CN108075620A - 一种igct晶闸管构成的大功率单元结构 - Google Patents

一种igct晶闸管构成的大功率单元结构 Download PDF

Info

Publication number
CN108075620A
CN108075620A CN201810001961.2A CN201810001961A CN108075620A CN 108075620 A CN108075620 A CN 108075620A CN 201810001961 A CN201810001961 A CN 201810001961A CN 108075620 A CN108075620 A CN 108075620A
Authority
CN
China
Prior art keywords
igct
power unit
radiator
fixed
copper bar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810001961.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108075620B (zh
Inventor
白羽
张英成
杨超
曾嵘
余占清
宋强
赵彪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University, Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201810001961.2A priority Critical patent/CN108075620B/zh
Publication of CN108075620A publication Critical patent/CN108075620A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108075620B publication Critical patent/CN108075620B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

本发明涉及一种IGCT晶闸管构成的大功率单元，包括框架组件(1)和位于所述框架组件(1)上的IGCT压装模块(2)，所述IGCT压装模块(2)包括外接水冷结构(3)、RC缓冲回路(5)、IGCT器件(10)、二极管(11)、散热器(12)和绝缘件(13)，其中，所述绝缘件(13)、所述二极管(11)、所述IGCT器件(10)、所述散热器(12)、所述RC缓冲回路(5)从下往上依次装配；所述IGCT器件(10)、所述二极管(11)、所述散热器(12)和所述绝缘件(13)通过压装而结合。本发明的优点是：单元集成化所有器件，结构紧凑、美观、分配合理；所有模块、单元都可独立安装、拆卸和维护，有效的节省了安装和接线的时间。

