專利名稱：帶有電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)母線系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域。根據(jù)權(quán)利要求1與10的前序部分，它建立在一種轉(zhuǎn)換模塊與轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)上。
先有技術(shù)本發(fā)明涉及到用于大容量轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換模塊。轉(zhuǎn)換模塊由若干電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)通過(guò)母線系統(tǒng)的方式構(gòu)成。該母線系統(tǒng)在諸如“GTO-Hochleistungsstromrichter fur Triebfahrzeuge mitDrehstromantrieb”(GTO大容量轉(zhuǎn)換器采用三相發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)牽引車輛)的文章有過(guò)敘述，ABB技術(shù)4/1995，第4～13頁(yè)。電能通過(guò)一種DC中介電路供給電力驅(qū)動(dòng)機(jī)車，在輸入側(cè)，DC中介電路與一DC電網(wǎng)相連，或通過(guò)干線轉(zhuǎn)換器與一AC電網(wǎng)相連，通常情況下，利用一種多相驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，可在輸出側(cè)為三相異步牽引電機(jī)提供幅值與頻率都可變的電功率。母線系統(tǒng)組成了干線轉(zhuǎn)換器-或架空DC電網(wǎng)-與電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)或驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器各模塊之間的電氣節(jié)點(diǎn)。這樣可能十分復(fù)雜，可能會(huì)限制實(shí)現(xiàn)該電氣開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，而且將導(dǎo)致相當(dāng)高的成本。
在電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的發(fā)展過(guò)程中，已將常規(guī)晶閘管或柵極關(guān)斷晶閘管(GTO)改進(jìn)為IGBT(絕緣柵極雙極晶體管)。IGBT通常集成為一個(gè)模塊。由于電流及功率較大，多數(shù)模塊作并聯(lián)連接。對(duì)于不同功率的轉(zhuǎn)換器類型，可以找到相應(yīng)的母線系統(tǒng)，母線系統(tǒng)允許多相轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)型，可按比例縮放且電感較低。
在早期的兩個(gè)德國(guó)專利申請(qǐng)中(申請(qǐng)?zhí)枮?9600367.9及19612839.0)，該問(wèn)題通過(guò)電力半導(dǎo)體模塊在扁平狀DC電極板及平行相線母線的上方組成一種二維排列而得以解決，這樣沒(méi)有什么優(yōu)點(diǎn)。在扁平模塊狹長(zhǎng)的一邊，沿其縱向帶有插入式觸頭，這些模塊便可插入兩排母線的突緣里，該突緣起到配套連接作用，且同相線母線平行。相鄰最近的模塊間彼此互轉(zhuǎn)180度并通過(guò)橋電路相互聯(lián)接起來(lái)。由此以形成半橋或橋臂對(duì)，也就是說(shuō)，這些模塊聯(lián)結(jié)在極性相反的DC電極板上，然后將半個(gè)周期的反極性電流饋至公共相線母線上。相反地，下一組相鄰的模塊也沿相同方向排列，而且并聯(lián)起來(lái)，起到功率劃分作用。
這種結(jié)構(gòu)仍然存在著缺點(diǎn)，譬如，對(duì)稱性不夠好，電感不夠理想，特別是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。模塊間的電流流徑途徑較長(zhǎng)，且有不同路數(shù)，便導(dǎo)致了電流不對(duì)稱與模塊負(fù)荷的不均勻。隨著功率級(jí)或每相模塊數(shù)量的增加，導(dǎo)致部分優(yōu)化用電增多，功率額定值便降低了。這種排列還在設(shè)計(jì)方面帶來(lái)一些問(wèn)題。各種型號(hào)需要大量不同的部件且裝配較為復(fù)雜。由于正負(fù)極節(jié)點(diǎn)彼此靠近且相互滲透，因此需特別注意絕緣隔離的最小柔量值以及漏電距離。此外，對(duì)于各種應(yīng)用及功率級(jí)，需要制定金屬板的剪制尺寸，還要逐個(gè)地搭配元件。
根據(jù)DE 4402425A1的發(fā)明，先有技術(shù)為，沿著相線母線將許多由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件組成的橋臂對(duì)并聯(lián)起來(lái)。每個(gè)橋臂元件作首尾相連排列，或彼此相對(duì)，兩者可為一樣類型，由縱向剖面可看出，它們保持相互接觸并由螺絲擰緊。其一個(gè)顯著的缺點(diǎn)在于，為減小電感，相線母線在末端折疊后再平行返回。
