CN117748918A - Igct功率模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IGCT功率模块。包括：撬棒电路、限流电路、直流电容器和桥臂电路；直流电容器包括第一端和第二端，限流电路包括第一端和第二端；直流电容器的第一端连接IGCT功率模块直流侧正端，第二端与限流电路的第一端连接，限流电路的第二端连接IGCT功率模块的直流侧负端；撬棒电路包括第一端和第二端，撬棒电路的第一端连接直流电容器的第一端，第二端连接限流电路的第二端；桥臂电路与直流电容器以及限流电路连接。本实施例通过将撬棒电路并联在IGCT功率模块的直流电容器C的两端以及直流电容器和限流电路连接，能够实现IGCT功率模块针对极端工况在较低电压下主动触发保护回路，提升IGCT功率模块运行可靠性。

Description

IGCT功率模块

技术领域

本发明涉及柔性直流输电系统技术领域，尤其涉及IGCT功率模块。

背景技术

IGCT(Integrated Gate-Commutated Thyristor，集成门极换流晶闸管)功率模块是一种新型的功率电子器件，它结合了晶闸管和现代晶体管技术的优点，被广泛应用于高压、高功率领域。

IGCT功率模块适用于柔性直流输电系统，该系统通过将交流电转换为直流电，并使用IGCT功率模块进行高效的功率转换和控制，柔性直流输电系统可以实现远距离高容量输电、电网稳定性提升等优势。

柔性直流输电的核心设备为换流阀，承担着交直流变换、潮流控制、故障穿越等关键任务，IGCT的器件为整晶圆结构，具有更低的通态压降、更高的可靠性以及更低的制造成本，但由于IGCT器件本身特性，极端工况下无法采用IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)有源钳位击穿方式进行有效保护，需要达到并超过器件电压通过“硬击穿”，击穿电压等级高，破坏性强，需结合柔直功率模块运行工况及IGCT器件特性研究模块直通保护方案。

发明内容

本发明提供了一种IGCT功率模块，以解决IGCT功率模块在工作过程中的击穿保护问题。

本发明提供了一种IGCT功率模块，包括：撬棒电路、限流电路、直流电容器和桥臂电路；

所述直流电容器包括第一端和第二端，所述限流电路包括第一端和第二端；所述直流电容器的第一端连接所述IGCT功率模块直流侧正端，所述直流电容器的第二端与所述限流电路的第一端连接，所述限流电路的第二端连接所述IGCT功率模块的直流侧负端；

所述撬棒电路包括第一端和第二端，所述撬棒电路的第一端连接所述直流电容器的第一端，所述撬棒电路的第二端连接所述限流电路的第二端；

所述桥臂电路与所述直流电容器以及所述限流电路连接。

可选地，所述撬棒电路包括晶闸管，所述晶闸管的阳极连接所述IGCT功率模块的直流侧正端，所述晶闸管的阴极连接所述IGCT功率模块的直流侧负端。

可选地，所述撬棒电路还包括晶闸管触发回路，所述晶闸管触发回路在功率模块取能电源取电，并接收来自功率模块主控板卡的控制触发命令，所述晶闸管触发回路的触发端口连接到所述晶闸管的门极和阴极。

可选地，所述限流电路包括毫欧级压接式水冷散热电阻。

可选地，所述IGCT功率模块还包括吸收电路，所述吸收电路连接于所述直流电容器和所述桥臂电路之间；

所述吸收电路包括：电抗、钳位二极管、钳位电容和吸收电阻，其中，所述电抗的两端分别连接所述钳位二极管的阳极和所述吸收电阻的第一端，所述钳位二极管所连接所述吸收电阻的一端还连接所述直流电容器的第一端；所述钳位二极管的阴极和所述吸收电阻的第二端均连接所述钳位电容的第二端，所述钳位电容的第二端连接所述限流电路的第二端。

