基于IGBT模块并联的大功率变流器

摘要

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于IGBT模块并联的大功率变流器。本发明的大功率变流器金属膜电容器采用异极性布置-电容器的极性为正负交错布置的大功率变流器结构，其电路结构对称，模块均流效果好，回路杂散电感小，便于链节模块之间级联以实现大功率应用。解决了单个IGBT模块容量不能满足大功率变流器的应用，以及并联IGBT模块存在的均流等问题。

主权项

一种基于IGBT模块并联的大功率变流器，其特征在于，包括IGBT模块、直流电容器、H桥电路、驱动电路、放电电路、旁路电路、单元控制器、交直流母排和液冷散热器，其中：直流电容器起到电压支撑作用，并作为取能电源的输入电压；直流电容器选用多组并联安装的使用寿命长的金属膜电容器，且采用异极性布置，通过无感复合母排与桥臂IGBT相连；H桥电路的作用是根据控制器指令输出补偿电压，为实现大功率输出，H桥电路中上下桥臂采用多只IGBT模块并联；两个左右桥臂布置在直流电容器的一侧，选用同一批次、同一包装的IGBT模块进行并联，从而保证并联IGBT模块参数的一致性；驱动电路用于触发IGBT模块中的器件，为使得并联IGBT模块的开通和关断特性一致，选用专门为大容量IGBT模块设计的主、从驱动电路，并且为了减少引线电感，驱动电路直接安装在IGBT模块上，所述IGBT模块安装在液冷散热器上；交直流母排的作用是将直流电容器和H桥IGBT模块连接起来，为了减少杂散电感，设置为复合叠层母排，布置在直流电容器和IGBT模块的正上方；液冷散热器起散热作用，为两路独立的水路，将IGBT模块开通和关断过程中产生的大部分热量通过水路散出去，为便于链节模块间的级联，液冷散热器的进、出水口设计在散热器的同一侧上；放电电路的作用是为直流电容器提供过压保护，紧急和正常退出时为直流电容器放电；放电电路包括放电IGBT模块与放电电阻串联，当直流母线电压超过整定的阈值之后，放电IGBT模块导通，通过放电电阻给直流电容放电，放电IGBT模块安装在液冷散热器的背面，放电电阻设置在液冷散热器的下方，通过无感复合母排引出端与液冷散热器相连接；旁路电路的作用是为整个大功率变流器的链节单元提供保护，当链节单元正常运行时，H桥电路投入工作，旁路电路退出运行；当链节单元内部发生特定故障时，信号上报给主控制器，主控制器经过判断发出命令，封锁H桥电路，同时旁路电路开通，输出电流转移至旁路部分，从而使得故障链节退出；旁路元件选用单极机械开关，放置在液冷散热器的下方，通过交流输出排引出端与液冷散热器相连，交流输出排还与相邻链节单元相连接；单元控制器负责接受并执行主控制器下发的命令，把大功率变流器内部的状态上传给主控制器，对大功率变流器进行控制、监测和保护，单元控制器及驱动电路布置在大功率变流器的外侧。