發(fā)明概述因而，本發(fā)明的目的就是為轉(zhuǎn)換器提供一種新型的母線系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，空間節(jié)省，裝配復(fù)雜性降低，而且對(duì)稱性改善，電感較低且電流容量大。根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1的特征，可以達(dá)到上述目的。
具體地說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)就在于優(yōu)選地采用插入式電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)成對(duì)地同DC中介電路的正負(fù)極節(jié)點(diǎn)及相線母線連結(jié)起來(lái)，且在排列時(shí)，其前側(cè)或后側(cè)彼此相對(duì)，相靠頗近。由此，負(fù)載電流與換向電流所流經(jīng)的途徑均為對(duì)稱狀，而且設(shè)計(jì)的電感較低。同時(shí)，提供各種轉(zhuǎn)換模塊方案，由于模塊為標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，所以在裝配時(shí)比較簡(jiǎn)單，而且可按照需要的額定值進(jìn)行簡(jiǎn)捷的搭配。
第一種典型的實(shí)施方案為一種單相的轉(zhuǎn)換模塊，它包含兩個(gè)電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，其前側(cè)或后側(cè)彼此相對(duì)而構(gòu)成一個(gè)橋電路。
另一種典型的實(shí)施方案為一種單相的轉(zhuǎn)換模塊，它包括四個(gè)電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，其中每?jī)蓚€(gè)開(kāi)關(guān)元件為彼此相對(duì)且并聯(lián)為一橋臂，兩個(gè)橋臂側(cè)面毗鄰，也就是說(shuō)，在相線母線的方向上有一個(gè)偏差。
最后一種典型的實(shí)施方案為一種兩相的轉(zhuǎn)換模塊，它包括四個(gè)電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，其中每?jī)蓚€(gè)開(kāi)關(guān)元件在水平平行的位置上形成一個(gè)橋臂對(duì)，并且兩個(gè)橋臂對(duì)沿中心而成鏡像布置，它們給不同的兩相供電。
根據(jù)本發(fā)明的母線系統(tǒng)有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件布置高度均勻，使得各元件的負(fù)載電流變得均勻了，由此，總的電流值允許得到增加。
尤其有利的是，由于電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件距離公共的柵極驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備較近，所以并聯(lián)的電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件可以完全不受干擾而得到控制。
另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為，采用少量的標(biāo)準(zhǔn)元件及插入式電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換模塊的簡(jiǎn)潔標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。
附圖簡(jiǎn)述參考附圖及下文詳述很容易就能對(duì)本發(fā)明及其各種優(yōu)點(diǎn)得到更完全的理解，其中附

圖1為一種電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)或電力半導(dǎo)體模塊的透視圖，它們帶有伸長(zhǎng)的插入式觸頭(先有技術(shù))；附圖2為本發(fā)明第一種轉(zhuǎn)換模塊的下視平面簡(jiǎn)圖；附圖3為附圖2所示的第一種轉(zhuǎn)換模塊，沿著線A-A的剖面圖，而且上面插有電力半導(dǎo)體模塊；附圖4為本發(fā)明第二種轉(zhuǎn)換模塊的下視平面簡(jiǎn)圖；附圖5為附圖4所示的第二種轉(zhuǎn)換模塊沿著線B-B的剖面圖，而且上面插有電力半導(dǎo)體模塊；附圖6為本發(fā)明第三種轉(zhuǎn)換模塊的下視平面簡(jiǎn)圖。
