本发明专利技术公开了属于紧急保护装置领域的一种具有互感抵消作用的串联半导体组件，其中包括正组件和负组件通过正连接排相连的一对组件单元，对于单个组件，回路之间总互感对本回路总电感贡献为负；在一对组件单元中，相邻两个组件回路中的电流方向相反；每对组件单元的正组件外都可以通过负连接排继续与另一对组件单元的负组件相连，在通过每对组件单元在通过负连接排继续连接至少一对组件单元时，相邻两个组件组成的回路间的互感对回路电感的贡献为负。本发明专利技术的组件单元降低了各组件单元回路的总电感，进而减小了器件两端在换流过程中的电压应力。该布局方式在结构上较为紧凑、排布合理、走线清晰。
A series semiconductor module with mutual inductance and cancellation
【技术实现步骤摘要】
一种具有互感抵消作用的串联半导体组件
本专利技术属于紧急保护电路装置
，具体为属于柔性直流输电系统的一种具有互感抵消作用的串联半导体组件。
技术介绍
断路器是柔性直流输电系统中分断短路电流的核心部件，其由主支路、转移支路，以及耗能之路(即能量吸收支路)共三条支路并联组成。其中，转移支路由多极二极管全桥模块串联构成，用于短时承载和分断直流系统故障电流。断路器接收到系统分断信号或达到过电流保护阀值时，上述的主支路闭锁，主支路的电容产生电压差，强迫电流换流至转移支路。主支路电流全部换流至转移支路后，快速机械开关分断，之后转移支路闭锁，电流给转移支路的电容充电，使得断路器两端电压迅速增大。分断电压达到避雷器动作水平后，故障电流向避雷器转移，避雷器吸收系统故障电流，直至电流过零。针对这一问题，提供了一种减小混合式直流断路器转移支路串联组件回路电感的布局方式，该布局结构中流过相邻组件单元的回路电流方向相反，回路之间的互感为负，降低了各组件单元回路的总电感，进而减小了换流过程中器件两端的电压应力。
技术实现思路
针对
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种具有互感抵消作用的串联半导体组件，其特征在于，包括由正组件和负组件组成的一对组件单元；其中正组件包括：第一IGBT组、正电容器、第一二极管、第二二极管112、第五二极管、第四二极管、第三二极管共五只同型号二极管、第一组件连接母排、第二组件连接母排、第三组件连接母排、第一电容器连接母排、第二电容器连接母排和正连接排，其中第一IGBT组由两只同型号IGBT并联构成，第一IGBT组的C极通过第一组件连接母排与第一二极管的阴极相连，第一IGBT组的E极通过第二组件连接母排与第二二极管的阳极相连；第一二极管的阳极和第二二极管的阴极与上一对组件单元中负组件的负连接排的背面压接；第五二极管的阳极安装于第一组件连接母排上且第五二极管位于第一二极管的另一侧；第四二极管的阴极安装于第二组件连接母排上第四二极管且位于第二二极管的另一侧；第一组件连接母排的下端面外固接有第三组件连接母排，第三二极管的阳极安装于第三组件连接母排上；正电容器的两个接口通过第一电容器连接母排和第二电容器连接母排分别与第五二极管的阳极和第二组件连接母排相连；第三二极管的阴极和第四二极管的阳极都与正连接排的正面压接；负组件包括：第二IGBT组、负电容器、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第九二极管、第十二极管共五只同型号的二极管、第四组件连接母排、第五组件连接母排、第六组件连接母排、第三电容器连接母排、第四电容器连接母排和负连接排，其中第二IGBT组由两只IGBT并联构成，第二IGBT组的C级通过第四组件连接母排与第七二极管的阴极相连，第二IGBT组的E级通过第五组件连接母排与第六二极管的阳极相连；第六二极管的阴极和第七二极管的阳极与正连接排的背面压接；第九二极管的阴极安装于第四组件连接母排上且第九二极管位于第七二极管的另一侧；第十二极管的阴极安装于第五组件连接母排上且第十二极管位于第六二极管的另一侧；第五组件连接母排的上端面外固接有第六组件连接母排；第八二极管的阳极安装于第六组件连接母排上，第八二极管位于第七二极管的另一侧；负电容器的两个接口通过第三电容器连接母排和第四电容器连接母排分别与第十二极管的阳极和第四组件连接母排相连；第八二极管的阴极和第三二极管的阳极都与负连接排的正面压接。所述正电容器和所述负电容器为脉冲无极性电容器。所述第一二极管与所述第二二极管在竖直方向上位于同一平面。所述第三二极管、所述第五二极管和所述第四二极管在竖直方向上位于同一平面内。所述第五二极管与所述第一二极管同心；所述第四二极管与所述第二二极管同心。所述第六二极管与所述第七二极管在竖直方向上位于同一平面。