三電平三相橋電路及其模塊化結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三電平三相橋電路及其模塊化結(jié)構(gòu)，三電平三相橋電路中的任意一相均包括并聯(lián)的兩組電路單元以及2只串聯(lián)的直流電容，每組電路單元包括依次連接的第一IGBT至第四IGBT以及2個(gè)鉗位二極管，每個(gè)IGBT還設(shè)有與其反并聯(lián)的續(xù)流二極管；任意一相的兩組電路單元中相對應(yīng)的IGBT的集電極以及發(fā)射極分別短接，2只串聯(lián)的直流電容并聯(lián)于直流的正、負(fù)極輸入端之間，2只直流電容的中點(diǎn)和串聯(lián)的2個(gè)鉗位二極管的中點(diǎn)連接作為直流電壓中點(diǎn)。采用本發(fā)明提出的三電平三相橋電路，可以有效增大輸出電流。另外，還設(shè)計(jì)了模塊化結(jié)構(gòu)，這種模塊化的結(jié)構(gòu)有效的減小了主電路的雜散電感，降低了IGBT的關(guān)斷過電壓。
【專利說明】 三電平三相橋電路及其模塊化結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種三電平三相橋電路及其模塊化結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代變流技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)在工業(yè)設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。三電平變流器是一種可用于高壓大功率的PWM變流器，具有功率因數(shù)接近1，且開關(guān)電壓應(yīng)力比兩電平減小一半的優(yōu)點(diǎn)。但是目前的全控功率開關(guān)器件電流不夠大，不能滿足一些場合的應(yīng)用。同時(shí)，在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于主電路雜散電感的存在，三電平變流器IGBT正常關(guān)斷過程中存在顯著地過電壓問題，如何設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)減小電路雜散電感是一個(gè)比較復(fù)雜的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種三電平三相橋電路及其模塊化結(jié)構(gòu)。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種三電平三相橋電路，設(shè)于直流電與三相交流電之間，
[0006]所述三電平三相橋電路中的任意一相均包括并聯(lián)的兩組電路單元以及2只串聯(lián)的直流電容，每組電路單元包括依次連接的第一 IGBT至第四IGBT以及2個(gè)鉗位二極管，每個(gè)IGBT還設(shè)有與其反并聯(lián)的續(xù)流二極管；其中，第一 IGBT的發(fā)射極與第二 IGBT的集電極連接，第二 IGBT的發(fā)射極與第三IGBT的集電極連接，第三IGBT的發(fā)射極與第四的集電極連接；所述2個(gè)鉗位二極管串聯(lián)后并聯(lián)在第二 IGBT的集電極和第三IGBT的發(fā)射極之間；其中，第一鉗位二極管的陰極與所述第二 IGBT的集電極相連，第二鉗位二極管的陽極與所述第三IGBT的發(fā)射極相連；
[0007]任意一相中的兩組電路單元中的相對應(yīng)的IGBT的集電極以及發(fā)射極分別短接，其中，所述兩組電路單元中的第一 IGBT的集電極短接并與直流的正極輸入端相連；所述兩組電路單元中的第四IGBT的發(fā)射極短接并與直流的負(fù)極輸入端相連；所述兩組電路單元中的第二 IGBT的發(fā)射極短接并作為該相交流輸出端；
[0008]任意一相中的2只串聯(lián)的直流電容并聯(lián)于直流的正、負(fù)極輸入端之間，2只直流電容的中點(diǎn)和串聯(lián)的2個(gè)鉗位二極管的中點(diǎn)連接作為直流電壓中點(diǎn)。
[0009]所述任意一相中的每組電路單元中的第二 IGBT的集電極與發(fā)射極之間、第三IGBT的集電極與發(fā)射極之間均設(shè)有吸收回路，所述吸收回路包括串聯(lián)的吸收電阻以及吸收電容。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種實(shí)現(xiàn)上述的三電平三相橋電路的模塊化結(jié)構(gòu)，