Description

一种IGCT晶闸管构成的大功率单元结构
技术领域
本发明涉及IGCT晶闸管构成的大功率单元结构，属于电力系统电网装置及变频器技术领域。该中高压功率单元可以应用于电力、冶金、铁路等使用晶闸管作为核心器件的其它领域。
背景技术
从1997年IGCT应用在换流装置以来，其功率、可靠性、效率、成本等诸多方面取得了巨大进展，同时促进了电力电子成套装置的飞跃，IGCT应用的换流装置以其独特的优势得到了广泛的重视和应用。如IGCT换流装置在高中压变频器的应用较多，其优势也在不断的显现，而且其具有的优势电气性能有很大发展潜力。在目前的换流装置中，可替代常规晶闸管电力电子开关器件，应用在大功率的换流装置中，具有器件少，耐压高的特点。因此，IGCT晶闸管构成的大功率单元结构有其自身的优点。单元结构的研发设计是直接关系着发挥其电气性能优势的重要环节。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种不仅结构紧凑、美观、分配合理，而且可独立安装、拆卸和维护的一种应用在中高压电网配电系统中的换流单元结构。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种IGCT晶闸管构成的大功率单元，包括框架组件(1)和位于所述框架组件(1)上的IGCT压装模块(2)，其特征在于：
所述IGCT压装模块(2)包括外接水冷结构(3)、RC缓冲回路(5)、IGCT器件(10)、二极管(11)、散热器(12)和绝缘件(13)，其中，
所述绝缘件(13)、所述二极管(11)、所述IGCT器件(10)、所述散热器(12)、所述RC缓冲回路(5)从下往上依次装配；
所述IGCT器件(10)、所述二极管(11)、所述散热器(12)和所述绝缘件(13)通过压装而结合。
进一步地，所述二极管(11)和所述IGCT器件(10)与所述散热器(12)连接。
进一步地，所述冷水结构(3)包括水管，所述水管通过以下两种方式中的一种或两种布置：
方式一：水管两端连接到所述散热器(12)上；
方式二：水管一端连接到散热器(12)上，另一端连接到分水器上。
进一步地，所述IGCT晶闸管构成的大功率单元还包括直流支撑电容组件(4)和直流电容输出铜排(6)，其中，
所述直流电容输出铜排(6)安装固定在所述直流支撑电容组件(4)面向所述IGCT压装模块(2)的侧面上；
所述直流电容输出铜排(6)通过铜排与所述IGCT压装模块(2)和所述RC缓冲回路(5)连接。
进一步地，所述直流电容输出铜排(6)由正负极母排加入中间绝缘隔板构成，整体安装在直流支撑电容组件(4)的电容接线柱上。
进一步地，框架组件(1)包括底架(7)、IGCT压装模块(2)的固定框架(8)。
进一步地，所述IGCT压装模块(2)的底部固定在所述底架(7)的一端，所述IGCT压装模块(2)的驱动部分固定到所述固定框架(8)的绝缘梁(9)上。
进一步地，所述RC缓冲回路(5)的一端固定在所述IGCT压装模块(2)的散热器(12)上，另一端固定在直流电容输出铜排(6)上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、结构设计集成化，所有模块、单元、器件集成合理布置在一个单元内。结构更紧凑、合理、美观。
2、按功能划分更加明确，所有附属模块、单独电气件都可独立安装、拆卸、维护。当设备出现故障时，方便问题排查；将各器件与压装模块相关的部分整合为一体，形成一个单元，这样不但可以在没有时间检查问题出处的时候将整个模块单元进行更换，同时也可将单个独立附属模块卸下后，对每一部分进行逐一检查，为维护和维修带来了极大的便利，同时也节省了很多时间。
附图说明
图1是IGCT晶闸管构成的大功率单元结构前视图。
图2是IGCT晶闸管构成的大功率单元结构后视图。
图3是单元框架三维图。
图4是IGCT压装阀串结构前视图。
图5是IGCT模块单元结构前视图。
图中：1-框架组件，2-IGCT压装模块，3-外接水冷结构，4-直流支撑电容组件结构，5-RC缓冲回路结构，6-直流电容输出铜排结构，7-底架，8-固定框架，9-绝缘梁，10-IGCT器件，11-二极管，12-散热器，13-绝缘件。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
如图1示出了IGCT晶闸管构成的大功率单元结构前视图、如图2示出了IGCT晶闸管构成的大功率单元结构后视图。如图所示，所述IGCT晶闸管构成的大功率单元包括框架组件(1)、IGCT压装模块(2)、直流支撑电容组件结构(4)和直流电容输出铜排结构(6)。其中，直流电容输出铜排结构(6)安装固定在直流支撑电容组件结构(4)面向IGCT压装模块(2)的侧面上，并且直流电容输出铜排结构(6)通过铜排与IGCT压装模块(2)和RC缓冲回路结构(5)连接。直流电容输出铜排结构(6)由正负极母排加入中间绝缘隔板构成，整体安装在直流支撑电容组件结构(4)的电容接线柱上，在保证电气安全距离的同时在结构布局方面做到紧凑合理，电流分布均匀，并具有杂散电感低等特点。直流支撑电容组件结构(4)能够根据整体布局进行调整，电容尺寸可以根据直流支撑电容组件结构(4)布局进行定制，使得整体布局更加合理且无浪费空间。
如图3示出了单元框架的三维图。如图所示，框架组件(1)包括底架(7)、IGCT压装模块(2)的固定框架(8)。底架(7)包括沿长度方向的两根边梁、沿宽度方向的两根横梁、两根边梁之间的多根横梁。上述两根横梁分别在上述两个边梁的端部通过螺栓固定，从而形成方形结构，在方形结构内部，设有多根与边梁通过螺栓固定的横梁。
所述固定框架(8)具有底梁和纵梁，其中由四根底梁形成方形结构，使得所述固定框架(8)能够通过其螺栓固定在所述底架上；四根纵梁螺栓固定于四根底梁形成的方形结构连接角处。所述固定框架(8)位于底架(7)长度方向的一端。所述固定框架(8)包括固定IGCT压装模块(2)的驱动部分的纵梁，也就是绝缘梁(9)，而且这种固定也可以采用螺栓固定的方式。而所述直流支撑电容组件结构(4)位于底架(7)长度方向的另一端。
