《一種基於IEGT的功率相模組》是榮信電力電子股份有限公司於2010年3月11日申請的專利，該專利的申請號為2010101216772，申請公布號為CN101795064A，公布日為2010年8月4日，發明人是李興、徐穎、崔效毓、汪昊、丁雅麗等。該發明涉及一種以IEGT為核心器件的大功率電力電子變換器領域的功率相模組。
《一種基於IEGT的功率相模組》包括兩個IEGT器件，每個IEGT器件均並聯有續流二極體，兩個IEGT器件串聯在一起，中間連線端引出為輸出端；相模組設有緩衝吸收電路。該相模組的電氣結構外部為密閉箱體，絕緣隔板將密封箱體內部分隔成上、下兩個空間，IEGT單元與二極體單元分別設定在絕緣隔板上、下空間內形成雙層結構。該發明具有功率密度大、運用可靠性高、安裝維護方便、模組化設計可以方便地自由組合等有益效果。
2013年10月，《一種基於IEGT的功率相模組》獲得第十五屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種基於IEGT的功率相模組》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種基於IEGT的功率相模組
- 類別：發明專利
- 公布號：CN101795064A
- 公布日：2010年8月4日
- 申請號：2010101216772
- 申請日：2010年3月11日
- 申請人：榮信電力電子股份有限公司
- 地址：遼寧省鞍山市高新區科技路108號
- 發明人：李興、徐穎、崔效毓、汪昊、丁雅麗、張海濤、李曠、郭自勇
- 分類號：H02M3/10（2006.01）I、H02M1/44（2007.01）I、H05K7/20（2006.01）I、H01L25/00（2006.01）I
- 專利代理機構：鞍山嘉訊科技專利事務所
- 代理人：張群
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）即絕緣柵雙極型電晶體，是由BJT（雙極型三極體）和MOS（絕緣柵型場效應管）組成的複合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大；MOSFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低，非常適合套用於變流系統如高壓變頻器、高壓靜止無功發生器、機車車輛牽引變流器、風力發電變流器、輕型直流輸電等領域。
IEGT是耐壓達4千伏以上的IGBT系列電力電子器件，通過採取增強注入的結構實現了低通態電壓，使大容量電力電子器件取得了飛躍性的發展。IEGT具有作為MOS系列電力電子器件的潛在發展前景，具有低損耗、高速動作、高耐壓、有源柵驅動智慧型化等特點，以及採用溝槽結構和多晶片並聯而自均流的特性，使其在進一步擴大電流容量方面頗具潛力。
IEGT的封裝方式為雙面散熱形式，比單面散熱的IGBT散熱效果更好，相模組體積更小，因為電力電子器件組成的功率模組的結構涉及範圍較廣，包括電力電子器件的安裝、散熱、電磁兼容、高壓絕緣配合等多方面的技術，因此2010年3月以前IEGT電力電子器件的安裝普遍存在距離鬆散，器件裸露，不利於絕緣，水冷循環為串聯式，不利於功率模組的維護和更換等缺點。
發明內容
專利目的
《一種基於IEGT的功率相模組》的目的是提供一種基於IEGT的功率相模組，採用封閉安裝、水冷散熱技術，滿足IEGT的功率相模組的安裝、散熱、電磁兼容、高壓絕緣、模組化設計等相關要求。
技術方案
《一種基於IEGT的功率相模組》包括兩個IEGT器件，每個IEGT器件均並聯有續流二極體，兩個IEGT器件串聯在一起，中間連線端引出為輸出端；相模組設有緩衝吸收電路。
所述的緩衝吸收電路包括電感、電阻、二極體及電容，二極體正極端與電感相連，二極體負極端與電阻相連，電阻與電感相連；二極體的負極端還連線電容，電容另一端與負母排相連線。所述的電感為兩個電感串聯。所述的IEGT器件還可為PPIGBT器件。
該相模組的機械結構包括密閉箱體及內部結構，密閉箱體包括框架、快速插接背板、前面板，內部結構包括IEGT單元、二極體單元、上分水器、下分水器、絕緣隔板；絕緣隔板將密封箱體內部分隔成上、下兩個空間，IEGT單元與二極體單元分別設定在絕緣隔板上、下空間內形成雙層結構，上分水器與下分水器分別設定在上、下空間內，上分水器與下分水器上分別設有水冷快速接頭，上分水器與下分水器還與IEGT單元與二極體單元上的散熱器通過水管相連，前面板上設定有輸出母排、驅動單元和拉手，輸入母排設定在快速插接背板上，快速插接背板上設有兩個導柱。
所述的IEGT單元由蝶簧、絕緣片、水冷緩衝電感、水冷散熱器和IEGT器件同軸壓裝在一起構成。
所述的水冷緩衝電感由多個串接的鐵氧體磁環、金屬管和水冷圓盤接頭組成。
所述的二極體單元由蝶簧、絕緣片、壓裝式電阻、水冷散熱器和二極體器件同軸壓裝在一起構成。
所述的基於IEGT的功率相模組可套用於高壓變頻器、高壓靜止無功發生器、機車車輛牽引變流器、風力發電變流器、輕型直流輸電領域。
有益效果
與2010年3月以前技術相比，《一種基於IEGT的功率相模組》的有益效果在於：
