PL 66868 Y1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS OCHRONNY WZORU UŻYTKOWEGO (21) Numer zgłoszenia: 119621 (22) Data zgłoszenia: 29.12.2010 (19) PL (11) 66868 (13) Y1 (51) Int.Cl. H01L 23/00 (2006.01) H05K 7/00 (2006.01) H01R 13/00 (2006.01) H01R 24/00 (2011.01) H01R 25/00 (2006.01) (54) Zespół blach przyłączeniowych do tranzystorów HV-IGBT w przekształtniku energoelektronicznym wysokonapięciowym (43) Zgłoszenie ogłoszono: 02.07.2012 BUP 14/12 (73) Uprawniony z prawa ochronnego: MEDCOM SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Warszawa, PL (45) O udzieleniu prawa ochronnego ogłoszono: 31.12.2013 WUP 12/13 (72) Twórca(y) wzoru użytkowego: MAREK NIEWIADOMSKI, Warszawa, PL SŁAWOMIR BUCHOWICZ, Warszawa, PL
2 PL 66 868 Y1 Opis wzoru Przedmiotem wzoru użytkowego jest zespół blach przyłączeniowych tranzystorów HV-IGBT w przekształtniku energoelektronicznym wysokonapięciowym. Tranzystory HV-IGBT są obecnie podstawowym elementem składowym falowników wysokiego napięcia. W typowym module HV-IGBT znajduje się tranzystor IGBT oraz zintegrowana z nim dioda. Napięcia pracy falowników osiągają rząd kilku kilowoltów a prądy wynoszą kilkaset amperów. Ze względu na wysoką szybkość przełączania tranzystorów i związane z tym wysokie wartości stromości zmian prądu di/dt, indukcyjności pasożytnicze powodują przepięcia na elementach półprzewodnikowych. Ogranicza to zakres napięć maksymalnych, przy których falownik może bezpiecznie pracować. Od parametrów połączeń między elementami falownika zależy niezawodność oraz sprawność energetyczna falownika. Istotą rozwiązania według wzoru użytkowego jest zespół blach przyłączeniowych do tranzystorów HV-IGBT w przekształtniku energoelektronicznym wysokonapięciowym charakteryzujący się tym, że składa się z trzech odpowiednio ukształtowanych blach, z których co najmniej środkowa blacha jest izolowana elektrycznie, przy czym blacha środkowa zapewnia połączenie pomiędzy tranzystorami, natomiast blachy zewnętrzne łączą tranzystory z zaciskami kondensatora blokującego. Ponadto zespół według wzoru użytkowego charakteryzuje się tym, że blachy w pobliżu tranzystorów stopniowo oddalają się do siebie, tak aby przestrzeń izolacyjna między nimi stanowiła odwróconą literę V. Ponadto zespół według wzoru użytkowego charakteryzuje się tym, że zaciski kondensatora stanowią jednocześnie zaciski przyłączeniowe gałęzi tranzystorowej przekształtnika energoelektronicznego. Ponadto zespół według wzoru użytkowego charakteryzuje się tym że zaciski przyłączeniowe sterowania tranzystorów znajdują się na zewnątrz. Zaletą nowego rozwiązania jest uzyskanie bardzo małych indukcyjności pasożytniczych połączeń, duże odstępy izolacyjne zapewniające odpowiednią wytrzymałość elektryczną, bardzo dobry dostęp montażowy do poszczególnych elementów. Dodatkowo zespół połączeń nie zasłania zacisków sterujących tranzystorów. Przedmiot wzoru użytkowego uwidoczniony jest na rysunkach, na których: Fig. 1 przedstawia układ połączenia tranzystorów IGBT w gałęzi tranzystorowej znany ze stanu techniki; Fig. 2 przedstawia rozwiązanie według wzoru użytkowego; Fig. 3 przedstawia korzystny przykład wykonania zespołu według wzoru użytkowego; Fig. 4 przedstawia kolejny korzystny przykład wykonania zespołu według wzoru użytkowego. Figura 1 przedstawia typową gałąź tranzystorową będącą częścią składową falownika napięcia. Układ składa się z dwóch tranzystorów 1 i 6 oraz kondensatora blokującego 5. Do połączeń elementów składowych stosuje się odpowiednio ukształtowane elementy wykonane z blachy, najczęściej miedzianej. Głównym problemem przy projektowaniu takich połączeń jest zapewnienie niskiej indukcyjności połączeń silnoprądowych pomiędzy tranzystorami 1, 6 i kondensatorem blokującym 5 przy jednoczesnym zachowaniu odpowiednich odległości izolacyjnych. Przedmiot wzoru użytkowego przedstawiony jest na figurach 2, 3, 4. Odpowiednio ukształtowany układ blach łączy emiter tranzystora 1 za pośrednictwem blachy 3 z kolektorem tranzystora 6 oraz kolektor tranzystora 1 z dodatnim biegunem kondensatora blokującego 5 za pośrednictwem blachy 2, oraz emiter tranzystora 6 za pomocą blachy 4 z ujemnym biegunem kondensatora blokującego 5. Blacha 3 jest pokryta materiałem izolacyjnym 7. Odległość między blachami połączeniowymi zmniejsza się w miarę oddalania się od tranzystorów. Blachy 2, 3, 4 w pobliżu tranzystorów 1, 6 stopniowo oddalają się do siebie, tak aby przestrzeń izolacyjna między nimi stanowiła odwróconą literę V. Zaciski kondensatora 8, 9 stanowią jednocześnie zaciski przyłączeniowe gałęzi tranzystorowej przekształtnika energoelektronicznego. Zaciski przyłączeniowe sterowania tranzystorów 10, 11, 10', 11 znajdują się na zewnątrz.
PL 66 868 Y1 3 Zastrzeżenia ochronne 1. Zespól blach przyłączeniowych do tranzystorów HV-IGBT w gałęzi tranzystorowej przekształtnika energoelektronicznego wysokonapięciowego, znamienny tym, że składa się z trzech odpowiednio ukształtowanych blach (2, 3, 4), z których co najmniej środkowa blacha (3) jest izolowana elektrycznie, przy czym blacha środkowa (3) zapewnia połączenie pomiędzy tranzystorami (1, 6), natomiast blachy zewnętrzne (2, 4) łączą tranzystory (1, 6) z zaciskami (8, 9) kondensatora blokującego (5). 2. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że blachy (2, 3, 4) w pobliżu tranzystorów (1, 6) stopniowo oddalają się do siebie tak aby przestrzeń izolacyjna między nimi miała kształt odwróconej litery V. 3. Zespół według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zaciski (8, 9) kondensatora (5) są jednocześnie zaciskami przyłączeniowymi gałęzi tranzystorowej przekształtnika energoelektronicznego. 4. Zespół według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że zaciski (10, 11, 10, 11') przyłączeniowe sterowania tranzystorów (1, 6) znajdują się na zewnątrz.
4 PL 66 868 Y1 Rysunki
PL 66 868 Y1 5
6 PL 66 868 Y1 Departament Wydawnictw UP RP