一种基于绝缘栅双极性晶体管的中功率低压变频器

摘要

一种基于绝缘栅双极性晶体管的中功率低压变频器，属于半导体开关技术领域。包括：均压电阻(1)、直流电容(2)、吸收电容(3)、层叠母线(4)、层叠母线绝缘板(5)、IGBT功率模块(6)、输入功率端子(7)、整流二极管(8)、输出功率端子(9)、散热器(10)、风机(11)、轮子(12)以及电流传感器(13)。优点在于，结构紧凑，体积较小，功率密度大，安装便利，而且线路之间的杂生电感很小，输出功率完全可以达到设计要求。

说明书

技术领域

本发明属于半导体开关技术领域，特别提供了一种基于绝缘栅双极性晶体管(IGBT)的中功率低压变频器，它适用于210～800KVA功率的变频器中，由这种功率电路构成的变频器可广泛应用于传动领域中。

背景技术

IGBT是绝缘栅晶体管英文名称的缩写(Insulated Gate Bipolar Transistor-IGBT)，IGBT的发明初衷是为了简化功率器件的驱动电路和减小驱动功耗。上世纪六十年代晶体管和晶闸管作为功率器件都已发展成熟。但是这种双极性功率器件驱动功耗大而且电路复杂使设备成本高。七十年代功率MOSFET研究成功，它是绝缘栅极控制的多数载流子器件，静态驱动的损耗近于零而且开关速度很快。但是高压器件通态电阻较大，受MOSFET的启发，研究者想到用绝缘栅极的原理来控制功率晶体管，这就促成IGBT的发明，这也是绝缘栅双极晶体管名称的由来。然而IGBT是一个复杂的集成结构，工作原理更为复杂，突出表现之一是它的工作频率可以远高于双极晶体管。IGBT以其输入阻抗高、开关速度快、通态电压低、阻断电压高、承受电流大等特点，已成为当今功率半导体器件发展的主流器件。自二十世纪八十年代初期研制成功以来，其工艺技术和参数不断改进和提高，其电性能参数日趋完善，IGBT模块也在此基础上同步发展。而基于IGBT的变频器的性能参数也在不断的提升和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种IGBT中功率低压变频器，它结构紧凑，体积较小，功率密度大，安装便利，而且线路之间的杂生电感很小，输出功率完全可以达到设计要求。

本发明结构如附图所示，它包括：均压电阻1、直流电容2、吸收电容3、层叠母线4、层叠母线绝缘板5、IGBT功率模块6、输入功率端子7、整流二极管8、输出功率端子9、散热器(10)、风机(11)、轮子12以及电流传感器13。三个IGBT功率模块6纵向平行排列，底端紧密固定在散热器10上，均压电阻1纵向排列于散热器10上方，风机11固定在散热器10底部，直流电容2串行排列于散热器的右侧，层叠母线4、层叠母线绝缘板5紧覆于串行直流电容组上，一端连接IGBT功率模块6下的整流二极管8，另一端通过吸收电容3连接在IGBT功率模块6的输入端，IGBT功率模块6的输出端穿过电流传感器13连接位于装置后下方的输出功率端子9上，输入功率端子7平行连接在整流二极管的右侧，功率柜的底部装有两组轮子12，柜体可以前后移动。

本发明所述的IGBT功率模块6、直流电容2和整流二极管8之间的电气连接是通过层叠母线4实现的，层叠母线4共含有2层连接母线，两层连接母线用层叠母线绝缘板5隔开。

本发明所述的中功率低压变频器功率结构中，单个IGBT功率模块6的输出端通过母线并联。所述的散热器10为风冷散热器，装置底部有轮子，可前后移动。

本发明的优点在于：将IGBT功率模块和二极管功率模块等器件按照散热要求和电路拓扑规则的固定于风冷散热器之上，有效减小了器件整体占用体积，提高了变频器的功率密度，而且低压变频器功率电路结构的模块化设计方便了系统的安装、调试等工作，提高了工作效率，同时也为在最少的停机时间内完成系统的维护与维修提供了条件。整体结构设计同时兼顾了体积最小化和实际的应用的要求。结构紧凑，体积较小，安装便利，而且线路之间的杂生电感很小，输出功率完全可以达到设计要求。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。其中，均压电阻1、直流电容2、吸收电容3、层叠母线4、层叠母线绝缘板5、IGBT功率模块6、输入功率端子7、整流二极管8、输出功率端子9以及风冷散热器10、风机11、轮子12以及电流传感器13。

具体实施方式

附图为本发明的一种实施方式。其中，层叠母线4共含有2层连接母线，两层连接母线用层叠母线绝缘板5隔开。层叠母线覆盖于直流电容2之上，一侧与二极管模块连接，另一侧直接与IGBT功率模块6的直流端子和吸收电容3用螺丝连接。每个IGBT功率模块的输出端子通过母线并联。

本发明中各IGBT功率器件的电路之间的电气连接采用层叠母线实现，且层叠母线紧贴于器件上，在结构上减小了连接线路的回路面积，试验结果证明这种设计显著降低连接线路的杂生电感，提高了功率模块乃至整台变频器的输出功率。