一种大功率电力电子器件吸收电路制造技术

本发明专利技术属于电子电力领域，具体涉及一种大功率电力电子器件吸收电路。采用ＲＣ缓冲吸收电路作为吸收电路，ＲＣ缓冲吸收电路并联于直流母排正负极，吸收电阻由耐热高阻值材料构成，吸收电阻采用成对设计，吸收电阻的两端分别打孔用于连接、固定和安装，一端与吸收电容连接，另一端安装固定在直流母排上，吸收电容由一对吸收电阻固定，吸收电阻在作为电阻的同时也起到了吸收回路连接和吸收电容的固定作用。铁铬铝材料电阻的应用可以大大减小吸收电阻的体积、降低成本、电阻功率大、电阻结构设计灵活、与吸收电容连接方便，同时有效减小吸收电路的杂散电感，铁铬铝电阻还起到了固定安装吸收电路的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子电力领域，具体涉及一种大功率电力电子器件吸收电路。
技术介绍
大功率变流器通常应用大容量GTO、IGBT, IGCT等电力电子功率器件，主回 路中不可避免的存在杂散电感，杂散电感会引起电力电子功率器件关断过程中产生较高 的浪涌电压，根据不同情况需要安装相应的吸收电路。吸收电路就是用来吸收电力电子 功率器件关断浪涌电压和续流二极管反向恢复浪涌电压。吸收电路一般由无感吸收电 容、吸收电阻(低电感)和快恢复二极管构成。设计良好的吸收电路不但可以有效的抑 制电力电子功率器件关断浪涌电压，还可以快速衰减关断浪涌的振荡。大容量吸收电路 中的吸收电阻通常采用低电感铝壳电阻，其优点是电阻功率大、金属外壳利于散热，但 是大功率的铝壳电阻体积较大、成本较高、需要定制、安装时底部需加装风冷散热器辅 助散热，这就进一步增加了吸收电路的成本，同时不利于大功率变流器主电路结构的紧 凑型设计。因此，需要设计一种体积小、成本低、功率大、安装灵活方便的电阻作为吸 收电阻。典型的电力电子功率器件缓冲电路有三种形式，如附图说明图1所示。图1(a)为单只低 电感吸收电容构成的缓冲电路，适用于小功率的电力电子功率器件，可以有效抑制浪涌 电压，电路成本低。缺点是不适用于负载为并联谐振的装置。图1(b)为RCD构成的吸 收电路，适用于较大功率的电力电子功率器件，该电路抑制电力电子功率器件关断浪涌 电压效果好，抑制开通时的电力电子功率器件浪涌电压效果稍差一些。该电路的缺点在 于吸收电路中的二极管增加了杂散电感。图1(c)适用于大功率的电力电子功率器件，功 能类似于图1(b)吸收电路，其电路电感更小。若同时配合使用图1(a)吸收电路，还能 减小二极管的应力，使效果更好。缺点是吸收电路复杂，成本较高。大功率铝壳电阻体积较大、成本较高、一般需加装风冷散热器，不利于大功率 变流器主电路结构紧凑型设计。因此，需要设计一种体积小、成本低、功率大、安装方 便的电阻作为吸收电阻。本专利技术提供了一种铁铬铝材料电阻带作为吸收电阻应用于大功率电力电子功率 器件吸收电路，铁铬铝材料电阻的应用可以大大减小吸收电阻的体积、降低成本、电阻 功率大、电阻结构设计灵活、与吸收电容连接方便，同时有效减小吸收电路的杂散电 感，铁铬铝电阻还起到了固定安装吸收电路的作用。铁铬铝电阻带作为吸收电阻应用于电力电子功率器件吸收电路，电热合金材料 作为吸收电阻应用于电力电子功率器件吸收回路，在国内外未见到相关应用报道。目前的吸收电阻往往采用铝壳电阻，耐高温能力差，吸收纹波能力有限，而且 不便于安装。本专利技术吸收电阻采用铁铬铝材料，可以极小的体积做成，可耐受高温因而吸收 纹波能力强，可直接做成吸收电容安装固定支架，方便安装。
技术实现思路
本专利技术提供了一种大功率电力电子器件吸收电路。将铁铬铝材料电阻带作为吸 收电阻应用于大功率电力电子功率器件吸收电路，铁铬铝材料电阻的应用可以大大减小 吸收电阻的体积、降低成本、电阻功率大、电阻结构设计灵活、与吸收电容连接方便， 同时有效减小吸收电路的杂散电感，铁铬铝电阻还起到了固定安装吸收电路的作用。本专利技术提出的一种大功率电力电子器件吸收电路，采用RC缓冲吸收电路作为吸 收电路，所述RC缓冲吸收电路由吸收电容C和吸收电阻R串联构成，RC缓冲吸收电 路并联于直流母排正负极，所述吸收电阻由耐热高阻值材料构成，吸收电阻采用成对设 计，吸收电阻的两端分别打孔用于连接、固定和安装，一端与吸收电容连接，另一端安 装固定在直流母排上，吸收电容由一对吸收电阻固定，即两个吸收电阻串联在吸收电容 两端，吸收电阻在作为电阻的同时也起到了吸收回路连接和吸收电容的固定作用。