[发明专利]一种双PWM集成门极换向晶闸管三电平功率柜

摘要

一种双PWM集成门极换向晶闸管三电平功率柜，属于大功率半导体开关技术领域。包括逆变功率单元柜、电容柜和整流功率单元柜。本发明中每台逆变或整流功率单元柜里包含三组逆变/整流功率模块单元，每组逆变/整流功率模块单元上带有四个或四个以上IGCT元件，构成逆变/整流输出的一相。电容柜有直流电容、供/回水竖直干管、电容预充电电路、并联电阻和反并联二极管等辅助电路及相应母排等。

主权项

一种双PWM集成门极换向晶闸管三电平功率柜，其特征在于：功率柜由逆变功率单元柜(1)、电容柜(2)和整流功率单元柜(3)组成；逆变功率单元柜包含三组相互独立的逆变/整流功率模块单元，每组逆变/整流功率模块单元上带有四个或四个以上的IGCT元件；构成逆变输出的一相；整流功率单元柜里包含三组相互独立的逆变/整流功率模块单元，每组逆变/整流功率模块单元上带有与整流功率单元柜上数量相同的IGCT元件，构成整流输出的一相；逆变功率单元柜(1)和整流功率单元柜(3)均从上至下内分为三层，每层布置一组逆变/整流功率模块单元，每组模块单元为一相完整的桥臂；每组逆变/整流功率模块单元上都带有一个IGCT供电电源(5)，一个IGCT供电电源(5)同时为一相桥臂的IGCT供电；逆变功率单元柜(1)IGCT供电电源，统一放在逆变/整流功率模块单元的左侧；整流功率单元柜(3)IGCT供电电源，统一放在逆变/整流功率模块单元的右侧；逆变功率单元柜(1)在深度方向上分为前部、中部、后部，逆变/整流功率模块单元(4)位于柜体中部靠前的位置，前部布置单元水路母管，后部是单元直流母线与交流母排和测量元件。逆变功率柜或整流功率柜内后部的搭接母排分为直流母线搭接母排和交流母线搭接母排；直流母线搭接母排布置在电容功率柜(2)与逆变功率单元柜(1)或整流功率单元柜(3)衔接处，直接将整张电容层叠直流母线和逆变/整流功率模块单元的单元直流母线相连；交流搭接母排的作用是将从逆变功率单元柜(1)或整流功率单元柜(3)引出三相交流电，而在交流侧，无须考虑杂散电感分布参数；电容柜(2)包括直流电容(6)、冷却水系统的供/回水竖直干管(8)、电容预充电电路(13)和并联电阻和反并联二极管辅助电路(14)和相应母排；电容柜(2)纵深方向分为三个部分，前部、中部、后部；中部为直流电容组，直流电容分两层布置于电容柜(2)中部空间，各直流电容间留有空隙，保证电容正常散热；前部安装水冷系统的供/回水竖直干管(8)和预充电变压器(7)，其用横梁托起置于电容柜(2)底部；电容预充电电路分为预充电变压器(7)及电容预充电电路(13)；在柜体后部把电容预充电电路(13)制成一整块电路板，纵向安装于电容柜(2)侧梁上；电容柜(2)安装并联电阻和反并联二极管辅助电路(14)；并联电阻是保证在放电电路失效的情况下，经过足够长的时间后，直流电容仍然可以通过并联电阻放电；反并联二极管用于防止直流电容反向充电；这两部分辅助电路均设计在电容柜(2)的侧面，利用柜体侧梁进行安装。