[发明专利]一种门极可关断晶闸管水冷逆变功率模块

说明书

技术领域

本发明属于大功率半导体开关技术领域，特别是提供了一种采用门极可关断晶闸管水冷逆变功率模块，以一种门极可关断晶闸管(Gate-Turn-Off Thyristor，简称GTO)作为电流控制器件的水冷功率模块，适用于带有水冷系统的GTO逆变功率相模块。

背景技术

门极可关断晶闸管GTO(Gate Turn-Off Thyristor)亦称栅控晶闸管。其主要特点为，当栅极加负向触发信号时晶闸管能自行关断。普通晶闸管(SCR)靠栅极正信号触发之后，撤掉信号亦能维持通态。欲使之关断，必须切断电源，使正向电流低于维持电流IH，或施以反向电压强行关断。这就需要增加换向电路，不仅使设备的体积重量增大，而且会降低效率，产生波形失真和噪声。门极可关断晶闸管(GTO)克服了上述缺陷，它既保留了普通晶闸管耐压高、电流大等优点，又具有自关断能力，使用方便，是理想的高压、大电流开关器件。大功率GTO大都制成模块形式，已广泛用于斩波调速、变频调速、逆变电源等领域，显示出强大的生命力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种门极可关断晶闸管水冷逆变功率模块，以一种采用门极可关断晶闸管(Gate-Turn-Off Thyristor，简称GTO)作为电流控制器件的水冷功率模块，它适用于带有水冷系统的GTO逆变功率相模块。

门极可关断晶闸管水冷逆变功率模块的外型尺寸为：490×953×777(高×宽×深，单位：mm)。

门极可关断晶闸管水冷逆变功率模块的结构包括：金属铝合金左支撑架、功率串、金属铝合金右支撑架、圆饼形水冷电抗器、连接铜母线、N相输出铜母线、水冷电阻、水冷电阻安装板、M相输出铜母线、交流输入铜母线、铜母线绝缘支架、15μf电容、P相输出铜母线、2.5μf电容、脉冲触发板、进水母管、出水母管、毛细水管。金属铝合金左支撑架和金属铝合金右支撑架安装在门极可关断晶闸管水冷逆变功率模块的左、右两侧，是本发明的支撑主体。在金属铝合金左支撑架和金属铝合金右支撑架的外部分别装有两个圆饼形水冷电抗器，从两个圆饼形水冷电抗器的一个出线端接出的P相输出铜母线、N相输出铜母线位于门极可关断晶闸管水冷逆变功率模块的左、右两侧。在图1中，左侧为P相输出铜母线，右侧为N相输出铜母线，交流输入铜母线位于功率模块的中间位置，从功率串的第三个散热器引出，M相输出铜母线从两组四个15μf电容以并联的接线方式引出，位于交流输入铜母线的上层。N相输出铜母线、P相输出铜母线、M相输出铜母线和交流输入铜母线的出线端分别加工四个外接安装孔，并由铜母线绝缘支架固定在两个金属铝合金支撑架之间，方便外接母线搭接。圆饼形水冷电抗器的另一个出线端通过连接铜母线与金属铝合金左支撑架和金属铝合金右支撑架连接在一起，与功率串上的门极可关断晶闸管的形成回路。水冷电阻、2.5μf电容、15μf电容与交流输入铜母线在同一侧，位于交流输入铜母线的上层，用水冷电阻安装板安装在与交流输入铜母线、M相输出铜母线不发生干涉的位置，合理利用空间，使得门极可关断晶闸管水冷逆变功率模块的结构更加紧凑。

金属铝合金左支撑架和金属铝合金右支撑架的材质为金属铝合金，以模具的形式浇注而成，不仅有密度小、质量轻的特点，还可以顺利承载功率模块单元工作时产生的高电压、大电流。作为电流的载体，电器元件之间通过金属铝合金左支撑架和金属铝合金右支撑架形成电流的回路，不需要通过其形成回路的电器元件则是与其绝缘，安装的结构件也是耐压较高的非金属结构件。