三电平整流器制造技术

本公开提供了一种三电平整流器。该三电平整流器包括至少一相桥臂，其包括上半桥臂电路模块与下半桥臂电路模块。上半桥臂电路模块包括第一功率半导体开关单元与串联的第一、第二二极管单元，第一二极管单元连接直流母线的正极端。下半桥臂电路模块包括第二功率半导体开关单元与串联的第三、第四二极管单元，第一功率半导体开关单元与第二功率半导体开关单元连接至电容单元的中性点，第二二极管单元与第三二极管单元连接至一交流接线端，第四二极管单元连接直流母线的负极端，上半桥臂电路模块与下半桥臂电路模块并列面对面放置。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本公开提供了一种三电平整流器。该三电平整流器包括至少一相桥臂，其包括上半桥臂电路模块与下半桥臂电路模块。上半桥臂电路模块包括第一功率半导体开关单元与串联的第一、第二二极管单元，第一二极管单元连接直流母线的正极端。下半桥臂电路模块包括第二功率半导体开关单元与串联的第三、第四二极管单元，第一功率半导体开关单元与第二功率半导体开关单元连接至电容单元的中性点，第二二极管单元与第三二极管单元连接至一交流接线端，第四二极管单元连接直流母线的负极端，上半桥臂电路模块与下半桥臂电路模块并列面对面放置。【专利说明】三电平整流器
本专利技术涉及一种整流器，且特别涉及一种三电平整流器。
技术介绍
中高压变频器在大型矿业生产、石油化工、市政供水、冶金钢铁、电力能源等行业的各种风机、水泵、压缩机、轧钢机等领域得到了广泛的应用，收到了显著的节能效果。整流单元是中高压变频器的重要组成部分。二极管不控整流具有结构简单可靠且成本低的优点，但其入网谐波较大，虽可采用移相变压改善谐波，但大大增加了系统成本；三电平技术有效降低了开关器件的电压应力，改善系统谐波与电磁干扰(Electro-Magnetic Interference, EMI),但半导体开关器件的增加使控制更加复杂。功率半导体器件如绝缘栅双极性晶体管(Insulate Gate Bipolar Transistor,IGBT)在中高压变频器领域有着广泛的应用。但目前高压功率半导体器件电压等级有限，且电压等级越高成本越高，开关性能较差。基于低压功率半导体器件(如；IGBT)直接串联的传统整流器能有效地解决上述问题，但由于功率、电压等级较高，需要较多的功率半导体开关模块和功率二极管模块串联以构成传统整流器的每相桥臂，将导致桥臂体积较大，安装维护困难，同时较大换流回路的杂散电感恶化了开关器件的电压应力与系统的电磁干扰(EMI)。
技术实现思路
本专利技术提出一种高功率密度、高可靠性、杂散电感小、安装与维护方便的适用于低压功率半导体器件串联的三电平整流器。本专利技术所提供的三电平整流器包括至少一相桥臂，其包括上半桥臂电路模块与下半桥臂电路模块。上半桥臂电路模块包括第一功率半导体开关单元、第一二极管单元、第二二极管单元、第一连接母排、第一绝缘导线与第一转接母排，第一二极管单元串联第二二极管单元，第一二极管单元连接直流母线的正极端，第一连接母排连接第一功率半导体开关单元与第一二极管单元，第一转接母排连接第二二极管单元，第一绝缘导线连接至第一转接母排和第一连接母排。下半桥臂电路模块包括第二功率半导体开关单元、第三二极管单元、第四二极管单元、第二连接母排、第二绝缘导线与第二转接母排，第三二极管单元串联第四二极管单元，第一功率半导体开关单元与第二功率半导体开关单元连接至电容单元的中性点，第二二极管单元与第三二极管单元连接至一交流接线端，第四二极管单元连接直流母线的负极端，电容单元连接于直流母线的正极端与负极端之间，第二连接母排连接第二功率半导体开关单元与第四二极管单元，第二转接母排连接第三二极管单元，第二绝缘导线连接第二连接母排和第二转接母排，上半桥臂电路模块与下半桥臂电路模块并列面对面放置。于一实施例中，第一、第二功率半导体开关单元中每一个包括多个功率半导体开关模块与多条串联母排，功率半导体开关模块是经由串联母排而串联，这些功率半导体开关模块内具有多个功率半导体开关。于一实施例中，第一、第二、第三、第四二极管单元中每一个包括多个二极管模块与多条串联母排，二极管模块是经由串联母排而串联，这些二极管模块内具有多个二极管。于一实施例中，第一二极管单元面对第四二极管单元，第一功率半导体开关单元面对第二功率半导体开关单元，第二二极管单元面对第三二极管单元。于一实施例中，第一二极管单元、第一功率半导体开关单元、第二二极管单元呈一直线排列，第一功率半导体开关单元位于第一二极管单元与第二二极管单元之间；第四二极管单元、第二功率半导体开关单元、第三二极管单元呈一直线排列，第二功率半导体开关单元位于第四二极管单元与第三二极管单元之间。于一实施例中，上半桥臂电路模块还包括一直流母线正极导体，连接第一二极管单元至直流母线的正极端。