可选地，所述IGCT功率模块还包括均压电阻，所述均压电阻的第一端连接所述直流电容器的第一端，所述均压电阻的第二端连接所述限流电路的第二端。

可选地，所述IGCT功率模块还包括旁路开关，布置在所述IGCT功率模块的交流输出端口。

可选地，所述桥臂电路包括半桥电路或全桥电路。

可选地，所述桥臂电路包括集成门极换流晶闸管和快恢复二极管，所述集成门极换流晶闸管和快恢复二极管反向并联。

可选地，所述桥臂电路包括第一集成门极换流晶闸管和第一快恢复二极管，所述第一集成门极换流晶闸管和所述第一快恢复二极管反向并联，所述桥臂电路还包括第二集成门极换流晶闸管和第二快恢复二极管，所述第二集成门极换流晶闸管和所述第二快恢复二极管反向并联；所述第一集成门极换流晶闸管和所述第二集成门极换流晶闸管串联。

本发明实施例提供的技术方案，通过将撬棒电路并联在IGCT功率模块的直流电容器所在支路的两端，当IGCT功率模块发生直通短路使桥臂电路闭锁时，直流侧电压使得撬棒电路导通，短路电流主要通过阻抗较小的撬棒电路与直流电容器C和限流电路组成的回路，由于限流电路的存在，使得峰值短路电流被限制。当直流电压降至为零时，电流反向，限流电路使得流过桥臂电路的反向峰值电流大大降低，防止IGCT功率模块的元件流过过大的短路电流而损坏。本实施例提供的技术方案，能够实现IGCT功率模块针对极端工况在较低电压下主动触发保护回路，提升IGCT功率模块运行可靠性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。

图1为本发明实施例提供的一种IGCT功率模块的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种IGCT功率模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种IGCT功率模块的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种IGCT功率模块的放电回路电流波形示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种IGCT功率模块的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种IGCT功率模块的放电回路电流波形示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本发明实施例提供的一种IGCT功率模块的结构示意图，参照图1，IGCT功率模块包括：撬棒电路1、限流电路2、直流电容器C和桥臂电路3；直流电容器C包括第一端和第二端，限流电路2包括第一端和第二端；直流电容器C的第一端连接IGCT功率模块直流侧正端DC+，直流电容器C的第二端与限流电路2的第一端连接，限流电路2的第二端连接IGCT功率模块的直流侧负端DC-；撬棒电路1包括第一端和第二端，撬棒电路1的第一端连接直流电容器C的第一端，撬棒电路1的第二端连接限流电路2的第二端；桥臂电路3与直流电容器C以及限流电路2连接。

其中，在IGCT功率模块发生故障后，撬棒电路1用于在过压时通过短路输出端来实现保护后级的电路，限流电路2用于限制峰值短路电流，直流电容器C用于IGCT功率模块正常工作时接收直流电并提供给桥臂电路3，IGCT功率模块故障时，将直流电提供给撬棒电路3，桥臂电路3即为要保护的功率器件。

具体的，直流电容器C与限流电路2串联，串联后与撬棒电路1并联，并且于桥臂电路3连接。若IGCT功率模块发生直通短路故障，由于桥臂电路3与直流电容器C和限流电路2构成回路的阻抗要远大于撬棒电路1和直流电容器C与限流电路2回路的阻抗，记为撬棒电路1回路的阻抗，因此，短路电流主要通过撬棒电路1回路，由于限流电路2的存在，使得峰值短路电流被限制，当直流电压降至为零时，电流反向，限流电路2使得电流加速衰减，流过桥臂电路3的反向峰值电流大大降低。

