[发明专利]一种交叉钳位IGCT功率模块

权利要求书

1.一种交叉钳位IGCT功率模块，串联在半桥电路拓扑中，其特征在于，包括交叉钳位电路、模块控制器和开关电源回路，其中，所述交叉钳位电路串联于半桥电路中，所述交叉钳位电路与模块控制器连接，所述交叉钳位电路的钳位功能受所述模块控制器控制，所述模块控制器与开关电源回路连接，所述开关电源回路提供模块控制器工作的电源。

2.根据权利要求1所述的交叉钳位IGCT功率模块，其特征在于，所述交叉钳位电路包括IGCT器件、第一快速恢复二极管和第二快速恢复二极管，其中所述IGCT器件的阴极与第一快速恢复二极管的阳极短接，所述第一快速恢复二极管的阴极和IGCT器件的阳极短接，所述IGCT器件的阴极和阳极分别引出负极铜排和正极铜排，所述第一负极铜排和第一正极铜排接线孔备母；第二快速恢复二极管的阴极和阳极分别引出第二负极铜排和第二正极铜排，所述第二负极铜排和第二正极铜排接线孔备母。

3.根据权利要求1所述的交叉钳位IGCT功率模块，其特征在于，所述开关电源回路包括35V电源回路和32V电源回路。

4.根据权利要求3所述的交叉钳位IGCT功率模块，其特征在于，所述35V电源回路包括外引的220Vac电源、35Vdc电源模块、交流微型断路器、隔离变压器、二极管D3，外引的220Vac电源进线分别接入到外露接线端子L/N处，L/N依次接入到交流微型断路器对应的L/N端子和隔离变压器对应的L/N端子处，隔离变压器输出二次侧L/N接口引线至35Vdc电源模块的输入端口，35Vdc电源模块输出侧正极引出接线至二极管D3的阳极端子处，35Vdc电源模块输出侧负极直接引出至外部端子。

5.根据权利要求4所述的交叉钳位IGCT功率模块，其特征在于，所述32V电源回路包括32Vdc开关电源模块和二极管D4，32Vdc电源输入端口裸露在外部，输入端口直接连接32Vdc开关电源模块，32Vdc电源模块输出侧正极引出接线至二极管D4的阳极端子处，32Vdc电源模块输出侧负极引出外部端子，二极管D3的阳极和二极管D4的阳极短接在一起，引出一个公共正极母线端口接至外部端子。

6.根据权利要求5所述的交叉钳位IGCT功率模块，其特征在于，所述模块控制器包括内部工作电源回路，控制器上行、下行通讯接口，IGCT器件通讯及驱动回路，两路硬节点故障报警回路和温控开关报警回路，三路直流电压模拟量采集回路和硬过压检测回路。

7.根据权利要求6所述的交叉钳位IGCT功率模块，其特征在于，模块控制器可以控制IGCT器件的导通和关断，模块控制器具备IGCT过温保护，直流过压保护，开关电源故障报警，其中直流过压保护阀值为1400V，IGCT温度保护阀值为100℃，当达到保护阀值后，保护动作并出口，模块控制器会执行IGCT封脉冲指令，以切断模块内的故障电流；同时模块控制器利用上行通讯光纤将保护信息上送到中央控制器，由中央控制器根据当前系统运行条件判断是否跳开外部交流开关或者直流开关。

8.根据权利要求7所述的交叉钳位IGCT功率模块，其特征在于，三路直流电压检测回路同时将各自采集的数据通过上行通讯光纤，打包传送到模块控制器，模块控制器具有模拟量自动筛选和采集故障保护能，进行“三取二”、“二选一”进行防误设计，避免单一模拟量故障引起模块控制器触发保护。

9.根据权利要求8所述的交叉钳位IGCT功率模块，其特征在于，交叉钳位IGCT功率模块检测到IGCT故障信息后，会执行封IGCT脉冲指令，将故障信息上送到中央控制器，中央控制器跳开外部联络线开关和直流侧开关，保护设备，交叉钳位IGCT功率模块串联在半桥电路拓扑中，当发生直流双极短路时，中央控制器检测到外部电压、电流异常变化，快速闭锁半桥模块和IGCT模块，交叉钳位IGCT功率模块实现钳位功能，微妙级内快速隔离故障电流。

10.根据权利要求9所述的交叉钳位IGCT功率模块，其特征在于，还包括散热器和压装附件，其中压装附件包括铸钢压板、碟簧、弹簧座和铜排，散热器包括第一铝板散热器、第二铝板散热器和第三铝板散热器，铸钢压板内侧分别设置碟簧、弹簧座，IGCT器件的阴极和第一快速恢复二极管的阳极中间插入第一铝板散热器后直接压装在一起，IGCT器件的阳极压装第一铝板散热器，第一快速恢复二极管的阴极压装第二铝板散热器，用铜排将IGCT器件的阳极和第一快速恢复二极管的阴极短接在一起，然后从IGCT器件的阳极铝板散热器引出正极铜排，从IGCT器件的阴极铝板散热器引出负极铜排；第二快速恢复二极管的阳极和阴极压接第三铝板散热器，并且从第三铝板散热器引出正极铜排，从阴极铝板散热器引出负极铜排。