如图4示出了IGCT压装模块前视图。如图所示，IGCT压装模块(2)包括外接水冷结构(3)、RC缓冲回路结构(5)、IGCT器件(10)、二极管(11)、散热器(12)和绝缘件(13)。其中，IGCT器件(10)是IGCT与驱动组件的一体化结构。
上述绝缘件(13)、二极管(11)、IGCT器件(10)、散热器(12)、RC缓冲回路结构(5)从下往上依次装配，通过压力机将IGCT器件(10)、二极管(11)、散热器(12)和绝缘件(13)压装而成。上述二极管(11)和上述IGCT器件(10)通过上述散热器(12)实现连接。该散热器(12)给电子功率器件散热同时也代替铜排导通电流，结构上即实现了电气性能要求同时也保证了体积占用空间最小。
在IGCT压装模块(2)压装完毕后安装上述冷水结构(3)，把冷水结构的水管安装在散热器(12)和分水器上。冷水结构的水管有两种布置方式：第一种布置方式，水管两端连接到散热器上；第二种布置方式，水管一端连接到散热器上，另一端连接到分水器上。如图4所示，外接水冷结构(3)包括连接两端连接散热器(12)的水管、和一端连接散热器(12)另一端连接分水器的水管。具体地，有四条水管与散热器(12)连接，水管的两端分别连接到不同的散热器上；有两条水管中第一条水管的一端连接到散热器(12)上、第一条水管的另一端连接到分水器上，同样第二条水管也如第一条的连接方式相同。外接水冷结构(3)的散热更加均匀，占用空间少，并且安装拆卸及维护更加方便。
如图5示出了IGCT模块单元结构前视图。如图所示，IGCT压装模块(2)和固定框架(8)并列布置在底架(7)长度方向的一端。IGCT压装模块(2)的底部固定在所述底架(7)的一端，IGCT压装模块(2)的驱动部分固定到所述固定框架(8)的绝缘梁(9)上，也就是IGCT压装模块(2)安装在固定框架(8)的内侧位置上。
RC缓冲回路(5)、空心电抗器、IGCT电源与IGCT压装阀串连接。RC缓冲回路结构(5)的一端固定在IGCT压装模块(2)的散热器(12)上，另一端固定在直流电容输出铜排结构(6)上。RC缓冲回路具有接线短，电流无绕行等特点。
本发明的优点是：单元集成化所有器件，结构紧凑、美观、分配合理；所有模块、单元都可独立安装、拆卸和维护。有效的节省了安装和接线的时间。当单元出现故障时，拆卸和维修更方便快捷。
本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种IGCT晶闸管构成的大功率单元，包括框架组件(1)和位于所述框架组件(1)上的IGCT压装模块(2)，其特征在于：
所述IGCT压装模块(2)包括外接水冷结构(3)、RC缓冲回路(5)、IGCT器件(10)、二极管(11)、散热器(12)和绝缘件(13)，其中，
所述绝缘件(13)、所述二极管(11)、所述IGCT器件(10)、所述散热器(12)、所述RC缓冲回路(5)从下往上依次装配；
所述IGCT器件(10)、所述二极管(11)、所述散热器(12)和所述绝缘件(13)通过压装而结合。
2.根据权利要求1所述的IGCT晶闸管构成的大功率单元，其特征在于：
所述二极管(11)和所述IGCT器件(10)与所述散热器(12)连接。
3.根据权利要求1所述的IGCT晶闸管构成的大功率单元，其特征在于：
所述冷水结构(3)包括水管，所述水管通过以下两种方式中的一种或两种布置：
方式一：水管两端连接到所述散热器(12)上；
方式二：水管一端连接到散热器(12)上，另一端连接到分水器上。
4.根据权利要求1所述的IGCT晶闸管构成的大功率单元，其特征在于：
所述IGCT晶闸管构成的大功率单元还包括直流支撑电容组件(4)和直流电容输出铜排(6)，其中，
所述直流电容输出铜排(6)安装固定在所述直流支撑电容组件(4)面向所述IGCT压装模块(2)的侧面上；
所述直流电容输出铜排(6)通过铜排与所述IGCT压装模块(2)和所述RC缓冲回路(5)连接。
5.根据权利要求4所述的IGCT晶闸管构成的大功率单元，其特征在于：
所述直流电容输出铜排(6)由正负极母排加入中间绝缘隔板构成，整体安装在直流支撑电容组件(4)的电容接线柱上。
6.根据权利要求1所述的IGCT晶闸管构成的大功率单元，其特征在于：
框架组件(1)包括底架(7)、IGCT压装模块(2)的固定框架(8)。
7.根据权利要求6所述的IGCT晶闸管构成的大功率单元，其特征在于：
所述IGCT压装模块(2)的底部固定在所述底架(7)的一端，所述IGCT压装模块(2)的驱动部分固定到所述固定框架(8)的绝缘梁(9)上。
8.根据权利要求4所述的IGCT晶闸管构成的大功率单元，其特征在于：
所述RC缓冲回路(5)的一端固定在所述IGCT压装模块(2)的散热器(12)上，另一端固定在直流电容输出铜排(6)上。
CN201810001961.2A 2018-01-02 2018-01-02 一种igct晶闸管构成的大功率单元结构 Active CN108075620B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810001961.2A CN108075620B (zh) 2018-01-02 2018-01-02 一种igct晶闸管构成的大功率单元结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810001961.2A CN108075620B (zh) 2018-01-02 2018-01-02 一种igct晶闸管构成的大功率单元结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108075620A true CN108075620A (zh) 2018-05-25
CN108075620B CN108075620B (zh) 2024-04-09