本实施例提供的技术方案，通过将撬棒电路1并联在IGCT功率模块的直流电容器C的两端，当IGCT功率模块发生直通短路故障使桥臂电路3闭锁时，直流侧电压使得撬棒电路1导通，直流电容器C通过撬棒电路1正向放电，短路电流主要通过阻抗较小的撬棒电路1与直流电容器C和限流电路2组成的回路，由于限流电路2的存在，使得峰值短路电流被限制，示例性地，由于限流电路2的存在，使得放电电流控制在百kA级别，远远小于极端工况下数百kA级峰值电流，避免了更大的破坏性。当直流电压降至为零时，电流反向，限流电路2使得流过桥臂电路3的反向峰值电流大大降低，保护IGCT功率模块元件流过大的短路电流而损坏。本实施例提供的技术方案，能够实现IGCT功率模块针对极端工况在较低电压下主动触发保护回路，提升IGCT功率模块运行可靠性。

图2为本发明实施例提供的另一种IGCT功率模块的结构示意图,参考图2，在上述实施例的基础上，撬棒电路1包括晶闸管SCR，晶闸管SCR的阳极连接IGCT功率模块的直流侧正端DC+，晶闸管SCR的阴极连接IGCT功率模块的直流侧负端DC-。

其中，晶闸管SCR用于主动触发直流侧直通放电。

可选地，撬棒电路1还包括晶闸管SCR触发回路，晶闸管SCR触发回路在功率模块取能电源取电，并接收来自功率模块主控板卡的控制触发命令，晶闸管SCR触发回路的触发端口连接到晶闸管SCR的门极和阴极。

其中，晶闸管SCR触发回路是指控制晶闸管SCR导通或断开的电路，用于产生导通信号使得晶闸管SCR从关断状态切换到导通状态，功率模块取能电源是指为功率模块提供电源的电路，主控板卡是控制整个系统的中央处理器，晶闸管SCR的门极是晶闸管SCR的控制端，阴极是晶闸管SCR的输出端，触发端口连接门极和阴极，以实现对晶闸管SCR的控制。

可选地，限流电路2包括毫欧级压接式水冷散热电阻R。

毫欧级压接式水冷散热电阻，记为散热电阻R，用于IGCT功率模块发生直通短路故障时限制短路电流，并且具有散热功能，能够在高功率工作条件下产生少量的热量。

可选地，IGCT功率模块还包括吸收电路101，吸收电路101连接于直流电容器C和桥臂电路3之间；吸收电路101包括：电抗Ls、钳位二极管DL、钳位电容Cs和吸收电阻Rs，其中，电抗Ls的两端分别连接钳位二极管DL的阳极和吸收电阻Rs的第一端，钳位二极管DL所连接吸收电阻Rs的一端还连接直流电容器C的第一端；钳位二极管DL的阴极和吸收电阻Rs的第二端均连接钳位电容Cs的第二端，钳位电容Cs的第二端连接限流电路2的第二端。

其中，吸收电路101是指用于吸收电能或电压脉冲的电路，由于吸收电路101中吸收电阻Rs和电抗Ls并联，可以给电抗Ls提供通路，减小IGCT功率模块主回路器件关断时的电压尖峰，避免IGCT功率模块主回路器件关断时，电抗Ls被开路使得IGCT功率模块主回路器件上存在较大的电压尖峰，导致器件被击穿损坏。同时钳位二极管DL可以在器件导通时使得电流无法流过吸收电阻Rs，避免吸收电阻Rs削弱电抗Ls在电路中的作用，钳位电容Cs可以在IGCT器件的开通过程中可以加快吸收IGCT功率模块的开通能量，避免开通能量过高。