于一实施例中，上半桥臂电路模块还包括一第一交流连接母排，连接第二二极管单元至交流接线端。 于一实施例中，上半桥臂电路模块还包括一第一中性点连接母排，连接第一功率半导体开关单元与电容单元的中性点。于一实施例中，上半桥臂电路模块还包括绝缘板材，设置于第一功率半导体开关单元与第一二极管单元上，且第一中性点连接母排设置于绝缘板材上。于一实施例中，下半桥臂电路模块还包括一直流母线负极导体，连接第四二极管单元至直流母线的负极端。于一实施例中，下半桥臂电路模块还包括一第二交流连接母排，连接第三二极管单元至交流接线端。于一实施例中，下半桥臂电路模块还包括一第二中性点连接母排，连接第二功率半导体开关单元与电容单元的中性点。于一实施例中，下半桥臂电路模块还包括绝缘板材，设置于第二功率半导体开关单元与第四二极管单元上，且第二中性点连接母排设置于绝缘板材上。综上所述，本专利技术的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。藉由上述技术方案，可达到相当的技术进步，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优占-^ \\\. 1.以半个桥臂电路为一个模块进行了模块化设计，且上半桥臂电路和下半桥臂电路并列面对面放置，使得整流器的换流回路较小，杂散电感较小，结构紧凑，安装与更换方便以及生产成本低等；2.连接部分是由母排(由导电导体材料制成，例如:铜排、铝排)与绝缘导线(如:绝缘电缆)混合组成，区别于其他产品的连接部分全部由母排组成的连接方式。此连接方式，可以有效地解决系统连线过程中因为高压而导致的局部放电问题。以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本专利技术的技术方案提供更进一步的解释。【专利附图】【附图说明】为让本专利技术的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，说明书附图的说明如下:图1是一种三电平整流器电路的原理图(单相)；图2是图1的三电平整流器的换流回路；图3是依照本专利技术一实施例的一种功率半导体开关串联、二极管串联电路的原理图；图4是依照本专利技术一实施例的一种功率半导体开关单元的结构图；。图5是依照本专利技术一实施例的一种二极管单元的结构图；图6A、6B是依照本专利技术一实施例的一种上半桥臂电路结构布局图及其连接线；图7A、7B是依照本专利技术一实施例的一种下半桥臂电路结构图布局及其连接线；图8是依照本专利技术一实施例的一种三电平整流器单相桥臂的结构图。附图标记说明:DC+:直流母线的正极端DC-:直流母线的负极端N:电容单元的中性点AC_in:交流接线端Dl:第一二极管单元D2:第二二极管单元D3:第三二极管单元D4:第四二极管单元S1:第一功率半导体开关单元S2:第二功率半导体开关单元1:第一交流连接母排2:第二交流连接母排3:直流母线正极导体4:直流母线负极导体5:第一中性点连接母排6:第二中性点连接母排7、8、13、17:串联母排9:第一转接母排10、18: 二极管模块11、12、16:散热器14:第一绝缘导线14’:第二绝缘导线15:功率半导体开关模块19:第一连接母排19’:第二连接母排本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三电平整流器，其特征在于，包括至少一相桥臂，该至少一相桥臂包括：上半桥臂电路模块，包括第一功率半导体开关单元、第一二极管单元、第二二极管单元、第一连接母排、第一绝缘导线与第一转接母排，该第一二极管单元串联该第二二极管单元，该第一二极管单元连接直流母线的正极端，该第一连接母排连接该第一功率半导体开关单元与该第一二极管单元，该第一转接母排连接该第二二极管单元，该第一绝缘导线连接至该第一转接母排和该第一连接母排；以及下半桥臂电路模块，包括第二功率半导体开关单元、第三二极管单元、第四二极管单元、第二连接母排、第二绝缘导线与第二转接母排，该第三二极管单元串联该第四二极管单元，该第一功率半导体开关单元与该第二功率半导体开关单元连接至电容单元的中性点，该第二二极管单元与该第三二极管单元连接至一交流接线端，该第四二极管单元连接直流母线的负极端，该电容单元连接于该直流母线的正极端与负极端之间，该第二连接母排连接该第二功率半导体开关单元与该第四二极管单元，该第二转接母排连接该第三二极管单元，该第二绝缘导线连接该第二连接母排和该第二转接母排，该上半桥臂电路模块与该下半桥臂电路模块并列面对面放置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建刚，张兵，陶洋洋，文森林，乔理峰，甘鸿坚，应建平，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31