[实用新型]叠层式母线极板

说明书

本实用新型是一种应用于矿用智能型节能瓦斯排放器主电路中的叠层式母线极板。

矿用智能型节能瓦斯排放器，专利号为ZL97223211.7，主要应用于煤矿掘进工作面超限瓦斯的自控排放及采煤工作面隅角瓦斯的自控抽放，并且在掘进工作面正常通风时，以掘进工作面所需风量和确保涌出瓦斯浓度不超极限进行自控调节通风机输出风量。该装置从根本上解决了煤矿采用人工方法排放瓦斯的重大课题。

人工方法排放瓦斯的方法，通风机恒速运转，不能根据瓦斯浓度的大小改变转数，调节风量，使瓦斯浓度超限的混合气体进入主巷道，使主巷道瓦斯浓度超过安全规定值，即“一风吹”排放，容易造成瓦斯排放事故，人员伤亡，矿井报废，危害程度极大。现在全国煤矿，每年由于操作失误，违章“一风吹”排放瓦斯而造成的特别重大瓦斯爆炸事故近百起，死亡人数超过千人。

矿用智能型节能瓦斯排放器，从根本上解决了排放瓦斯过程中造成瓦斯爆炸事故的隐患，大大降低了瓦斯事故率。此外，在正常通风时，可根据巷道掘进长度的变化，通过变频调速调节风量，以改善掘进工作面操作人员的工作环境，并且还可以节约原来通风机终年恒速运转浪费的大量能源。

但是，矿用智能型节能瓦斯排放器也存在一些问题。矿用智能型节能瓦斯排放器主回路采用绝缘栅双极晶体管IGBT(简称IGBT模块)，是把MOS技术引入功率半导体器件所开创出的新型压控器件。它同时兼有功率晶体管的低饱和电压特性和MOSFET的高开关速度特性。但是开关频率和开关速度的提高，带来了一些突出的问题。譬如主电路电流的急剧变化，主电路母线的分布电感所产生的瞬间电压，如处理不当，其幅值足以使IGBT的工作波形超出IGBT的反向偏置安全工作区RBSOA而导致器件损坏。

瞬间电压是指在关断瞬间流过IGBT的电流被切断时所产生的浪涌电压。如图1所示为某一相桥臂的电路，假设电路是理想的，不存在分布电感。由图1可知，当T1管被关断时，由于感性负载电流i_out不可能突变，它必须通过续流二极管D2进行续流。T1管二端的电压V_cel将上升至直流母线电压V_dc+V_D2(续流二极管的正向导通压降)值。通常V_dc＞＞V_D2,V_D2可忽略不计。

但是，在实际情况下，由于电路存在分布电感，而且IGBT在0.50μs以下即能可靠关断，因此，在关断瞬间因电流上升率di/dt会产生很大的瞬间电压。图中Lp为直流母线的漏电感。在T1关断瞬间，电感Lp阻止负载电流的减少，在该电感两端产生阻止母线电流减小的电压V_LP=L_p·di/dt,V_Lp的极性为右正左负。它与V_dc相叠加后施加在T1两端。在极端情况下，该瞬间电压会超过IGBT的V_ces额定值并导致T1管损坏。

因此，重视瞬态电压问题，研究抑制开关瞬态电压的有效方法，将有助于研究和设计人员正确地使用IGBT器件。

本实用新型的目的就是解决瞬态电压问题而提供一种叠层式母线极板，将叠层式母线极板应用于MABZ矿用智能型节能瓦斯排放器主电路中，即可解决瞬态电压问题。

本实用新型内容简述如下：

一种应用于瓦斯排放器主电路中的叠层式母线极板，其特征在于：该叠层式母线极板由正极板、负极板、绝缘板组成，正负极板由铜板或铝板制成，中间有绝缘板隔开，三者用绝缘夹垫固定组成一个整体，其中正、负极板分别与IGBT模块及电容器正极、负极相连接。

本实用新型瓦斯排放器的主电路由于采用了叠层式母线极板结构，很好地抑制IGBT的瞬态电压，保证了瓦斯排放器工作可靠、性能稳定。

图1是用来说明瞬间电感产生情况的某一相桥臂的电路图。

图2是叠层式母线极板的结构示意图。

实施例：

见图2，叠层式母线极板主要由正极板1、负极板3、绝缘板2组成，正极板1和负极板3由铜板或铝板制成，中间有绝缘板2隔开，三者用绝缘夹垫4固定组成一个整体。正、负极板分别与IGBT模块及电容器正、负极相连接，从电磁学原理可知，当上下导电极板的形状、面积相近，且流过反向电流时二者所产生的磁场将互相抵消，理论上这时的母线极板电感为零。从而解决了降低母线分布电感的方法，保证瞬态电压的幅值不会使IGBT的工作波形超出IGBT的反向偏置安全工作区RBSOA，使瓦斯排放器正常工作。