可选地，IGCT功率模块还包括均压电阻R1，均压电阻R1的第一端连接直流电容器C的第一端，均压电阻R1的第二端连接限流电路2的第二端。

其中，均压电阻R1是用于保护电路免受过高电压的影响。

具体的，当IGCT功率模块发生直通短路故障时，桥臂电路3闭锁，功率模块通过系统电流充电直流侧电压升高，直流电容器C的电压不断升高，晶闸管SCR触发回路接收功率模块主控板的导通信号后主动开通晶闸管SCR，吸收电路101中由于存在电抗Ls，使得由桥臂电路3、电抗Ls、直流电容器C及散热电阻R组成的回路的阻抗要远大于晶闸管SCR、直流电容器C、散热电阻R及均压电阻R1组成的回路的阻抗，记为晶闸管SCR回路的阻抗，因此短路电流主要通过晶闸管SCR、直流电容器C及散热电阻R组成的回路，并且均压电阻R1可以保护电路在过压情况下的稳定性。同时由于散热电阻R的存在，使得晶闸管SCR回路中的直通短路电流的峰值被限制，电流在回路中衰减，当晶闸管SCR回路中的直流电压降至为零后，电流反向，散热电阻R进一步加速电流衰减，使得流过桥臂电路3和晶闸管SCR的方向电流大大降低，保护桥臂电路3。

本实施例提供的技术方案，由于吸收电路101中存在电抗Ls，使得在IGCT功率模块发生直通短路故障时短路电流主要通过晶闸管SCR、直流电容器C及散热电阻R组成的回路，保证了在短路过程中可以保护桥臂电路3种元器件因流过大的短路电流而损坏。散热电阻R使得晶闸管SCR回路中的直通短路电流的峰值被限制，减缓电流的上升速度，从而限制了短路电流的峰值大小，有助于保护晶闸管SCR和其他相关元件免受过大电流的损害，当晶闸管SCR回路中的直流电压降至零时，电流反向，散热电阻R进一步加速电流的衰减，使得电流在回路中衰减更快，能够保护桥臂电路3和晶闸管SCR，避免过大电流的损害，提升桥臂电路3的稳定性。

图3为本发明实施例提供的另一种IGCT功率模块的结构示意图，参考图3，在上述各实施例的基础上，IGCT功率模块还包括旁路开关S1，布置在IGCT功率模块的交流输出端口。

其中，旁路开关S1可以采用包括但不限于机械开关、半导体开关以及固态开关等开关，本发明实施例对此不做限定。

可选地，桥臂电路3包括半桥电路或全桥电路。

其中，半桥电路用于单级换流器的应用，可以控制电流方向，实现单向的电流控制和功率转换，全桥电路可以实现双向的电力转换，能够从交流电源提取能量并向直流负载输出能量，同时也可以反向操作。

可选地，桥臂电路3包括集成门极换流晶闸管和快恢复二极管，集成门极换流晶闸管和快恢复二极管反向并联。

其中，快恢复二极管用于高频整流时具有短的反向恢复时间，反向并联的作用为能够有效地保护IGCT功率模块，降低损耗，提高可靠性，并改善整体电路性能。

可选地，桥臂电路3包括第一集成门极换流晶闸管T1和第一快恢复二极管D1，第一集成门极换流晶闸管T1和第一快恢复二极管D1反向并联，桥臂电路3还包括第二集成门极换流晶闸管T2和第二快恢复二极管D2，第二集成门极换流晶闸管T2和第二快恢复二极管D2反向并联；第一集成门极换流晶闸管T1和第二集成门极换流晶闸管T2串联。

例如，在本实施例中桥臂电路3为半桥电路。其中，半桥电路包括两个IGCT器件，分别为IGCT1和IGCT2，器件IGCT1为第一集成门极换流晶闸管T1和第一快恢复二极管D1，第一集成门极换流晶闸管T1和第一快恢复二极管D1反向并联；器件IGCT2为第二集成门极换流晶闸管T2和第二快恢复二极管D2，第二集成门极换流晶闸管T2和第二快恢复二极管D2反向并联。

