CN210405068U - 一种用于电除尘脉冲电源的igbt均流电路结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于电除尘脉冲电源的IGBT均流电路结构，包括进线母排、出线母排和并排设置的多个相同的IGBT元件；进线母排和出线母排均包括一个L型板和与L型板竖向部分相接的连接板，L型板的横向部分沿其长度延伸方向设有连接孔，用于连接IGBT元件的集电极和发射极；进线母排和出线母排除了L型板竖向部分的长度尺寸不同之外，其余尺寸均相同；多个IGBT元件上所有的控制极连接同一块IGBT驱动板；本实用新型结构简单，便于安装，布局紧凑，占用空间少；减去了轭流圈均流，节约了成本，降低了能源损耗和控制箱温升，脉冲电源控制系统也因环境温度下降而减少了故障率。
Description
技术领域
本实用新型涉及高频电源除尘技术领域，尤其涉及一种用于电除尘脉冲电源的IGBT均流电路结构。
背景技术
电除尘技术是将通过高压静电场的粉尘进行收集来达到净化的目的，电除尘器主要由供电系统和电除尘器本体两部分组成。电除尘器的供电系统主要包括电除尘器用高压电源装置。在静电除尘用大功率脉冲电源运行时，IGBT元件上的电流达到KA以上，使用一只几百安培的IGBT元件，很难满足脉冲电源运行的需要，为了解决这个问题，经常采用2只或多只IGBT元件并联的方法，来增加IGBT电路的电流。两只以上IGBT元件的并联电路，各个IGBT元件电流若不均衡则容易引起IGBT元件烧毁。
脉冲电源的IGBT电路，一般由进线母排、IGBT元件、出线母排等组成。制造时把以上几部分组件安装到脉冲电源的控制箱内，组成一个完整的整体，产生高频大电流脉冲。为了减小脉冲电源的体积，控制箱的体积就要求较小，因此控制箱内的元器件以及连接母线，要求布局十分紧凑。给脉冲电源的维修带来了一定的难度。因此，现有方案必须考虑IGBT元件的均流问题，以增强IGBT元件的过载能力。目前常用的均流方法是在IGBT元件两端串联轭流圈，以确保两个并联的IGBT元件两端的电抗和电阻基本相等，从而实现IGBT元件的电流均衡。但大功率的IGBT元件，要求串联的轭流圈体积比较大，在狭小的脉冲电源控制箱内安装和布局都有一定的难度；虽然串联在IGBT元件两端的轭流圈，流过的电流与IGBT元件上的电流相等，但是IGBT元件上的电流达到KA以上，大电流通过轭流圈，会产生比较大的电能消耗，不仅浪费了电能，而且这部分损耗的电能将会转化为热能，将使控制箱内的温升提高，脉冲电源控制系统会因环境温度升高而提高故障率。
因此在高频电源运行过程中，必须要保证IGBT元件的电流均衡，降低不必要的电能消耗，使控制箱内的温度不会因为高频电源的运行而持续升温损伤设备；同时还需要保证均流电路结构的布局紧凑，便于在狭小的脉冲电源控制箱内进行安装，降低高频电源应用于电除尘器的局限性。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种应用在静电除尘脉冲电源内部的电路结构，确保两只或三只大电流IGBT元件并联时，每只IGBT元件上通过的电流基本相等。在多只IGBT元件并联时，防止IGBT元件因通过的电流不均衡引起的IGBT元件烧毁。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种用于电除尘脉冲电源的IGBT均流电路结构，包括进线母排、出线母排和并排设置的多个相同的IGBT元件；
所述进线母排和出线母排均包括一个L型板和与L型板竖向部分端部相接的连接板；两个L型板横向部分的延伸方向相反，竖向部分的延伸方向相同，沿L型板的外侧设有直角折弯结构；L型板的横向部分沿其长度延伸方向设有多组连接孔，每组连接孔的数目均与一个IGBT元件的子单元数目相等；当均流电路结构中有两个IGBT元件时，进线母排L型板上的两组连接孔的距离与出线母排L型板上的两组连接孔的距离相等；当均流电路结构中有三个或三个以上的IGBT元件时，同一个L型板上相邻两组连接孔的距离相等，且进线母排L型板上相邻两组连接孔的距离与出线母排L型板上相邻两组连接孔的距离也相等；进线母排L型板和出线母排L型板的长度相等；
