CN106332500A - 一种基于压接式器件的单相半桥功率模块 - Google Patents

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王多平
唐健
任毅
廖晖
边晓光
肖文静
胡凡荣
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    • H05K7/02—Arrangements of circuit components or wiring on supporting structure
    • H05K7/023—Stackable modules
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    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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Abstract

本发明公开了一种基于压接式器件的单相半桥功率模块，至少包括压接式全控器件、压接式二极管、散热器，压接式全控器件、压接式二极管、散热器同轴压装形成功率串；功率串的两端分别通过上下绝缘子压装于压装机构内，绝缘子用于将功率串和压装机构进行电气隔离，压装机构用于压接、支撑功率串；所述压接式全控器件为ETO，或者为IGTO，或者为IGCT，或者为IEGT；其中，直流正极输入母排、直流负极输入母排、连接母排和散热器实现电气连接，连接母排的一端汇合作为交流输出端；本发明采用单串式的压接方式，模块化的设计易于组合成更复杂的功率结构，可应用在多种电力电子装置中。

Description

一种基于压接式器件的单相半桥功率模块
技术领域
本发明涉及一种基于压接式器件的单相半桥功率模块，属于大功率变流器功率模块技术领域。
背景技术
中高压大功率变流器是利用电力电子器件的通断作用将工频交流电变换成为电压和频率可变的交流电，在电力、冶金、船舶、市政、石化、水泥、矿山等行业具有广泛的应用。
目前，中高压大功率变流器通常使用压接式器件，比如：ETO（ Emitter turn-offThyristor，发射极关断晶闸管），IGTO（Integrated Gate Turn-off Thyristor，集成门极可关断晶闸管），IGCT（Intergrated Gate Commutated Thyristor，集成门极换向晶闸管），IEGT（Injection Enhanced Gate Transistor，栅极注入增强型晶体管），压接式二极管等，而基于压接式器件的功率模块是中高压大功率变流器的核心部件。所以设计一种空间体积小、功率密度高、结构紧凑、模块化的功率模块是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于压接式器件的单相半桥功率模块，采用单串式的压接方式，空间体积小、功率密度高、结构紧凑，模块化的设计便于组合成更复杂的功率结构，易于电气连接和维护。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种基于压接式器件的单相半桥功率模块，其特征在于：至少包括压接式全控器件、压接式二极管、散热器，压接式全控器件、压接式二极管、散热器同轴压装形成功率串；功率串的两端分别通过上下绝缘子压装于压装机构内，绝缘子用于将功率串和压装机构进行电气隔离，压装机构用于压接、支撑功率串；所述压接式全控器件为ETO，或者为IGTO，或者为IGCT，或者为IEGT。
所述功率串内部的电气连接通过直流正极输入母排、直流负极输入母排、第一连接母排、第二连接母排、第三连接母排和散热器实现。
所述直流正极输入母排和直流负极输入母排用于连接外部缓冲电路或者直流电源，所述连接母排的一端汇合到一起作为交流输出端。
所述功率串按照从上往下顺序依次包括：第一连接母排、散热器一、压接式二极管二、直流负极输入母排、散热器二、压接式全控器件二、第二连接母排、散热器三、压接式二极管一、直流负极输入母排、散热器四、压接式全控器件一、散热器五、第三连接母排，其中，压接式全控器件二相对于压接式全控器件一相翻转180°设置，压接式二极管二相对于压接式二极管一翻转180°设置。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的一种基于压接式器件的单相半桥功率模块，将压接式全控器件、压接式二极管和散热器沿一条直线压装，形成功率串，结构紧凑，空间体积小；模块化的设计便于组合成更复杂的功率结构，易于电气连接和维护，可以广泛应用于中高压大功率变流器装置中。
附图说明
图1是单相半桥功率模块的电路原理图；
图2是单相半桥功率模块的三维立体结构图；
图3是单相半桥功率模块在三维立体结构下的电路原理示意图；
其中，附图标记为：1为压接式全控器件一，2为压接式全控器件二，3为压接式二极管一，4为压接式二极管二，5-9均为散热器，10为直流正极输入母排，11为直流负极输入母排，12为上绝缘子，13为下绝缘子，14为压装机构，15为第一连接母排，16为第二连接母排，17为第三连接母排，18为压接式全控器件符号，19为压接式二极管符号。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式并结合附图对本发明做进一步详细说明：
一种基于压接式器件的单相半桥功率模块，包括压接式全控器件、压接式二极管、散热器同轴压装形成的功率串，功率串的上下两端分别通过上下绝缘子压装于压装机构内，绝缘子用于将功率串和压装机构进行电气隔离，压装机构用于压接、支撑功率串；所述压接式全控器件为IGTO，或者为IGCT，或者为IEGT。
所述功率串内部的电气连接通过直流正极输入母排、直流负极输入母排、连接母排和散热器实现。
所述直流正极输入母排10和直流负极输入母排11用于连接外部缓冲电路或者直流电源，所述连接母排的一端汇合作为交流输出端。
如图1所示，压接式全控器件VT1、VT2和压接式二极管D1、D2构成单相半桥拓扑，DC+为直流正极输入，DC-为直流负极输入，L为交流输出端。
如图2所示，压接式全控器件包括压接式全控器件一1和压接式全控器件二2，压接式二极管包括压接式二极管一3和压接式二极管二4，散热器包括散热器一5、散热器二6、散热器三7、散热器四8和散热器五9。所述单相半桥功率模块中，按照从上往下顺序依次放置上绝缘子12、第一连接母排15、散热器一5、压接式二极管二4、直流负极输入母排11、散热器二6、压接式全控器件二2、第二连接母排16、散热器三7、压接式二极管一3、直流正极输入母排10、散热器四8、压接式全控器件一1、散热器五9、第三连接母排17、下绝缘子13，其中，压接式全控器件二2放置时相对于压接式全控器件一1翻转了180°，压接式二极管二4放置时相对于压接式二极管一3翻转了180°，通过压装机构14沿一条直线对其单串压装。直流正极输入母排10为直流正极输入DC+，直流负极输入母排11为直流负极输入DC-，三片连接母排15、16、17一端汇合作为交流输出端L。
图3所示， 用压接式全控器件符号18表示图2中的压接式全控器件1、2，压接式二极管符号19表示图2中的压接式二极管3、4，在三维立体结构下表示出了单相半桥功率模块内部的电气连接关系。

