[发明专利]一种三电平半导体模块、叠层铜排、相单元电路及变换器

说明书

技术领域

本发明涉及变换器技术领域，尤其涉及一种三电平半导体模块、叠层铜排、相单元电路及变换器。

背景技术

二极管箝位I字形三电平拓扑因为实现了低压器件的高压应用，在中高压变频器、风电、SVG静止无功补偿装置等中高压领域应用广泛。但1700V电压等级的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)作为功率开关器件组成的三电平拓扑中，目前IGBT厂家并没有推出针对三电平拓扑的IGBT模块，他们推出了由通用的两单元IGBT模块组成的三电平拓扑，每一相是由三个两单元IGBT模块组成，如图1所示。这种使用通用两单元模块组成的三电平拓扑存在模块数量多，体积大(1700V电压等级的IGBT体积较大)，结构铜排设计复杂，在长换流回路中，电流会流过3个IGBT模块和4段铜排，结构复杂会造成回路的杂散电感大，由杂散电感产生的IGBT的关断尖峰高等缺点。同时电路结构复杂使得封装及连接铜排的成本增加。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种三电平半导体模块、叠层铜排、相单元电路及变换器，以解决现有技术结构复杂及成本高的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种三电平半导体模块，其特征在于，包括：均采用PrimePack3封装形式的第一模块及第二模块；其中，所述第一模块包括：上桥臂电路及容纳所述上桥臂电路的第一外壳；所述第二模块包括：下桥臂电路及容纳所述下桥臂电路的第二外壳；其中：

所述上桥臂电路包括：第一钳位二极管、第一开关管及第二开关管；所述第一钳位二极管的阴极分别与所述第一开关管的发射极以及所述第二开关管的集电极相连；

所述下桥臂电路包括：第二钳位二极管、第三开关管及第四开关管；所述第二钳位二极管的阳极分别与所述第三开关管的发射极以及所述第四开关管的集电极相连；

所述第二开关管的发射极与所述第三开关管的集电极相连，连接点为所述三电平半导体模块的交流输入或输出端；所述第一钳位二极管的阳极与所述第二钳位二极管的阴极相连，连接点为所述三电平半导体模块的母线中点；所述第一开关管的集电极为所述三电平半导体模块的母线正极；所述第四开关管的发射极为所述三电平半导体模块的母线负极。

优选的，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管及所述第四开关管均包括逆并联连接的1700V/1000A绝缘栅双极型晶体管和续流二极管。

优选的，所述第一外壳包括：

设置于所述第一外壳的边角上的螺钉座；

设置于所述第一外壳顶部中央区域的主电路端子；

设置于所述第一外壳顶部边缘区域的控制端子；

所述主电路端子上设置有：

用于与所述交流输入或输出端相连的8引脚；

用于与所述母线中点相连的9引脚和11引脚；

用于与所述母线正极相连的10引脚和12引脚。

优选的，所述第二外壳包括：

设置于所述第二外壳的边角上的螺钉座；

设置于所述第二外壳顶部中央区域的主电路端子；

设置于所述第二外壳顶部边缘区域的控制端子；

所述主电路端子上设置有：

用于与所述交流输入或输出端相连的8引脚；

用于与所述母线中点相连的9引脚和11引脚；

用于与所述母线负极相连的10引脚和12引脚。

一种叠层铜排，所述叠层铜排应用于上述任一项所述的三电平半导体模块，所述叠层铜排包括：

设置有所述母线中点的连接点、用于与所述三电平半导体模块的母线中点相连的第一层中点铜排；

设置有所述母线正极的连接点、用于与所述三电平半导体模块的母线正极相连的第二层正铜排；

设置有所述母线负极的连接点、用于与所述三电平半导体模块的母线负极相连的第二层负铜排；

设置有所述交流输入或输出端的连接点、用于与所述三电平半导体模块的交流输入或输出端相连的第二层输入或输出铜排。

优选的，所述第二层正铜排、所述第二层负铜排和所述第二层输入或输出铜排位于同一平面，并分别通过绝缘膜彼此隔离。

优选的，所述第一层中点铜排、所述第二层正铜排、所述第二层负铜排及所述第二层输入或输出铜排通过绝缘膜隔离后压合在一起。

优选的，所述叠层铜排为L形，所述第一层中点铜排为左右对称L形；所述第二层正铜排与所述第二层负铜排均为L形且形状对称，所述第二层输入或输出铜排为左右对称形状。