優(yōu)選實(shí)施方案敘述現(xiàn)參考附圖，其中，參考數(shù)字指示的為幾個(gè)視圖的同一部件或相應(yīng)的部件，附圖1為一種電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)或電力半導(dǎo)體模塊1，具體的說(shuō)，為一種“智能電力模塊”或IPM，它們可用于轉(zhuǎn)換器、電力轉(zhuǎn)換器或變換器等。典型地，電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)可同電路元件一起裝于模塊箱2中。該開(kāi)關(guān)通過(guò)一種可見(jiàn)的且?guī)C端子的長(zhǎng)形插頭3(DC輸入)以及一種插頭3(相輸出)與線連接起來(lái)，相輸出插頭3由絕緣板4掩蔽住，模塊的頂部與底部分別指的是前側(cè)與后側(cè)，或稱為正面。電力半導(dǎo)體由柵極電子設(shè)備或一種柵極驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，在此沒(méi)有表明。裝設(shè)的模塊可為不同性能的電力半導(dǎo)體，優(yōu)選地，采用IGBT。為了開(kāi)斷大電流及大功能，需要由母線系統(tǒng)聯(lián)接大量的模塊才能達(dá)到動(dòng)力牽引的目的。在IGBT的發(fā)展過(guò)程中，其開(kāi)關(guān)容易可以再度提高，因此，將來(lái)并聯(lián)的模塊數(shù)量可以減少。
附圖2公布本發(fā)明母線系統(tǒng)的第一種典型實(shí)施方案，設(shè)計(jì)時(shí)每相采用數(shù)量最少的兩個(gè)電力半導(dǎo)體模塊，并在開(kāi)關(guān)特性、節(jié)省空間及設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易性方面進(jìn)行了優(yōu)化。在平面視圖的左手側(cè)，有兩個(gè)母線形式的正極節(jié)點(diǎn)6及負(fù)極節(jié)點(diǎn)7，它們用來(lái)與DC中介電路相連，且位于中心位置以及縱向的兩側(cè)，此外，還有第一種突緣9與10、第二種突緣11，突緣9與10分別為正極與負(fù)極節(jié)點(diǎn)，而突緣11則作為相線節(jié)點(diǎn)8，在平面視圖的右手側(cè)，有相線節(jié)點(diǎn)或相輸出母線8，它由右端伸至轉(zhuǎn)換模塊之外。第一種及第二種突緣的作用均為固定電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)并與之保持接觸。突緣9、10、11優(yōu)選地在右角有個(gè)突起，并且在排列時(shí)與縱向側(cè)面平行，于是各開(kāi)關(guān)彼此相對(duì)且相互靠近，即其前側(cè)或后側(cè)彼此相對(duì)。
沿A-A的剖面(附圖3)講述了本發(fā)明的排列情況。正極節(jié)點(diǎn)6與負(fù)極節(jié)點(diǎn)7的橫斷面基本上呈“L”形，而相線母線8的橫斷面基本呈“W”形，該剖面圖也闡述了它與兩個(gè)電力半導(dǎo)體模塊的相互關(guān)系。對(duì)于相線母線8，其中心脊可表示得多一些或更少些，甚至也可以去掉而成為一種“U”形剖面。所有帶剖面的元件同支座12一起，通過(guò)絕緣器件固定于底板5上，以形成一個(gè)緊湊的部件，絕緣器件在圖中沒(méi)有表示出來(lái)。具體地講，支座與絕緣器件也可直接集成在底板上。在帶電部件6、7、8之間，可采用空氣、氣體、固體絕緣材料或它們的相互組合來(lái)作為絕緣介質(zhì)，其最小間隔取決于適當(dāng)?shù)慕^緣距離及漏感距離。表面可以但也不必涂有絕緣材料。最后，由上而下插入兩個(gè)電力半導(dǎo)體模塊1，便形成了一種緊湊而機(jī)械強(qiáng)度高的轉(zhuǎn)換模塊。
該種設(shè)計(jì)排列在許多方面具有高度的優(yōu)越性。電流路徑極寬而短，且實(shí)際上，兩個(gè)電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的尺寸大小是一樣的。它們不會(huì)封閉任何區(qū)域以產(chǎn)生電感，并且方向相反的電流是互相靠近的。具體地講，采取這些措施后不但能獲得較大的電流容量，而且在換向電流中的電感極低，約25nH。此處的換向指的是開(kāi)關(guān)過(guò)程，有時(shí)為微秒級(jí)，通過(guò)這種方式，電力半導(dǎo)體為了相互釋放而切換高頻電流。
附圖4講述了第二種典型的實(shí)施方案，附圖5為其沿B-B的相關(guān)剖面圖。此處，正極節(jié)點(diǎn)6與負(fù)極節(jié)點(diǎn)7的橫斷面基本呈“U”形，其縱向的兩側(cè)帶有第一種突緣9、10，而相線節(jié)點(diǎn)8的橫斷面也是基本呈“W”或“U”形，其縱向的兩則帶有兩個(gè)突緣11。該種轉(zhuǎn)換模塊有四個(gè)地方可供電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)安裝。每?jī)蓚€(gè)電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)均為相對(duì)布置，即前側(cè)或后側(cè)彼此相對(duì)，而且作并聯(lián)連結(jié)。它們通過(guò)橋電路與毗鄰的開(kāi)關(guān)對(duì)在側(cè)邊連結(jié)起來(lái)。
