[实用新型]采用功率开关模块器件的大功率逆变器

说明书

本实用新型涉及大功率逆变器，属电力电子技术领域。

目前国内采用大功率模块(IGBT、MOSFET、MCT等)作为开关器件组成的逆变器一般仅在100千瓦以下。功率再提高的困难在于：

(1)由于大功率模块是可控开关的功率器件，开关时间一般在600ns以下，当功率器件强迫关断时，在主电路回路中由于分布电感的储能而引起浪涌电压加在模块上，在小电流下关断，浪涌电压低，模块是安全的，但当逆变电流增加后，功率模块在大电流下强迫关断时，主电路中分布电感的储能而引起的浪涌电压可能超过模块的最高耐压而击穿模块，造成功率模块的永久损坏。因此在理论上希望大功率逆变器采用低分布电感的主电路结构。采用目前常规技术，主电路的布线在一个平面上，但是大功率模块体积较大，并且由于主电路电流在几百安到几千安，主电路的导电铜排的截面积大，因而不可能做到低分布电感的布线。

(2)目前国内市场上最大功率模块的额定电流为600A，要制造大输出功率的逆变器，必须采用多个模块并联，采用常规并联方法，由于模块的静态和动态阻抗的不平衡，最多只能并联4只模块，超过后会由于通过电流不均衡而容易损坏。因此不可能将输出功率提高到数千千瓦。

本实用新型的目的是提供一种采用功率开关模块的大功率逆变器

本实用新型大功率逆变器的具体结构是采用“夹层饼干式”多层立体主电路结构，即将由2-8个功率模块(IGBT、MOSFET、MCT等)用多层导电板进行连接(具体连接法见图1)做成一个功率模块组，再将功率模块组进行树枝状并联，即将多个功率模块组并联成一级模块组，再将多个一级模块组并联成二级模块，再将多个二级模块组并联成三级模块组，以后依此类推，可按输出功率的大小决定模块组的级数。

说明附图如下：

图1为“夹层饼干”式多层立体主电路结构示意图。

图2为模块组的树枝状并联结构示意图。

结合附图说明实施例如下：

图1为“夹层饼干”式多层立体主电路结构示意图，其中1，2为功率模块，3，4，5为导电板，6，7为绝缘板，其具体接法是将逆变器的两个功率模块的源圾(C1、C2)和漏极(E1、E2)按主电路接线要求连接在不同的导电板上，其中C1接在正电源板(3)上，E1、C2连接在逆变输出板(4)上，E2接在负电源板(5)上。三块导电板彼此用绝缘板(6，7)隔离并叠紧，绝缘板的厚度在保证绝缘质量的条件下越薄越好，以获得较大的分布电容，有利于浪涌电压尖峰的吸收。正负极导电板(3，5)(C1和E2连接的导电板)之间就近与电介电容器相连接。

图2为模块组的树枝状并联结构示意图。其连接方法是先将多个功率模块组并联成一级模块组，然后多个一级模块组并联成二级模块组，再用多个二级模块组并联成三级模块组，以后依次类推，这叫做树枝状并联结构。

采用本实用新型“夹层饼干”式多层立体主电路结构及模块组树枝状并联结构的逆变器可以：

(1)减少在功率模块关断时所产生的浪涌电压，在数千安培电流情况下关断时，其浪涌电压可控制在功率模块安全范围之内(对于600伏直流输入电压，用1200伏耐压的功率管)。

(2)使用在650千伏安的IGBT逆变器上，采用了总共12只额定电流300A的IGBT模块并联，其安全工作电流可这3000A。