[0011]所述每組電路單元中的所述第一 IGBT及與其反并聯(lián)的續(xù)流二極管、所述第二IGBT及與其反并聯(lián)的續(xù)流二極管以及第一鉗位二極管封裝為Ml模塊；
[0012]所述每組電路單元中的所述第三IGBT及與其反并聯(lián)的續(xù)流二極管、所述第四IGBT及與其反并聯(lián)的續(xù)流二極管以及第二鉗位二極管封裝為M2模塊；
[0013]所述任意一相的兩組電路單元采用以下順序水平間隔安裝在散熱器上:第一組電路單元中的Ml模塊、第一組電路單元中的M2模塊、第二組電路單元中的Ml模塊、第二組電路單元中的M2模塊。
[0014]在Ml模塊所述第二 IGBT的集電極、發(fā)射極之間連接吸收回路，吸收回路包括串聯(lián)的吸收電阻以及吸收電容。
[0015]在M2模塊所述第三IGBT的集電極、發(fā)射極之間連接吸收回路，吸收回路包括串聯(lián)的吸收電阻以及吸收電容。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明的一種三電平三相橋電路，可以有效增大輸出電流。
[0017]另外，還設(shè)計(jì)了模塊化結(jié)構(gòu)，這種模塊化的結(jié)構(gòu)有效的減小了主電路的雜散電感，降低了 IGBT的關(guān)斷過電壓。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的主電路示意圖；
[0019]圖2是圖1中的上半橋臂模塊的電路示意圖；
[0020]圖3是圖1中的下半橋臂模塊的電路示意圖；
[0021 ] 圖4是本發(fā)明的模塊化結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明為一種三電平三相橋電路，每一相為并聯(lián)的兩組電路單元，每一組電路單元包括第一 IGBT至第四IGBT、第一鉗位二極管及第二鉗位二極管，每個(gè)IGBT包含與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管Dal1、Da21、Da31、Da41。以A相為例，第一組電路單元中的四個(gè)IGBT呈一字形排列，即Tall的發(fā)射極與Ta21的集電極連接，Ta21的發(fā)射極與Ta31的集電極連接，Ta31的發(fā)射極與Ta41的集電極連接。Ta21、Ta31的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)有吸收回路。吸收回路由吸收電阻Ral/Ra2和吸收電容Cal/Ca2串聯(lián)組成。第一鉗位二極管Dal和第二鉗位二極管Da2串聯(lián)之后并聯(lián)在Ta21的集電極和Ta31的發(fā)射極之間。每一相的兩組電路單元中的IGBT對應(yīng)并聯(lián)起來，即第一組電路單元中的Tall/Ta21/Ta31/Ta41和第二組電路單元中的Tal2/Ta22/Ta32/Ta42的集電極和發(fā)射極分別短接起來，其中，Tall和Tal2的集電極短接起來之后為直流正極輸入端，Ta41和Ta42的發(fā)射極短接起來之后為直流負(fù)極輸入端，Ta21和Ta22的發(fā)射極短接起來之后為交流輸出端。每一相都帶有2只串聯(lián)的直流電容Cdal、Cda2，2只直流電容串聯(lián)之后再并聯(lián)在直流輸入端的正負(fù)極之間；將2只電容的中點(diǎn)和串聯(lián)的鉗位二極管Dal、Da2的中點(diǎn)連接起來，為直流電壓中點(diǎn)。這樣每相由兩組電路單元并聯(lián)組成，可以有效地增大電路的電流流通能力，比未并聯(lián)時(shí)增大了一倍。
[0024]如圖2和圖3所示，每一組電路單元中第一 IGBT、第二 IGBT和第一鉗位二極管封裝為Ml模塊，每一組電路單元中第三IGBT、第四IGBT和第二鉗位二極管封裝為M2模塊。那么，每一組電路單元可視為一個(gè)Ml模塊和一個(gè)M2模塊串聯(lián)。
[0025]將三電平三相橋電路每一相設(shè)計(jì)為一個(gè)模塊化的結(jié)構(gòu)，包含兩個(gè)Ml和兩個(gè)M2,按照Ml、M2、Ml、M2順序安裝在散熱器上，并將各模塊按照以上所述的電路連接方式進(jìn)行連接。在Ml模塊所述第二 IGBT的集電極、發(fā)射極之間連接吸收回路。在M2模塊所述第三IGBT的集電極、發(fā)射極之間連接吸收回路。吸收回路包括串聯(lián)的吸收電阻以及吸收電容。連接后的模塊化結(jié)構(gòu)如圖4所示。這種模塊化的結(jié)構(gòu)有效的減小了主電路的雜散電感，降低了 IGBT的關(guān)斷過電壓。