所述第八二极管、所述第九二极管和所述第十二极管在竖直方向上位于同一平面内。所述第七二极管与所述第九二极管同心。所述第十二极管与所述第六二极管同心。本专利技术的有益效果为1.本专利技术提供的技术方案使得转移支路中组件回路电感大大降低，且无需增加组件内外部的电气连接线，结构更加紧凑，空间占用少，排布合理，走线清晰，节约成本。2.本专利技术提供的结构布局中具有抵消作用的单组件串联，使中部组件结构整体器件回路电感小于端部电感；中部组件的器件回路电感整体分布平均。附图说明图1为本专利技术一种具有互感抵消作用的串联半导体组件实施例中串联半导体组件二极管桥的电气拓扑图；图2为本专利技术实施例中一对组件单元及连接排的轴测方向结构图；图3为本专利技术实施例中一对组件单元及连接排的侧视方向结构示意图；图4为本专利技术实施例中正组件及连接排的轴测方向结构图；图5为本专利技术实施例中负组件及连接排的轴测方向结构图；图6是本专利技术实施例中一对组件单元互感抵消的电流路径示意图；图7是本专利技术实施例中一对组件单元互感抵消的电流回路示意图。其中：1-正组件，2-负组件，101-第一IGBT组(系IGBT)，102-第二IGBT组(系IGBT)，103-正电容器(系电容器组)，104-负电容器(系电容器组)，111-第一二极管，112-第二二极管，113-第三二极管，114-第四二极管，115-第五二极管，116-第六二极管，117-第七二极管，118-第八二极管，119-第九二极管，120-第十二极管，121-第一组件连接母排，122-第二组件连接母排，123-第三组件连接母排，124-第四组件连接母排，125-第五组件连接母排，126-第六组件连接母排，131-第一电容器连接母排，132-第二电容器连接母排，133-第三电容器连接母排，134-第四电容器连接母排，141-正连接排，142-负连接排。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术作进一步详细说明。如图1～图6所示，本专利技术实施例包括由正组件1和负组件2组成的一对组件单元；正组件1和负组件2通过正连接排141相连；对于单个组件(正组件1或负组件2)，回路之间总互感对本回路总电感贡献为负；在一对组件单元中，相邻两个组件(正组件1和负组件2)回路中的电流方向相反；每对组件单元的正组件1外都可以通过负连接排142继续与另一对组件单元的负组件2相连，在通过每对组件单元在通过负连接排142继续连接至少一对组件单元时，相邻两个组件组成的回路间的互感对回路电感的贡献为负。如图1、图2、图3和图4所示的正组件1，包括：第一IGBT组101、正电容器103、第一二极管111、第二二极管112、第五二极管115、第四二极管114、第三二极管113共五只同型号二极管、第一组件连接母排121、第二组件连接母排122、第三组件连接母排123、第一电容器连接母排131、第二电容器连接母排132和正连接排141，其中，第一IGBT组101由两只同型号IGBT并联构成，第一IGBT组101的C极(集电极)通过第一组件连接母排121与第一二极管111的阴极相连，第一IGBT本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有互感抵消作用的串联半导体组件，其特征在于，包括由正组件(1)和负组件(2)组成的一对组件单元；其中正组件(1)包括：第一IGBT组(101)、正电容器(103)、第一二极管(111)、第二二极管112、第五二极管(115)、第四二极管(114)、第三二极管(113)共五只同型号二极管、第一组件连接母排(121)、第二组件连接母排(122)、第三组件连接母排(123)、第一电容器连接母排(131)、第二电容器连接母排(132)和正连接排(141)，其中，第一IGBT组(101)由两只同型号IGBT并联构成，第一IGBT组(101)的C极通过第一组件连接母排(121)与第一二极管(111)的阴极相连，第一IGBT组(101)的E极通过第二组件连接母排(122)与第二二极管(112)的阳极相连；第一二极管(111)的阳极和第二二极管(112)的阴极与负连接排(142)的背面压接；第五二极管(115)的阳极安装于第一组件连接母排(121)上且第五二极管(115)位于第一二极管(111)的另一侧；第四二极管(114)的阴极安装于第二组件连接母排(122)上第四二极管(114)且位于第二二极管(112)的另一侧；第一组件连接母排(121)的下端面外固接有第三组件连接母排(123)，第三二极管(113)的阳极安装于第三组件连接母排(123)上；正电容器(103)的两个接口通过第一电容器连接母排(131)和第二电容器连接母排(132)分别与第