在這種設(shè)計(jì)排列中，對(duì)稱性有所降低，這是由于正極節(jié)點(diǎn)6要通過(guò)突緣9將電源供給距后部較遠(yuǎn)的電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)對(duì)。于是需經(jīng)過(guò)一塊扁平狀饋電板從下部連接起來(lái)。但是，換向電路的電感典型地約為50nH，所以其值總可做得很小。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為，由于帶來(lái)的危險(xiǎn)尖峰電壓可由極短的電纜線路13進(jìn)行強(qiáng)烈抑制，所以并聯(lián)的電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件均可由同一柵極驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)。
附圖6講述了一種極為簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)排列，它可提供兩相電源。該設(shè)計(jì)排列建立在附圖4與5的基礎(chǔ)上，方法為沿著中心線及柵極饋電線13將相線母線8分隔開(kāi)來(lái)。這樣，相線母線14與15只有一半的寬度，在突緣16與17的范圍內(nèi)，它們的橫斷面分別呈半“W”形或“U”形。兩個(gè)相線母線沿縱向平行布置，并且相互靠近。水平偏置于同一縱向側(cè)的電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)與不同的“U”形斷面6、7保持接觸，然后分別組成一種半橋同相線節(jié)點(diǎn)14、15相接。如同第二種典型實(shí)施方案中的方法一樣，換流電流沿縱向流經(jīng)各母線，但每個(gè)半橋都是獨(dú)立的。
在所有相關(guān)例子中，本發(fā)明的母線系統(tǒng)其顯著優(yōu)點(diǎn)為設(shè)計(jì)十分經(jīng)濟(jì)。例如，采用的少數(shù)元件可由鋁材擠壓或黃銅彎曲而制成，生產(chǎn)時(shí)所需的作用力極小。機(jī)械耐力同樣就有一個(gè)較好的柔量，該母線系統(tǒng)也適用于KA級(jí)的大電流。在定標(biāo)功率時(shí)，各個(gè)緊湊的轉(zhuǎn)換模塊并排地集成于一起且相靠極近(附圖2-6)，無(wú)需采用任何器件便可互聯(lián)成更大的單元。
根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換模塊其特征在于電感極小。因此，開(kāi)關(guān)的波形側(cè)面可以做得極陡且開(kāi)關(guān)頻率能達(dá)到很高，電力半導(dǎo)體的負(fù)載以及對(duì)電網(wǎng)的影響都比較小。此外，在所有實(shí)施方案中，電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)帶來(lái)的額定功能減小只是微乎其微。這是由橋臂的高度對(duì)稱性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，若電力半導(dǎo)體作并聯(lián)連結(jié)，則可消除額定功率的降低，這是由于，并聯(lián)模塊之間的母線系統(tǒng)電感極小，而設(shè)計(jì)的柵極驅(qū)動(dòng)線又極短，所以并聯(lián)的模塊其柵極間的潛在區(qū)別達(dá)到了最小的程度。
所有典型實(shí)施方案的一個(gè)特別有利的特性就是，采用了插入式電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)或電力半導(dǎo)體模塊。第一種突緣及第二種突緣就是為電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的插入提供了空間。
在上述例子中，正極節(jié)點(diǎn)6與負(fù)極節(jié)點(diǎn)7可以顛倒。設(shè)計(jì)DC節(jié)點(diǎn)6、7與相線節(jié)點(diǎn)8時(shí)也比較靈活。它們可以互換(例如，參考附圖3)。第一種突緣與第二種突緣改變?cè)瓉?lái)的位置，電力半導(dǎo)體模塊在安裝時(shí)旋轉(zhuǎn)180度，且相線節(jié)點(diǎn)8在變寬后由DC節(jié)點(diǎn)下部導(dǎo)出。
本發(fā)明還可實(shí)現(xiàn)其它一些方案，譬如，可將許多而非一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)沿著縱向并聯(lián)起來(lái)。采用較長(zhǎng)的突緣或多個(gè)突緣便可容易地實(shí)現(xiàn)上述目的，這些電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)水平并排而立，連接辦法同前文。這樣，三種實(shí)施方案(附圖2-6)都允許劃分功率。同樣，在劃分功率時(shí)，許多不同的轉(zhuǎn)換模塊可通過(guò)相線節(jié)點(diǎn)8、14、15而互聯(lián)到一塊。
總之，本發(fā)明為提供一種母線系統(tǒng)，采用該母線系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換模塊具有最佳的開(kāi)關(guān)特性，而且空間節(jié)省，能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。