具体的，在IGCT功率模块正常工作时，若第一集成门极换流晶闸管T1或第一快恢复二极管D1导通，则直流电容器C并联在IGCT功率模块的直流侧正端DC+进行充电或者放电，晶闸管SCR触发回路接收功率模块主控板的导通信号后主动断开晶闸管SCR，直流电容器C两端的电压即为IGCT功率模块的实际工作电压(通常为IGCT功率模块的额定电压)，此时吸收电路101使得直流电容器C并联在IGCT功率模块的直流侧正端DC+进行充电或者放电时能够抑制IGCT1或IGCT2上电流或者电压的上升率，保护IGCT器件不受损坏，同时，由于电抗Ls的存在避免IGCT1的开通过程速度较快致其损坏，旁路开关S1使得在IGCT功率模块直流侧正端DC+的实际电压大于预设的高于额定工作电压的电压保护值时可以正常闭合，保护IGCT功率模块直流侧正端DC+不被损坏可以正常工作。若第二集成门极换流晶闸管T2或第二快恢复二极管D2导通，则IGCT功率模块的直流侧正端DC+无法正常工作，直流电容器C被旁路。

在IGCT功率模块发生直通短故障后，第一集成门极换流晶闸管T1和第二集成门极换流晶闸管T2闭锁，当旁路开关S1无法动作时，LGCT功率模块通过系统电流充电使得直流侧正端DC+的电压升高，直流电容器C的电压不断升高，晶闸管SCR触发回路接收功率模块主控板的导通信号后主动开通晶闸管SCR，由于电抗Ls的存在，使得电抗Ls、第一快恢复二极管D1、第二快恢复二极管D2、直流电容器C及散热电阻R组成回路的阻抗要远大于晶闸管SCR、直流电容器C及散热电阻R回路的阻抗，因此，短路电流主要通过晶闸管SCR、直流电容器C及散热电阻R组成的回路，由于均压电阻R1存在使得电路在过压情况下可以稳定工作。当短路电流流过晶闸管SCR回路时，散热电阻R使得短路电流的峰值被限制，电流衰减，在电流降至为零后，电流反向，散热电阻R进一步加速反向电流衰减，并且由于第一集成门极换流晶闸管T1和第一快恢复二极管D1反向并联以及第二集成门极换流晶闸管T2和第二快恢复二极管D2反向并联，能够有效保护功率模块，使得短路过程中保护流过功率主回路元器件流过大的短路电流而损坏。

本实施例提供的技术方案，在IGCT功率模块正常工作时，晶闸管SCR断开，IGCT1或者IGCT2正常导通，在IGCT功率模块发生直通短故障后，当旁路开关S1无法动作时，由于晶闸管SCR触发回路从功率模块取能电源取电，功率模块的直流侧电压不断上升使得晶闸管SCR导通，由于晶闸管SCR、直流电容器C以及散热电阻R回路的阻抗较小，因此直通短路电流主要通过该回路，均压电阻R1使得电路在过压情况下可以正常工作，并且散热电阻R使得短路电流峰值被限制，直流电压衰减至零后电流反向，散热电阻R使得反向电流大大降低，进一步保护了反并联第一快恢复二极管D1和第二快恢复二极管D2，提高了IGCT功率模块旁路通流的可靠性，同时避免了过高电压下直通放电的破坏性，提高系统安全性。

图4为本发明实施例提供的另一种IGCT功率模块的放电回路电流波形示意图，参考图4，在上述各实施例的基础上，桥臂电路3为半桥电路，在IGCT功率模块发生直通短路故障后，功率器件闭锁，当旁路开关S1无法动作时，功率模块直流侧电流使得直流电容器C的电压升高，从而使得晶闸管SCR导通，短路电流(正向电流)主要通过晶闸管SCR、直流电容器C及散热电阻R组成的回路，散热电阻R是短路电流的峰值被限制，电流衰减，在电流降至为零后，电流反向(反向电流)，反向电流流至功率器件的路径为分别流经直流电容器C、散热电阻R、第二快恢复二极管D2以及第一快恢复二极管D1，散热电阻R进一步加速电流衰减，使得短路过程中保护流过功率主回路元器件流过大的短路电流而损坏，正向电流和反向电流的流向如图4中所示。