进线母排上的连接孔与多个IGBT元件上所有的集电极通过螺钉连接固定，出线母排上的连接孔与多个IGBT元件上所有的发射极通过螺钉连接固定；多个IGBT元件上所有的控制极连接同一块IGBT驱动板，IGBT驱动板用于控制多个IGBT元件同时开通和关断；进线母排和出线母排的连接板上均设有接线孔，用于与外部电缆连接，进线母排的连接板和出线母排的连接板左右对称。
优选的，所述进线母排和出线母排均为一整块钢板加工而成。
优选的，进线母排和出线母排均采用紫铜排。
优选的，并排设置的IGBT元件的数量为两个或三个。
本实用新型具备的有益效果是：
1.当多只大电流IGBT元件并联时，每只IGBT元件上通过的电流基本相等，能够有效防止IGBT元件因通过的电流不均衡引起的IGBT元件烧毁；
2.本实用新型提供的均流电路结构简单，仅包括一个进线母排和一个出线母排，能够同时并联两个以上的IGBT元件，IGBT元件直接与进线母排和出线母排连接，减少了安装难度，提高了安装效率；
3.本实用新型提供的均流电路没有采用轭流圈均流，节约了成本，降低了能源损耗和控制箱温升，脉冲电源控制系统也因环境温度下降而减少了故障率；
4.本实用新型提供的均流电路中的进线母排和出线母排采一整块铜板加工，加工方便，且布局紧凑，占用空间少，能够在狭小的脉冲电源控制箱内使用，整体美观。
附图说明
图1为本实用新型的实施例中所示的IGBT均流电路结构；
图2为本实用新型的实施例中所述IGBT均流电路结构的等效电路图；
图中：1、进线母排，11、连接板，12、L型板，13、直角折弯结构，2、出线母排，3、IGBT1，4、IGBT2。
具体实施方式
为了更为具体地描述本实用新型，下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明。本实施方式采用两个相同的IGBT元件并联，每一个IGBT元件有三个子单元。
如图1所示，一种用于电除尘脉冲电源的IGBT均流电路结构，包括一个进线母排1、一个出线母排2、IGBT1 3和IGBT2 4；
所述进线母排和出线母排为一整块钢板加工而成，均包括一个L型板12和与L型板竖向部分端部相接的连接板11；两个L型板横向部分的延伸方向相反，竖向部分的延伸方向相同，沿L型板的外侧设有直角折弯结构13；L型板的横向部分沿其长度延伸方向设有两组连接孔，每组连接孔的数目为3，所以每个L型板共6个连接孔；进线母排和出线母排除了L型板竖向部分的长度尺寸不同之外，其余尺寸均相同；
进线母排上的连接孔与IGBT1和IGBT2上所有的集电极通过螺钉连接固定，出线母排上的连接孔与IGBT1和IGBT2上所有的发射极通过螺钉连接固定；IGBT1和IGBT2上所有的控制极连接同一块IGBT驱动板，IGBT驱动板用于控制两个IGBT元件同时开通和关断；进线母排和出线母排的连接板上均设有接线孔，用于与外部电缆连接，安装好的进线母排的连接板和出线母排的连接板左右对称。
作为本实用新型的优选实施方案，进线母排和出线母排均采用紫铜排。图1中电流从进线铜排连接板上的A点流入，通过进线铜排L型板上的C点和D点，分别流入IGBT1和IGBT2；电流通过IGBT元件后，分别从出线铜排L型板上的F点和G点流出并汇总至H点，最后流经出线铜排连接板上的B点。
如图2所示为本实用新型的实施例中所述IGBT均流电路结构的等效电路图，根据等效电路图所示，L1、R1为进线铜排AC之间的等效自感和等效电阻，L11、R11为进线铜排DE之间的等效自感和等效电阻，L2、R2为出线铜排HB之间的等效自感和等效电阻，L21、R21为出线铜排FG之间的等效自感和等效电阻，I1为流过IGBT2的电流，I2为流过IGBT1的电流。IGBT1与IGBT2的均流，就是要求I1＝I2。
