[实用新型]半导体元件的电力转换器保护装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用IGBT或功率晶体管等模块式半导体元件将直流变换为交流或进行其逆变换的电力变换器的保护装置。

背景技术

近年来，电动车控制装置大多采用用到GTO、IGBT、功率晶体管等半导体开关元件的逆变器或变换器等电力变换器。这当中，采用用到IGBT或功率晶体管等模块式半导体开关元件的电力变换器（例如逆变器）的电动车，往往因该逆变器相短路等电源短路事故所产生的过大电流，造成模块内的焊锡连接部剥离，半导体开关元件形成开路故障。造成这种开路故障的相短路电流均达到几万至十几万安培，焊锡连接部开路时，外围器件随弧光放电而损坏，甚至形成火灾等事故波及损害问题。

一种解决措施是在逆变器各相支路中接入高速熔断器。该高速熔断器，记载的是防止电源短路等造成元件损坏而引起模块元件外壁破裂的器件，利用高速熔断器连接使配线电感增加或此用途的减振设置。

上述现有技术可考虑到存在以下问题，需要某种通电容量的大容量高速熔断器，该熔断器成本相对较高，而且，熔断器本身的内部电感、其装配所用的配线电感增加，造成半导体开关元件减振加强、由此损耗增加，故而电力变换器成本升高、变换效率差。

发明内容

鉴于上述问题，对用到模块式半导体元件的电力变换器，利用简单构成实现一种针对电源短路事故等引起上述模块式半导体元件开路损坏造成的事故波及损害的保护装置，防止电力变换器整体成本上升、变换效率下降。

本实用新型的技术方案如下：

一种半导体元件的电力变换器保护装置，其包括第一保护部件、第二保护部件，所述第一保护部件、第二保护部件并联连接；

所述第一保护部件在直流电源两端作为1相的上下分支连接有串联连接的模块式半导体元件，该元件的串联连接点具有交流输出端子，所述串联连接的模块式半导体元件的两端，并联连接着超过规定电压便击穿或穿通而处于导通状态的半导体元件和熔断器的串联体；

所述第二保护部件在直流电源两端作为1相的上下分支连接有串联连接的模块式半导体元件，该元件的串联连接点具有交流输出端子，所述串联连接的模块式半导体元件的两端，并联连接着因该模块式半导体元件过大电流便形成开路故障时的异常电压而受到触发控制的晶闸管元件和熔断器的串联体。

本实用新型的有益效果为：采取并联式结构，增加了电力转化器电路的稳定性和可靠性，既可以防止电源短路事故时发生的模块式半导体元件开路损坏造成事故损害，还可以避免电力变换器成本升高或变换效率下降。

附图说明

图1为本实用新型的半导体元件的电力变换器保护装置的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型的半导体元件的电力变换器保护装置包括第一保护部件、第二保护部件，所述第一保护部件、第二保护部件并联连接；

所述第一保护部件在直流电源两端作为1相的上下分支连接有串联连接的模块式半导体元件，该元件的串联连接点具有交流输出端子，所述串联连接的模块式半导体元件的两端，并联连接着超过规定电压便击穿或穿通而处于导通状态的半导体元件和熔断器的串联体；

所述第二保护部件在直流电源两端作为1相的上下分支连接有串联连接的模块式半导体元件，该元件的串联连接点具有交流输出端子，所述串联连接的模块式半导体元件的两端，并联连接着因该模块式半导体元件过大电流便形成开路故障时的异常电压而受到触发控制的晶闸管元件和熔断器的串联体。

具体结合附图进一步说明，如下：

1是由未图示直流电源所连接的架线向电动车供电的导电弓架，2为断流器，3为下一级滤波电路的充电电阻（或限流电阻），4为高速断路器。5是上述滤波电路的电抗器，与后面提及的各相分别设置的电容器构成LC滤波器。6、7、8相应于靠未图示PWM控制电路对模块式半导体元件进行开关，由直流变换为2电平电位的3相交流或进行其逆变换的2电平3相逆变器以构成电力变换器的U相、V相、W相的各变换器，其具体电路在U相变换器6示出。

61、62是构成2电平逆变器上下分支的模块式半导体元件IGBT，63为按每一相分别配置的滤波电容器。该电容器63通常充电具有架线电压，成为U相变换器6的电源电压。该滤波电容器电压同样对于V相、W相分别为各自的电源电压。64、65是连接上述IGBT、滤波电容器构成变换器时产生的配线电感等。这里，662、672是与本实用新型相关联部分，662是在规定电压下击穿或穿通而处于导通状态的半导体元件，672为熔断器。上述两者串联连接，该串联体与串联连接的IGBT61、62的两端并联连接。