顯然，根據(jù)上述講義，本發(fā)明可進(jìn)行較大的修改與變更。因此應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可根據(jù)此處詳述以外的方法得以實(shí)現(xiàn)。但它依然屬于附屬權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
代號(hào)清單1 電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)或電力半導(dǎo)體模塊2 模塊箱3 插入式觸頭4 絕緣板5 底板6 正極節(jié)點(diǎn)7 負(fù)極節(jié)點(diǎn)8 相線節(jié)點(diǎn)9 第一種突緣(正極)10 第一種突緣(負(fù)極)11 第二種突緣(相線)12 支座13 柵極饋電線14 相線節(jié)點(diǎn)115 相線節(jié)點(diǎn)216 第二種突緣(第1相)17 第二種突緣(第2相)
權(quán)利要求
1.一種帶有電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(1)及母線系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換模塊，它包含一個(gè)正極節(jié)點(diǎn)(6)、負(fù)極節(jié)點(diǎn)(7)以及一母線形式的相線節(jié)點(diǎn)(8、14、15)，這些節(jié)點(diǎn)為彼此上下疊放，相互之間由絕緣器件隔開(kāi)，并且安裝在底板(5)上，其中a)正極節(jié)點(diǎn)(6)與負(fù)極節(jié)點(diǎn)(7)為母線形式，且在一縱側(cè)上至少有一個(gè)第一種突緣(9，10)，b)每相節(jié)點(diǎn)(8，14，15)在其縱向側(cè)至少有一個(gè)第二種突緣(11，17，18)，c)第一種突緣及第二種突緣的作用為支撐電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)并與之保持電接觸，d)在正極/負(fù)極/相線節(jié)點(diǎn)相對(duì)的縱向側(cè)，每?jī)蓚€(gè)電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)分別組成一對(duì)，且其前側(cè)或后側(cè)彼此相對(duì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，a)各母線按照正極/負(fù)極/相線節(jié)點(diǎn)或負(fù)極/正極/相線節(jié)點(diǎn)的順序由上至下彼此重疊在一塊，b)第一種突緣(9，10)與第二種突緣(11，16，17)沿著母線的方向延伸，且基本上垂直向上突出，c)各對(duì)電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)與其輸出相線排列在一起，且彼此相對(duì)，d)具體地講，電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)可通過(guò)插入的方法進(jìn)行安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，a)正極節(jié)點(diǎn)(6)與負(fù)極節(jié)點(diǎn)(7)的橫斷面基本呈“L”形，b)兩個(gè)“L”形剖面(6，7)彼此隔行，其第一種突緣(9，10)分布在相對(duì)的縱向側(cè)，c)相線節(jié)點(diǎn)(8)的橫斷面呈“W”或“U”形，它的兩個(gè)突緣(11)分布在縱向兩側(cè)，d)形如“W”或“U”的剖面(8)裝于“L”形剖面(6，7)之間，這樣，第二種突緣(11)便鄰近第一種突緣(9，10)而呈縱向排列，e)各電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)對(duì)通過(guò)一種半橋電路連接起來(lái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，a)正極節(jié)點(diǎn)(6)與負(fù)極節(jié)點(diǎn)(7)都有一個(gè)且只有一個(gè)第一種突緣(9，10)，b)相線節(jié)點(diǎn)(8)有兩個(gè)且只有兩個(gè)第二種突緣，c)有兩個(gè)且只有兩個(gè)電力半導(dǎo)體互相保持接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，a)正極節(jié)點(diǎn)(6)與負(fù)極節(jié)點(diǎn)(7)的橫斷面基本呈第一種“U”形，且縱向兩側(cè)帶有第一種突緣(9，10)，b)兩個(gè)第一種“U”形剖面(6，7)其中一個(gè)裝于另一個(gè)之后，在縱向方向上距后側(cè)較遠(yuǎn)的這種剖面包含有一塊扁平的饋電板，使之同DC中介電路保持接觸，c)相線節(jié)點(diǎn)(8)的橫斷面呈“W”形或第二種“U”形，在其兩側(cè)帶有第二種突緣(11)，d)“W”形或第二種“U”形斷面(8)裝在兩個(gè)第一種“U”形斷面(6，7)之間，這樣，其突緣(11)便靠在第一種“U”形斷面的突緣(9，10)旁邊，呈縱向排列，e)由偶數(shù)數(shù)目的第一種“U”形斷面連接起來(lái)的各對(duì)電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)組成一