一種二極管鉗位型三電平變流器及其功率系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種二極管鉗位型三電平變流器及其功率系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近年來海上風力發(fā)電技術(shù)的迅速發(fā)展，發(fā)電機組的性能也需要不斷提高。變流器作為發(fā)電機組中的一個重要組成部分，變流器的性能是否優(yōu)越直接影響到了發(fā)電機組的性能。
[0003]但是，隨著變流器中電壓等級的升高，變流器的電氣間隙和爬電距離等電氣絕緣距離需要相應(yīng)的增加，而電氣絕緣距離的增加需要變流器中母排的過孔變大，進而導(dǎo)致母排的體積增大。而母排的體積增大后不僅會使變流器的功率系統(tǒng)的體積也相應(yīng)的增大，同時還會導(dǎo)致母排間的換流路徑增長，增加了母排間的雜散電感。
[0004]因此，如何提供一種能夠解決上述問題的二極管鉗位型三電平變流器及其功率系統(tǒng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種二極管鉗位型三電平變流器的功率系統(tǒng)，采用重疊放置的三層母排來連接功率系統(tǒng)中的各種元器件(半導(dǎo)體器件以及二極管器件等)，從而減小功率系統(tǒng)的體積，縮短換流路徑的長度，降低母排間的雜散電感。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述功率系統(tǒng)的二極管鉗位型三電平變流器。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種二極管鉗位型三電平變流器的功率系統(tǒng)，包括四個IGBT模塊、二極管模塊、用于固定四個所述IGBT模塊與所述二極管模塊的固定板以及用于連接四個所述IGBT模塊以及所述二極管模塊且能夠?qū)щ姷娜龑幽概?其中:
[0007]四個所述IGBT模塊與所述二極管模塊設(shè)置于所述固定板的同一側(cè)表面；
[0008]四個所述IGBT模塊依次排列于第一直線上，其中，每個所述IGBT模塊中的集電極與發(fā)射極的設(shè)置方向均與所述第一直線垂直；
[0009]所述二極管模塊位于所述第一直線的一側(cè);所述二極管模塊包括兩個陽極以及兩個陰極，其中，兩個所述陽極所處的直線與所述第一直線垂直，兩個所述陰極所處的直線與所述第一直線垂直；
[0010]第一層母排包括正母排、負母排以及交流輸出排，其中，所述交流輸出排位于所述正母排與所述負母排之間；
[0011]所述正母排與第一IGBT模塊的集電極相連，所述正母排的引出端與直流側(cè)母線電容組的正極端相連；
[0012]所述交流輸出排分別與所述第二IGBT模塊的發(fā)射極以及所述第三IGBT模塊的集電極相連，所述交流輸出排的引出端作為外部輸入輸出端；
[0013]所述負母排與第四IGBT模塊的發(fā)射極相連，所述負母排的引出端與所述直流側(cè)母線電容組的負極端相連；
[0014]第二層母排分別與所述二極管模塊的第一陽極以及所述二極管模塊的第二陰極相連，所述第二層母排包括三個引出端，其中，處于中心位置的引出端與所述直流側(cè)母線電容組的中心端相連，剩余的兩個所述引出端均作為外部輸入輸出端；
[0015]第三層母排包括上鉗位二極管連接母排以及下鉗位二極管連接母排，所述上鉗位二極管連接母排分別與所述第一 IGBT模塊的發(fā)射極、所述第二 IGBT模塊的集電極以及所述二極管模塊的第一陰極相連;所述下鉗位二極管連接母排分別與所述第三IGBT模塊的發(fā)射極、所述第四IGBT模塊的集電極以及所述二極管模塊的第二陽極相連；
[0016]所述第一層母排與所述第二層母排之間、所述第二層母排與所述第三層母排之間均設(shè)置有絕緣層。
[0017]優(yōu)選地，四個所述IGBT模塊與所述二極管模塊之間的連接關(guān)系具體為:
[0018]所述二極管模塊包括兩個二極管，所述二極管模塊的第一陰極為第一二極管的陰極，所述二極管模塊的第一陽極為所述第一二極管的陽極，所述二極管模塊的第二陰極為第二二極管的陰極，所述二極管模塊的第二陽極為所述第二二極管的陽極；
[0019]所述第一IGBT模塊的集電極與所述直流側(cè)母線電容組的正極端相連，其公共端作為所述功率系統(tǒng)的正極端；所述第一 IGBT模塊的發(fā)射極與所述第二 IGBT模塊的集電極相連，其公共端與所述二極管模塊的第一陰極相連；
[0020]所述第二IGBT模塊的發(fā)射極與所述第三IGBT模塊的集電極相連；
[0021 ]所述第三IGBT模塊的發(fā)射極與所述第四IGBT模塊的集電極相連，其公共端與所述二極管模塊的第二陽極相連；
[0022]所述第四IGBT模塊的發(fā)射極與所述直流側(cè)母線電容組的負極端相連，其公共端作為所述功率系統(tǒng)的負極端；
[0023]所述二極管模塊的第一陽極與所述二極管模塊的第二陰極相連，其公共端與所述直流側(cè)母線電容組的中心端相連。
[0024]優(yōu)選地，三層所述母排的材質(zhì)均為金屬。
[0025]優(yōu)選地，所述金屬具體為銅或鋁。
[0026]優(yōu)選地，所述絕緣層為絕緣膜或絕緣板。
[0027]優(yōu)選地，所述固定板為液冷板。
[0028]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種二極管鉗位型三電平變流器，包括以上任一項所述的功率系統(tǒng)。
[0029]本發(fā)明提供了一種二極管鉗位型三電平變流器的功率系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用三層母排來連接功率系統(tǒng)中的各種元器件(半導(dǎo)體器件以及二極管器件等)，由于這三層母排在功率系統(tǒng)中是重疊放置的，因此減小了功率系統(tǒng)的體積，縮短了換流路徑的長度，降低了母排間的雜散電感。本發(fā)明還提供了一種包括上述功率系統(tǒng)的二極管鉗位型三電平變流器。