图5为本发明实施例提供的另一种IGCT功率模块的结构示意图，参考图5，在上述各实施例的基础上，桥臂电路3为全桥电路。

其中，全桥电路包括四个IGCT器件，分别为IGCT1、IGCT2、IGCT3及IGCT4，器件IGCT1为第一集成门极换流晶闸管T1和第一快恢复二极管D1，第一集成门极换流晶闸管T1和第一快恢复二极管D1反向并联；器件IGCT2为第二集成门极换流晶闸管T2和第二快恢复二极管D2，第二集成门极换流晶闸管T2和第二快恢复二极管D2反向并联；器件IGCT3为第三集成门极换流晶闸管T3和第三快恢复二极管D3，第三集成门极换流晶闸管T3和第三快恢复二极管D3反向并联；器件IGCT4为第四集成门极换流晶闸管T4和第四快恢复二极管D4，第四集成门极换流晶闸管T4和第四快恢复二极管D4反向并联。其中，IGCT1和IGCT2串联，IGCT3和IGCT4串联，两组串联的IGBT器件并联，并联后与直流电容器C并联，两组串联IGBT的连接点用于引出IGCT功率模块的两个引出线。

具体的，当IGCT功率模块正常工作时，即使得IGCT1和IGCT4导通，IGCT2和IGCT3闭锁或者使得IGCT1和IGCT4闭锁，IGCT2和IGCT3导通，其工作过程与半桥电路中在IGCT功率模块正常工作时第一集成门极换流晶闸管T1或第一快恢复二极管D1导通时的工作过程相同。

当IGCT功率模块发生直通短路故障时，其中IGCT1和IGCT4闭锁，IGCT2和IGCT3闭锁，当旁路开关S1无法动作时，功率模块通过系统电流充电使得直流侧电压升高，直流电容器C的电压不断升高，晶闸管SCR触发回路接收功率模块主控板的导通信号后主动开通晶闸管SCR，由于电抗Ls的存在，使得电抗Ls、第三快恢复二极管D3、第四快恢复二极管D4、直流电容器C及散热电阻R组成回路的阻抗要远大于晶闸管SCR、直流电容器C及散热电阻R回路的阻抗，因此，短路电流主要通过晶闸管SCR、直流电容器C及散热电阻R组成的回路，由于均压电阻R1存在使得电路在过压情况下可以稳定工作。当短路电流流过晶闸管SCR回路时，散热电阻R使得短路电流的峰值被限制，电流衰减，在电流降至为零后，电流反向，散热电阻R进一步加速反向电流衰减，并且由于第一集成门极换流晶闸管T1和第一快恢复二极管D1、第二集成门极换流晶闸管T2和第二快恢复二极管D2、第三集成门极换流晶闸管T3和第三快恢复二极管D3以及第四集成门极换流晶闸管T4和第四快恢复二极管D4均反向并联，能够有效保护功率模块，使得短路过程中保护流过功率主回路元器件流过大的短路电流而损坏。

本实施例提供的技术方案，全桥电路使得IGCT功率模块在正常工作时模块的直流侧正端DC+工作正常，直流电流容器C不会被旁路，能够有效地保护IGCT功率模块避免受到过高电压和电流的冲击，从而保证整个系统的安全运行。在旁路开关S1无法动作时，通过晶闸管SCR和其他组件构成的回路，可以将短路电流限制在安全范围内，并在电流降至零后快速衰减。此外，集成门极换流晶闸管和快恢复二极管的反向并联设计，也能够有效地保护功率模块，使得短路过程中保护流过功率主回路元器件流过大的短路电流而不会损坏。这种设计能够提高系统的可靠性和稳定性，降低维护成本。