其中，吸收电阻的设计方法为1)选择能够满足要求的吸收电阻材料；2)根据吸收电路所确定的阻值大小，结合吸收电路的空间布局，考虑电流在吸 收电阻上的流通路径，以及尽量减少结构中进行折弯的原则对吸收电阻的整体结构进行 设计，避免由于不合理的结构设计所引起的杂散电感；3)吸收电阻结构牢固，应能够支撑吸收电容；4)在满足吸收电阻电气参数的同时，吸收电阻的结构还应保证吸收电路能够安 装方便；5)所述吸收电阻是分别安装在吸收电容两侧，因此设计中每只吸收电阻的阻值 只需吸收电路所确定阻值的一半。其中，吸收电阻材料的选取方法为所述RC缓冲吸收电路中，吸收电阻的功率损耗Prs计算如下式所列权利要求1.一种大功率电力电子器件吸收电路，其特征在于采用RC缓冲吸收电路作为吸收电路，所述RC缓冲吸收电路由吸收电容C和吸收电 阻R串联构成，RC缓冲吸收电路并联于直流母排正负极，所述吸收电阻由耐热高阻值材 料构成，吸收电阻采用成对设计，吸收电阻的两端分别打孔用于连接、固定和安装，一 端与吸收电容连接，另一端安装固定在直流母排上，吸收电容由一对吸收电阻固定，即 两个吸收电阻串联在吸收电容两端，吸收电阻在作为电阻的同时也起到了吸收回路连接 和吸收电容的固定作用。2.如权利要求1所述的电路，其特征在于吸收电阻的设计方法为1)选择能够满足要求的吸收电阻材料；2)根据吸收电路所确定的阻值大小，结合吸收电路的空间布局，考虑电流在吸收 电阻上的流通路径，以及尽量减少结构中进行折弯的原则对吸收电阻的整体结构进行设 计，避免由于不合理的结构设计所引起的杂散电感；3)吸收电阻结构牢固，应能够支撑吸收电容；4)在满足吸收电阻电气参数的同时，吸收电阻的结构还应保证吸收电路能够安装方便；5)所述吸收电阻是分别安装在吸收电容两侧，因此设计中每只吸收电阻的阻值只需 吸收电路所确定阻值的一半。3.如权利要求2所述的电路，其特征在于吸收电阻材料的选取方法为所述RC缓冲吸收电路中，吸收电阻的功率损耗Prs计算如下式所列PRs:\llLfs其中，Ir变流器直流母线电流；fs-变流器开关频率；L-变流器主回路与吸收电路杂散电感之和；由于吸收电阻的发热量较大，因此要求制作吸收电阻的材料耐受较高温度，吸收电 阻要起到对吸收电容的支撑固定作用，所以要求具有较高的机械强度，所述吸收电阻的 体积小，吸收电阻的材料要求具有电阻率高的特性。4.如权利要求3所述的电路，其特征在于吸收电阻的材料为铁铬铝合金、镍镉合 金、镍铬铁合金、康铜丝等电热合金材料制作，这些合金材料都具有使用温度高、电阻 率高的特性。5.如权利要求4所述的电路，其特征在于所述铁铬铝合金是铁素体的合金。6.如权利要求5所述的电路，其特征在于所述铁铬铝合金是0Cr27A17Mo2高电阻电 热合金材料。7.如权利要求6所述的电路，其特征在于所述吸收电阻加工成铁铬铝电阻带结构，所 述铁铬铝电阻带阻值的计算方法为铁铬铝合金0Cr27A17Mo2的电阻率P = 1.53X IO"6 Ω · m,铁铬铝电阻设计有两个 安装面，它们分别固定在直流母排和吸收电容上，安装面导电面积大，所以这部分电阻 可以忽略不计，铁铬铝电阻带的电阻就近似为全文摘要本专利技术属于电子电力领域，具体涉及一种大功率电力电子器件吸收电路。采用RC缓冲吸收电路作为吸收电路，RC缓冲吸收电路并联于直流母排正负极，吸收电阻由耐热高阻值材料构成，吸收电阻采用成对设计，吸收电阻的两端分别打孔用于连接、固定和安装，一端与吸收电容连接，另一端安装固定在直流母排上，吸收电容由一对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率电力电子器件吸收电路，其特征在于：采用ＲＣ缓冲吸收电路作为吸收电路，所述ＲＣ缓冲吸收电路由吸收电容Ｃ和吸收电阻Ｒ串联构成，ＲＣ缓冲吸收电路并联于直流母排正负极，所述吸收电阻由耐热高阻值材料构成，吸收电阻采用成对设计，吸收电阻的两端分别打孔用于连接、固定和安装，一端与吸收电容连接，另一端安装固定在直流母排上，吸收电容由一对吸收电阻固定，即两个吸收电阻串联在吸收电容两端，吸收电阻在作为电阻的同时也起到了吸收回路连接和吸收电容的固定作用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁蒙，王轩，韩天绪，杨武帝，邓占锋，
申请(专利权)人：中电普瑞科技有限公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]