[发明专利]一种IGBT的H桥整流水冷功率模块

说明书

技术领域

本发明属于半导体开关技术领域，涉及一种基于H桥的整流功率模块，具体来说，是一种绝缘栅双极型晶体管IGBT元件(Insulated Gate Bipolar Transistor)H桥整流水冷功率模块，此模块的模块化程度更高，电路杂散电感更少，适用于0.5～3.5MVA大功率变频器中，可广泛应用于中、高压传动领域。

背景技术

在高压大容量的电气传动应用领域，级联型变换器的优点是控制简单，模块化结构，扩展性好。根据变换器输入输出电能性质的不同，级联型变换器分为H桥级联逆变器(CHBI)和H桥级联整流器(CHBR)。其中CHBR的直流侧可以输出相同或者不同的电压，能够同时为多路负载供电，它的交流侧是模块电路串联的结构，因此可以在不对功率器件提高耐压要求的前提下直接与高压电网连接，因此CHBR是一个很好的有源前端，他可以与逆变器相结合，构成背靠背的AC-DC-AC功率变换器。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种IGBT的H桥整流水冷功率模块，将以IGBT元件为主功率器件的整流功率模块作为一个结构单元，通过H桥两个桥臂的相模块与直流支撑电容的结合，组成一个H桥整流水冷功率模块，布局更加合理、结构更加紧凑、散热能力更高。

所述的一种IGBT的H桥整流水冷功率模块，包括框架以及框架上安装的第一个H桥桥臂模块、第二个H桥桥臂模块和直流支撑电容，其中，第一个H桥桥臂模块和第二个H桥桥臂模块结构相同，分别包括隔热电源、板式水冷散热器和四个IGBT元件。4个IGBT元件在板式水冷散热器上阵列安装，型号及位置均可互换；4个IGBT元件其中2个为并联关系，2组并联的IGBT组成H桥单桥臂；2个桥臂上的电路连接通过层叠母排E1与E2连接，第一个H桥桥臂模块安装层叠母排E1，第二个H桥桥臂模块安装层叠母排E2；直流支撑电容的后侧面上安装电容层叠母排F，与H桥左右两个桥臂的IGBT模块中层叠母排E1与E2的直流出端相连。

本发明的优点在于：

1、本发明整流水冷功率模块采用了将直流支撑电容设置在两个H桥桥臂的模块之间，即节省空间、同时也利于实现电气连接，减小电气连接距离，可以减小回路中的等效电感。

2、本发明整流水冷功率模块，实现了主模块的标准化，增加了易维护性，使得左右2个桥臂模块在结构上完全相同；

3、本发明整流水冷功率模块采用的不同的电气及水路接口，可分别独立正常工作，相互不干扰各自的运行。功率模块的结构紧凑，空间尺寸小，组装简单、方便，适用于0.5～3.5MVA大功率变频器。

附图说明

图1为本发明H桥整流水冷功率模块整体结构示意图；

图2为本发明H桥整流水冷功率模块中单个桥臂的模块结构示意图；

图3为本发明H桥整流水冷功率模块中层叠母排E1与层叠母排F连接方式示意图；

图4为本发明H桥整流水冷功率模块中层叠母排E2与层叠母排F连接方式示意图。

图中：

1-框架；2-第一个H桥桥臂模块； 3-第二个H桥桥臂模块；

4-直流支撑电容；5-隔离电源；6-板式水冷散热器；

7-IGBT元件；8-层叠母排E1；9-层叠母排E2；

10-层叠母排E1上直流出排P1； 11-层叠母排E1上直流出排N1；

12-层叠母排E1上交流出排A1； 13-层叠母排E2上直流出排P2；

14-层叠母排E2上直流出排N1； 15-层叠母排E2上交流出排A2；

16-电容层叠母排F；17-层叠母排F上直流出排P3；

18-层叠母排F上直流出排N3；19-进水口； 20-回水口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明一种IGBT的H桥整流水冷功率模块，包括框架1、第一个H桥桥臂模块2、第二个H桥桥臂模块3与直流支撑电容4，如图1所示。结合电气原理图，合理布置各个电力电子元器件的位置，构成H桥整流水冷功率模块；具体布置方式如下：