（1）功率密度大；IEGT單元與二極體單元通過絕緣的隔板分開，使相單元的結構非常緊湊，減小功率櫃的體積。
（2）運用可靠性高；相模組外部為密閉結構，保證了半導體功率器件在密封、潔淨的環境下工作，極大地提高了相模組的運行可靠性。
（3）安裝維護方便；輸入母排固定在快速插接背板上，快速插接背板上還設有導柱，可以實現與其它部件的連線埠快速插拔，方便維護並且不需在櫃後操作；上、下分水器上設計快速接頭，實現冷卻水的無滴漏快速接入和分斷，維護方便。
（4）選用的箝位型緩衝吸收電路可以有效的抑制尖峰電壓和電流，即有效阻止高dv/dt與di/dt，大大緩減器件在電路中承受的電應力，降低器件的開關損耗、避免器件的二次擊穿和抑制電磁干擾，從而提高電路的可靠性。
（5）模組化設計可以方便地自由組合，廣泛套用在多種電力電子裝置中。
附圖說明
圖1是相模組的電氣結構圖；
圖2是《一種基於IEGT的功率相模組》的機械結構主視圖；
圖3是該發明的機械結構俯視圖；
圖4是該發明的機械結構左視圖；
圖5是圖2除去前面板後的機械結構示意圖。
圖中：1-拉手2-輸出母排3-驅動單元4-前面板5-框架6-導柱7-快速插接背板8-輸入母排9-蝶簧10-水冷快速接頭11-上分水器12-水冷緩衝電感13-IEGT單元14-二極體單元15-絕緣隔板16-下分水器17-絕緣片18-水冷圓盤接頭19-水冷散熱器20-二極體器件21-壓裝式電阻22-IEGT器件23-金屬管。
權利要求
1.《一種基於IEGT的功率相模組》相模組包括兩個IEGT器件，每個IEGT器件均並聯有續流二極體，兩個IEGT器件串聯在一起，中間連線端引出為輸出端；相模組設有緩衝吸收電路；其特徵在於，該相模組的機械結構包括密閉箱體及內部結構，密閉箱體包括框架、快速插接背板、前面板，內部結構包括IEGT單元、二極體單元、上分水器、下分水器、絕緣隔板；絕緣隔板將密閉箱體內部分隔成上、下兩個空間，IEGT單元與二極體單元分別設定在絕緣隔板上、下空間內形成雙層結構，上分水器與下分水器分別設定在上、下空間內，上分水器與下分水器上分別設有水冷快速接頭，上分水器與下分水器還與IEGT單元與二極體單元上的散熱器通過水管相連，前面板上設定有輸出母排、驅動單元和拉手，輸入母排設定在快速插接背板上，快速插接背板上設有兩個導柱。
2.根據權利要求1所述的一種基於IEGT的功率相模組，其特徵在於，所述的IEGT單元由蝶簧、絕緣片、水冷緩衝電感、水冷散熱器和IEGT器件同軸壓裝在一起構成。
3.根據權利要求2所述的一種基於IEGT的功率相模組，其特徵在於，所述的水冷緩衝電感由多個串接的鐵氧體磁環、金屬管和水冷圓盤接頭組成。
4.根據權利要求1所述的一種基於IEGT的功率相模組，其特徵在於，所述的二極體單元由蝶簧、絕緣片、壓裝式電阻、水冷散熱器和二極體器件同軸壓裝在一起構成。
實施方式
參見圖1，《一種基於IEGT的功率相模組》包括開關器件IEGT1和開關器件IEGT2，開關器件IEGT1並聯有續流二極體D1，開關器件IEGT2並聯有續流二極體D2，開關器件IEGT1和開關器件IEGT2串聯在一起，中間連線端引出為輸出端；相模組設有緩衝吸收電路。
緩衝吸收電路包括兩個串聯的電感L1、L2、電阻R、二極體D3及電容C，二極體D3正極端與電感L2相連，二極體D3負極端與電阻R相連，電阻R與電感L1相連；二極體D3的負極端還連線電容C，電容C另一端與負母排相連線。上述的IEGT器件還可為PPIGBT器件。
見圖2、圖3、圖4，基於IEGT的功率相模組，該相模組的機械結構包括密閉箱體及內部結構，密閉箱體包括框架5、快速插接背板7、前面板4，內部結構包括IEGT單元13、二極體單元14、上分水器11、下分水器16、絕緣隔板15；絕緣隔板將密閉箱體內部分隔成上、下兩個空間，IEGT單元13與二極體單元14分別設定在絕緣隔板15上、下空間內形成雙層結構，上分水器11與下分水器16分別設定在框架5上部和下部，上分水器11與下分水器16上分別設有水冷快速接頭10，實現冷卻水的快速接入和分斷，上分水器11與下分水器16還與IEGT單元13與二極體單元14上的散熱器通過水管相連，前面板4上設定有輸出母排2、驅動單元3和拉手1，方便相模組安裝與維護，輸入母排8設定在快速插接背板7上，快速插接背板7上還設有兩個導柱6，可以實現與其它部件的連線埠快速、準確的插拔。
見圖5，IEGT單元13包括蝶簧9、絕緣片17、水冷散熱器19、IEGT器件22，兩個IEGT器件22、水冷緩衝電感12的水冷圓盤接頭18、水冷散熱器19通過蝶簧9和絕緣片17依次壓裝在兩側框架5之間；二極體單元14由三個二極體器件20、壓裝式電阻21及水冷散熱器19通過蝶簧9和絕緣片17依次壓裝在兩側框架5之間，水冷緩衝電感12由多個串接的鐵氧體磁環、金屬管23和水冷圓盤接頭18組成。
蝶簧9可以減小IEGT器件22及二極體器件20的側面和水冷散熱器19之間的接觸熱阻和接觸電阻，達到良好的散熱效果，從而滿足IGET及二極體的安裝要求。
榮譽表彰
2013年10月，《一種基於IEGT的功率相模組》獲得第十五屆中國專利優秀獎。
