CN205070759U - 一种基于压接式开关管的npp结构三电平功率模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于压接式开关管的NPP结构三电平功率模块，包括第一压接式开关管到第六压接式开关管，第一电容和第二电容；上述压接式开关管与电容组成NPP结构三电平电路。三电平功率模块包括绝缘拉杆，绝缘拉杆两端设置有顶压端板，定压端板之间依次设置第一到第八散热器；第一散热器到第五散热器之间依次设置有第一、第二、第五、第六压接式开关管，第五散热器与第六散热器之间设置有第二绝缘件，第六散热器到第八散热器之间依次设置有第三、第四压接式开关管；第三散热器与第六散热器之间通过铜排连接。通过上述方式，使得本实用新型的基于压接式开关管的NPP结构三电平功率模块结构紧凑、体积小，散热性能好。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于压接式开关管的NPP结构三电平功率模块。
背景技术
随着社会的发展，市场对更高功率的变流器需求不断增加，例如中压变频器领域及风力发电领域。在中压变频器领域，三电平中压变频器广泛应用于对调速性能要求比较高的一些场合，如船舶推进、风力发电机、钢厂轧机、矿井提升机、高速压缩机等。在风力发电领域，随着海上风力发电的发展，对单机容量提出了高大的要求，通常做到6MW以上，同时电压等级3kV以上，以满足单机容量的要求。
应用于三电平中压变频器的功率元件主要包括HV-IGBT、IGCT、IGET，通常采用NPC拓扑结构，可输出3.3KV和6.6KV的额定电压，最大功率可达到32MW。但是，由于受限于功率元件的电压等级，普通三电平NPC拓扑结构无法输出更高电压和更高功率。
与NPC拓扑结构相比，NPP三电平结构通过压接式开关管的直接串联，可以很容易的输出更高的额定电压，中压变频器的输出电压可达到6kV，最高电压可以超过10kV，单机容量可达12MW以上。
因此，目前需要一种采用NPP拓扑结构的三电平功率模块。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于压接式开关管的NPP结构三电平功率模块，用以给出一种NPP拓扑结构三电平功率模块的安装连接方式。
为实现上述目的，本实用新型的方案包括：
一种基于压接式开关管的NPP结构三电平功率模块，包括第一压接式开关管T1、第二压接式开关管T2、第三压接式开关管T3、第四压接式开关管T4、第五压接式开关管T5和第六压接式开关管T6，第一电容C1和第二电容C2；所述第一压接式开关管T1、第二压接式开关管T2串联接入正直流母线，所述第三压接式开关管T3、第四压接式开关管T4串联接入负直流母线，所述第五压接式开关管T5和第六压接式开关管T6串联接入中性点；所述第一电容C1接入正直流母线，所述第二电容C2接入负直流母线：
三电平功率模块包括绝缘拉杆，绝缘拉杆两端设置有顶压端板，定压端板之间依次设置第一到第八散热器；第一散热器与第二散热器之间设置有第一压接式开关管T1，第二散热器与第三散热器之间设置有第二压接式开关管T2，第三散热器与第四散热器之间设置有第五压接式开关管T5，第四散热器与第五散热器之间设置有第六压接式开关管T6，第五散热器与第六散热器之间设置有第二绝缘件2，第六散热器与第七散热器之间设置有第三压接式开关管T3，第七散热器与第八散热器之间设置有第四压接式开关管T4；第三散热器与第六散热器之间通过铜排连接；所述第一到第八散热器，所述第一到第六压接式开关管，以及绝缘件2和绝缘件3均固定在第一绝缘件1上。
所述压接式开关管为压接式IGBT。
所述第一到第八散热器通过水路串联连接，三电平功率模块对外只有一个进水口和一个出水口。
所述每一个开关管均有一个驱动电路，所述驱动电路设置在与开关管邻近的散热器上。
所述驱动电路的门极、集电极、发射极与开关管的门极、集电极、发射极间采用同轴线连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的基于压接式开关管的NPP结构三电平功率模块结构紧凑、体积小，散热性能好。
附图说明
图1是本实用新型实施例的电路原理图；
图2是本实用新型实施例的布置结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
如图1所示，NPP结构三电平功率模块包括压接式IGBTT1、T2、T3、T4、T5、T6和金属薄膜电容C1、C2。其中，压接式IGBTT1、T2串联接入正直流母线，压接式IGBTT3、T4串联接入负直流母线，压接式IGBTT5、T6串联接入中性点。金属薄膜电容C1接入正直流母线，金属薄膜电容C2接入负直流母线。
