一种IGBT的H桥整流水冷功率模块制造技术

本发明专利技术公开了一种IGBT的H桥整流水冷功率模块，属于半导体开关技术领域。所述的H桥整流水冷功率模块包括框架、第一个H桥桥臂模块、第二个H桥桥臂模块和直流支撑电容，所述的第一个H桥桥臂模块和第二个H桥桥臂模块结构相同，均包括板式水冷散热器和4个IGBT元件；4只IGBT元件在水冷散热器上阵列安装，4只IGBT元件每中2个为并联关系，2组并联的IGBT组成H桥单桥臂；2个桥臂上的电路连接通过层叠母排E1与E2连接；直流支撑电容的后侧面上安装电容层叠母排F，与所述的层叠母排E1与E2的直流出端相连。本发明专利技术电路布置紧凑，从而减小相互的杂散电感，将水路接口布置于整体模块前端方便拆装。整个系统的直流母线后置，方便多级的级联。

A IGBT H bridge rectifying water cooling power module

The invention discloses a IGBT H bridge rectifier water cooling power module, which belongs to the field of semiconductor switch technology. H bridge rectifier cooling power module comprises a first frame, a H bridge module, second H bridge module and DC capacitor, the first H bridge module and second H bridge module structure of the same, including water cooled radiator and 4 IGBT elements; 4 IGBT components in the water-cooling radiator array installation, 4 IGBT in the 2 elements of each parallel relationship, 2 sets of parallel IGBT H bridge single arm bridge circuit; 2 bridge arm connected by the laminated busbar connected with E2 E1; after the side of DC capacitor installed on the laminated busbar capacitance F. E1 and E2 laminated busbar and the DC output end. The invention has compact layout, thus reducing the stray inductance of each other, and arranging the water channel interface to the front end of the whole module to be easily disassembled. The DC bus rear of the whole system is convenient for multistage cascade.