五二极管(115)的阳极和第二组件连接母排(122)相连；第三二极管(113)的阴极和第四二极管(114)的阳极都与正连接排(141)的正面压接；/n负组件(2)包括：第二IGBT组(102)、负电容器(104)、第六二极管(116)、第七二极管(117)、第八二极管(118)、第九二极管(119)、第十二极管(120)共五只同型号的二极管、第四组件连接母排(124)、第五组件连接母排(125)、第六组件连接母排(126)、第三电容器连接母排(133)、第四电容器连接母排(134)和负连接排(142)，其中第二IGBT组(102)由两只IGBT并联构成，第二IGBT组(102)的C级通过第四组件连接母排(124)与第七二极管(117)的阴极相连，第二IGBT组(102)的E级通过第五组件连接母排(125)与第六二极管(116)的阳极相连；第六二极管(116)的阴极和第七二极管(117)的阳极与正连接排(141)的背面压接；第九二极管(119)的阴极安装于第四组件连接母排(124)上且第九二极管(119)位于第七二极管(117)的另一侧；第十二极管(120)的阴极安装于第五组件连接母排(125)上且第十二极管(120)位于第六二极管(116)的另一侧；第五组件连接母排(125)的上端面外固接有第六组件连接母排(126)；第八二极管(118)的阳极安装于第六组件连接母排(126)上，第八二极管(118)位于第七二极管(117)的另一侧；负电容器(104)的两个接口通过第三电容器连接母排(133)和第四电容器连接母排(134)分别与第十二极管(120)的阳极和第四组件连接母排(124)相连；第八二极管(118)的阴极和第三二极管(119)的阳极都与负连接排(142)的正面压接。/n...
【技术特征摘要】
1.一种具有互感抵消作用的串联半导体组件，其特征在于，包括由正组件(1)和负组件(2)组成的一对组件单元；其中正组件(1)包括：第一IGBT组(101)、正电容器(103)、第一二极管(111)、第二二极管112、第五二极管(115)、第四二极管(114)、第三二极管(113)共五只同型号二极管、第一组件连接母排(121)、第二组件连接母排(122)、第三组件连接母排(123)、第一电容器连接母排(131)、第二电容器连接母排(132)和正连接排(141)，其中，第一IGBT组(101)由两只同型号IGBT并联构成，第一IGBT组(101)的C极通过第一组件连接母排(121)与第一二极管(111)的阴极相连，第一IGBT组(101)的E极通过第二组件连接母排(122)与第二二极管(112)的阳极相连；第一二极管(111)的阳极和第二二极管(112)的阴极与负连接排(142)的背面压接；第五二极管(115)的阳极安装于第一组件连接母排(121)上且第五二极管(115)位于第一二极管(111)的另一侧；第四二极管(114)的阴极安装于第二组件连接母排(122)上第四二极管(114)且位于第二二极管(112)的另一侧；第一组件连接母排(121)的下端面外固接有第三组件连接母排(123)，第三二极管(113)的阳极安装于第三组件连接母排(123)上；正电容器(103)的两个接口通过第一电容器连接母排(131)和第二电容器连接母排(132)分别与第五二极管(115)的阳极和第二组件连接母排(122)相连；第三二极管(113)的阴极和第四二极管(114)的阳极都与正连接排(141)的正面压接；
负组件(2)包括：第二IGBT组(102)、负电容器(104)、第六二极管(116)、第七二极管(117)、第八二极管(118)、第九二极管(119)、第十二极管(120)共五只同型号的二极管、第四组件连接母排(124)、第五组件连接母排(125)、第六组件连接母排(126)、第三电容器连接母排(133)、第四电容器连接母排(134)和负连接排(142)，其中第二IGBT组(102)由两只IGBT并联构成，第二IGBT组(102)的C级通过第四组件连接母排(124)与第七二极管(117)的阴极相连，第二IGBT组(102)的E级通过第五组件连接母排(125)与第六二极管(116)的阳极相连；第六二极管(116)的阴极和第七二极管(117)的阳极与正连接排(141)的背面压接；第九二极管(119)的阴极安装于第四组件连接母排(...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐磊，刘珂鑫，渠鑫源，东野忠昊，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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