Family

ID=62156261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810001961.2A Active CN108075620B (zh) 2018-01-02 2018-01-02 一种igct晶闸管构成的大功率单元结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108075620B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109217641A (zh) * 2018-11-15 2019-01-15 荣信汇科电气技术有限责任公司 一种开放式框架结构的变频器功率单元模块
CN112953170A (zh) * 2021-03-08 2021-06-11 清华大学 一种基于压接式igct的水冷大功率全桥单元
CN112968591A (zh) * 2021-03-08 2021-06-15 清华大学 一种基于igct晶闸管构成的大功率水冷单元结构
CN113114052A (zh) * 2021-03-08 2021-07-13 清华大学 一种基于压接式igct的水冷大功率全桥单元
CN113809936A (zh) * 2021-08-27 2021-12-17 许继集团有限公司 一种紧凑型串联压接式柔性直流换流阀结构
CN117222186A (zh) * 2023-08-29 2023-12-12 许继电气股份有限公司 一种基于igct器件的功率模块

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08331835A (ja) * 1995-05-30 1996-12-13 Toshiba Corp 半導体素子スタック
CN101001044A (zh) * 2007-01-04 2007-07-18 冶金自动化研究设计院 一种高压集成门极换向晶闸管三电平变频功率柜
US20100164601A1 (en) * 2008-12-23 2010-07-01 Infineon Technologies Ag Control circuit for a power semiconductor assembly and power semiconductor assembly
CN101795064A (zh) * 2010-03-11 2010-08-04 荣信电力电子股份有限公司 一种基于iegt的功率相模块
CN102044985A (zh) * 2009-10-15 2011-05-04 株洲南车时代电气股份有限公司 一种三电平集成门极换流晶闸管变频器相模块
CN201956887U (zh) * 2011-01-24 2011-08-31 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 一种用于大功率变频器的功率模块
US20140168900A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-19 GM Global Technology Operations LLC Scalable and modular approach for power electronic building block design in automotive applications
CN203967989U (zh) * 2014-04-14 2014-11-26 荣信电力电子股份有限公司 多电平柔性高压直流输电功率模块保护与旁路拓扑
CN104883077A (zh) * 2015-06-02 2015-09-02 南车株洲电力机车研究所有限公司 紧凑型三电平igct相模块
CN105071638A (zh) * 2015-08-14 2015-11-18 南车株洲电力机车研究所有限公司 一种基于igct的两电平功率模块
CN205070759U (zh) * 2015-08-05 2016-03-02 国家电网公司 一种基于压接式开关管的npp结构三电平功率模块
CN205178847U (zh) * 2015-10-26 2016-04-20 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 一种中压大功率变频器水冷功率模块
CN107359801A (zh) * 2017-08-30 2017-11-17 特变电工新疆新能源股份有限公司 一种压接式iegt柔性直流输电功率模块
CN207652300U (zh) * 2018-01-02 2018-07-24 清华四川能源互联网研究院 一种igct晶闸管构成的大功率单元

