCT等半導(dǎo)體器件6和散熱器7串聯(lián)壓緊成一長串，箝位電阻1位于此長串前部左右兩側(cè)，箝位電抗器2位于此長串上部，層疊母線絕緣板3、層疊母線9緊貼于此長串后部，散熱器7通過層疊母線連接端子8與層疊母線9電氣連接，箝位電容器5被夾持于輸入功率端子4與層疊母線9之間。
所述的IGCT功率相模塊，其特征在于IGCT等半導(dǎo)體器件6、散熱器7的電氣連接是通過層疊母線9實(shí)現(xiàn)的，層疊母線9共含4層連接母線，相鄰兩層連接母線用層疊母線絕緣板3絕緣。
本發(fā)明所述的散熱器7既可是水冷散熱器，也可以是風(fēng)冷散熱器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將單相IGCT應(yīng)用電路中各元器件集成在一個功率模塊中，不僅有效減小了占用體積，提高了變流器的功率密度，而且功率相單元的模塊化設(shè)計(jì)有助于系統(tǒng)的安裝、調(diào)試等工作，提高了工作效率，同時也為最小停機(jī)時間的維護(hù)和維修工作打下了基礎(chǔ)。裝卸便利，結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小，并且連接線路的雜生電感較小，輸出功率能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。


圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。其中，箝位電阻1、箝位電抗器2、層疊母線絕緣板3、輸入功率端子4、箝位電容器5、IGCT等半導(dǎo)體器件6、散熱器7、層疊母線連接端子8、層疊母線9、輸出功率端子10以及壓緊結(jié)構(gòu)組件11。
圖2為本發(fā)明中層疊母線9以及層疊母線絕緣板3的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1、圖2為本發(fā)明的一種實(shí)施方式。其中，層疊母線9共有四層連接母線，每兩層連接母線之間用層疊母線絕緣板3絕緣隔開。層疊母線與散熱器7的電氣連接通過層疊母線連接端子8實(shí)現(xiàn)。層疊母線連接端子8用螺絲安裝在散熱器7的連接端子上，層疊母線連接端子8上下各有一個伸出端子，伸出端子用螺絲與層疊母線9中的連接母線連接。層疊母線絕緣板3一側(cè)表面上加工有凹槽，層疊母線9的連接母線嵌入凹槽中，因此層疊母線絕緣板3不僅起到絕緣作用，還能固定層疊母線3的連接母線。
本發(fā)明中各IGCT等半導(dǎo)體器件之間的電路連接采用層疊母線實(shí)現(xiàn)，且層疊母線緊貼于功率器件，在結(jié)構(gòu)上減小了連線的回路面積，試驗(yàn)結(jié)果證明這種設(shè)計(jì)能夠顯著降低連接線路的雜生電感，提高了功率相模塊乃至整臺變流器的輸出功率。
權(quán)利要求
1.一種IGCT功率相模塊，包括箝位電阻(1)、箝位電抗器(2)、層疊母線絕緣板(3)、輸入功率端子(4)、箝位電容器(5)、IGCT等半導(dǎo)體器件(6)、散熱器(7)、層疊母線連接端子(8)、層疊母線(9)、輸出功率端子(10)以及壓緊結(jié)構(gòu)組件(11)；其特征在于壓緊結(jié)構(gòu)組件(11)將IGCT等半導(dǎo)體器件(6)和散熱器(7)串聯(lián)壓緊成一長串，箝位電阻(1)位于此長串前部左右兩側(cè)，箝位電抗器(2)位于此長串上部，層疊母線絕緣板(3)、層疊母線(9)緊貼于此長串后部，散熱器(7)通過層疊母線連接端子(8)與層疊母線(9)電氣連接，箝位電容器(5)被夾持于輸入功率端子(4)與層疊母線(9)之間。
2.按照權(quán)利要求1所述的IGCT功率相模塊，其特征在于IGCT半導(dǎo)體器件(6)及散熱器(7)的電氣連接是通過層疊母線(9)實(shí)現(xiàn)的，層疊母線(9)共含四層連接母線，相鄰兩層連接母線用層疊母線絕緣板(3)絕緣隔開。
3.按照權(quán)利要求1所述的IGCT功率相模塊，其特征在于散熱器(7)為水冷散熱器。
4.按照權(quán)利要求1所述的IGCT功率相模塊，其特征在于散熱器(7)為風(fēng)冷散熱器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種IGCT功率相模塊，包括箝位電阻(1)、箝位電抗器(2)、層疊母線絕緣板(3)、輸入功率端子(4)、箝位電容器(5)、IGCT等半導(dǎo)體器件(6)、散熱器(7)、層疊母線連接端子(8)、層疊母線(9)、輸出功率端子(10)以及壓緊結(jié)構(gòu)組件(11)。壓緊結(jié)構(gòu)組件(11)將IGCT等半導(dǎo)體器件(6)和散熱器(7)串聯(lián)壓緊成一長串，箝位電阻(1)位于此長串前部左右兩側(cè)，箝位電抗器(2)位于此長串上部，層疊母線絕緣板(3)、層疊母線(9)緊貼于此長串后部，散熱器(7)通過層疊母線連接端子(8)與層疊母線(9)電氣連接，箝位電容器(5)被夾持于輸入功率端子(4)與層疊母線(9)之間。優(yōu)點(diǎn)在于組件集成在一個功率模塊中，整體體積小。
文檔編號H02M1/06GK1645725SQ200510053449
公開日2005年7月27日 申請日期2005年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月10日
發(fā)明者張勝民, 李崇堅(jiān), 李凱, 崔春枝, 李海興, 朱春毅, 林根 申請人:冶金自動化研究設(shè)計(jì)院, 北京金自天正智能控制股份有限公司