IGBT元件为高频大电流电子开关，在本电路中高频频率约为1.6KHz，当IGBT开通时，两端的电压在0.7v以下，关断时，IGBT处于阻断状态，阻抗约为无穷大，通过电流约为0。在本电路结构中，两个IGBT元件并联连接，控制极接在一起，同时开通和关断，作为一个电子开关使用，控制AB两点的电流I。
根据电压回路定理有以下方程：
UCH＝EL21+UDF+I21*R21 (1)
UCH＝EL11+I11*R11+UEG (2)
上式中UCH为CH之间的电压，UDF为DF之间的电压，UEG为EG之间的电压，EL21为L21的自感电动势，EL11为L11的自感电动势。
将(1)式－(2)式得：
(EL21- EL11)+(UDF- UEG)+(I21*R21- I11*R11)＝0 (3)
在(3)式中UDF、UEG也是IGBT1和IGBT2元件导通时的压降。只要两个IGBT元件导通完全同步，可以认为：UDF-UEG＝0，而IGBT不同步问题将通过选择供应商解决。UDF、UEG值主要通过对IGBT元件参数的选择，通过配对选择，尽量使元件的开通压降相等。因此，在此结构电路中可以认为UDF-UEG＝0，这样(3)式可以简化为：
(EL21- EL11)+(I21*R21- I11*R11)＝0 (4)
在(4)中，由于进线铜排的DE长度与和出线铜排的FG长度相等。当进线铜排、出线铜排与IGBT元件连接良好，接触电阻接近0时，可以认为：R21＝R11＝R。(4)式可以简化为：
(EL21- EL11)+(I21 - I11)*R＝0 (5)
I11-I21＝(EL21-EL11)/R (6)
从(6)式可以看出，想要I11＝I21，就要求EL21＝EL11。当di/dt一定时，EL21、EL11的大小主要决定于进线铜排和出线铜排的电感L11和L21。进线铜排和出线铜排的电感主要决定于制作母排的材料和母排的结构，以及母排在控制箱中的布置位置。本电路结构中，母排的材料采用紫铜排，采用等长均匀布置的结构(如图1所示)，实现了IGBT元件的均流。
以上所述的具体实施方式对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的最优选实施方式，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于电除尘脉冲电源的IGBT均流电路结构，其特征在于，包括进线母排、出线母排和并排设置的多个相同的IGBT元件；
所述进线母排和出线母排均包括一个L型板和与L型板竖向部分端部相接的连接板；两个L型板横向部分的延伸方向相反，竖向部分的延伸方向相同，沿L型板的外侧设有直角折弯结构；L型板的横向部分沿其长度延伸方向设有多组连接孔，每组连接孔的数目均与一个IGBT元件的子单元数目相等；当均流电路结构中有两个IGBT元件时，进线母排L型板上的两组连接孔的距离与出线母排L型板上的两组连接孔的距离相等；当均流电路结构中有三个或三个以上的IGBT元件时，同一个L型板上相邻两组连接孔的距离相等，且进线母排L型板上相邻两组连接孔的距离与出线母排L型板上相邻两组连接孔的距离也相等；进线母排L型板和出线母排L型板的长度相等；
进线母排上的连接孔与多个IGBT元件上所有的集电极通过螺钉连接固定，出线母排上的连接孔与多个IGBT元件上所有的发射极通过螺钉连接固定；多个IGBT元件上所有的控制极连接同一块IGBT驱动板，IGBT驱动板用于控制多个IGBT元件同时开通和关断；进线母排和出线母排的连接板上均设有接线孔，用于与外部电缆连接，进线母排的连接板和出线母排的连接板左右对称。
2.如权利要求1所述的一种用于电除尘脉冲电源的IGBT均流电路结构，其特征在于，所述进线母排和出线母排均为一整块钢板加工而成。
3.如权利要求1所述的一种用于电除尘脉冲电源的IGBT均流电路结构，其特征在于，进线母排和出线母排均采用紫铜排。
4.如权利要求1所述的一种用于电除尘脉冲电源的IGBT均流电路结构，其特征在于，并排设置的IGBT元件的数量为两个或三个。
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