種并聯(lián)電路，而由奇數(shù)數(shù)目的第一種“U”形斷面連接起來(lái)的各對(duì)開(kāi)關(guān)則聯(lián)接成一種半橋電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，a)正極節(jié)點(diǎn)(6)與負(fù)極節(jié)點(diǎn)(7)各有兩個(gè)且只有兩個(gè)互對(duì)的突緣(9，10)分布于縱向兩側(cè)，b)相線節(jié)點(diǎn)(8)有兩個(gè)且只有兩個(gè)突緣(11)，c)有兩對(duì)且只有兩對(duì)電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)保持相互接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，a)正極節(jié)點(diǎn)(6)與負(fù)極節(jié)點(diǎn)(7)的橫斷面基本呈“U”形，其第一種突緣(9，10)分布于縱向兩側(cè)，b)兩個(gè)“U”形斷面其中一個(gè)裝于另一個(gè)之后，在縱向方向上距后側(cè)較遠(yuǎn)的這種剖面包含有一塊扁平的饋電板，使之同DC中介電路保持接觸，c)沿縱向排列的兩個(gè)相線節(jié)點(diǎn)(14，15)肩并肩相互靠近，且橫斷面均勻半“W”形，d)每個(gè)半“W”形剖面在其縱側(cè)上都有第二種突緣(16，17)，且與其它相線節(jié)點(diǎn)相對(duì)隔開(kāi)，e)每個(gè)半“W”形剖面(14，15)裝于“U”形剖面(6，7)之間，這樣，其第二種突緣(16，17)便相鄰于“U”形斷面的第一種突緣(9，10)呈縱向布置，f)分布于同一縱側(cè)的電力半導(dǎo)體與不同的“U”形剖面保持接觸，以形成一個(gè)半橋，并且同一個(gè)且只有一個(gè)相線節(jié)點(diǎn)(14，15)相聯(lián)結(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的母線系統(tǒng)，其特征在于，a)正極節(jié)點(diǎn)(6)與負(fù)極節(jié)點(diǎn)(7)均有兩個(gè)且只有兩個(gè)突緣(9，10)，b)每個(gè)相線節(jié)點(diǎn)(14，15)有兩個(gè)且只有兩個(gè)突緣(16，17)，c)有四個(gè)且只有四個(gè)電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)保持接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一的轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，a)正極節(jié)點(diǎn)(6)、負(fù)極節(jié)點(diǎn)(7)以及相線節(jié)點(diǎn)(8，14，15)從上至下緊密地集成在一起，使得電感最小，b)空氣、氣體或固體絕緣材料，或者這些物質(zhì)的組合形成絕緣介質(zhì)。
10.一種轉(zhuǎn)換器，它帶有一種中介電路以及一些橋臂與之相連，在輸出側(cè)還有相線節(jié)點(diǎn)，其中a)中介電路與相線節(jié)點(diǎn)之間的電氣節(jié)點(diǎn)包括有上述權(quán)利要求之一的轉(zhuǎn)換模塊，b)具體地講，根據(jù)相線節(jié)點(diǎn)的數(shù)目以及轉(zhuǎn)換器所需的功率，或者根據(jù)并聯(lián)電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)或電力半導(dǎo)體模塊的數(shù)目，可采用上述權(quán)利要求之一的母線將一些轉(zhuǎn)換模塊互聯(lián)起來(lái)。
全文摘要
本發(fā)明講述的為帶母線系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換模塊,母線系統(tǒng)為多個(gè)電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)所用,優(yōu)選地,供IGBT電力半導(dǎo)體模塊(IPM)所用。電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)成對(duì)排列時(shí),彼此相對(duì)或相背而立,并相互靠近且平行,便可制成極緊湊又節(jié)省空間的轉(zhuǎn)換模塊。這樣還有電感極小、橋臂間不易耦合的特性,也就是說(shuō)換向電路以及并聯(lián)電力半導(dǎo)體模塊之間的電感極小。半導(dǎo)體引用了典型的實(shí)施方案,其中,交流電通過(guò)兩個(gè)或四個(gè)電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)組成的橋電路饋給單相或兩相電路。
文檔編號(hào)H01L25/10GK1199274SQ9810796
公開(kāi)日1998年11月18日 申請(qǐng)日期1998年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月9日
發(fā)明者W·格羅斯曼, I·赫爾布斯特, U·梅耶 申請(qǐng)人:Abb戴姆勒－奔馳運(yùn)輸(技術(shù))有限公司