該實(shí)用新型可用做工業(yè)領(lǐng)域的可控整流及逆變單元核心部件使用，具體涉及一種新型的使用熱管散熱器散熱的壓接式IGBT三電平功率單元。

背景技術(shù)：

在柔性直流輸電換流閥，風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電變流器，中高壓變頻器等工業(yè)領(lǐng)域中，IGBT功率逆變及整流單元在其中起著重要的作用。

隨著人類(lèi)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，可再生能源越來(lái)越受到各個(gè)國(guó)家的重視，清潔能源已經(jīng)成為了全世界未來(lái)發(fā)展的方向。為了提高能源的利用效率，柔性直流輸電以及中高壓變頻器在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛?，F(xiàn)階段在太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電為主的變流器，柔性直流輸電系統(tǒng)中的換流閥，到用戶端的變頻器，其核心的IGBT變流裝置仍然以兩電平功率單元為主。

為了進(jìn)一步的提高電力利用效率，1980年日本長(zhǎng)岡科技大學(xué)的南波江章(A.Nabae)等人提出了二極管中點(diǎn)鉗位型(neutral-point-clamped，NPC)三電平電路結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)IGBT兩電平結(jié)構(gòu)相比，二極管中點(diǎn)鉗位型三電平結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)在相同的母線電壓情況下，開(kāi)關(guān)器件的耐壓等級(jí)可以減小一半；2)在相同開(kāi)關(guān)頻率下，輸出的電壓和電流波形的諧波含量可以降低50％；3)在IGBT器件導(dǎo)通和關(guān)斷過(guò)程中，每只IGBT器件只承擔(dān)一半的直流側(cè)電壓，因此器件的開(kāi)關(guān)損耗比較低。

現(xiàn)階段雖然IGBT兩電平功率模塊仍然為主流產(chǎn)品，IGBT三電平功率模塊也已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。但隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，模塊式IGBT器件的功率密度已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有市場(chǎng)的需求，壓接式IGBT將會(huì)成為市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。傳統(tǒng)的壓接式IGBT散熱采用水冷板進(jìn)行雙面散熱，雖然可以提高系統(tǒng)的散熱效率及減小系統(tǒng)體積，但是由于水冷散熱器成本太高，而且必須配備去離子水冷卻裝置，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性；因此需要另外一種成本比較低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠的新型散熱器，來(lái)替代昂貴復(fù)雜的水冷散熱系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型的使用熱管散熱器散熱的壓接式IGBT三電平功率單元，以克服現(xiàn)有IGBT三電平功率單元采用水冷散熱系統(tǒng)成本過(guò)高，系統(tǒng)復(fù)雜的技術(shù)缺陷。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種新型的使用熱管散熱器散熱的壓接式IGBT三電平功率單元，包括NPC1型三電平拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)，NPC1型三電平拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)包括四支壓接式IGBT器件、兩支壓接式鉗位二極管和熱管散熱系統(tǒng)，四支壓接式IGBT器件包括：第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT和第四IGBT，兩支壓接式鉗位二極管包括第一二極管和第二二極管，其特征在于：

所述熱管散熱系統(tǒng)由第一熱管散熱器、第二熱管散熱器、第三熱管散熱器、第四熱管散熱器、第五熱管散熱器、第六熱管散熱器、第七熱管散熱器、第八熱管散熱器和第九熱管散熱器組成熱管式風(fēng)冷散熱系統(tǒng)，它們既作為風(fēng)冷散熱器使用，也作為導(dǎo)電母排使用。熱管式風(fēng)冷散熱系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)的水冷散熱系統(tǒng)，既降低了系統(tǒng)成本，又提高了系統(tǒng)的可靠性；

所述第一IGBT上方安裝有第一熱管散熱器，下方安裝有第二熱管散熱器，第一熱管散熱器上方依次安裝有上壓板、中心頂壓裝置、上壓塊和上絕緣塊；所述第二IGBT上方安裝有第二熱管散熱器，下方安裝有第三熱管散熱器；所述第三IGBT上方安裝有第七熱管散熱器，下方安裝有第八熱管散熱器；所述第四IGBT上方安裝有第八熱管散熱器，下方安裝有第九熱管散熱器；第九熱管散熱器下方依次安裝有下絕緣塊、下壓塊、碟型彈簧、碟型彈簧導(dǎo)柱和下壓板；第二IGBT的發(fā)射極和第三IGBT的集電極跨接第一導(dǎo)電排，第二導(dǎo)電排跨接在第一二極管的陰極和第一IGBT的發(fā)射極和第二IGBT的集電極之間；第三導(dǎo)電排跨接在第二二極管的陽(yáng)極和第三IGBT的發(fā)射極和第四IGBT的集電極之間；連接上壓板和下壓板通過(guò)鎖緊組件進(jìn)行連接，通過(guò)碟型彈簧將壓力保持在IGBT器件需要的范圍之內(nèi)；絕緣套管套在鎖緊組件的4根螺栓固定絕緣套管，用來(lái)進(jìn)行電氣絕緣隔離；

所述第一二極管上方安裝有第四熱管散熱器，下方安裝有第五熱管散熱器；第二二極管上方安裝有第五熱管散熱器，下方安裝有第六熱管散熱器；第六熱管散熱器和第七熱管散熱器之間安裝有下過(guò)渡絕緣塊；第三熱管散熱器和第四熱管散熱器之間安裝有上過(guò)渡絕緣塊；

