本发明专利技术提供一种基于焊接型IGBT与压接型二极管反并联结构的换流单元，包括IGBT模块和电容，所述IGBT模块包括反并联的焊接型IGBT和压接型二极管，所述IGBT模块与所述电容并联。本发明专利技术提供的一种基于焊接型IGBT与压接型二极管反并联结构的换流单元，包括焊接型IGBT和压接型二极管，在包含多个串联的换流单元的换流器中，故障的换流单元可以转化为短路失效模式，保证整个IGBT阀的安全工作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电カ电子半导体器件应用领域，具体讲涉及一种基于焊接型IGBT与压接型ニ极管反并联结构的换流単元。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor)是 20 世纪80年代中期出现的ー种半导体电カ开关器件，它的输入控制部分为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET,Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor),输出级为双极结型晶体管，兼有MOSFET和电カ晶体管的优点高输入阻抗，电压控制，驱动功率小，开关速度快，工作频率可达10 40kHz，饱和压降低，电压电流容量较大，安全工作区宽，但 单个IGBT的电压、电流允许值很难再提高，为了应用于高电压、大功率的领域，可以采用模块化多电平和H桥级联多电平的方法。模块化多电平技术和H桥级联多电平技术均为ー种多电平换流器技木，每相桥臂采用多个电气、结构和功能相同的子単元串联而成，并且将直流侧支撑电容分散集成到单个子单元中，每个子単元包含ー个直流电源(一般为直流储能电容)，单个子単元主功率开关管的不同开关组合具备类似于单刀双掷开关的功能，不同开关组合与直流电源相互配合，从而形成了具有两种电平输出的“可控电压源”，H桥级联技术区别模块化多电平技术在于H桥级联技术没有直流母线。传统模块化多电平技术和H桥级联多电平技术的子换流单元受到IGBT器件额定电压的限制，难以进ー步提高电压，需要通过引入IGBT串联以提高子模块的电压与容量，同时各个换流单元间会产生电压不平衡的情况，而高电压、大功率的应用领域决定了一旦出现严重的电压不平衡，IGBT将不可避免的出现失效甚至爆炸，而IGBT出现断路实现或者发生爆炸后，又会损坏这些大功率电カ电子装置，造成严重的损失。目前半导体器件的封装形式主要有焊接型和平板压接型两种，焊接型具有体积小，安装方便，结构简单等优点，但器件只能单面散热，要求地板既要绝缘又要导热性能好，其失效形式为断路形式，平板压接型结构是将器件和双面散热器紧固在一起，散热器既作散热又作电极之用，散热性能好，器件工作安全可靠，失效模式为短路形式。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于焊接型IGBT与压接型ニ极管反并联结构的换流単元，焊接型IGBT出现断路故障吋，故障的IGBT为短路失效形式，不影响整个IGBT串联结构的工作，此外，反并联ニ极管耐压值应当稍低于IGBT耐压值，当焊接型IGBT出现电压超出正常工作电压的异常エ况时，压接型ニ极管会过压击穿，形成短路失效，保护该IGBT不至于损坏，采用本结构可以省去传统换流単元必需的保护用晶闸管。本专利技术提供的一种换流単元包括=IGBT模块和电容，所述IGBT模块包括反并联的焊接型IGBT和压接型ニ极管，所述IGBT模块与所述电容并联。本专利技术提供的第一优选技术方案中所述IGBT模块包括半桥结构，所述半桥结构包括一个桥臂，桥臂包括上下两个反并联的焊接型IGBT和压接型ニ极管。本专利技术提供的第二优选技术方案中所述IGBT模块包括H桥结构，所述H桥结构包括対称的两个桥臂，每个桥臂包括上下两个反并联的焊接型IGBT和压接型ニ极管。本专利技术提供的第三优选技术方案中所述压接型ニ极管通过平板压接的封装形式封装进散热器里，所述焊接型IGBT的集电极与发射极固定在所述散热器两端。本专利技术提供的第四优选技术方案中所述压接型ニ极管通过20KN-80KN强カ压接与散热器压合。本专利技术提供的第五优选技术方案中所述压接型ニ极管为压接型碳化硅ニ极管。 