[0026]如果采用其他安裝順序，比如Ml模塊、Ml模塊、M2模塊、M2模塊，主電路的雜散電感會比較高，導(dǎo)致IGBT的關(guān)斷過電壓過高，有損壞IGBT的危險(xiǎn)。
[0027]本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明的目的，而并非用作對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種三電平三相橋電路，設(shè)于直流電與三相交流電之間，其特征在于， 所述三電平三相橋電路中的任意一相均包括并聯(lián)的兩組電路單元以及2只串聯(lián)的直流電容，每組電路單元包括依次連接的第一 IGBT至第四IGBT以及2個(gè)鉗位二極管，每個(gè)IGBT還設(shè)有與其反并聯(lián)的續(xù)流二極管；其中，第一 IGBT的發(fā)射極與第二 IGBT的集電極連接，第二 IGBT的發(fā)射極與第三IGBT的集電極連接，第三IGBT的發(fā)射極與第四的集電極連接；所述2個(gè)鉗位二極管串聯(lián)后并聯(lián)在第二 IGBT的集電極和第三IGBT的發(fā)射極之間；其中，第一鉗位二極管的陰極與所述第二 IGBT的集電極相連，第二鉗位二極管的陽極與所述第三IGBT的發(fā)射極相連； 任意一相中的兩組電路單元中的相對應(yīng)的IGBT的集電極以及發(fā)射極分別短接，其中，所述兩組電路單元中的第一 IGBT的集電極短接并與直流的正極輸入端相連；所述兩組電路單元中的第四IGBT的發(fā)射極短接并與直流的負(fù)極輸入端相連；所述兩組電路單元中的第二 IGBT的發(fā)射極短接并作為該相交流輸出端； 任意一相中的2只串聯(lián)的直流電容并聯(lián)于直流的正、負(fù)極輸入端之間，2只直流電容的中點(diǎn)和串聯(lián)的2個(gè)鉗位二極管的中點(diǎn)連接作為直流電壓中點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三電平三相橋電路，其特征在于， 所述任意一相中的每組電路單元中的第二 IGBT的集電極與發(fā)射極之間、第三IGBT的集電極與發(fā)射極之間均設(shè)由吸收回路，所述吸收回路包括串聯(lián)的吸收電阻以及吸收電容。
3.一種實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1所述的三電平三相橋電路的模塊化結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述每組電路單元中的所述第一 IGBT及與其反并聯(lián)的續(xù)流二極管、所述第二 IGBT及與其反并聯(lián)的續(xù)流二極管以及第一鉗位二極管封裝為Ml模塊； 所述每組電路單元中的所述第三IGBT及與其反并聯(lián)的續(xù)流二極管、所述第四IGBT及與其反并聯(lián)的續(xù)流二極管以及第二鉗位二極管封裝為M2模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模塊化結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述任意一相的兩組電路單元采用以下順序水平間隔安裝在散熱器上:第一組電路單元中的Ml模塊、第一組電路單元中的M2模塊、第二組電路單元中的Ml模塊、第二組電路單元中的M2模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模塊化結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述Ml模塊中的第二 IGBT的集電極、發(fā)射極之間以及所述M2模塊中的第三IGBT的集電極、發(fā)射極之間均設(shè)由吸收回路，所述吸收回路包括串聯(lián)的吸收電阻以及吸收電容。
【文檔編號】H02M7/487GK104300819SQ201410474689
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】路永輝, 楊占峰, 季建輝, 董曉偉 申請人:思源清能電氣電子有限公司