進(jìn)一步地，所述第一導(dǎo)電排、第二導(dǎo)電排和第三導(dǎo)電排將壓接式IGBT器件和二極管按照NPC1型三電平拓?fù)涞男问竭B接在一起，形成了具有完整電氣特性的二極管中點(diǎn)鉗位型三電平電路結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述壓接式IGBT器件的壓接面是直徑五英寸的圓面。

有益效果：

本實(shí)用新型通過(guò)上壓板和下壓板將壓力存儲(chǔ)在碟型彈簧中，碟型彈簧受壓變形后存儲(chǔ)的能量將持續(xù)的對(duì)組件產(chǎn)生反作用力，可以保證壓接式IGBT器件的壓接力的要求，保證了壓接式IGBT器件具有良好的壓接平整度。本實(shí)用新型采用熱管散熱器替代傳統(tǒng)的水冷散熱器，既保證了壓接式IGBT的散熱要求，又降低了系統(tǒng)的成本和減小了系統(tǒng)的故障率。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的電路拓?fù)鋱D；

圖2為本實(shí)用新型的電氣結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本實(shí)用新型的主視圖；

圖4為本實(shí)用新型的正視圖；

圖5為本實(shí)用新型的剖面圖。

如圖1～圖5所述，本實(shí)用新型的具體附圖標(biāo)記如下：

1、第三導(dǎo)電排；2、第一導(dǎo)電排；3、第二導(dǎo)電排；4、上壓板；5、鎖緊組件；6、絕緣套管；7、第一IGBT；8、第二IGBT；9、第一二極管；10、第二二極管；11、第三IGBT；12、第四IGBT；13、下壓板；14、中心頂壓裝置；15、上壓塊；16、上絕緣塊；17、第一熱管散熱器；18、第二熱管散熱器；19、第三熱管散熱器；20、上過(guò)渡絕緣塊；21、第四熱管散熱器；22、第五熱管散熱器；23、第六熱管散熱器；24、下過(guò)渡絕緣塊；25、第七熱管散熱器；26、第八熱管散熱器；27、第九熱管散熱器；28、下絕緣塊；29、碟型彈簧；30、碟型彈簧導(dǎo)柱；31、下壓塊。

具體實(shí)施方式

一種新型的使用熱管散熱器散熱的壓接式IGBT三電平功率單元，包括NPC1型三電平拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)，NPC1型三電平拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)包括四支壓接式IGBT器件、兩支壓接式鉗位二極管和熱管散熱系統(tǒng)，四支壓接式IGBT器件包括：第一IGBT7、第二IGBT8、第三IGBT11和第四IGBT12，兩支壓接式鉗位二極管包括第一二極管9和第二二極管10，其特征在于：

所述熱管散熱系統(tǒng)由第一熱管散熱器17、第二熱管散熱器18、第三熱管散熱器19、第四熱管散熱器21、第五熱管散熱器22、第六熱管散熱器23、第七熱管散熱器25、第八熱管散熱器26和第九熱管散熱器27組成熱管式風(fēng)冷散熱系統(tǒng)，它們既作為風(fēng)冷散熱器使用，也作為導(dǎo)電母排使用。熱管式風(fēng)冷散熱系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)的水冷散熱系統(tǒng)，既降低了系統(tǒng)成本，又提高了系統(tǒng)的可靠性；

所述第一IGBT7上方安裝有第一熱管散熱器17，下方安裝有第二熱管散熱器18，第一熱管散熱器17上方依次安裝有上壓板4、中心頂壓裝置14、上壓塊15和上絕緣塊16；所述第二IGBT8上方安裝有第二熱管散熱器18，下方安裝有第三熱管散熱器19；所述第三IGBT11上方安裝有第七熱管散熱器25，下方安裝有第八熱管散熱器26；所述第四IGBT12上方安裝有第八熱管散熱器26，下方安裝有第九熱管散熱器27；第九熱管散熱器27下方依次安裝有下絕緣塊28、下壓塊31、碟型彈簧29、碟型彈簧導(dǎo)柱30和下壓板13；第二IGBT8的發(fā)射極和第三IGBT11的集電極跨接第一導(dǎo)電排2，第二導(dǎo)電排3跨接在第一二極管9的陰極和第一IGBT7的發(fā)射極和第二IGBT8的集電極之間；第三導(dǎo)電排1跨接在第二二極管10的陽(yáng)極和第三IGBT11的發(fā)射極和第四IGBT12的集電極之間；連接上壓板4和下壓板13通過(guò)鎖緊組件5進(jìn)行連接，通過(guò)碟型彈簧29將壓力保持在IGBT器件需要的范圍之內(nèi)；絕緣套管6套在鎖緊組件5的4根螺栓固定絕緣套管6，用來(lái)進(jìn)行電氣絕緣隔離；

所述第一二極管9上方安裝有第四熱管散熱器21，下方安裝有第五熱管散熱器22；第二二極管10上方安裝有第五熱管散熱器22，下方安裝有第六熱管散熱器23；第六熱管散熱器23和第七熱管散熱器25之間安裝有下過(guò)渡絕緣塊24；第三熱管散熱器19和第四熱管散熱器21之間安裝有上過(guò)渡絕緣塊20；

進(jìn)一步地，所述第一導(dǎo)電排2、第二導(dǎo)電排3和第三導(dǎo)電排1將壓接式IGBT器件和二極管按照NPC1型三電平拓?fù)涞男问竭B接在一起，形成了具有完整電氣特性的二極管中點(diǎn)鉗位型三電平電路結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述壓接式IGBT器件的壓接面是直徑五英寸的圓面。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。