Claims (5)

1.一种基于压接式器件的单相半桥功率模块，其特征在于：至少包括压接式全控器件、压接式二极管、散热器，压接式全控器件、压接式二极管、散热器同轴压装形成功率串；功率串的两端分别通过上下绝缘子压装于压装机构内，绝缘子用于将功率串和压装机构进行电气隔离，压装机构用于压接、支撑功率串；所述压接式全控器件为ETO，或者为IGTO，或者为IGCT，或者为IEGT。
2.如权利要求1所述的一种基于压接式器件的单相半桥功率模块，其特征在于：所述功率串内部的电气连接通过直流正极输入母排（10）、直流负极输入母排（11）、第一连接母排（15）、第二连接母排（16）、第三连接母排（17）和散热器实现。
3.如权利要求2所述的一种基于压接式器件的单相半桥功率模块，其特征在于：所述直流正极输入母排（10）和直流负极输入母排（11）用于连接外部缓冲电路或者直流电源，三个连接母排的一端汇合到一起作为交流输出端。
4.如权利要求1所述的一种基于压接式器件的单相半桥功率模块，其特征在于：所述压接式全控器件包括压接式全控器件一（1）和压接式全控器件二（2），压接式二极管包括压接式二极管一（3）和压接式二极管二（4），散热器包括散热器一（5）、散热器二（6）、散热器三（7）、散热器四（8）和散热器五（9）。
5.如权利要求4所述的一种基于压接式器件的单相半桥功率模块，其特征在于：所述功率串按照从上往下顺序依次包括：第一连接母排（15）、散热器一（5）、压接式二极管二（2）、直流负极输入母排（11）、散热器二（6）、压接式全控器件二（2）、第二连接母排（16）、散热器三（7）、压接式二极管一（3）、直流负极输入母排（10）、散热器四（8）、压接式全控器件一（1）、散热器五（9）、第三连接母排（17），其中，压接式全控器件二（2）相对于压接式全控器件一（1）相翻转180°设置，压接式二极管二（4）相对于压接式二极管一（3）翻转180°设置。
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