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對現(xiàn)有技術(shù)和實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本發(fā)明提供的一種二極管鉗位型三電平變流器的功率系統(tǒng)中各元器件的位置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明提供的一種二極管鉗位型三電平變流器的功率系統(tǒng)中的三層母排的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明提供的一種二極管鉗位型三電平變流器的功率系統(tǒng)的電路示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明提供的一種二極管鉗位型三電平變流器的功率系統(tǒng)中的第一層母排的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖5為本發(fā)明提供的一種二極管鉗位型三電平變流器的功率系統(tǒng)中的第二層母排的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖6為本發(fā)明提供的一種二極管鉗位型三電平變流器的功率系統(tǒng)中的第三層母排的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]其中，圖3中:
[0038]T1 一第一 IGBT模塊、T2—第二 IGBT模塊、T3—第三IGBT模塊、T4 一第四IGBT模塊、D1 —第一二極管、D2—第二二極管。
【具體實施方式】
[0039]本發(fā)明的核心是提供一種二極管鉗位型三電平變流器的功率系統(tǒng)，采用重疊放置的三層母排來連接功率系統(tǒng)中的各種元器件(半導(dǎo)體器件以及二極管器件等)，從而減小功率系統(tǒng)的體積，縮短換流路徑的長度，降低母排間的雜散電感。本發(fā)明的另一核心是提供一種包括上述功率系統(tǒng)的二極管鉗位型三電平變流器。
[0040]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0041]本發(fā)明提供了一種二極管鉗位型三電平變流器的功率系統(tǒng)，參見圖1和圖2所示，圖1為本發(fā)明提供的一種二極管鉗位型三電平變流器的功率系統(tǒng)中各器元件的位置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提供的一種二極管鉗位型三電平變流器的功率系統(tǒng)中的三層母排的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]該系統(tǒng)包括四個IGBT模塊、二極管模塊15、用于固定四個IGBT模塊與二極管模塊15的固定板16以及用于連接四個IGBT模塊以及二極管模塊15且能夠?qū)щ姷娜龑幽概?；其?
[0043]四個IGBT模塊與二極管模塊15設(shè)置于固定板16的同一側(cè)表面；
[0044]四個IGBT模塊依次排列于第一直線上，其中，每個IGBT模塊中的集電極與發(fā)射極的設(shè)置方向均與第一直線垂直；
[0045]二極管模塊15位于第一直線的一側(cè);二極管模塊15包括兩個陽極以及兩個陰極，其中，兩個陽極所處的直線與第一直線垂直，兩個陰極所處的直線與第一直線垂直；
[0046]第一層母排17包括正母排18、負母排20以及交流輸出排19，其中，交流輸出排19位于正母排18與負母排20之間；
[0047]正母排18與第一IGBT模塊11的集電極相連，正母排18的引出端與直流側(cè)母線電容組的正極端相連；
[0048]交流輸出排19分別與第二IGBT模塊12的發(fā)射極以及第三IGBT模塊13的集電極相連，交流輸出排19的引出端作為外部輸入輸出端；
[0049]負母排20與第四IGBT模塊14的發(fā)射極相連，負母排20的引出端與直流側(cè)母線電容組的負極端相連；
[0050]第二層母排21分別與二極管模塊15的第一陽極以及二極管模塊15的第二陰極相連，第二層母排21包括三個引出端，其中，處于中心位置的引出端與直流側(cè)母線電容組的中心端相連，剩余的兩個引出端均作為外部輸入輸出端；
[0051 ]第三層母排22包括上鉗位二極管連接母排23以及下鉗位二極管連接母排24，上鉗位二極管連接母排23分別與第一 IGBT模塊11的發(fā)射極、第二 IGBT模塊12的集電極以及二極管模塊15的第一陰極相連；下鉗位二極管連接母排24分別與第三IGBT模塊13的發(fā)射極、第四IGBT模塊14的集電極以及二極管模塊15的第二陽極相連；
[0052]第一層母排17與第二層母排21之間、第二層母排21與第三層母排22之間均設(shè)置有絕緣層?？梢岳斫獾氖?，這里的三層母排的設(shè)置方式是基于四個IGBT模塊以及兩個二極管模塊15的排列結(jié)構(gòu)以及連接方式?jīng)Q定的。
[0053]作為優(yōu)選地，四個IGBT模塊中的集電極均位于對應(yīng)的發(fā)射極的同一側(cè)；二極管模塊15中的兩個陰極也均位于對應(yīng)的陽極的同一側(cè)。
[0054]可以理解的是，當四個IGBT模塊中的集電極不位于對應(yīng)的發(fā)射極的同一側(cè)時，可能會造成交流輸出排19與正母排18以及負母排20之間發(fā)生重疊，上鉗位二極管連接母排23與下鉗位二極管連接母排24之間也可能會發(fā)生重疊，從而使功率系統(tǒng)的體積增大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并增大母排間的雜散電感，且提高了成本。
[0055]進一步可知，這里的位于同一側(cè)可以是指四個IGBT模塊中的集電極均位于對應(yīng)的發(fā)射極的上方，二