图6为本发明实施例提供的另一种IGCT功率模块的放电回路电流波形示意图，参考图6，在上述各实施例的基础上，桥臂电路3为全桥电路，当系统模块输入正向电流时，在IGCT功率模块发生直通短路故障后，IGCT2和IGCT3闭锁，IGCT1和IGCT4闭锁，当旁路开关S1无法动作时，功率模块直流侧电流使得直流电容器C的电压升高，从而使得晶闸管SCR导通，短路电流(正向电流)主要通过晶闸管SCR、直流电容器C及散热电阻R组成的回路，散热电阻R是短路电流的峰值被限制，电流衰减，在电流降至为零后，电流反向(反向电流)，反向电流流至功率器件的路径为分别流经直流电容器C、散热电阻R、第二快恢复二极管D2、第一快恢复二极管D1以及第四快恢复二极管D4、第三快恢复二极管D3，散热电阻R进一步加速电流衰减，使得短路过程中保护流过功率主回路元器件流过大的短路电流而损坏，正向电流和反向电流的流向如图6中所示。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种IGCT功率模块，包括：撬棒电路、限流电路、直流电容器和桥臂电路；

所述直流电容器包括第一端和第二端，所述限流电路包括第一端和第二端；所述直流电容器的第一端连接所述IGCT功率模块直流侧正端，所述直流电容器的第二端与所述限流电路的第一端连接，所述限流电路的第二端连接所述IGCT功率模块的直流侧负端；

所述撬棒电路包括第一端和第二端，所述撬棒电路的第一端连接所述直流电容器的第一端，所述撬棒电路的第二端连接所述限流电路的第二端；

所述桥臂电路与所述直流电容器以及所述限流电路连接。

2.根据权利要求1所述的IGCT功率模块，其特征在于，所述撬棒电路包括晶闸管，所述晶闸管的阳极连接所述IGCT功率模块的直流侧正端，所述晶闸管的阴极连接所述IGCT功率模块的直流侧负端。

3.根据权利要求2所述的IGCT功率模块，其特征在于，所述撬棒电路还包括晶闸管触发回路，所述晶闸管触发回路在功率模块取能电源取电，并接收来自功率模块主控板卡的控制触发命令，所述晶闸管触发回路的触发端口连接到所述晶闸管的门极和阴极。

4.根据权利要求1所述的IGCT功率模块，其特征在于，所述限流电路包括毫欧级压接式水冷散热电阻。

5.根据权利要求1-4任一项所述的IGCT功率模块，其特征在于，还包括吸收电路，所述吸收电路连接于所述直流电容器和所述桥臂电路之间；

所述吸收电路包括：电抗、钳位二极管、钳位电容和吸收电阻，其中，所述电抗的两端分别连接所述钳位二极管的阳极和所述吸收电阻的第一端，所述钳位二极管所连接所述吸收电阻的一端还连接所述直流电容器的第一端；所述钳位二极管的阴极和所述吸收电阻的第二端均连接所述钳位电容的第二端，所述钳位电容的第二端连接所述限流电路的第二端。

6.根据权利要求1-4任一项所述的IGCT功率模块，其特征在于，还包括均压电阻，所述均压电阻的第一端连接所述直流电容器的第一端，所述均压电阻的第二端连接所述限流电路的第二端。

7.根据权利要求1-4任一项所述的IGCT功率模块，其特征在于，还包括旁路开关，布置在所述IGCT功率模块的交流输出端口。

8.根据权利要求1-4任一项所述的IGCT功率模块，其特征在于，所述桥臂电路包括半桥电路或全桥电路。

9.根据权利要求8所述的IGCT功率模块，其特征在于，所述桥臂电路包括集成门极换流晶闸管和快恢复二极管，所述集成门极换流晶闸管和快恢复二极管反向并联。

10.根据权利要求9所述的IGCT功率模块，其特征在于，所述桥臂电路包括第一集成门极换流晶闸管和第一快恢复二极管，所述第一集成门极换流晶闸管和所述第一快恢复二极管反向并联，所述桥臂电路还包括第二集成门极换流晶闸管和第二快恢复二极管，所述第二集成门极换流晶闸管和所述第二快恢复二极管反向并联；所述第一集成门极换流晶闸管和所述第二集成门极换流晶闸管串联。