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08331835A (ja) * 1995-05-30 1996-12-13 Toshiba Corp 半導体素子スタック
CN101001044A (zh) * 2007-01-04 2007-07-18 冶金自动化研究设计院 一种高压集成门极换向晶闸管三电平变频功率柜
US20100164601A1 (en) * 2008-12-23 2010-07-01 Infineon Technologies Ag Control circuit for a power semiconductor assembly and power semiconductor assembly
CN102044985A (zh) * 2009-10-15 2011-05-04 株洲南车时代电气股份有限公司 一种三电平集成门极换流晶闸管变频器相模块
CN101795064A (zh) * 2010-03-11 2010-08-04 荣信电力电子股份有限公司 一种基于iegt的功率相模块
CN201956887U (zh) * 2011-01-24 2011-08-31 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 一种用于大功率变频器的功率模块
US20140168900A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-19 GM Global Technology Operations LLC Scalable and modular approach for power electronic building block design in automotive applications
CN203967989U (zh) * 2014-04-14 2014-11-26 荣信电力电子股份有限公司 多电平柔性高压直流输电功率模块保护与旁路拓扑
CN104883077A (zh) * 2015-06-02 2015-09-02 南车株洲电力机车研究所有限公司 紧凑型三电平igct相模块
CN205070759U (zh) * 2015-08-05 2016-03-02 国家电网公司 一种基于压接式开关管的npp结构三电平功率模块
CN105071638A (zh) * 2015-08-14 2015-11-18 南车株洲电力机车研究所有限公司 一种基于igct的两电平功率模块
CN205178847U (zh) * 2015-10-26 2016-04-20 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 一种中压大功率变频器水冷功率模块
CN107359801A (zh) * 2017-08-30 2017-11-17 特变电工新疆新能源股份有限公司 一种压接式iegt柔性直流输电功率模块
CN207652300U (zh) * 2018-01-02 2018-07-24 清华四川能源互联网研究院 一种igct晶闸管构成的大功率单元

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109217641A (zh) * 2018-11-15 2019-01-15 荣信汇科电气技术有限责任公司 一种开放式框架结构的变频器功率单元模块
CN109217641B (zh) * 2018-11-15 2024-02-20 荣信汇科电气股份有限公司 一种开放式框架结构的变频器功率单元模块
CN112953170A (zh) * 2021-03-08 2021-06-11 清华大学 一种基于压接式igct的水冷大功率全桥单元
CN112968591A (zh) * 2021-03-08 2021-06-15 清华大学 一种基于igct晶闸管构成的大功率水冷单元结构
CN113114052A (zh) * 2021-03-08 2021-07-13 清华大学 一种基于压接式igct的水冷大功率全桥单元
CN113114052B (zh) * 2021-03-08 2022-05-03 清华大学 一种基于压接式igct的水冷大功率全桥单元
CN113809936A (zh) * 2021-08-27 2021-12-17 许继集团有限公司 一种紧凑型串联压接式柔性直流换流阀结构
CN117222186A (zh) * 2023-08-29 2023-12-12 许继电气股份有限公司 一种基于igct器件的功率模块

Also Published As

Publication number Publication date
CN108075620B (zh) 2024-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108075620B (zh) 一种igct晶闸管构成的大功率单元结构
CN103078471B (zh) 功率模块和变流器
CN103354232B (zh) 一种用于柔性直流输电的并联子模块
CN205911958U (zh) 一种大容量功率模块
CN104201867A (zh) 一种基于热管散热器的三电平igbt功率柜
CN105763076A (zh) 一种水冷型功率单元
CN110138238A (zh) 一种功率模块
CN201726303U (zh) 一种大功率高压变频器功率单元
CN112968591B (zh) 一种基于igct晶闸管构成的大功率水冷单元结构
CN110943599A (zh) 一种多功能的新型高效功率单元及其功率电路
CN103354231B (zh) 一种igbt功率单元及用于柔性直流输电的子模块
CN111146957B (zh) 储能设备及其功率模块
CN207765963U (zh) 一种三电平低压无功补偿功率模块
CN202550291U (zh) 一种接触器模块与光伏并网逆变装置
CN203279350U (zh) 一种mosfet功率开关模块组件
CN116317454A (zh) 一种基于igct的大功率水冷单元阀串结构
CN204886737U (zh) 集成门极可关断晶闸管三电平功率模块
CN207652300U (zh) 一种igct晶闸管构成的大功率单元
CN111146956A (zh) 一种功率柜
CN208241585U (zh) 一种变频器
CN201726308U (zh) 一种超大功率高压变频软起动功率单元
CN102723878A (zh) 一种大功率太阳能三相并网逆变器
CN110061630B (zh) 一种机车整流装置
CN221842445U (zh) 一种功率单元和具有其的储能变频器
CN218679657U (zh) 一种级联变频器的功率单元

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant