申请/专利权人：清华四川能源互联网研究院;清华大学

申请日：2018-01-02

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN108075620B

主分类号：H02M1/00

分类号：H02M1/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2018.06.19#实质审查的生效;2018.05.25#公开

摘要：本发明涉及一种IGCT晶闸管构成的大功率单元，包括框架组件1和位于所述框架组件1上的IGCT压装模块2，所述IGCT压装模块2包括外接水冷结构3、RC缓冲回路5、IGCT器件10、二极管11、散热器12和绝缘件13，其中，所述绝缘件13、所述二极管11、所述IGCT器件10、所述散热器12、所述RC缓冲回路5从下往上依次装配；所述IGCT器件10、所述二极管11、所述散热器12和所述绝缘件13通过压装而结合。本发明的优点是：单元集成化所有器件，结构紧凑、美观、分配合理；所有模块、单元都可独立安装、拆卸和维护，有效的节省了安装和接线的时间。

主权项：1.一种IGCT晶闸管构成的大功率单元，包括框架组件1和位于所述框架组件1上的IGCT压装模块2，其特征在于：所述IGCT压装模块2包括外接水冷结构3、RC缓冲回路5、IGCT器件10、二极管11、散热器12和绝缘件13，其中，所述绝缘件13、所述二极管11、所述IGCT器件10、所述散热器12、所述RC缓冲回路5从下往上依次装配；所述IGCT器件10、所述二极管11、所述散热器12和所述绝缘件13通过压装而结合；还包括直流支撑电容组件4和直流电容输出铜排6，其中，所述直流电容输出铜排6安装固定在所述直流支撑电容组件4面向所述IGCT压装模块2的侧面上；所述直流电容输出铜排6通过铜排与所述IGCT压装模块2和所述RC缓冲回路5连接；所述直流电容输出铜排6由正负极母排加入中间绝缘隔板构成，整体安装在直流支撑电容组件4的电容接线柱上；框架组件1包括底架7、IGCT压装模块2的固定框架8，所述IGCT压装模块2的底部固定在所述底架7的一端，所述IGCT压装模块2安装在固定框架8的内侧位置上，所述IGCT压装模块2的驱动部分固定到所述固定框架8的绝缘梁9上，所述RC缓冲回路5的一端固定在所述IGCT压装模块2的散热器12上，另一端固定在直流电容输出铜排6上。

全文数据：一种IGCT晶闸管构成的大功率单元结构技术领域[0001]本发明涉及IGCT晶闸管构成的大功率单元结构，属于电力系统电网装置及变频器技术领域。该中高压功率单元可以应用于电力、冶金、铁路等使用晶闸管作为核心器件的其它领域。背景技术[0002]从1997年IGCT应用在换流装置以来，其功率、可靠性、效率、成本等诸多方面取得了巨大进展，同时促进了电力电子成套装置的飞跃，IGCT应用的换流装置以其独特的优势得到了广泛的重视和应用。如IGCT换流装置在高中压变频器的应用较多，其优势也在不断的显现，而且其具有的优势电气性能有很大发展潜力。在目前的换流装置中，可替代常规晶闸管电力电子开关器件，应用在大功率的换流装置中，具有器件少，耐压高的特点。因此，IGCT晶闸管构成的大功率单元结构有其自身的优点。单元结构的研发设计是直接关系着发挥其电气性能优势的重要环节。发明内容[0003]为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种不仅结构紧凑、美观、分配合理，而且可独立安装、拆卸和维护的一种应用在中高压电网配电系统中的换流单元结构。[0004]为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：[0005]一种IGCT晶闸管构成的大功率单元，包括框架组件（1和位于所述框架组件（1上的IGCT压装模块2，其特征在于：[0006]所述IGCT压装模块2包括外接水冷结构（3、RC缓冲回路5、IGCT器件（10、二极管11、散热器12和绝缘件13，其中，[0007]所述绝缘件（13、所述二极管（11、所述IGCT器件（10、所述散热器（12、所述RC缓冲回路5从下往上依次装配；[0008]所述IGCT器件（10、所述二极管（11、所述散热器（1¾和所述绝缘件（1¾通过压装而结合。[0009]进一步地，所述二极管11和所述IGCT器件（10与所述散热器12连接。[0010]进一步地，所述冷水结构⑶包括水管，所述水管通过以下两种方式中的一种或两种布置：[0011]方式一:水管两端连接到所述散热器12上；[0012]方式二:水管一端连接到散热器12上，另一端连接到分水器上。[0013]进一步地，所述IGCT晶闸管构成的大功率单元还包括直流支撑电容组件4和直流电容输出铜排6，其中，[0014]所述直流电容输出铜排6安装固定在所述直流支撑电容组件4面向所述IGCT压装模块⑵的侧面上；[0015]所述直流电容输出铜排⑹通过铜排与所述IGCT压装模块⑵和所述RC缓冲回路⑸连接。[0016]进一步地，所述直流电容输出铜排6由正负极母排加入中间绝缘隔板构成，整体安装在直流支撑电容组件⑷的电容接线柱上。[0017]进一步地，框架组件⑴包括底架7、IGCT压装模块⑵的固定框架⑻。[0018]进一步地，所述IGCT压装模块2的底部固定在所述底架⑺的一端，所述IGCT压装模块⑵的驱动部分固定到所述固定框架⑻的绝缘梁⑼上。[0019]进一步地，所述RC缓冲回路⑸的一端固定在所述IGCT压装模块⑵的散热器（12上，另一端固定在直流电容输出铜排¢3上。[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果是：[0021]1、结构设计集成化，所有模块、单元、器件集成合理布置在一个单元内。结构更紧凑、合理、美观。[0022]2、按功能划分更加明确，所有附属模块、单独电气件都可独立安装、拆卸、维护。当设备出现故障时，方便问题排查;将各器件与压装模块相关的部分整合为一体，形成一个单元，这样不但可以在没有时间检查问题出处的时候将整个模块单元进行更换，同时也可将单个独立附属模块卸下后，对每一部分进行逐一检查，为维护和维修带来了极大的便利，同时也节省了很多时间。附图说明[0023]图1是IGCT晶闸管构成的大功率单元结构前视图。[0024]图2是IGCT晶闸管构成的大功率单元结构后视图。[0025]图3是单元框架三维图。[0026]图4是IGCT压装阀串结构前视图。[0027]图5是IGCT模块单元结构前视图。[0028]图中：1-框架组件，2-IGCT压装模块，3-外接水冷结构，4-直流支撑电容组件结构，5-RC缓冲回路结构，6-直流电容输出铜排结构，7-底架，8-固定框架，9-绝缘梁，10-IGCT器件，11-二极管，12-散热器，13-绝缘件。具体实施方式[0029]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0030]如图1示出了IGCT晶闸管构成的大功率单元结构前视图、如图2示出了IGCT晶闸管构成的大功率单元结构后视图。如图所示，所述IGCT晶闸管构成的大功率单元包括框架组件（1、IGCT压装模块2、直流支撑电容组件结构⑷和直流电容输出铜排结构⑹。其中，直流电容输出铜排结构⑹安装固定在直流支撑电容组件结构⑷面向IGCT压装模块2的侧面上，并且直流电容输出铜排结构6通过铜排与IGCT压装模块2和RC缓冲回路结构5连接。直流电容输出铜排结构6由正负极母排加入中间绝缘隔板构成，整体安装在直流支撑电容组件结构4的电容接线柱上，在保证电气安全距离的同时在结构布局方面做到紧凑合理，电流分布均匀，并具有杂散电感低等特点。直流支撑电容组件结构4能够根据整体布局进行调整，电容尺寸可以根据直流支撑电容组件结构4布局进行定制，使得整体布局更加合理且无浪费空间。[0031]如图3示出了单元框架的三维图。如图所示，框架组件（1包括底架（7、IGCT压装模块2的固定框架8。底架7包括沿长度方向的两根边梁、沿宽度方向的两根横梁、两根边梁之间的多根横梁。上述两根横梁分别在上述两个边梁的端部通过螺栓固定，从而形成方形结构，在方形结构内部，设有多根与边梁通过螺栓固定的横梁。[0032]所述固定框架8具有底梁和纵梁，其中由四根底梁形成方形结构，使得所述固定框架8能够通过其螺栓固定在所述底架上；四根纵梁螺栓固定于四根底梁形成的方形结构连接角处。所述固定框架8位于底架7长度方向的一端。所述固定框架8包括固定IGCT压装模块2的驱动部分的纵梁，也就是绝缘梁9，而且这种固定也可以采用螺栓固定的方式。而所述直流支撑电容组件结构⑷位于底架7长度方向的另一端。[0033]如图4示出了IGCT压装模块前视图。如图所示，IGCT压装模块2包括外接水冷结构3、RC缓冲回路结构5、IGCT器件（10、二极管（11、散热器（12和绝缘件（13。其中，IGCT器件10是IGCT与驱动组件的一体化结构。[0034]上述绝缘件（13、二极管（11、IGCT器件（10、散热器（12、RC缓冲回路结构⑸从下往上依次装配，通过压力机将IGCT器件（10、二极管（11、散热器12和绝缘件13压装而成。上述二极管（11和上述IGCT器件（10通过上述散热器（12实现连接。该散热器（12给电子功率器件散热同时也代替铜排导通电流，结构上即实现了电气性能要求同时也保证了体积占用空间最小。[0035]在IGCT压装模块2压装完毕后安装上述冷水结构3，把冷水结构的水管安装在散热器（12和分水器上。冷水结构的水管有两种布置方式:第一种布置方式，水管两端连接到散热器上;第二种布置方式，水管一端连接到散热器上，另一端连接到分水器上。如图4所示，外接水冷结构3包括连接两端连接散热器12的水管、和一端连接散热器12另一端连接分水器的水管。具体地，有四条水管与散热器（12连接，水管的两端分别连接到不同的散热器上;有两条水管中第一条水管的一端连接到散热器（12上、第一条水管的另一端连接到分水器上，同样第二条水管也如第一条的连接方式相同。外接水冷结构〇3的散热更加均匀，占用空间少，并且安装拆卸及维护更加方便。[0036]如图5示出了IGCT模块单元结构前视图。如图所示，IGCT压装模块⑵和固定框架8并列布置在底架7长度方向的一端。IGCT压装模块2的底部固定在所述底架7的一端，IGCT压装模块2的驱动部分固定到所述固定框架⑻的绝缘梁⑼上，也就是1}：1'压装模块⑵安装在固定框架⑻的内侧位置上。[0037]RC缓冲回路⑸、空心电抗器、IGCT电源与IGCT压装阀串连接。RC缓冲回路结构⑸的一端固定在IGCT压装模块¾的散热器1¾上，另一端固定在直流电容输出铜排结构6上。RC缓冲回路具有接线短，电流无绕行等特点。[0038]本发明的优点是:单元集成化所有器件，结构紧凑、美观、分配合理;所有模块、单元都可独立安装、拆卸和维护。有效的节省了安装和接线的时间。当单元出现故障时，拆卸和维修更方便快捷。[0039]本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

权利要求：1.一种IGCT晶闸管构成的大功率单元，包括框架组件（1和位于所述框架组件⑴上的IGCT压装模块⑵，其特征在于：所述IGCT压装模块⑵包括外接水冷结构¾、RC缓冲回路5、IGCT器件（10、二极管11、散热器12和绝缘件13，其中，所述绝缘件（13、所述二极管（11、所述IGCT器件（10、所述散热器（12、所述RC缓冲回路5从下往上依次装配；所述IGCT器件（10、所述二极管（11、所述散热器（12和所述绝缘件（13通过压装而结合。2.根据权利要求1所述的IGCT晶闸管构成的大功率单元，其特征在于：所述二极管11和所述IGCT器件（10与所述散热器12连接。3.根据权利要求1所述的IGCT晶闸管构成的大功率单元，其特征在于：所述冷水结构⑶包括水管，所述水管通过以下两种方式中的一种或两种布置：方式一:水管两端连接到所述散热器12上；方式二:水管一端连接到散热器12上，另一端连接到分水器上。4.根据权利要求1所述的IGCT晶闸管构成的大功率单元，其特征在于：所述IGCT晶闸管构成的大功率单元还包括直流支撑电容组件4和直流电容输出铜排⑹，其中，所述直流电容输出铜排6安装固定在所述直流支撑电容组件4面向所述IGCT压装模块⑵的侧面上；所述直流电容输出铜排⑹通过铜排与所述IGCT压装模块2和所述RC缓冲回路5连接。5.根据权利要求4所述的IGCT晶闸管构成的大功率单元，其特征在于：所述直流电容输出铜排6由正负极母排加入中间绝缘隔板构成，整体安装在直流支撑电容组件⑷的电容接线柱上。6.根据权利要求1所述的IGCT晶闸管构成的大功率单元，其特征在于：框架组件⑴包括底架7、IGCT压装模块⑵的固定框架⑻。7.根据权利要求6所述的IGCT晶闸管构成的大功率单元，其特征在于：所述IGCT压装模块2的底部固定在所述底架7的一端，所述IGCT压装模块2的驱动部分固定到所述固定框架⑻的绝缘梁⑼上。8.根据权利要求4所述的IGCT晶闸管构成的大功率单元，其特征在于：所述RC缓冲回路5的一端固定在所述IGCT压装模块2的散热器（12上，另一端固定在直流电容输出铜排⑹上。

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