本专利技术提供的第六优选技术方案中所述压接型ニ极管的耐压值低于IGBT耐压值。本专利技术提供的第七优选技术方案中提供一种模块化多电平结构电压源换流器，一端连接高压直流输电的直流网络侧(I)，另一端连接三相交流网络侧(2)，所述模块化多电平结构电压源换流器包括三相支路，每相支路包括串联的半桥结构IGBT模块的换流单J Li ο本专利技术提供的第八优选技术方案中提供ー种H桥级联多电平结构电压源换流器，一端连接三相中性点，另一端连接三相交流网络侧，所述模块化多电平结构电压源换流器包括三相支路，每相支路包括串联的H桥结构IGBT模块与电容并联的换流単元。附图说明图I是本专利技术实施例提供的一种模块化多电平换流单元结构框图；图2是本专利技术实施例提供的ー种H桥级联型多电平换流单元结构框图；图3是本专利技术实施例提供的一种模块化多电平电压源换流器结构框图；图4是本专利技术实施例提供的ー种H桥级联型电压源换流器结构框图。图中1、直流网络侧2、三相交流网络侧3、换流单元4、开关器件5、电容。具体实施例方式本专利技术提供的ー种换流单元，包括并联的IGBT模块与电容，该IGBT模块包括焊接型IGBT和压接型ニ极管。为了达到较好的保护效果，压接型ニ极管的额定耐压可以稍低于焊接型IGBT额定耐压值。进ー步的，该压接型ニ极管为压接型SiC(碳化硅)ニ极管。实施例一本专利技术提供的实施例一为ー种模块化多电平换流单元，具体结构示意图如图I所示，由图I可以看出，本实施例提供的一种模块化多电平换流单元包括并联的IGBT模块与电容，本实施例提供的IGBT模块结构为半桥型，桥臂包括上下两个反并联的焊接型IGBT和压接型ニ极管。压接型ニ极管通过平板压接的散热器形式连接到IGBT，平板压接式结构主要是将器件和双面散热器紧固在一起，散热器既作散热又作电极之用，压接型ニ极管通过平板压接的方式反并联于其相应的焊接型IGBT的集电极C和发射极E之间。本实施例提供的一种模块化多电平换流单元由两组相互独立的IGBT、ニ极管和ー个电容组成，换流单元中的一只IGBT损坏后，此换流単元的电容电压将不断升高，进而导致IGBT反并联的平板压接式ニ极管击穿，并进入短路失效模式，使得该换流単元短路。若换流单元中一只IGBT出现エ作电压超出正常工作电压的异常エ况时，由于反并联ニ极管耐压值稍低于IGBT耐压值，压接型ニ极管会过压击穿，形成短路失效，保护该IGBT不至于损坏，该换流単元短路。因此，采用本结构可以省去传统换流単元必需的保护用晶闸管。实施例ニ 本专利技术提供的实施例ニ为ー种H桥级联型多电平换流单元，具体结构如图2所示，由图2可以看出，本实施例提供的ー种H桥级联型多电平换流単元包括并联的IGBT模块和电容，本实施例提供的IGBT模块结构为H桥型，每个桥臂包括上下两个反并联的焊接型IGBT和压接型ニ极管。压接型ニ极管通过平板压接的散热器形式连接到IGBT，平板压接式结构主要是将 器件和双面散热器紧固在一起，散热器既作散热又作电极之用，压接型ニ极管通过平板压接的方式反并联于其相应的焊接型IGBT的集电极C和发射极E之间。本实施例提供的一种模块化多电平换流单元由四组相互独立的IGBT、ニ极管和ー个电容组成，换流单元中的一只IGBT损坏后，该换流単元的电容电压将不断升高，进而导致IGBT反并联的平板压接式ニ极管击穿，并进入短路失效模式，使得该换流単元短路。若换流单元中一只IGBT出现エ作电压超出正常工作电压的异常エ况时，由于反并联ニ极管耐压值稍低于IGBT耐压值，压接型ニ极管会过压击穿，形成短路失效，保护该IGBT不至于损坏，该换流単元短路。因此，采用本结构可以省去传统换本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种换流单元，包括IGBT模块和电容，其特征在于：所述IGBT模块包括反并联的焊接型IGBT和压接型二极管；所述IGBT模块与所述电容并联。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴锐，温家良，韩健，陈中圆，蔚泉清，贾娜，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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