如图2所示，NPP结构三电平功率模块包括绝缘拉杆，绝缘拉杆两端设置有顶压端板，定压端板之间依次设置第一到第八散热器。第一散热器与第二散热器之间设置有IGBTT1，第二散热器与第三散热器之间设置有IGBTT2，第三散热器与第四散热器之间设置有IGBTT5，第四散热器与第五散热器之间设置有IGBTT6，第五散热器与第六散热器之间设置有绝缘件2，第六散热器与第七散热器之间设置有IGBTT3，第七散热器与第八散热器之间设置有IGBTT4。第八散热器右侧设置有绝缘件3。第三散热器与第六散热器之间通过铜排连接。所述第一到第八散热器，压接式IGBTT1、T2、T3、T4、T5、T6，以及绝缘件2和绝缘件3均固定在绝缘件1上。
在上述实施例中，压接式开关管为压接式IGBT。作为其他实施方式，以压接式开关管也可以是IGCT等其他全控器件。
在上述实施例中，所述第一到第八散热器通过水路串联连接，三电平功率模块对外只有一个进水口和一个出水口。
在上述实施例中，所述每一个IGBT均有一个驱动电路，所述驱动电路设置在与IGBT邻近的散热器上。驱动电路的门极、集电极、发射极与IGBT的门极、集电极、发射极间采用同轴线连接。
三电平功率模块内部具有的IGBT过流保护、IGBT过压保护、短路检测保护、门触发驱动电源检测保护、脉冲宽度检测保护均集成在IGBT的驱动电路中，其对外的反馈信号为光信号。模块整体由6路光纤控制IGBT的导通与关断，同时模块对外提供6路光纤反馈信号，供判断IGBT在运行过程中是否出现故障。反馈逻辑为无故障时光信号为常亮，即高电平；出线上述任何故障时光信号为常灭，即低电平。
Claims (5)
1.一种基于压接式开关管的NPP结构三电平功率模块，包括第一压接式开关管(T1)、第二压接式开关管(T2)、第三压接式开关管(T3)、第四压接式开关管(T4)、第五压接式开关管(T5)和第六压接式开关管(T6)，第一电容(C1)和第二电容(C2)；所述第一压接式开关管(T1)、第二压接式开关管(T2)串联接入正直流母线，所述第三压接式开关管(T3)、第四压接式开关管(T4)串联接入负直流母线，所述第五压接式开关管(T5)和第六压接式开关管(T6)串联接入中性点；所述第一电容(C1)接入正直流母线，所述第二电容(C2)接入负直流母线；其特征在于：
三电平功率模块包括绝缘拉杆，绝缘拉杆两端设置有顶压端板，定压端板之间依次设置第一到第八散热器；第一散热器与第二散热器之间设置有第一压接式开关管(T1)，第二散热器与第三散热器之间设置有第二压接式开关管(T2)，第三散热器与第四散热器之间设置有第五压接式开关管(T5)，第四散热器与第五散热器之间设置有第六压接式开关管(T6)，第五散热器与第六散热器之间设置有第二绝缘件(2)，第六散热器与第七散热器之间设置有第三压接式开关管(T3)，第七散热器与第八散热器之间设置有第四压接式开关管(T4)；第三散热器与第六散热器之间通过铜排连接；所述第一到第八散热器，所述第一到第六压接式开关管，以及绝缘件(2)和绝缘件(3)均固定在第一绝缘件(1)上。
2.根据权利要求1所述的基于压接式开关管的NPP结构三电平功率模块，其特征在于：所述压接式开关管为压接式IGBT。
3.根据权利要求1所述的基于压接式开关管的NPP结构三电平功率模块，其特征在于：所述第一到第八散热器通过水路串联连接，三电平功率模块对外只有一个进水口和一个出水口。
4.根据权利要求1所述的基于压接式开关管的NPP结构三电平功率模块，其特征在于：所述每一个开关管均有一个驱动电路，所述驱动电路设置在与开关管邻近的散热器上。
5.根据权利要求4所述的基于压接式开关管的NPP结构三电平功率模块，其特征在于：所述驱动电路的门极、集电极、发射极与开关管的门极、集电极、发射极间采用同轴线连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN107592103A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-01-16 | 全球能源互联网研究院 | 一种微秒级电子开关装置 |
| CN108075620A (zh) * | 2018-01-02 | 2018-05-25 | 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结构 |
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