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT的H桥整流水冷功率模块
本专利技术属于半导体开关
，涉及一种基于H桥的整流功率模块，具体来说，是一种绝缘栅双极型晶体管IGBT元件(InsulatedGateBipolarTransistor)H桥整流水冷功率模块，此模块的模块化程度更高，电路杂散电感更少，适用于0.5～3.5MVA大功率变频器中，可广泛应用于中、高压传动领域。
技术介绍
在高压大容量的电气传动应用领域，级联型变换器的优点是控制简单，模块化结构，扩展性好。根据变换器输入输出电能性质的不同，级联型变换器分为H桥级联逆变器(CHBI)和H桥级联整流器(CHBR)。其中CHBR的直流侧可以输出相同或者不同的电压，能够同时为多路负载供电，它的交流侧是模块电路串联的结构，因此可以在不对功率器件提高耐压要求的前提下直接与高压电网连接，因此CHBR是一个很好的有源前端，他可以与逆变器相结合，构成背靠背的AC-DC-AC功率变换器。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种IGBT的H桥整流水冷功率模块，将以IGBT元件为主功率器件的整流功率模块作为一个结构单元，通过H桥两个桥臂的相模块与直流支撑电容的结合，组成一个H桥整流水冷功率模块，布局更加合理、结构更加紧凑、散热能力更高。所述的一种IGBT的H桥整流水冷功率模块，包括框架以及框架上安装的第一个H桥桥臂模块、第二个H桥桥臂模块和直流支撑电容，其中，第一个H桥桥臂模块和第二个H桥桥臂模块结构相同，分别包括隔热电源、板式水冷散热器和四个IGBT元件。4个IGBT元件在板式水冷散热器上阵列安装，型号及位置均可互换；4个IGBT元件其中2个为并联关系，2组并联的IGBT组成H桥单桥臂；2个桥臂上的电路连接通过层叠母排E1与E2连接，第一个H桥桥臂模块安装层叠母排E1，第二个H桥桥臂模块安装层叠母排E2；直流支撑电容的后侧面上安装电容层叠母排F，与H桥左右两个桥臂的IGBT模块中层叠母排E1与E2的直流出端相连。本专利技术的优点在于：1、本专利技术整流水冷功率模块采用了将直流支撑电容设置在两个H桥桥臂的模块之间，即节省空间、同时也利于实现电气连接，减小电气连接距离，可以减小回路中的等效电感。2、本专利技术整流水冷功率模块，实现了主模块的标准化，增加了易维护性，使得左右2个桥臂模块在结构上完全相同；3、本专利技术整流水冷功率模块采用的不同的电气及水路接口，可分别独立正常工作，相互不干扰各自的运行。功率模块的结构紧凑，空间尺寸小，组装简单、方便，适用于0.5～3.5MVA大功率变频器。附图说明图1为本专利技术H桥整流水冷功率模块整体结构示意图；图2为本专利技术H桥整流水冷功率模块中单个桥臂的模块结构示意图；图3为本专利技术H桥整流水冷功率模块中层叠母排E1与层叠母排F连接方式示意图；图4为本专利技术H桥整流水冷功率模块中层叠母排E2与层叠母排F连接方式示意图。图中：1-框架；2-第一个H桥桥臂模块；3-第二个H桥桥臂模块；4-直流支撑电容；5-隔离电源；6-板式水冷散热器；7-IGBT元件；8-层叠母排E1；9-层叠母排E2；10-层叠母排E1上直流出排P1；11-层叠母排E1上直流出排N1；12-层叠母排E1上交流出排A1；13-层叠母排E2上直流出排P2；14-层叠母排E2上直流出排N1；15-层叠母排E2上交流出排A2；16-电容层叠母排F；17-层叠母排F上直流出排P3；18-层叠母排F上直流出排N3；19-进水口；20-回水口。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。本专利技术一种IGBT的H桥整流水冷功率模块，包括框架1、第一个H桥桥臂模块2、第二个H桥桥臂模块3与直流支撑电容4，如图1所示。结合电气原理图，合理布置各个电力电子元器件的位置，构成H桥整流水冷功率模块；具体布置方式如下：所述框架1由12个角钢钢板焊接而成的一个长方体的框架结构；第一个H桥桥臂模块2、第二个H桥桥臂模块3与直流支撑电容4分别安装在框架左面外立面，框架右面外立面及框架中间；且三者间采用背靠背式的电路结构，使得第一个H桥桥臂模块2、第二个H桥桥臂模块3在结构上完全相同。其中，第一个H桥桥臂模块2与第二个H桥桥臂模块3均包括隔离电源5、板式水冷散热器6和IGBT元件7，其中第一个H桥桥臂模块2安装层叠母排E18，第二个H桥桥臂模块3安装层叠母排E29，如图2、图3、图4所示。板式水冷散热器6采用铝制材质，内部加工水道，侧壁上开有进水口19与回水口20，与外部循环冷却水路相连，实现对所述的板式水冷散热器6上表面安装的发热元件(IGBT元件7)的循环水冷却，同时水路接口在整体模块的前端布置，这样拆装水路方便，避免漏水影响所有电气元件。所述IGBT元件7为4个，4个IGBT元件7在所述的板式水冷散热器6上阵列安装，型号及位置均可互换；4个IGBT元件7中，每2个为并联关系，2组并联的IGBT组成H桥单桥臂，如图2所示。第一个H桥桥臂模块2上面的层叠母排E18有3个伸出端子排，分别为层叠母排E1上直流出排P110，层叠母排E1上直流出排N111，层叠母排E1上交流出排A112。第二个H桥桥臂模块2上面的层叠母排E29也有3个伸出端子排，分别为层叠母排E2上直流出排P213，层叠母排E2上直流出排N214，层叠母排E2上交流出排A215。直流支撑电容4的后侧面上安装电容层叠母排F16，其上面有左右对称的2组伸出排，分别为层叠母排F上直流出排P317和层叠母排F上直流出排N318。采用层叠母排E18和层叠母排E29还起到了减小了回路中的杂散电感、节省空间的作用。H桥左右两个桥臂的IGBT模块中层叠母排E18与层叠母排E29的直流出端与电容层叠母排F16的直流出端相连，即层叠母排E1上直流出排P110，层叠母排E2上直流出排P213和层叠母排F上直流出排P317一共三个直流正相连。层叠母排E1上直流出排N111，层叠母排E2上直流出排N214和层叠母排F上直流出排N318一共三个直流负相连。用来实现第一个H桥桥臂模块2、第二个H桥桥臂模块3与直流支撑电容4间的电气连接。层叠母排E1上交流出排A112和层叠母排E2上交流出排A215均布置与整体层叠母排下方，用于现场电缆的连接，如图3，图4所示。本专利技术作为一个独立的IGBT的H桥整流水冷功率模块，具有四类接口，分别为：框架1上开设的螺纹固定孔构成的机械接口，用于将IGBT的H桥整流水冷功率模块固定在柜体上；层叠母排延伸出的三组外接母排，用于电气连接；由板式水冷散热器6侧面布置的进水口19、回水口20组成的水路接口，用于与外部循环冷却水路相连；由IGBT元件7的驱动电路引出的控制电路接口，用于与外部控制系统相连。上述四类结构可分别独立正常工作，相互不干扰各自的运行。功率模块的结构紧凑，空间尺寸小，组装简单、方便，适用于0.5～3.5MVA大功率IGBT元件变流器。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGBT的H桥整流水冷功率模块，其特征在于：包括框架、第一个H桥桥臂模块、第二个H桥桥臂模块与直流支撑电容，第一个H桥桥臂模块、第二个H桥桥臂模块与直流支撑电容分别安装在框架左面外立面，框架右面外立面及框架中间；且三者间采用背靠背式的电路结构，使得第一个H桥桥臂模块和第二个H桥桥臂模块在结构上完全相同，均包括板式水冷散热器和4个IGBT元件；4个IGBT元件在所述板式水冷散热器上阵列安装，型号及位置均可互换；4个IGBT元件中每2个为并联关系，2组并联的IGBT组成H桥单桥臂；第一个H桥桥臂模块安装层叠母排E1，第二个H桥桥臂模块安装层叠母排E2；直流支撑电容的后侧面上安装电容层叠母排F，与H桥左右两个桥臂的IGBT模块中层叠母排E1与E2的直流出端相连。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT的H桥整流水冷功率模块，其特征在于：包括框架、第一个H桥桥臂模块、第二个H桥桥臂模块与直流支撑电容，第一个H桥桥臂模块、第二个H桥桥臂模块与直流支撑电容分别安装在框架左面外立面，框架右面外立面及框架中间；且三者间采用背靠背式的电路结构，使得第一个H桥桥臂模块和第二个H桥桥臂模块在结构上完全相同，均包括板式水冷散热器和4个IGBT元件；4个IGBT元件在所述板式水冷散热器上阵列安装，型号及位置均可互换；4个IGBT元件中每2个为并联关系，2组并联的IGBT组成H桥单桥臂；第一个H桥桥臂模块安装层叠母排E1，第二个H桥桥臂模块安装层叠母排E2；直流支撑电容的后侧面上安装电容层叠母排F，与H桥左右两个桥臂的IGBT模块中层叠母排E1与E2的直流出端相连。2.如权利要求1所述的IGBT的H桥整流水冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成胜，段巍，赵悦，杨琼涛，唐磊，兰志明，李凡，张阳，苑莉，孙力杨，刘澍，
申请(专利权)人：北京金自天正智能控制股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11